Explicamos o que é a energia nuclear e como ela é obtida. Além disso, para que serve, vantagens, desvantagens e alguns exemplos.
O que é a energia nuclear?
A energia nuclear ou energia atômica é o resultante de reações que ocorrem em ou entre núcleos atômicos, ou seja, é a energia liberada nas reações nucleares. Essas reações podem ocorrer de forma espontânea ou artificial.
As reações nucleares são processos de combinação ou fragmentação dos núcleos de átomos e partículas subatômicas. Núcleos atômicos podem ser combinados ou fragmentados, então eles liberam ou absorvem grandes quantidades de energia no processo. Quando os núcleos se separam, o processo é conhecido como fissão nuclear, e quando eles se combinam, é chamado de fusão nuclear.
A fissão nuclear ocorre quando um núcleo atômico pesado é fragmentado em vários núcleos de menor peso, podendo também produzir nêutrons livres, fótons e fragmentos do núcleo. A fusão nuclear ocorre quando vários núcleos atômicos com cargas semelhantes se combinam para formar um novo núcleo mais pesado. Essas reações ocorrem nos núcleos de átomos de certos isótopos de elementos químicos como urânio (U) ou hidrogênio (H).
A grande quantidade de energia envolvida nas reações nucleares se deve principalmente ao fato de que parte da massa das partículas reagentes é convertida diretamente em energia. Este processo foi defendido pelo físico alemão Albert Einstein, declarando sua equação:
E = mc²
Onde:
- E: Energia
- m: Tempo
- c: velocidade da luz
Como você pode ver, a equação proposta por Einstein relaciona massa e energia.
A energia liberada nas reações nucleares pode ser usado para gerar eletricidade em usinas termonucleares, em medicina nuclear, na indústria, na mineração, na arqueologia e em muitas outras aplicações.
Seu principal uso é na geração de energia elétrica, onde a energia nuclear é utilizada para aquecer grandes volumes de água ou para gerar gases, cuja energia térmica é então utilizada para movimentar grandes turbinas que produzem eletricidade.
O uso controlado de energia nuclear é usado para fins de caridade. É uma fonte de energia muito importante, mas também, infelizmente, usado para fins de guerra para a produção de armas nucleares de destruição em massa.
Veja também: Energia alternativa
Como é obtida a energia nuclear?
A energia nuclear é obtida como resultado da reação nuclear em certos núcleos atômicos de certos elementos químicos. Alguns dos processos mais importantes para obter energia nuclear são a fissão do isótopo urânio-235 (235U) do elemento urânio (U) e a fusão dos isótopos deutério-trítio (2H-3H) do elemento hidrogênio (H), embora a energia nuclear também possa ser obtida a partir de reações nucleares nos isótopos tório-232 (232Th), plutônio-239 (239Pu), estrôncio-90 (90Sr) o polônio-210 (210Depois de).
A fissão do urânio-235 (235U) é uma reação exotérmica, ou seja, libera muita energia. A energia liberada aquece o meio em que ocorre a reação, que pode ser a água, por exemplo.
Para que ocorra a fissão, o isótopo 235U é bombardeado com nêutrons livres (embora também possa ser bombardeado com prótons, outros núcleos ou raios gama) cuja velocidade é altamente controlada. Dessa forma, um nêutron livre pode ser absorvido pelo núcleo, causando sua desestabilização e fragmentação, e gerando outros núcleos menores, nêutrons livres, outras partículas subatômicas e grandes quantidades de energia. É importante controlar a velocidade dos nêutrons porque se for muito alta eles poderiam simplesmente atingir o núcleo ou passar por ele, e não seriam absorvidos para produzir a fissão.
As partículas geradas como resultado da fissão de um núcleo, podem por sua vez ser absorvidas por outros núcleos vizinhos, que também serão fissionados, e as partículas que são geradas como resultado dessa outra fissão, podem, novamente, ser absorvidas por outros núcleos. , e assim por diante, produzindo o que é conhecido como: Reação em cadeia.
