Aula 6 Reações Nucleares

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Alterações de energia durante as reações nucleares
Em princípio, deve ser possível medir o poder das forças que mantém um núcleo coeso, medindo a quantidade de calor liberado na formação de um núcleo a partir de prótons e nêutrons isolados. Por exemplo, a variação de energia associada com a combinação de dois nêutrons e dois prótons para produzir um núcleo de hélio-4 deve ser uma medida direta da estabilidade nuclear, assim como a variação de energia associada à formação de uma ligação química é uma medida de estabilidade de uma ligação.
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Infelizmente, há realmente um problema com a realização dessa medição. Temperaturas que rivalizam com os do interior do Sol (107 K) são necessárias para a reação a ocorrer! 
Ou seja, a energia de ativação necessária para forçar as partículas elementares a ficarem perto o suficiente para a reação ocorrer é extremamente elevada. No entanto, a mudança de energia do processo pode ser calculada usando a equação de Einstein (E = mc2), que relaciona a variação da energia de um processo nuclear a uma mudança correspondente da massa.
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Tome um núcleo de hélio-4, por exemplo. Sabemos que a massa de dois nêutrons e dois prótons é 4,031 88 uma:
Além disso, podemos subtrair a massa de dois elétrons da massa medida experimentalmente de um átomo de hélio-4 para descobrir que a massa de um núcleo de hélio-4 é 4,00150 uma:
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Subtraindo a massa do núcleo de hélio da massa combinada dos seus constituintes nêutrons e prótons há uma diferença de 0,03038 uma. Ou seja, 0,03038 uma (ou 0,03038 g/mol) é perdida quando dois prótons e dois nêutrons se combinam para formar um núcleo de hélio-4:
Processo exotérmico!
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A perda de massa que ocorre quando os prótons e nêutrons se combinam para formar um núcleo é chamado de defeito de massa do núcleo. Essa massa perdida é convertida em energia que é liberada durante a reação nuclear e é, portanto, uma medida direta da energia de ligação que mantém os núcleons juntos. Quanto maior a energia de ligação, mais estável o núcleo. Usando a equação de Einstein, podemos calcular esta energia de ligação de um núcleo de hélio-4:
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A energia de ligação de um núcleo é a energia necessária para quebrar um núcleo em seus prótons e nêutrons individuais.
A energia de ligação do núcleo de hélio-4 é a mudança de energia para a reação
4.00260
2(1.00728)
2(1.008665)
Tanto a energia de ligação como o defeito de massa são reflexos da estabilidade do núcleo.
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A energia de ligação de núcleos de hélio-4 é 2,73 x 109 kJ/mol. Em outras palavras, 2,73 x 109 kJ/mol é liberado quando os núcleos de hélio-4 são formados, e 2,73 x 109 kJ/mol, devem ser fornecidos a desintegrar-se de hélio-4 núcleos isolados em prótons e nêutrons. Esta enorme quantidade de energia é mais do que 10 milhões de vezes a variação de energia associada a um processo químico típico!
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A energia de ligação por núcleon para o isótopo mais estável de cada elemento é mostrado na figura abaixo. Uma vez que uma maior energia de ligação por nucleon corresponde a uma maior estabilidade, os núcleos mais estáveis ​​estão no topo da curva. 
Ferro-56, com uma energia de ligação de 8,79 MeV / nucleon, é o isótopo mais estável conhecido. Se toda a massa do universo de alguma forma foram convertidos para sua forma mais estável, o universo seria feito somente de ferro.
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Exemplo: Hélio-6 é um isótopo radioativo com t1/2 = 0,861 s. Calcule o defeito de massa (em g/mol) para a formação de um núcleo 6He, e calcule a energia de ligação em MeV / nucleon. É um núcleo 6He mais estável do que um núcleo 4He? (A massa de um átomo de 6He é 6,018 89 amu.)
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A energia de ligação de um núcleo radioativo 6He é 4,89 MeV / nucleon, tornando-o menos estável do que um núcleo 4He, cuja ligação de energia é 7,08 MeV / nucleon.
