- Qual é a energia nuclear?
- Como a energia nuclear é obtida?
- Para que serve a energia nuclear?
- Vantagens da energia nuclear
- Desvantagens da energia nuclear
- Características da energia nuclear
- Exemplos de energia nuclear
Explicamos o que é a energia nuclear e como ela é obtida. Além disso, para que serve, vantagens, desvantagens e alguns exemplos.
A energia atômica é segura, bastante eficiente e versátil.Qual é a energia nuclear?
A energia nuclear ou energia atômica é o resultado das reações que ocorrem nos núcleos atômicos ou entre eles, 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 Y partículas subatômicas. Os núcleos atômicos podem se combinar ou fragmentar, liberando ou absorvendo grandes quantidades de energia no processo. Quando os núcleos se fragmentam, o processo é conhecido como fissão nuclear e, quando se combinam, é denominado fusão nuclear.
A fissão nuclear ocorre quando um núcleo atômico pesado é fragmentado em vários núcleos de menores 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 dos átomos de certos isótopos de elementos químicos como urânio (U) ou hidrogênio (H).
A grande quantidade de energia envolvida nas reações nucleares se deve fundamentalmente ao fato de parte da massa das partículas reagentes ser convertida em energia diretamente. Este processo foi argumentado pelo físico alemão Albert Einstein, colocando sua equação:
E = mc²
Onde:
- E: Energia
- m: massa
- c: velocidade da luz
Como você pode ver, a equação proposta por Einstein relaciona massa e energia.
A energia liberada em reações nucleares pode ser usada para gerar eletricidade em usinas termonucleares, em medicina nuclear, na indústria, na mineração, em arqueologia e em muitas outras aplicações.
Seu principal uso é na geração de energia elétrica, onde a energia nuclear é usada para aquecer grandes volumes a partir de Água ou para gerar gases, cujo energia calórica é então usado para acionar 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, é utilizada para fins militares na produção de armas nucleares de destruição maciça.
Como a energia nuclear é obtida?
A energia nuclear é obtida como resultado da reação nuclear em certos núcleos atômicos de certos elementos químicos. Alguns dos processos mais importantes para a obtenção de 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 também a energia nuclear possa ser obtida a partir de reações nucleares nos isótopos tório-232 (232Th), plutônio-239 (239Pu), estrôncio-90 (90Sr) ou polônio-210 (210Po).
A fissão do urânio-235 (235U) é uma reação exotérmica, ou seja, libera muita energia. A energia liberada aquece o meio em que está ocorrendo a reação, que pode ser a água, por exemplo.
Para que a fissão ocorra, o isótopo 235U é bombardeado com nêutrons grátis (embora também possa ser bombardeado com prótons, outros núcleos ou raios gama) cuja velocidade é muito controlada. Dessa forma, um nêutron livre pode ser absorvido pelo núcleo, fazendo com que ele se desestabilize e se fragmente, e gere 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 podem simplesmente colidir ou passar através do núcleo e não seriam absorvidos para produzir a fissão.
As partículas geradas como resultado da fissão de um núcleo, por sua vez, podem ser absorvidas por outros núcleos vizinhos, que também serão fissão, e as partículas que são geradas como resultado desta outra fissão, podem, novamente, ser absorvidas por outros núcleos, e assim por diante, produzindo o que é conhecido como: Reação em cadeia.
As reações em cadeia nuclear controlada têm muitas aplicações benéficas, como mencionado acima. Porém, quando a reação em cadeia não é controlada, ela continua até que não haja mais material para fissão, o que ocorre em um curto espaço de tempo. Esse processo descontrolado é o início da operação das bombas atômicas lançadas pelos Estados Unidos sobre o Japão no 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 de 2H e outro de 3H) para que as forças de interação nuclear forte (forças que unem nucleons, ou seja, prótons e nêutrons, e que devem superar a força de repulsão entre os prótons, por possuírem a mesma carga), excede as forças de interação eletrostática, uma vez que os prótons têm carga positiva e, portanto, tendem a se repelir. Para conseguir isso, certas pressões e descompressões são aplicadas, bem como temperaturas muito específico. Este processo de fusão produz um núcleo 4He, um nêutron e uma grande quantidade de energia.
A fusão nuclear é um processo que ocorre espontaneamente em estrelas, por exemplo, o Sol, mas que também foi gerado artificialmente.
Em geral, as reações nucleares produzem átomos instáveis, que, para se estabilizarem, emitem energia em excesso para o meio Ambiente por um tempo especificado. Essa energia emitida é chamada de radiação ionizante, que possui energia suficiente para ionizar o importam em torno dele, razão pela qual a radiação é extremamente perigosa para todas as formas de vida.
Para que serve a energia nuclear?
Os usos pacíficos da energia nuclear são numerosos, não só 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 retrátil, ou de energia mecânicae até formas de radiação ionizante que podem ser usadas para esterilizar material médico ou cirúrgico. Ele também é usado para fornecer energia a veículos, como submarinos atômicos.
Vantagens da energia nuclear
As vantagens da energia nuclear são:
- Pouco poluente. Enquanto não houver acidentes e os resíduos radioativos forem descartados de maneira adequada, as usinas nucleares poluem menos o meio ambiente do que as queimadas combustíveis fósseis.
- Seguro. Contanto que os requisitos de segurança, a energia nuclear pode ser confiável, consistente e limpa.
- Eficiente. As quantidades de energia liberadas por esses tipos de reações nucleares são enormes em comparação com a quantidade de matéria prima eles exigem.
- Versátil. A aplicação de 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 no primeiro 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 meia-vida muito longa (o tempo que leva para um átomo radioativo se desintegrar).
- Caro A criação de usinas nucleares e o uso deste tecnologia geralmente é muito caro.
Características da energia nuclear
Em termos gerais, a energia nuclear é poderosa, eficiente, uma verdadeira conquista do domínio humano sobre a física. No entanto, também é uma tecnologia arriscada: depois de ver os desastres causados pelas bombas atômicas em 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 de cidades Mulheres japonesas de Hiroshima e Nagasaki em 1945 durante a Segunda Guerra Mundial.