As reações nucleares em cadeia controladas têm muitas aplicações para fins de caridade., como mencionado anteriormente. Porém, quando a reação em cadeia é descontrolada, ela continua até que não haja mais material para a fissão, o que acontece em pouco tempo. Esse processo descontrolado é o início da operação das bombas atômicas lançadas pelos Estados Unidos sobre o Japão na Segunda Guerra Mundial.
Por outro lado, a fusão do par deutério-trítio (2H-3H) é o processo de fusão nuclear mais simples que existe. Para que essa fusão ocorra, é necessário aproximar dois prótons (um do 2H e outro do 3H) de modo que as forças de interação nuclear forte (forças que unem os núcleons, ou seja, os prótons e nêutrons, e que devem vencer a força de repulsão entre os prótons, já que possuem a mesma carga) superam as forças de interação eletrostática, pois os prótons têm carga positiva, então eles tendem a se repelir. Para conseguir isso, certas pressões e descompressões são aplicadas, bem como temperaturas muito específicas. Este processo de fusão produz um núcleo de 4Ei, um nêutron e muita energia.
fusão nuclear é um processo que ocorre espontaneamente nas estrelaspor exemplo, o Sol, mas que também foi gerado artificialmente.
Geralmente, reações nucleares produzem átomos instáveis, que para se estabilizar emitem excesso de energia no ambiente por um determinado tempo. Essa energia emitida é chamada de radiação ionizante, que possui energia suficiente para ionizar a matéria que está ao seu redor, por isso é uma radiação extremamente perigosa para todas as formas de vida.
Veja também: Elemento Químico
Para que serve a energia nuclear?
Os usos pacíficos da energia nuclear são numerosos, não apenas para a geração de eletricidade (que já é de enorme importância no mundo industrializado de hoje), mas também para a produção de energia térmica utilizável e redirecionável, ou energia mecânica, e até formas de radiação ionizante que pode ser usado para esterilizar material médico ou cirúrgico. Também é usado para impulsionar veículosComo submarinos atômicos.
Vantagens da Energia Nuclear
As vantagens da energia nuclear são:
- Pouco poluente. Desde que não haja acidentes e os resíduos radioativos sejam descartados adequadamente, as usinas nucleares poluem menos o meio ambiente do que a queima de combustíveis fósseis.
- Segura. Desde que os requisitos de segurança sejam atendidos, a energia nuclear pode ser confiável, constante e limpa.
- Eficiente. As quantidades de energia liberadas por esses tipos de reações nucleares são enormes, em comparação com a quantidade de matérias-primas que exigem.
- Versátil. A aplicação da radiação e outras formas de energia nuclear em diversas áreas do conhecimento humano, como a medicina, são importantes.
Desvantagens da Energia Nuclear
As desvantagens da energia nuclear são:
- Arriscado. Em casos de acidentes, como o ocorrido com o reator nuclear de Chernobyl, na antiga União Soviética, a população civil e até a vida animal correm alto risco de contaminação radioativa.
- Dejeto. Subprodutos radioativos de usinas nucleares são difíceis de manusear e alguns têm uma meia-vida muito longa (o tempo que leva para um átomo radioativo decair).
- Caro. A criação de usinas nucleares e o uso dessa tecnologia costumam ser muito caros.
Características da energia nuclear
Em termos gerais, a energia nuclear é poderoso, eficaz, uma verdadeira conquista do domínio humano sobre a física. Porém, também é uma tecnologia arriscada: depois de ver os desastres causados pelas bombas atômicas de Hiroshima e Nagasaki, ou o acidente de Chernobyl na URSS, sabe-se que esse tipo de tecnologia representa um perigo real para a vida no planeta. nós sabemos.
Exemplos de energia nuclear
Um exemplo pacífico do uso dessa energia é qualquer usina nuclear, como a de Ikata, no Japão. Um exemplo de seu uso bélico foi o bombardeio das cidades japonesas de Hiroshima e Nagasaki em 1945 durante a Segunda Guerra Mundial.