FUSÃO NUCLEAR E REATORES DE FUSÃO NUCLEAR

UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP

CURSO DE ENGENHARIA

RAFAEL KOBASHI CORDEIRO – RA: T808GJ-0

RICHARD SAVANI – RA: B16GBC-4

RODRIGO ROSSIGNOLI – RA: B17346-7‏

VITOR MATTARA NIETO – RA: T805AE-7

FUSÃO NUCLEAR E REATORES DE FUSÃO NUCLEAR

SÃO PAULO

2012

ÍNDICE

1 INTRODUÇÃO2

1.2 Estrutura Nuclear2

1.3 Modelos Atômicos3

2 FUSÃO NUCLEAR6

2.1 Histórico6

2.2 A Fusão Nuclear8

3 APLICAÇÃO NA CIÊNCIA E TÉCNOLOGIA: REATORES NUCLEARES13

4 IMPACTOS PRODUZIDOS NA SOCIEDADE15

5 EFEITO DO TRABALHO NA FORMAÇÃO DO ALUNO19

6 CONCLUSÃO20

REFERÊNCIAS21

FUSÃO NUCLEAR E REATORES DE FUSÃO NUCLEAR

1 INTRODUÇÃO

A crescente demanda de energia para a manutenção do modo de organização de uma sociedade moderna tem levado à procura de fontes alternativas. Assim, a possibilidade de se obter uma fonte de energia abundante e mais limpa através da fusão nuclear tem atraído o interesse de grande número de cientistas.

Entende-se que fusão nuclear consiste em gerar uma grande quantidade de energia a partir da união dos prótons e neutros existentes no núcleo dos átomos, porém a grande dificuldade de uni-los está nos elétrons também existentes nessas estruturas que se repelem devido a carga negativa que possuem.

Assim para compreender a fusão nuclear é necessário conhecer a estrutura atômica, seus componentes e suas características.

Este trabalho pretende apresentar essas informações introdutórias e também uma parcela de todo o conteúdo que envolve a fusão nuclear.

1.2 Estrutura Nuclear

Um átomo é a menor porção em que pode ser dividido um elemento químico, mantendo ainda as suas propriedades. Os átomos são componentes das moléculas e da matéria comum e são compostos basicamente por partículas ainda menores: prótons, os nêutrons e os elétrons.

Os prótons e os nêutrons localizam-se na parte central do átomo onde se forma o núcleo coeso e estável. Elétrons são minúsculas partículas que vagueiam aleatoriamente ao redor do núcleo central do átomo, sua massa é cerca de 1840 vezes menor que a do Núcleo. Um próton em presença de outro próton se repele, o mesmo ocorre com os elétrons, mas entre um próton e um elétron existe uma força de atração.

 Desta maneira, atribuímos ao próton e ao elétron uma propriedade física denominada carga elétrica. O nêutron é desprovido de cargas elétricas, pois não apresentam efeitos elétricos. Num átomo, normalmente não existe predominância de cargas elétricas, ou seja, o número de prótons é igual ao número de elétrons. Neste caso dizemos que o átomo é eletricamente neutro porém quando há uma perda ou um ganho de elétrons ele fica eletrizado.

1.3 Modelos Atômicos

Inicialmente o átomo foi considerado como uma partícula maciça e indivisível, porém, com o passar do tempo, novas pesquisas revelaram que o átomo não era indivisível. Foi então que, a partir de novas experiências, surgiram novos modelos atômicos.

Nos primeiros anos do século passado, pouco se sabia sobre a estrutura dos átomos além do fato de que continham elétrons. Muitos cientistas haviam colhido uma determinada quantidade de dados experimentais sobre as estruturas.

J. J. Thomson, em 1897, propôs que os elétrons estavam submersos em um fluído que continha a maior parte da massa e uma quantidade de carga positiva suficiente para deixar o átomo neutro.

Com base na Teoria Eletromagnética Clássica que propõe que quando existe uma carga oscilando em uma determinada frequência ela libera energia na mesma frequência encontrada, Thomson procurou determinar essas configurações eletrônicas onde houvesse uma frequência estável entre os elétrons que permitisse tornar todo o átomo estável. Porém a física clássica colocou que cargas elétricas isoladas não podem ficar estáveis, assim o modelo de Thomson foi descartado. Mas os átomos eram eletricamente neutros, desse modo deviam também conter alguma carga elétrica positiva que mantinha a estabilidade encontrada.

Na virada do século, em 1911, Ernest Rutherford supervisionou algumas experiências onde havia a tentativa de determinar a estrutura do átomo ainda com base nas premissas de Thomsom. Essas experiências determinaram que os elétrons sofriam desvios quando o partículas de rádio radioativo era aproximado de uma placa de ouro, os elétrons estavam desviando de alguma parte localizada ao centro e portanto não poderiam estar dispostos por todo o volume do átomo conforme teoria de Thomson. Essa experiência permitiu que Rutherford especulasse que toda a carga positiva e a maior parte da massa do átomo estavam concentradas em uma região menor posteriormente chamada de núcleo.

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.