A Fusão Nuclear

UNIVERSIDADE PAULISTA

JÉSSICA RENATA

LEONARDO CADORINI

MARIO ANTONIO

VANESSA DA SILVA

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                     

FÍSICA MODERNA: Fusão Nuclear e Reatores de Fusão Nuclear

SÃO PAULO

2010

JÉSSICA RENATA[pic 1]

LEONARDO CADORINI

MARIO ANTONIO

VANESSA DA SILVA

Física Moderna: Fusão Nuclear e Reatores de Fusão Nuclear

[pic 2]

1º Volume

2010

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO        pag. 04

2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA        pag. 06

2. 1. Fusão em laboratório        pag. 08

2. 2. Fusão Nuclear a frio        pag. 08

2. 3. Tipos de Reatores        pag. 09

3. APLICAÇÃO NA CIÊNCIA E TECNOLOGIA        pag. 11

4. IMPACTOS PRODUZIDOS        pag. 14

4. 1. Os riscos dos Reatores Nucleares        pag. 14

4. 2. Usinas Nucleares        pag. 14

4. 3. Efeitos das radiações        pag. 16

5. EFEITO DO TRABALHO NA FORMAÇÃO DO ALUNO        pag. 17

6. CONSIDERAÇÕES FINAIS        pag. 19

REFERÊNCIAS        pag. 20

ANEXO        pag. 22

1. INTRODUÇÃO

A possibilidade de criar armas empregando reações de fusão só foi levada a sério a partir da descoberta da fissão nuclear. Quase imediatamente os físicos em todo mundo se deram conta que as altas temperaturas geradas pelas explosões de fissão poderiam ser usadas como ignitoras de reações de fusão. Tokutaro Hagiwara na Universidade de Kyoto propôs esta idéia num discurso em maio de 1941.

Enquanto trabalhava na pesquisa da bomba atômica, meses depois, em setembro de 1941, Enrico Fermi considerou com Edward Teller se uma reação de fissão poderia dar partida a uma reação de fusão, produzindo deutério. Depois de estudar o caso, Teller concluiu que não era possível e embora se pense que tenha abandonado o assunto, Teller começou a pensar mais profundamente sobre bombas de fusão. A produção de uma bomba de hidrogênio levou a se pensar numa grande fonte de energia que pudesse ser controlada. Mas, otimismo à parte dos cientistas da década de 50, que pensavam na fusão como alternativa definitiva para a fissão, pouco se conseguiu para o uso prático se não fosse necessário dominar os detalhes de todo um novo campo da ciência a física do plasma. Entender isto equivale a poder controlar o Sol.

Na Fusão Nuclear, dois ou mais núcleos atômicos se juntam e formam outro núcleo de maior número atômico. A fusão nuclear requer muita energia para acontecer, e geralmente libera muito mais energia que consome. Quando ocorre com elementos mais leves que o ferro e o níquel (que possuem as maiores forças de coesão nuclear de todos os átomos, sendo, portanto mais estáveis) ela geralmente libera energia, e com elementos mais pesados ela consome. Até hoje início do século XXI, o homem ainda não conseguiu encontrar uma forma de controlar a fusão nuclear como acontece com a fissão.

O principal tipo de fusão que ocorre no interior das estrelas é o de Hidrogênio em Hélio, onde dois prótons se fundem em uma partícula alfa (um núcleo de hélio), liberando dois pósitrons, dois neutrinos e energia. Mas dentro desse processo ocorrem várias reações individuais, que variam de acordo com a massa da estrela. Para estrelas do tamanho do nosso Sol ou menores, a cadeia próton-próton é a reação dominante. Em estrelas mais pesadas, predomina o ciclo CNO. Vale ressaltar que há conservação da energia, e, portanto, pode-se calcular a massa dos quatro prótons e o núcleo de hélio, e subtrair a soma das massas das partículas iniciais daquela do produto desta reação nuclear para calcular a massa/energia emitida.

Para produzir reações de fusão nuclear, a providência inicial é fazer com que os núcleos fiquem o mais próximo possível uns dos outros e submetê-los a uma alta temperatura. No interior das estrelas, a proximidade é obtida por causa das altas pressões resultantes dos enormes campos gravitacionais ali existentes.

Um reator nuclear é uma câmara de resfriamento hermética, blindada contra a radiação, onde é controlada uma reação nuclear para a obtenção de energia, produção de materiais fissionáveis como o plutônio para armamentos nucleares, propulsão de submarinos e satélites artificiais ou para pesquisas.

Uma central nuclear pode conter vários reatores. Atualmente apenas os reatores nucleares de fissão são empregados para a produção de energia comercial, porém os reatores nucleares de fusão estão sendo empregados em fase experimental.

De uma forma simples, as primeiras versões de reator nuclear produzem calor dividindo átomos, diferentemente das estações de energia convencionais, que produzem calor queimando combustível. O calor produzido serve para ferver água, que irá fazer funcionar turbinas a vapor para gerar eletricidade.