Fissão e Fusão Nuclear

1. Fissão e Fusão Nuclear Profa.:Rita de Cássia Dias

2. INTRODUÇÃO No atual momento histórico um dos temas mais discutidos pela sociedade moderna é a crise energética mundial. Questionar e repensar a utilização das fontes energéticas renováveis e não-renováveis da maneira como vem ocorrendo, visando garantir o futuro da humanidade e da Terra, é dever de todo aquele que tem consciência do planeta que habita e da sociedade que deseja.

3. HISTÓRICO # 1934 – Enrico Fermi e Emílio Segrè bombardearam átomos de urânio com nêutrons na tentativa de obter elementos com número atômico maior que 92. # 1938 – Otto Hahn e Fritz Strassman, repetindo experiência de Fermi conseguiram determinar a presença de Bário nos produtos formados.

5. FISSÃO NUCLEAR : O PROCESSO Nêutrons em alta velocidade, colide com núcleos grandes e fissionam-os formando núcleos menores e liberando grande quantidade de energia, além de liberar também mais nêutrons.

6. Reação em cadeia; • Massa crítica; • O urânio-235 e o urânio-238 • O enriquecimento do urânio

7. Enriquecimento de urânio-tecnologia nuclear no Brasil • 1ª.etapa:U-235 até 3 ou 3,5% transforma em gás UF6 ; • 2ª. Etapa: O gás é transformado em óxido UO2 , é prensado na fábrica de combustível nuclear e transformado em pastilhas cilíndricas de 1cm de altura por 1 cm de diâmetro.

8. O elemento combustível é composto pelas pastilhas montadas em tubos de uma liga metálica especial a zircaloy.

9. CONDIÇÕES PARA OCORRER: A fissão ocorre na natureza a temperatura e pressão ambientes – como as minas de urânio do Gabão, que funcionaram como um reator natural de fissão há 2 bilhões de anos . ENERGIA GERADA6 g de urânio, elemento mais usado na fissão, rendem 0,520 x1023 MeV, equivalente ao abastecimento de uma casa com quatro pessoas durante um dia.1Kg de Urânio-235 equivale cerca de 30t de TNT 1 quiloton equivale a 1000 t de TNT

10. A FISSÃO gera energia limpa? Quando um átomo de urânio é dividido, ele pode gerar quaisquer dois elementos (desde que o peso dos dois somados seja igual ao do urânio). Isso inclui os altamente tóxicos e radioativos (como o bário), que não podem ser liberado no ambiente, exigindo armazenamento especial.

11. Reator nuclear • Dispositivo que permite controlar o processo de fissão nuclear.A energia liberada durante o processo é usada para transformar água líquida em vapor, que faz girar uma turbina,gerando energia elétrica. • Componentes de um reator: + material físsil; + moderador (grafite ou água) + barras de controle (cádmio ou boro) + fluido trocador de calor

13. FUSÃO NUCLEAR • A Fusão Nuclear é um processo físico que, ao contrário da Fissão Nuclear, promove a junção de dois núcleos atômicos leves, obtendo como produto, a formação de um núcleo atômico pesado; • Os Reatores de Fusão Nuclear estão no topo das listas de tecnologias energéticas definitivas para a humanidade, constituindo uma fonte de energia isenta de carbono; • Potencial de geração de 1 GigaWatt de eletricidade de apenas alguns quilogramas de combustível por dia;

14. VANTAGENS • Os combustíveis básicos, tais como Deutério e Lítio não são radioativos, sendo abundantes na natureza e distribuídos de modo uniforme na crosta terrestre; • A combustão entre os reagentes não poderá ocorrer de forma descontrolada, pois a cessação das reações de fusão poderá ocorrer quando não se injetar mais combustível no reator, terminado os processos em uma fração de segundos;

15. VANTAGENS • Os problemas com os resíduos do processo são limitados, pois não existem rejeitos radioativos oriundos dos mesmos, sendo que o tratamento dos gases emitidos no processo poderá ser feito no local; • A radioatividade dos componentes constituintes do reator, devido a exposição dos mesmos aos nêutrons altamente energéticos e conseqüentes da reação, utilizados para a produção de Trítio, terão de ser armazenados em local apropriado, sendo que o seu tempo de confinamento será bem inferior a cem anos;

16. VANTAGENS • Geração de energia elevada quando comparado o processo de Fusão Nuclear ao Processo de Fissão Nuclear; • Não há emissão de gases estufa que poderiam gerar mudanças climáticas na Terra, constituindo uma fonte de energia limpa; • Integração entre as tecnologias de Fusão e Fissão Nuclear, produzindo Urânio nos reatores Tokamaks, para serem utilizados nas usinas de fissão;

17. DESVANTAGENS • Desvantagens intimamente ligadas a fatores políticos e econômicos; • Investimentos enormes, sem a garantia de sucesso dos resultados a serem alcançados são, portanto, uma aposta que a maioria dos governos não quer assumir, provavelmente devido às necessidades imediatistas e eleitorais dos economistas e políticos, pois os resultados efetivos só seriam observados posteriormente. Desta forma, a pesquisa em fusão nuclear mantém seus recursos limitados.

18. OBSTÁCULOS • Os obstáculos tecnológicos a serem vencidos resultam no desinteresse de muitos países no processo de Fusão Nuclear em larga escala. • Aprimoramento das bobinas supercondutoras, necessárias para aplicação de campos magnéticos elevados, visando o confinamento do plasma; • Desenvolvimento de componentes com excelentes propriedades termo-mecânicas, para revestimento das paredes do reator;

19. OBSTÁCULOS • Estudo aprofundado da produção de Trítio e Urânio no próprio reator; • Estudo aprofundado de meios de purificação dos gases resultantes; • Estudo aprofundado de segurança e impacto ambiental, incluindo tratamento de resíduos e controle de possíveis falhas no processo;