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A massa de um elétron é 5,4858 x 10-4 uma
Exemplo: Quanta energia é perdida quando um mol de 60Co sofre decaimento beta: 60Co  -1e + 60Ni? A massa do 60Co é 59,933819 uma e do 60Ni é 59,930788 uma. 
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Fissão e fusão nuclear
Um olhar cuidadoso no gráfico do número atômico em função da energia de ligação por nucleon leva a algumas conclusões interessantes e extremamente importantes. O fato de que a energia de ligação por nucleon começa em um valor relativamente baixo para 2H atingir um máximo em 56Fe e então gradualmente diminuir implica que ambos os elementos mais leves e mais pesados ​​são menos estáveis ​​que os elementos próximos do ferro-56. 
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Elementos muito pesados ​​podem, portanto, ganhar estabilidade ao liberar energia se fragmentando para produzir elementos mais leves, enquanto elementos muito leves podem ganhar estabilidade e liberar energia ao se fundirem. Os dois processos resultantes - fissão para a fragmentação de núcleos pesados ​​e fusão para a união de núcleos leves -mudaram o mundo desde a sua descoberta no final de 1930 e início dos anos 1940.
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Fissão Nuclear
Existem dois tipos de fissão:
Fissão espontânea
Fissão induzida
Fissão espontânea:
	Alguns radioisótopos contêm núcleos que são altamente instáveis e decaem espontaneamente, dividindo-se em dois núcleos menores.
	Tal decaimento espontâneo é acompanhado da liberação de nêutrons.
Fenômeno raro, exceto em alguns isótopos pesados
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Certos núcleos de urânio-233, do urânio-235, e plutônio-239, por exemplo, fazem mais do que sofrer um simples decaimento radioativo, eles quebram em fragmentos quando são atingidos por nêutrons. 
Fissão induzida:
 Fissão nuclear pode ser induzida bombardeando átomos com nêutrons.
 Os núcleos dos átomos dividem-se em duas partes.
 Fissão induzida também é acompanhada pela liberação de nêutrons.
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A maioria dos combustíveis nucleares sofrem fissão espontânea muito lentamente, decaindo através de uma cadeia de decaimento alfa e beta ao longo de períodos de milênios. Em uma arma nuclear ou reatores nucleares, a esmagadora maioria dos eventos de fissão são induzidas por bombardeio com outra partícula, um nêutron, que é em si mesmo produzido por eventos de fissão prévia.
Neutrons escapam rapidamente a partir do combustível e se tornam nêutrons livres, com uma vida média de cerca de 15 minutos antes de decair para prótons e partículas beta.
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O processo de fissão mais comum é a divisão binária, e produz os produtos da fissão com massa 95 ± 15 e 135 ± 15 u. No entanto, o processo binário acontece apenas porque é a mais provável. Entre 2 a 4 fissões para cada 1000 em um reator nuclear, um processo chamado de fissão ternária produz três fragmentos carregados positivamente (mais nêutrons) e o menor pode variar de um tão pequeno com uma massa como um próton (Z = 1), para tão grande como um fragmento de argônio (Z = 18).
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A fissão de um núcleo não ocorre exatamente da mesma maneira cada vez. Cerca de 400 diferentes formas de fissão foram identificados para o urânio-235, produzindo cerca de 800 produtos diferentes de fissão. Um dos caminhos mais frequentes gera bário-142 e criptônio-91, junto com três nêutrons adicionais:
1n + 235U ® 141Ba + 92Kr + 3 1n 
1n + 235U ® 137Te + 97Zr+ 2 1n 
Outras reações:
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Os três nêutrons liberados pela fissão de um núcleo de 235U pode induzir mais três fissões gerando nove nêutrons, que pode induzir nove fissões mais rendendo 27 nêutrons, e assim indefinidamente. O resultado é uma reação em cadeia que continua a ocorrer mesmo se a fonte externa de nêutrons for cortada. Se o tamanho da amostra é pequeno, muitos dos nêutrons escapam antes de iniciar eventos de fissão adicional, e a reação em cadeia termina rapidamente. 
