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.

Nota: Para ver todos os tópicos abordados, carregue na palavra Junho que se encontra na barra lateral do blogue. Desta forma poderá ver todo o trabalho efectuado pelo grupo.

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.

Vantagens e Desvantagens da Fissão Nuclear

Vantagens
• A produção de energia através da fissão nuclear, não contribui para o efeito de estufa ou chuvas ácidas, sendo por isso mesmo considerada uma energia limpa (quando tomadas as devidas precauções);
• A produção de energia nuclear conduz a uma diminuição da dependência energética do país, nomeadamente em relação às oscilações do preço do petróleo;
• O urânio comparativamente ao petróleo, por exemplo, encontrasse como um recurso de baixo custo;
• É a fonte mais concentrada na geração de energia pois um pequeno pedaço de urânio pode abastecer uma cidade inteira de energia eléctrica;
• Não depende de condições climatéricas, ao contrário da maioria das energias que também não contribuem para o aquecimento global;
• É uma fonte de energia segura, visto que até a data só existiram dois acidentes considerados graves;

Desvantagens
• O facto de ser um tipo de energia não renovável, uma vez que a matéria-prima utilizada para produzir este tipo de energia (elementos químicos, como o urânio, extraídos de minerais), se esgotará futuramente;
• Problemas com a gestão dos resíduos nucleares produzidos pois estes causam a poluição radioactiva (existe uma necessidade de armazenar os resíduo em locais isolados e protegidos). Os resíduos são um dos principais inconvenientes desta energia, visto que apesar de já actualmente existirem planos para estes resíduos, estes ainda não se encontram em prática;
• Risco de acidente nuclear por falha técnica, humana, terrorismo ou acidente sísmico. Um acidente ao nível de uma central nuclear poderá causar uma catástrofe sem retorno. Contudo, actualmente, já existem sistemas de segurança bastante elevados, de modo a tentar minimizar e evitar que estas falhas existam, quer por parte humana, quer por parte técnica;
• Pode ser utilizada para fiz bélicos como é o caso da construção de armas nucleares, sendo esta uma das grandes preocupações a nível mundial no que diz respeito à utilização de energia nuclear, uma vez que caindo nas mãos erradas as consequências poderim ser muito graves.

O Acidente de Chernobyl

O acidente de Chernobyl ocorreu a 26 de Abril de 1986 na Central nuclear de Chernobyl na Ucrânia. Este foi considerado o pior acidente na história da energia nuclear, tendo provocado poucas mortes no momento (apenas meia centena de trabalhadores) mas cerca de cem milhares de mortes devido a doenças relacionadas com o acidente. Este acidente libertou uma enorme nuvem radioactiva, 400 vezes mais forte que a libertada pela bomba atómica libertada na Hiroshima, que se espalhou por meio mundo (União Soviética, Europa Oriental, Escandinávia e Reino Unido)

O que mais marcou este acidente não foi os danos causados no momento, mas sim aqueles que vieram a ocorrer nas gerações seguintes, onde crianças nasceram com cancros e deficiências derivadas da contaminação libertada pela central.
As causas deste acidente não são bem explícitas, mas acredita-se que tenha sido um erro de alguns técnicos, que decidiram realizar alguns testes sem seguirem qualquer norma de segurança, sabendo o risco de haver instabilidade no reactor, que foi o que acabou por acontecer.
Após o acidente, foi criado um “casulo” de betão a cobrir todo o reactor que explodiu, de modo a isolar o material radioactivo que ali está concentrado.
Este acidente levou ao aumento das dúvidas no que toca ao uso desta tecnologia, tendo sofrido uma grande revolução por todos os países, tendo havido alguns a desistirem por completo desta tecnologia e outros a diminuírem o uso da mesma. É de referir que o uso desta tecnologia sofreu desde então uma revolução quanto à segurança, implementando medidas bastante rígidas de modo a evitar que um acidente semelhante possa voltar a acontecer.

Conclusão

Após investigação efectuada pelo grupo, chegamos à conclusão que as tecnologias nucleares são, sem dúvida, escolhas viáveis à produção de energia. O nosso trabalho incidiu no entanto sobre a fissão nuclear, que após estudo verificou-se que apresenta uma série de vantagens e desvantagens. A fissão nuclear é já a tecnologia nuclear que nos tem fornecido bastante energia há algum tempo, tendo boa eficiência e uma fonte de energia relativamente limpa, ou seja, se controlada não liberta contaminantes para o ambiente. Porém, o grupo suporta a fusão nuclear, pois pensa ser esta o futuro da energia nuclear, pois esta sim é mais limpa e eficiente.

Bibliografia

http://pt.shvoong.com/humanities/1674857-acidente-chernobyl/

http://pt.wikipedia.org/wiki/Chernobyl

http://www.world-nuclear.org/info/chernobyl/inf07.html

http://todayspictures.slate.com/inmotion/essay_chernobyl/

http://energiaeambiente.wordpress.com/2008/02/01/energia-nuclear-vantagens-e-desvantagens/

http://www.alienado.net/vantagens-e-desvantagens-da-energia-nuclear/

http://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_nuclear

http://www.comciencia.br/reportagens/nuclear/nuclear03.htm

http://www.logado.info/guias/fontes-de-energia-energia-nuclear

http://pt.wikipedia.org/wiki/Fissão_nuclear

http://atomico.no.sapo.pt/04.html

www.infopedia.pt/$fissao-nuclear

http://www.geleia.net/TLFII/T3/Fiss%C3%A3o%20-%20R47%20-%20Andr%C3%A9.doc

http://www.educacao.te.pt/jovem/index.jsp?p=126&idDossier=117&idDossierCapitulo=481&idDossierPagina=914

http://www.infopedia.pt/$reactor-nuclear

http://energiaeambiente.wordpress.com/2008/02/01/energia-nuclear-vantagens-e-desvantagens/

http://www.alienado.net/vantagens-e-desvantagens-da-energia-nuclear/

http://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_nuclear

http://www.comciencia.br/reportagens/nuclear/nuclear03.htm

http://www.logado.info/guias/fontes-de-energia-energia-nuclear

http://pt.wikipedia.org/wiki/Fissão_nuclear

http://atomico.no.sapo.pt/04.html

www.infopedia.pt/$fissao-nuclear

http://www.geleia.net/TLFII/T3/Fiss%C3%A3o%20-%20R47%20-%20Andr%C3%A9.doc

Círculo de Leitores (2001) Enciclopédia Ilustrada da Família II Volume, Companhia Editora do Minho, S. A., Barcelos

ARIEIRO, Maria Elisa. CORRÊA, Carlos. BASTO, Fernando Pires. ALMEIDA, Noémia. (2009) Preparação para o Exame Nacional 2009 – Física e Química A – 11.º Ano, Porto Editora.