FUSÃO NUCLEAR E REATORES DE FUSÃO NUCLEAR

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No modelo atômico de Rutherford os elétrons estariam gravitando e girando em torno da região positivamente carregada. Esse movimento geraria uma liberação energia contínua fazendo que, com a perda, o elétrons fossem se aproximando do núcleo até se chocarem contra ele.

Foi em então que Niels Bohr, que trabalhava no mesmo laboratório de Rutherford criou mais teorias com base nessas experiências. De acordo com o modelo atômico proposto por Rutherford, os elétrons ao girarem ao redor do núcleo, com o tempo perderiam energia, e se chocariam com o mesmo até o átomo deixar de existir, como o átomo é uma estrutura estável, Bohr formulou outra teoria sobre o movimento dos elétrons.

Niels propôs um modelo em dois postulados: o primeiro diz que os elétrons estariam girando em torno do núcleo em órbitas lineares constantes e enquanto estivesse nessas órbitas não haveriam variações de energia, ou seja sem ganhos ou perdas. Enquanto giram estariam atraídos por um núcleo positivo através da Lei de Columb , o mesmo modo como os planetas estariam atraídos pelo Sol e como se movem em torno dele. A Lei de Columb refere-se às forças de interação (atração e repulsão) entre duas cargas elétricas puntiformes, ou seja, com dimensão e massa desprezível, porém estas forças de interação têm intensidade igual, independente do sentido para onde o vetor que as descreve aponta.

Bohr chamou as órbitas de níveis energéticos e o movimento desses elétrons se dá através dos ganhos e das perdas. Fornecendo energia a um átomo, um ou mais elétrons a absorvem e saltam para níveis mais afastados do núcleo. Ao voltarem as suas órbitas originais, devolvem a energia recebida em forma de luz. Apesar de saber dos movimentos encontrou-se dificuldade para determinar a trajetória de um elétron ao redor do núcleo atômico consiste em que, para descobri-la, é necessário enviar um fóton ao átomo; mas quando isso acontece, o elétron salta de nível energético, mudando assim a sua trajetória.

As hipóteses formuladas por Bohr tiveram como base estudos com o átomo de hidrogênio, mas feitas com átomos de outros elementos não satisfaziam para determinar a estrutura atômica. Assim a mecânica quântica contribuiu justificando a distribuição dos elétrons e a quantificações de energia contida neles. O modelo mecânico-quantico estuda a probabilidade de encontrar um elétron em uma determinada posição e não sua trajetória.

Assim o comportamento dos elétrons foi comparado com o da luz. Ora eles se comportam como onda, ora como partícula. Durante o seu movimento normal ao redor do núcleo, o comportamento dos elétrons é de onda e quando recebem um fóton, eles se comportam como partícula.

As teorias de Rutherford e Bohr contribuíram para que o modelo atual fosse determinado. Atualmente as órbitas são determinadas como nuvens, espaço com maior probabilidade de encontrar os elétrons, caso fosse órbitas o movimento do elétron deveria ser sempre num mesmo plano porém não é isso que comprovadamente acontece.

O átomo já não é considerado mais a menor partícula existente, foi identificada partículas menores existentes no núcleo e menores ainda existentes dentro dos prótons e nêutrons.

2 FUSÃO NUCLEAR

2.1 Histórico

Desde os estudos dos átomos a reações nucleares passaram a ser estudadas pelos cientistas. Inicialmente começaram com a fissão nuclear bombardeando o núcleo de urânio com nêutrons. O interesse nesse bombardeamento era identificar quanto de energia podia ser liberada com a fissão do núcleo, que depois de calculada chegou-se a conclusão que gerando uma reação em cadeia desses elementos poderia se adquirir uma enorme quantidade de energia.

Outra questão importante que gerou interesse pela fusão e fissão nuclear foi a Teoria da Relatividade formulada por Albert Einstein. Esta teoria consiste em que toda massa (matéria) pode se transformar em energia e toda energia pode se transformar em matéria. Restava apenas compreender e conhecer o quanto de energia poderia ser encontrada em um processo de transformação como estes.

A fusão nuclear teve suas pesquisas iniciadas logo após o fim da Segunda Guerra Mundial. O contexto era a guerra fria e a fissão nuclear, explicação para a potente bomba atômica lançada pelos Estados Unidos contra o Japão na Segunda Guerra Mundial. Este movimento gerou novos estudos para descobrir outro modo de liberação de energia da mesma capacidade. Hans Albrecht Bethe, físico alemão, em março de 1939 publicou o artigo "A Produção de Energia nas Estrelas", propondo que, a partir da fusão nuclear,poderia se produzir a energia que as estrelas produzem para brilhar. Além de ganhar o prêmio Nobel de 1967, Bethe é considerado o primeiro a citar a ideia de fusão nuclear.

Já Enrico Ferir, professor da Universidade de Roma, contribuiu no campo da Física Nuclear, afirmando ser possível modificar o núcleo interno do átomo e que para conseguir essa alteração seria por meio de aceleração (por meio de alto calor e pressão) de partículas de forma a fazer com que as mesma possam colidir, liberando grande energia..

Para comprovar a viabilidade da aplicação da fusão nuclear, tem-se o projeto “International Thermonuclear Experimental Reactor” (ITER), fundado em 1992. O projeto nasceu de uma parceria entre a União Europeia, Estados Unidos, Japão e Rússia e hoje conta com mais participantes: China, Índia, Coreia do Sul, Reino Unido, França e Suíça. Funciona sob o patrocínio a Agência Internacional de Energia Atômica (IAEA). O ITER consiste numa usina de energia nuclear à base de fusão nuclear e o atual projeto de construção da usina tem valor estimado de 13 bilhões de dólares e será construído em Cadarache, França, e tem previsão de começar sua produção em 2016.

O interesse pela fusão nuclear, por tanto, era em descobrir quanto de energia poderia ser liberada com um fusão de núcleos. Os estudos indicaram que a diferença é que a fissão nuclear libera cerca de 10% da energia contida no núcleo dos átomos, a fusão pode liberar cerca de 40% dessa energia.

Assim para compreender a essa liberação de energia é necessário entender todo processo de fusão nuclear e suas características.

2.2 A Fusão Nuclear

Dois átomos não colidem naturalmente porque seus campos eletromagnéticos se repelem. Só pressão e temperatura altíssimas conseguem fazer com que elétrons se dispersem do núcleo, facilitando a colisão. Caso