A fissão de um núcleo pesado exige uma energia total de entrada de cerca de 7-8 MeV para superar inicialmente a força nuclear forte, que mantém o núcleo em uma forma esférica ou quase esférica.
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Eventos
de fissão típica libera de cerca de 200 milhões de eV (200 MeV) de energia para cada evento de fissão. Por outro lado, reações de oxidação na maioria dos produtos químicos (como a queima de carvão ou TNT) gera no máximo alguns poucos eV por evento. Então, o combustível nuclear contém pelo menos dez milhões de vezes mais energia utilizável por unidade de massa do que um combustível químico
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Material físsil
Material físsil é aquele que é capaz de sustentar uma reação em cadeia de fissão nuclear.
"Físsil" é distinto de "fissionável". "Fissionáveis" são todos os materiais cujos átomos podem sofrer fissão nuclear. "Físsil" é uma característica de todo o material que é fissionável por nêutrons lentos. "Físsil" é, assim, mais restritivo que "fissionável" - embora todos os materiais físseis sejam fissionáveis, nem todos os materiais fissionáveis são físseis.
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Os três mais importantes materiais físseis são: Urânio-233; Urânio-235; Plutônio-239
Todos estes elementos têm sido usados com sucesso como combustível de fissão. O plutônio-241 e o neptúnio-237 são também físseis mas não têm sido usados como combustível nuclear. Outros isótopos transurânicos são reconhecidamente físseis, como o cúrio-244 e o amerício-241.
Para ser viável a utilização de um material como combustível de reações de fissão nuclear em cadeia, aquele deverá:
 Ter uma alta probabilidade de fissão na captura de nêutrons.
 Libertar, em média, dois ou mais nêutrons por cada fissão.
 Ter uma meia-vida razoavelmente longa.
 Estar disponível em quantidades adequadas.
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Se houver uma quantidade suficiente de 235U, chamada de massa crítica (que é a menor massa de material físsil necessário para uma reação em cadeia), nêutrons suficientes permanecem para que a reação em cadeia torne-se auto-sustentável. 
Sob condições de alta pressão que mantém o 235U em um volume pequeno, a reação em cadeia pode ocorrer tão rapidamente que resulta em uma explosão nuclear. Para 235U, a massa crítica é de cerca de 56 kg, embora a quantidade pode ser reduzida a 15 kg, colocando uma camada de 238U em torno do 235U para refletir de volta alguns dos nêutrons que escapariam.
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Massa subcrítica = nenhuma reação massa apenas crítica = liberação controlada de energia 
 massa supercrítica = uma bomba 
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Exemplo: Quanta energia (em kJ / mol) é liberado pela fissão do urânio-235 para formar bário-142 e criptônio-91? As massas atômicas são: 235U (235,0439 uma), 142Ba (141,9164 uma), 91Kr (90,9234 uma) e n (1,00866 uma).
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A bomba, chamada pelos norte-americanos de Little Boy, continha 50 quilos de urânio 235, com potencial destrutivo equivalente a 15 mil toneladas de TNT.
Tsar Bomba (RDS-220 hydrogen bomb) - 50Mt
The RDS-220 hydrogen bomb, also known as the Tsar Bomba, is the biggest and most powerful thermo nuclear bomb ever made. It was exploded by the Soviet Union on 30 October 1961 over Novaya Zemlya Island in the Russian Arctic Sea.
The detonation occurred 4km above the ground producing a yield of 50Mt, which is believed to be equivalent to the explosive power from the simultaneous detonation of 3,800 Hiroshima bombs.
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Reatores Nucleares
O mesmo processo de fissão que leva a uma explosão nuclear sob algumas condições pode ser usado para gerar energia elétrica quando utilizado de forma controlada em um reator nuclear. O princípio por trás de um reator nuclear é simples:
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Fissão controlada através de barras de combustível U (3,5% U-235)
 Aqueçimento faz a água ferver, formando vapor e girando uma turbina geradora para produzir eletricidade
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Rods = varetas
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“Pressurized Water Reactors (PWRs)”
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“Boiling Water Reactors (BWRs)”
Clinton, IL
Morris, IL
Marseilles, IL
Limerick, PA
Forked River, NJ
Peach Bottom, PA
Morris, IL
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Pastilhas de combustível nuclear (urânio) são agrupadas em conjuntos de combustível
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Urânio combustível é colocado em um frasco de contenção rodeado de agentes refrigerantes em circulação, e varetas de controle são adicionados. Estes são feitos de substâncias como o boro e cádmio, que absorvem e, portanto, regulam o fluxo de nêutrons. 
