Tecnologia Nuclear

Todos sabem que para tudo que fazemos nós precisamos de energia, desde ligar a televisão, esquentar nosso alimento, até mesmo no simples ato de caminhar. É por esse motivo que o ser humano desenvolveu varias formas de extrair energia do ambiente em que vive.

A energia elétrica é a forma de energia mais usada pela estrutura de nossa sociedade, sendo que, qualquer outro tipo de energia, seja mecânica ou térmica, para se tornar utilizável, deve antes ser convertida em energia elétrica.

No post de hoje temos como foco um tipo de energia que mudou e ainda esta mudando o campo da extração de energia. É a energia NUCLEAR.

Para entender o que é a energia nuclear, é conveniente entendermos primeiramente como é a estrutura interna do átomo, aquela unidade fundamental que compõe a matéria e que muitos se cansam de estudar na escola.

O átomo é basicamente composto de um núcleo onde podemos encontrar partículas conhecidas como prótons e nêutrons. Possui também uma região em volta do núcleo constituída de partículas chamadas elétrons, que possuem carga negativa e estão sempre em movimento.

O próton e o nêutron possuem massas iguais, sendo que enquanto o nêutron não possui carga, o próton possui uma carga positiva...beleza, tudo isso é conhecimento de nível fundamental na ciência, mas porque diabos os prótons, como no caso do urânio que tem n prótons em seu núcleo, ficam juntos se aprendemos que cargas de mesmo sinal se repelem fazendo com que um se afaste da outro ? que tipo de força mantém o núcleo coeso?

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O átomo é mais complicado do que apenas prótons, nêutrons e elétrons. Em seu núcleo, um tipo de partícula conhecida como glúon, mantém o núcleo em estado de estabilidade, vencendo a repulsão colombiana entre os prótons, é a chamada força nuclear forte, uma das 4 forças fundamentais da natureza. Parte da energia de ligação do núcleo pode eventualmente ser liberada em processos que envolvam reações nucleares de elementos químicos, e é esta energia que damos o nome de energia nuclear.

Existem dois processos pelos quais podemos obter energia nuclear, o primeiro e o mais prático é denominado fissão nuclear, em que elementos pesados e instáveis como o uranio são quebrados a partir de uma energia inicial, liberando mais energia do que a fornecida para iniciar o processo. Essa reação nuclear dependendo de certas condições pode ou não desencadear um processo de liberação de energia em cadeia que envolve a liberação de uma grande quantidade de energia.

O outro tipo de obtenção de energia nuclear é dada pela fusão de átomos, que para certos elementos químicos liberam uma energia muito maior do que a obtida na fissão.

Fissão Nuclear

Fusão Nuclear

A fusão atômica é o processo pelo qual o sol obtém sua energia, que dia após dia recebemos aqui na terra e que mantém a manutenção da vida. O hidrogênio é fundido no interior do sol, devido a grande pressão em seu interior cuja temperatura chega a milhões de graus Celsius, transformando o hidrogênio em hélio, que também é fundido para se transformar em outros elementos químicos. Esse processo é muito importante pois muitos dos elementos que compõem o nosso corpo, muito provavelmente foram formados dentro de uma estrela como o sol, é por isso que Carl Sagan uma vez disse que todos nós somos poeiras das estrelas.

O processo de fusão nuclear ainda não é totalmente dominado pelo ser humano, mesmo assim, muitas pesquisas sérias já obtiveram muitos resultados a respeito da fusão nuclear que provavelmente no futuro não muito distante será a fonte de energia mais eficiente, aumentando a capacidade de geração de energia das cidades e outras coisas como automóveis por exemplo.

Veja a seguir em um artigo do hypescience que diz que pesquisadores conseguiram realizar o processo de fusão nuclear e obtendo energia do processo. Um grande passo no ramo de energias renováveis.

Clique aqui para ver o artigo do hypescience sobre os avanços da fusão nuclear.

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Agora que entendemos como funciona o processo de energia nuclear é importante entender como canalizar esta energia e torna-la em energia útil como elétrica por exemplo.

Para isso observe o diagrama a seguir

Bom, o que esta acontecendo? A energia nuclear liberada por fissão esquenta a água que está submetidas a altas pressões para que não possa evaporar, que então, por trocas de calor, faz evaporar a água de um segundo circuito. O vapor e sua alta velocidade de locomoção faz girar as pás de uma turbina que por indução eletromagnética gera energia elétrica. O vapor de água é então resfriado por um terceiro circuito de água corrente para que volte ao estado líquido fechando circuito. É basicamente assim que uma usina nuclear funciona, gerando energia limpa e renovável sem emitir poluentes que ameace a natureza. É maravilhoso... mas porque são três circuitos de água em vez de apenas um, é assim porque um dos perigos da geração de energia nuclear é a radioatividade, que em certos níveis é letal a qualquer forma de vida. Os três circuitos é uma forma de não contaminar água de rios, usadas no processo de resfriamento, evitando que ela esteja em contato direto com o reator nuclear.

A radiação emitida em processos nucleares é um tipo de radiação que pode ser por emissão de partículas alfas, betas (núcleos de hélio e elétrons) ou eletromagnética de alta frequência, também conhecido como radiação gama e que devido sua alta energia associada pode alterar a estrutura de nosso DNA, causando câncer e etc. Tem aqueles raros casos onde a pessoa sofre mutações genética a ponto de se transformar em um super herói como o Hulk ou em um zumbi asqueroso comedor de cérebros, ai o que conta é sua sorte...mas provavelmente quando exposto a radioatividade você ou morrera ou desenvolvera câncer.

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Para evitar problemas como os que foi dito acima, as usinas nucleares, assim como os submarinos que também fazem uso de energia nuclear, usam câmaras isoladas com chumbo, que é uma material muito denso capaz de bloquear a passagem da radiação, ou mesmo paredes de concreto com grandes espessuras. Imagine uma parede de concreto de 2 metros de espessura hehe, la no departamento de física nuclear da USP tem uma, aparece por la para dar uma olhada, garanto que é um lugar bem organizado...

Agora vem a parte hardcore, que é ao mesmo tempo surpreendente, interessante e assustadora, é questão das armas nucleares, as bombas!

As bombas nucleares foram desenvolvidas no final da segunda guerra mundial com o chamado projeto Manhattan. Elas funcionam basicamente pelo processo de fissão e fusão nuclear, usando urânio enriquecido. Na história da grande guerra, vários testes foram feitos, sendo que duas bombas de fissão foram usadas pelos EUA contra o Japão, destruindo as cidades de Hiroshima e Nagasaki.

As figuras a seguir mostram como ficou a cidade após o ataque nuclear.

Hiroshima

Nagasaki

Houve um tempo na guerra fria em que as pessoas pensavam que o mundo logo iria acabar devido a corrida tecnológica entre EUA e União Soviética que produziam bombas cada vê mais poderosas. Para você ter uma idéia, as bombas de hidrogênio, que usam a fissão para desencadear um processo de fusão nuclear chegam a ser 4 mil vezes mais poderosas que as bombas usadas contra o japão....4 mil bombas de como as que destruíram Hiroshima? Pois é meus amigos a ciência tem o seu lado negro.

Finalizo este post de forma explosiva. Peguem as pipocas, apreciem os cogumelos gigantes e protejam-se da radiação.

Postado por C. Justino

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