As Reações Nucleares

2.5Reações nucleares

A emissão natural de uma partícula alfa ou uma beta transforma um determinado núcleo em novo núcleo com número diferente de prótons (RUSSEL, 1994). As reações nucleares induzidas dessa forma são conhecidas como transmutação nuclear, que também pode ser efetuada artificialmente (BROWN; LEMAY; BURSTEN, 2005).

A primeira conversão de um núcleo em outro foi realizada em 1919 por Ernest Rutherford que bombardeou nitrogênio 14 com partículas alfa obtidas da desintegração radioativa do rádio. Os nuclideos produzidos eram de oxigênio 17, abaixo primeira equação da transmutação artificial (RUSSEL, 1994).

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Este fen demostra que a as reações nucleares podem ser induzidas quando se golpeia o núcleo com partículas tais como as partículas alfa, possibilitando sintetizar centenas de radioisótopos em laboratório (BROWN; LEMAY; BURSTEN, 2005).

A radioatividade induzida e transmutação artificial são possíveis por causa do desenvolvimento de aceleradores de partículas de alta energia como o cíclotron, o sincrotron e o acelerador linear (RUSSEL, 1994).

Figura 1 : CÍCLOTRON

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Fonte : https://marcosnunes.page.tl/Hadron-Terapia.htm

Figura 2 : SINCROTRON

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Fonte : https://marcosnunes.page.tl/Hadron-Terapia.htm

Figura 3: ACELERADOR LINEAR

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FONTE: http://brasilescola.uol.com.br/fisica/acelerador-linear.htm

Muitos isótopos sintéticos usados em quantidade na medicina e na pesquisa cientifica são preparados usando nêutrons como projeteis. Como os nêutrons são neutros, eles não são repelidos pelo núcleo e não precisam ser acelerados para provocar reações nucleares. Os nêutrons necessários são produzidos pelas reações que ocorrem nos reatores nucleares (BROWN; LEMAY; BURSTEN, 2005).

Segundo Russel, Brown os elementos transurânicos são os elementos na tabela periódica com o número atômico maior que 92, e foram preparados por técnicas de bombardeio. Os elementos com número atômico grande são formados em pequenas quantidades nos aceleradores.

Cinturão de estabilidade

A estabilidade nuclear do átomo depende diretamente da relação entre o número de nêutrons e o número de prótons existentes no núcleo desse átomo. Se tomarmos todos os isótopos estáveis dos diversos elementos químicos e fizermos um gráfico do número de nêutrons desse isótopo em função do respectivo número atômico, iremos obter uma faixa denominada cinturão de estabilidade (FONSECA, 2001).

Núcleos que estão acima do cinturão de estabilidade diminuem sua relação nêutron próton através da desintegração beta negativo ou emissão de nêutrons, já os núcleos situados abaixo do cinturão de estabilidade aumentam a relação nêutron-próton por emissão beta positivo ou por captura eletrônica.

Fugura 4: CINTURÃO DE ESTABILIDADE

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FONTE: http://www.ebah.com.br/content/ABAAAgQNkAC/estrutura-atomica

2.5.1 FISSÃO, FUSÃO E ENERGIA DE LIGAÇÃO NUCLEAR

Segundo Brown a divisão de núcleos pesados (fissão) quanto a união de núcleos leves (fusão) são processos exotérmicos. As usinas de energia nuclear e a maioria da forma de amamento nuclear depende do processo de fissão nuclear para suas operações.

O núcleo do átomo de urânio é instável e ao ser bombardeado com nêutrons moderados rompe-se ao meio, originando dois núcleos moderados e uma quantidade muito grande de energia. Esse fenômeno chama-se fissão nuclear (FONSECA, 2001).

Um núcleo pesado pode ser dividido de várias maneiras diferentes. Mais de 200 isótopos diferentes de 35 elementos distintos têm sido descobertos entre os produtos de fissão de urânio- 235 e muitos são radioativos (BROWN; LEMAY; BURSTEN, 2005).

Segundo Brown, em média 2,4 milhões de nêutrons são produzidos em cada fissão de uranio-235. O numero de fissões e a energia liberada aumentam rapidamente, e se o processo não for controlado pode ocorrer uma explosão violenta. As reações que se multiplicam dessa maneira são chamadas de reação em cadeia.