As varetas de controle são levantadas e abaixadas quando necessário para manter a fissão a uma taxa quase auto-sustentável para que o superaquecimento seja impedido. A energia da fissão controlada aquece o líquido refrigerante em circulação, que por sua vez produz vapor para acionar uma turbina e produzir eletricidade.
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O urânio natural é uma mistura de dois isótopos. O isótopo 238U não fissionável tem uma abundância natural de 99,3%, enquanto o isótopo físsil 235U está presente apenas em 0,7%. O combustível utilizado nos reatores nucleares é tipicamente feito de pelotas comprimidas de UO2 que foram isotopicamente enriquecido a uma concentração de 3% de 235U e então envolto em varas de zircônio. 
As hastes são colocadas em um vaso em alta pressão cheio de água, que atua como um moderador para retardar os nêutrons para que eles possam ser capturados mais facilmente. 
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Nenhuma explosão nuclear pode ocorrer em um reator porque a quantidade e a concentração de combustível capaz de fissão é muito baixo e porque o combustível não está confinado em alta pressão em um volume pequeno. 
Em um acidente de maior gravidade, no entanto, a fissão descontrolada pode levar a um enorme superaquecimento que poderia derreter o reator e o vaso de contenção ao redor, liberando grandes quantidades de radioatividade para o meio ambiente.
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Segurança faz parte dos projetos de reatores nucleares
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Recipiente de contenção
1.5-inch thick steel 
Parede (escudo)
3 foot thick reinforced concrete
Parede seca
5 foot thick reinforced concrete
Bio escudo
4 foot thick leaded concrete with
1.5-inch thick steel lining inside and out
Reactor - reservatório
4 to 8 inches thick steel
Reactor - combustível
Muro - barreira
1.5 foot thick concrete
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Treinamento intensivo para operadores
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Preparação para emergências
Preparo para lidar com todas as emergências: a) Operadores altamente treinados b) Plano de emergência detalhado c) Exercícios freqüentes
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Nuclear Plant Security Zones
Owner Controlled Area
Protected Area
Vital Area
Access Control Points
Protected Area Double Fence
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Trinta países ao redor do mundo agora obtém parte de sua eletricidade a partir da energia nuclear. Lituânia lidera com 78%, seguido por uma série de outros países europeus. Os Estados Unidos tem sido mais cauteloso, com apenas 20% de sua energia proveniente de usinas nucleares. Em todo o mundo, 439 usinas nucleares estavam em operação no início de 2002, com 32 em construção, a maioria deles na Ásia. Aproximadamente 21% de energia elétrica do mundo é gerada por reatores nucleares. 
O principal problema é a questão ainda não resolvida de como eliminar os resíduos radioativos gerados pelas usinas. Demora de pelo menos 600 anos para resíduos de estrôncio-90 decair para níveis seguros, e pelo menos 20 mil anos para o plutônio-239 se decompor.
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 Custo de produção de eletricidade (cents/kwhr)
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Fuel Equivalents
3 barrels of oil, 126 gals
1 ton of coal, 2000 lbs
1 cord of wood, 5000 lbs
17,000 ft3 of natural gas
1 Uranium fuel pellet
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Fissão Nuclear
23.5
Energy = [mass 235U + mass n – (mass 90Sr + mass 143Xe + 3 x mass n )] x c2
Energy = 3.3 x 10-11J per 235U
= 2.0 x 1013 J per mole 235U
Combustion of 1 ton of coal = 5 x 107 J
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A comparação entre a produção de energia por fissão nuclear e pela queima de carvão leva ao seguinte resultado: a queima de 1 kg de carvão de energia libera 9,4 kW h, e a relação entre as energias
produzida a partir de 1 kg de 235U e de 1 kg de carvão é de aproximadamente 2 x 106. 
