O que é fissão nuclear?
A fissão nuclear é caracterizada pelo processo de quebra de núcleos grandes em núcleos menores, provocando a liberação de uma grande quantidade de energia. Desse modo, a reação de fissão nuclear acontece quando um átomo instável e pesado é bombardeado por nêutrons e acaba produzindo núcleos menores, mais átomos de nêutrons e energia.
Como acontece a fissão nuclear?
Considerando o bombardeamento de um núcleo de urânio-235 por nêutrons, têm-se que quando o nêutron atinge o núcleo do urânio ele promove a quebra do núcleo em dois núcleos menores com a liberação de mais nêutrons que, por sua vez, irão atingir outros núcleos e provocar novas quebras. Esse processo é considerado uma reação em cadeia já que os nêutrons provocam a reação de fissão mas novos nêutrons são produzidos durante a reação dando continuidade ao acontecimento do processo.
No entanto, para essa continuidade é necessário ter uma massa mínima necessária da substância possibilitando a ocorrência da reação em cadeia. Essa massa é conhecida como massa crítica e é quantidade suficiente de núcleos do átomo original para que os nêutrons atinjam o núcleo. Ou seja, essa massa mínima é a que possibilita a reação em cadeia.
Quando a fissão nuclear foi descoberta?
O processo de fissão nuclear foi descoberto em 1983 com o físico Otto Hahn (1879-7968) juntamente com os seus colaboradores que realizaram o bombardeamento de um núcleo de urânio-235 utilizando-se nêutrons.
Ao final, como produto da reação, observou-se a presença de bário-56 que era um átomo mais leve que o urânio-235 inicial. No entanto, a explicação para esse comportamento foi dada por Lise Meitner, que foi a primeira pessoa a utilizar o termo de “fissão nuclear” para definir o fenômeno.
Lise constatou que o núcleo do átomo de urânio, devido a sua instabilidade, ao sofrer o bombardeamento com nêutrons se rompe dando origem a novos núcleos atômicos de outros átomos, além de liberar nêutrons e uma grande quantidade de energia, como mostrado a seguir:
01n + 92235U → 56139Ba + 3695Kr + 2 01n + energia
Esses nêutrons liberados podem atingir novos núcleos de urânio e assim, o processo de fissão continua de modo espontâneo e rápido.
Onde a fissão nuclear é usada?
Como o processo de fissão nuclear provoca a liberação de uma grande quantidade de energia na forma de radiação, essa energia pode ser usada para geração de energia nas usinas nucleares. Nas usinas nucleares, a energia liberada é aproveitada como fonte de calor para ferver a água. O vapor da água, então, permite movimentar a turbina e assim, produz-se eletricidade.
Nesse caso, a reação em cadeia é controlada, uma vez que utiliza-se a energia gerada no processo com a finalidade do aquecimento da água, além de acontecer sob monitoramento e em um processo mais lento. Esse controle é realizado pelos reatores nucleares que são capazes de controlar a intensidade do processo desacelerando a ação dos nêutrons para evitar uma explosão.
Apesar da energia gerada ser considerada limpa, o processo realizado pelas usinas nucleares provoca a eliminação de lixo nuclear.
Além do uso nas usinas, a fissão nuclear também pode ser utilizada na medicina em exames como o raio-x e até mesmo no tratamento de tumores.
Um dos principais problemas relacionados ao uso da fissão nuclear é o risco de acidente devido a utilização de material radioativo. O contato com os resíduos dos processos podem levar ao surgimento de inúmeras doenças como o câncer e em alguns casos, pode provocar a morte.
Outro uso do processo é nas bombas atômicas. Nesse caso, a reação em cadeia de fissão nuclear ocorre de forma não controlada por acontecer rapidamente e em um curto espaço de tempo provocando explosões. O uso da bomba atômica foi marcado pelo lançamento dos Estados Unidos, durante a Segunda Guerra Mundial, de bombas atômicas sobre as cidades japonesas de Hiroshima e Nagasaki que resultaram em mais de 100 mil mortos.
Qual é a diferença entre fusão e fissão nuclear?
A fissão nuclear é o processo de divisão ou “quebra” de um átomo mais pesado em outros mais leves que o inicial. Já o processo de fusão acontece quando dois elementos se chocam para formar um novo elemento mais pesado do que os átomos iniciais.
Enquanto a fissão nuclear libera energia em torno de 8.107 kJ/g, o processo de fusão libera 3.108 kJ/g e por isso, a fusão é um processo mais violento e não pode ser controlado.
A fusão nuclear é o que acontece no Sol em que átomos de hidrogênio se chocam e formam átomos de hélio. O funcionamento da bomba de hidrogênio também relaciona-se à fusão nuclear e é a bomba mais destrutiva já criada.
