Introdução

Energia nuclear é a energia libertada numa reacção nuclear. Estas reacções diferem das reacções químicas por ocorrerem ao nível dos núcleos e não das camadas electrónicas, por envolverem uma quantidade de energia milhões de vezes maior (durante as reacções nucleares ocorre transformação de massa em energia – Principio de equivalência massa energia) e por originarem novos elementos.
A tecnologia nuclear tem a finalidade de aproveitar a energia nuclear, convertendo o calor emitido na reacção em energia eléctrica. Pode ser aplicada de forma diferente, em outros campos como a medicina e a agricultura, onde se aproveita a radiação ionizante emitida.
Existem duas formas de reacções nucleares: a fissão nuclear e a fusão nuclear.
Neste trabalho iremos concentrarmo-nos em tratar a fissão nuclear.

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O Que é a Fissão Nuclear?

Fissão Nuclear consiste em provocar deliberadamente um choque de neutrões com núcleos pesados e instáveis o que dá origem à sua desintegração em dois núcleos mais pequenos e mais estáveis assim como à emissão de neutrões com libertação de elevadas quantidades de energia. Isto pode ocorrer de forma muito rápida, como numa bomba atómica, ou de uma forma mais controlada permitindo que a energia libertada seja utilizada para fins úteis.
A fissão do núcleo raramente ocorre de forma espontânea na natureza, mas pode ser induzida artificialmente nas centrais nucleares.

Reacção de Fissão Nuclear

Para a realização de uma reacção de Fissão nuclear, são utilizados isótopos de elementos químicos, sendo os mais comuns os isótopos de urânio 235 e 238, assim como também o isótopo plutónio 239. Isótopo, é uma “modificação do elemento químico” onde o número de protões é o mesmo, mudando apenas o número de neutrões.

Uma reacção de fissão inicia-se com o bombardeamento do núcleo do átomo com neutrões, o que vai tornar o átomo instável e posteriormente a sua Fissão, originando dois ou três neutrões isolados que irão “juntar-se” a outros átomos provocando também a Fissão destes, levando a uma reacção em cadeia. O produto incluiu não só os neutrões isolados, como também é acompanhado por uma intensa libertação de energia em forma de calor ou radiação e ainda a formação de alguns elementos mais leves e estáveis que o inicial (como o Iodo-131, Estrôncio-90,Cádmio-137).
É de referir que esta reacção é altamente perigosa, não só pela rapidez dos acontecimentos, como pela elevada radioactividade dos elementos gerados a partir da Fissão do Urânio ou plutónio.

Quando foi Descoberta a Fissão Nuclear

O processo de fissão nuclear sempre teve resultados enigmáticos, tendo alguns estudos sendo apenas interpretados anos depois. Apenas a Janeiro de 1939 é que os quimicos Otto Hahn (1879-1968) e Fritz Strassmann (1902-1980), baseando-se no trabalho de Meitner (1878-1968), conseguiram fazer a importante descoberta de que uma amostra de Urânio quando irradiada de neutrões era possível encontrar amostras de outros átomos, originados a partir da fragmentação do núcleo de urânio. Esta pequena descoberta foi o primeiro passo para a realização do processo a que hoje denominamos de fissão nuclear.
A primeira grande utilização deste processo (Fissão Nuclear) foi a 16 de Julho de 1945 no Novo México, onde foi testada a primeira bomba atómica. Com o sucesso aparente, após o fim da segunda guerra mundial foram realizados estudos para que esta tecnologia fosse usada para fins pacíficos e não destrutivos, tendo sido em 1955 construído um submarino que conseguiu viajar cerca de 90 000 Km alimentado apenas por um simples recipiente de urânio do tamanho de uma bola de golfe.
Actualmente esta tecnologia é utilizada também para a produção de energia eléctrica, sendo uma forma bastante eficaz, capaz de responder as exigências energéticas actuais.

O que é um reactor?

Um reactor nuclear é uma câmara revestida por uma espessa camada de chumbo e cimento, onde se dá uma reacção nuclear controlada, tendo como principal objectivo a produção de energia térmica.
Um reactor produz grandes quantidades de calor e radiação. Podemos então dizer que um reactor não é mais que um gerador de calor, onde ocorre uma reacção em cadeia dentro do núcleo produzindo um calor intenso. Este calor é produzido por divisão dos átomos (se for um reactor de fissão) ou por união de núcleos atómicos (se for um reactor de fusão). O calor produzido no reactor vai ser utilizado para aquecer água e produzir vapor sobreaquecido, esse vapor vai ser utilizado em turbinas para accionamento de geradores eléctricos.