Este é o estímulo para o uso da energia nuclear. Comparando as energias libertado por explosivos conduz ao resultado que a fissão de 1 kg ou 235U ou 239Pu dá a mesma energia de explosão de 20 x 106 kg de trinitrotolueno (TNT). Isto proporcionou o impulso para desenvolver armas nucleares.
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Usina nuclear típica produz energia suficiente para uma cidade de 1.000.000 de pessoas e utiliza cerca de 50 kg de combustível / dia
 Não há poluição do ar / gases estufas
 Mas risco de derretimento do centro do reator (superaquecimento do núcleo do reator)
 Além disso, há o problema da eliminação de resíduos: local, problemas de contenção.
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Fontes de Energia Elétrica nos EUA 
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Há 104 reatores nucleares comerciais com licenças de exploração nos EUA em 65 locais em 31 estados. 
Estas plantas de alimentação fornecem 19,4% da eletricidade gerada nos EUA ou 782,0 bilhões de quilowatts-hora
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Recipientes de transporte são fortes e seguros
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Containers sobrevivem a testes de incineração
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… e colisões a 120 km/h contra uma parede de concreto
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Yucca Mountain (Nevada-US) – depósito nuclear para os próximos 10 mil anos
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Sete milhas de túneis em Yucca Mountain
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Importante destacar que o depóstivo nuclear de Yucca Mountain existe. Em 2008, o governo de Barack Obama chegou a questionar a segurança do complexo (que fica a 145 km de Las Vegas). Ainda naquele ano, o limite temporário de armazenamento estabelecido ficou em 77 mil toneladas de lixo radioativo. A obra de Yucca Mountain não deverá ser totalmente finalizada antes de 2020.
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Fusão Nuclear
Assim como núcleos pesados como 235U liberam energia quando sofrem fissão, núcleos muito leves, tais como os isótopos de hidrogênio liberam quantidades enormes de energia quando se submetem a fusão. Na verdade, é esta reação de fusão de núcleos de hidrogênio para produzir hélio que alimenta o nosso Sol e outras estrelas. Entre os processos que ocorrem no Sol estão aqueles que levam a hélio-4:
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Todas as reações são muito exotérmicas!!
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A fusão de dois núcleos com massas menores do que o ferro geralmente libera energia, enquanto a fusão de núcleos mais pesados ​​que o ferro absorve energia. O oposto é verdadeiro para o processo inverso, a fissão nuclear. Isto significa que a fusão geralmente ocorre para os elementos mais leves apenas, da mesma forma que a fissão ocorre normalmente apenas para elementos mais pesados
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O principal apelo da fusão nuclear como fonte de energia é que os isótopos de hidrogênio usado como combustível são baratos e abundantes e que os produtos de fusão são não-radiativos e não-poluentes. Os problemas técnicos que devem ser resolvidos antes de alcançar um método prático de fusão controlável são surpreendentes. Dentre eles, é necessária uma temperatura de aproximadamente 40 milhões de kelvins para iniciar o processo de fusão.
10 x mais energia / grama do que a fissão!!
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Investigação sobre a fusão controlada, com o objetivo de produzir energia de fusão para a produção de eletricidade, foi conduzida por mais de 60 anos. Tem sido acompanhada por extrema dificuldades científicas e tecnológicas, mas resultou em progresso.
 Atualmente, as reações de fusão controlada têm sido incapazes de produzir reações de fusão controladas. Projetos viáveis ​​para um reator que, teoricamente, vai entregar a energia de fusão dez vezes mais do que o montante necessário para aquecer a plasma necessária temperaturas foram originalmente prevista para estar operacional em 2018, no entanto, este foi adiado e uma nova data ainda não foi declarado.
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Tokamak como o mostrado acima usa campos magnéticos para aquecer o material.
A estas temperaturas elevadas, obtém-se um plasma, ou seja, um gás eletricamente neutro de íons e elétrons.
