INTRODUÇÃO À ENGENHARIA MECÂNICA: Energia Nuclear

ÁREA DE CIÊNCIAS EXATAS E AMBIENTAIS

CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA

COMPONENTE CURRICULAR: INTRODUÇÃO À ENGENHARIA MECÂN ICA

ENERGIA NUCLEAR

1. Introdução

A energia nuclear é liberada a partir da transformação do núcleo de um átomo, seja fissão ou fusão. É baseada no principio de equivalência de massa e energia observado por Albert Einstein, no qual durante reações nucleares massa é transformada em energia. A energia nuclear foi descoberta por Hahn, Strassmann e Meitner durante uma observação de fissão nuclear, numa irradiação de nêutrons em urânio.

Essa energia pode tanto ser usada para fins militares como para produção de energia elétrica. Para gerar energia, usa-se o calor emitido pela reação para esquentar água gerando vapor, que é usado para mover turbogeradores. A principal diferença entre o uso militar ou para gerar eletricidade é a forma como a reação é controlada. Quando usada para fins militares, a reação ocorre descontroladamente e na geração e energia elétrica, a reação é controlada.

1. Desenvolvimento

Existem duas formas de reações nucleares: a fusão nuclear e a fissão nuclear. A fusão nuclear ocorre quando dois núcleos atômicos se unem para formar um novo núcleo. Já a fissão nuclear ocorre quando um núcleo atômico é dividido em duas ou mais partículas.

Para geração de energia são usados reatores nucleares, o reator de fusão para ocorrer a fusão nuclear e o reator de fissão para a fissão nuclear:

• O uso da fusão nuclear como energia ainda esta em fase experimental. O processo consiste em chocar átomos de hidrogênio em altas temperaturas, assim ocorrendo uma fusão gerando átomos de hélio. A grande dificuldade de geração de energia a partir da fusão é ter um reservatório que resista às altas temperaturas exigidas para que ocorra a fusão. Uma forma seria o confinamento magnético que consiste em usar um campo magnético para comprimir o hidrogênio e evitar que ele toque nas bordas.
• A fissão nuclear usa átomos pesados como o urânio para ser bombardeado por nêutrons, tornando-o instável e causando sua fissão. Uns dos possíveis produtos da reação são: bário, criptônio e dois nêutrons. Esses dois nêutrons por sua vez colidem com outros átomos gerando uma reação em cadeia. Para não ter o mesmo efeito de bombas nucleares, são necessários elementos de segurança. O principal é a contenção de concreto que evita vazamentos, além de testes periódicos e manutenções.

A energia nuclear usada para fins militares fundamenta-se na reação descontrolada. A eficácia da bomba baseia-se na quantidade de energia liberada e sua toxicidade. Podem ser usadas reações de fusão ou fissão nuclear:

• A primeira bomba de fissão foi usada no deserto de Alamogordo, Novo México, o chamado Trinity test. A segunda e terceira foram usadas na Segunda Guerra Mundial nas cidades japonesas Hiroshima e Nagasaki. Nessas explosões foram mortas 155.000 pessoas imediatamente e 110.000 nas semanas seguintes devido aos efeitos radioativos. Tem-se suspeita que até hoje mais de 400.000 pessoas morreram devido consequências a longo prazo.
• A bomba a fusão é chamada de termonuclear ou bomba de hidrogênio. Ela é ainda mais potente que a bomba de fissão. Devido às altas temperaturas exigidas pela bomba de hidrogênio é usada a bomba de fissão como ignição.

Existem varias controvérsias sobre o uso dessa energia, devido aos resíduos radioativos. Não existe ainda uma forma eficiente para lidar com esse lixo, mas geralmente é armazenado no fundo dos oceanos, no subterrâneo ou no interior de montanhas. Também projetos para mandar o lixo para o espaço, mas o problema apenas mudaria de nome, pois se tornaria lixo espacial. Uma solução definitiva seria mandar os resíduos para o Sol.

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