Quais são os tipos de reactores nucleares?

Existem dois tipos de reactores, os reactores de fissão e os reactores de fusão, que como vimos se distinguem pela forma de produção de calor. Actualmente apenas os de fissão são utilizados para produção de energia visto que os reactores nucleares de fusão se encontram ainda em fase experimental.

Reactores de fusão
À união entre dois núcleos atómicos dá-se o nome de fusão nuclear. Nesta reacção apenas podem participar elementos leves. A elevadas temperaturas, dois núcleos de hidrogénio chocam e juntam-se, formando um núcleo de hélio mais pesado, ao mesmo tempo que libertam energia e expelem um neutrão.
Relativamente aos reactores de fusão, como foi referido estes ainda se encontram em fase experimental sendo que os cientistas ainda não criaram um reactor de fusão prático. Este reactor aquece o gás de hidrogénio a elevadas temperaturas fundindo então os núcleos atómicos o que produz calor.

Reactores de fissão
O primeiro reactor de fissão nuclear foi construído em Chicago por uma equipa dirigida por Fermi, e começou a operar a 2 de Dezembro de 1942.
O centro de um reactor de fissão é uma grande caixa de aço resistente a que se chama núcleo, que contém varetas de combustível feitas de materiais cindíveis encaixados em tubos. Essas varetas (o combustível) produzem calor quando sofrem a fissão. Os tubos (os moderadores) que contêm as varetas reduzem a velocidade da fissão.
A fissão é controlada introduzindo ou retirando as varetas do interior dos moderadores controlado dessa forma o calor produzido pelo reactor.
O núcleo do reactor é refrigerado por um fluido líquido ou gasoso que transporta a energia térmica para o exterior do reactor, e para a produção do vapor que irá ser utilizado no accionamento das turbinas que por sua vez accionam os geradores de electricidade.


- Como é constituído um reactor nuclear?
Um reactor nuclear é essencialmente constituído pelo combustível, o moderador, o líquido de refrigeração e pela protecção que envolve o núcleo.

• O combustível é o material que é colocado no núcleo do reactor sob a forma de barras. Geralmente são utilizados urânio-235 e ligas de urânio-233.
• O moderador tem como principal objectivo reduzir a velocidade dos neutrões produzidos nas reacções, controlando assim a fissão.
• O fluido refrigerador evita o aquecimento excessivo do núcleo.
• A protecção do núcleo tem como principal função a redução da intensidade das radiações emitidas.

Os reactores termonucleares são perigosos?

Um reactor nuclear, em condições normais, liberta uma certa quantidade de material radioactivo nomeadamente a partir de tubos de escape e águas residuais, sendo esta quantidade não muito elevada. No entanto, devido às propriedades químicas das substâncias libertadas, estas podem originar uma amplificação biológica da quantidade de material radioactivo libertado.
Estas substâncias, tal como o iodo-131, o estrôncio-90 e o césio-137 podem ser extremamente perigosas, pois tendem a concentrar-se numa parte do corpo (iodo-131 na tiróide, o estrônico-90 nos ossos e o césio-137 no tecido muscular), podendo criar situações graves para o ser Humano.
De acordo com vários estudos efectuados, a probabilidade de ocorrer um acidente num reactor nuclear é perto de zero, como seria de esperar. No entanto, existem várias razões para que os mesmos possam ser considerados um pouco inseguros. Um grande acidente num reactor de água “leve” (tipo de reactor mais utilizado em todo o mundo) pode levar à libertação de um número extremamente elevada de substâncias radioactivas, podendo esse número superar o libertado em Chernobyl em mais de 100 vezes. O número de mortes por cancros poderia exceder um milhão de casos num suposto acidente desta magnitude.
Outro problema é a idade média dos reactores. Muitos países estão a planear prolongar a vida útil dos mesmos, para além daquela prevista originalmente,uma vez que com a tecnologia actual são possiveis efectuar as devidas actualizações para o seu bom funcionamento. Se esta prática não for efectuada ou se for mal efectuada, poderá levar à degradação de componentes críticas e a um aumento nos incidentes de operação, podendo culminar num grave acidente.
Existem ainda outros problemas técnicos ou humanos que podem suceder. Porém, com uma boa supervisão e o aperfeiçoamento dos meios tecnológicos disponíveis, a probabilidade de acidente é cada vez menor.