Fissão nuclear

Fissão nuclear é um fenômeno químico provocado quando um núcleo pesado (de massa atômica igual ou superior a 235 u, por exemplo) é bombardeado por um nêutron (cuja massa é 1 u e o número atômico é 0, sendo representado por ₀n¹) com velocidade moderada. Esse bombardeamento é muito comum com o isótopo do elemento químico urânio, o urânio-235, como representado a seguir:

₉₂U²³⁵ + ₀n¹

OBS.: Um nêutron adquire velocidade moderada quando atravessa substâncias como a água pesada (molécula de água que apresenta hidrogênio com massa 2u), parafina, grafita e berílio.

O processo do bombardeamento do urânio por nêutron é chamado de fissão porque o resultado é sempre a formação de dois novos núcleos, bem como a liberação de dois ou três nêutrons e de energia, como na equação geral de fissão a seguir:

₉₂U²³⁵ + ₀n¹ → _ZD^A + _YE^W + 2 ou 3 ₀n¹ + energia

A e W são os números de massa dos novos átomos (D e E) formados na fissão, e Z e Y são os seus números atômicos, respectivamente.

Exemplos de equações de fissão nuclear

₉₂U²³⁵ + ₀n¹→ ₅₆Ba¹³⁹ + ₃₆Kr⁹⁵ + 2 ₀n¹ + energia

₉₂U²³⁵ + ₀n¹→ ₃₈Sr⁹⁴ + ₅₄Xe¹³⁹ + 3 ₀n¹ + energia

₉₂U²³⁵ + ₀n¹→ ₃₅Br⁸⁷ + ₅₇La¹⁴⁶ + 3 ₀n¹ + energia

OBS.: todos os novos núcleos formados são radioativos.

Cientistas responsáveis

O estudo do processo de fissão nuclear foi iniciado pelo físico italiano Enrico Fermi no ano de 1934, mas outros cientistas ao longo dos anos seguintes também realizaram experimentos. São eles:

• Otto Hahn

• Lise Meitner (física austríaca)

• Otto Robert Frish (físico australiano)

Reação em cadeia

Durante uma reação de fissão nuclear, são liberados dois ou três nêutrons, que, se estiverem em velocidade moderada, podem provocar a fissão de átomos de urânio-235 que estiverem próximos a eles e assim sucessivamente. Como a fissão passa a ocorrer de forma sucessiva, ocorre uma reação em cadeia.

Quando a fissão nuclear torna-se uma reação em cadeia, a produção de nêutrons e a energia liberada no processo passam a crescer em progressão geométrica, ou seja, um núcleo de urânio divide-se em dois, cada nêutron gerado divide outros três núcleos de urânio e assim sucessivamente.

Representação de uma reação em cadeia a partir da fissão do Urânio-235

Energia e fissão nuclear

Quando um átomo de urânio sofre fissão nuclear a partir do bombardeamento de um nêutron, sempre são formados novos núcleos. Para que isso ocorra, uma grande quantidade de energia é utilizada para manter os prótons e os nêutrons juntos nesses núcleos.

A energia utilizada para manter juntos prótons e nêutrons na fissão nuclear é denominada de energia de empacotamento ou energia de ligação e acaba sendo liberada quando esses núcleos são formados e estabilizados.

Como na reação de fissão um núcleo grande é fragmentado para originar outros menores, a quantidade de energia liberada ao final do processo é muito grande.

Aplicações da fissão nuclear

O processo de fissão nuclear é utilizado para os seguintes fins:

• Como combustível em reatores nucleares, em usinas nucleares, para a produção de energia elétrica a partir da energia liberada pela fissão;

• Combustível para submarinos nucleares;

• Para fins bélicos, especialmente na produção de bombas atômicas, arma que apresenta um grande poder de destruição.

Problemática da fissão nuclear

O grande problema da utilização da fissão nuclear está no fato de que todo novo núcleo produzido nesse processo é radioativo, ou seja, existe a produção de lixo nuclear, o qual exige um armazenamento e um destino que não gerem riscos aos seres vivos e ao meio ambiente.

Por Me. Diogo Lopes Dias