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A palavra tokamak é um acrônimo das palavras russas toroidal'naya kamera magnitnoi katushki, que significam câmara toroidal e bobinas magnéticas
A temperatura máxima que pode ser atingida em tokamaks por aquecimento resistivo (aquecimento ôhmico) é de aproximadamente 3×107 K, duas vezes maior que a temperatura no centro do Sol, mas que é menor do que a necessária para fazer com que um reator funcione, aproximadamente 108 K. 
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Armas Nucleares
A alta quantidade de energia liberada pela fissão e fusão nuclear levou muito cedo para a produção de explosivos nucleares.
235U, 233U 239Pu e pode ser usado como explosivos nucleares, porque eles têm seções de choque suficientemente elevado para a fissão por nêutrons rápidos.
 Uma esfera de cerca de 50 kg contendo metal de urânio 94% de 235U ou uma esfera de cerca de 16 kg de plutônio metálico (239Pu) é necessário para alcançar a criticidade.
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Leitura: Como fazer uma bomba atômica – Super Interessante
http://super.abril.com.br/ciencia/como-fazer-bomba-atomica-745843.shtml
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Uma classe de arma nuclear, uma bomba de fissão (para não ser confundida com a bomba de fusão), também conhecido como uma bomba atômica, é um reator de fissão projetado para liberar energia, tanto quanto possível e o mais rápido possível. 
O desenvolvimento de armas nucleares foi a motivação por trás das pesquisas iniciais para a fissão nuclear: o Projeto Manhattan dos militares dos EUA durante a Segunda Guerra Mundial realizaram a maior parte dos primeiros trabalhos científicos sobre reações em cadeia de fissão, que culminou com a bomba de teste Trinity e o Little Boy e Fat man, bombas que explodiram sobre as cidades de Hiroshima e Nagasaki, no Japão, em agosto de 1945.
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Existem dois tipos básicos de armas nucleares: aqueles que derivam a maioria de sua energia da fissão nuclear reações sozinho, e aqueles que utilizam reações de fissão para começar a fusão nuclear reações que produzem uma grande quantidade da produção total de energia.
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O Little Boy pesava um total de cerca de quatro toneladas (dos quais 60 kg foi de combustível nuclear) e tinha 3,4 m de comprimento, produzindo uma explosão equivalente a cerca de 15 quilotons de TNT, destruindo uma grande parte da cidade de Hiroshima. 
Modernas armas nucleares são literalmente centenas de vezes mais energético para o seu peso do que o primeiro bombas atômicas de fissão pura, de modo que uma bomba moderna com peso inferior a 1 / 8 do Little Boy tem um rendimento de 475 mil toneladas de TNT, e poderia levar à destruição de uma área 10 vezes maior.
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 The Trinity test – White Sands Missile Range, Alamogordo, NM, July 16, 1945
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Crater from “100 Ton Test”
108 tons of TNT blown up to calibrate instruments for Trinity test
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Little Boy Specifications
Length: 120.0 inches (10 feet / 3.0 meters) 
Diameter: 28.0 inches (71.1 cm) 
Weight: 9,700 lbs (4,400 kg) 
Yield: 15 kilotons (+/- 20%) 
 
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Box tail fins 
Steel gun breech assembly 
Detonator 
Cordite (conventional) explosives 
Uranium-235 "projectile", six rings (26 kg) in a thin can of steel 
Baro sensing ports and manifold 
Bomb casing wall 
Arming and fusing equipment 
Gun barrel, steel, around 10 cm diameter, 200 cm length 
Arming wires 
Tamper assembly, steel 
Uranium-235 "target", two rings (38 kg) 
Tamper/reflector assembly, tungsten carbide 
Neutron initiator 
Archie fuzing radar antennas 
Recess for the boron safety plug (not shown) to be ejected into 
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The Enola Gay and “Little Boy”: Mission over Hiroshima, August 6, 1945
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Hiroshima
August 6, 1945
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Hiroshima
August 6, 1945
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Fat Man Specifications
Length: 128.375 inches (10 feet 8 inches / 3.25 meters) 
Diameter: 60.25 inches (5 feet / 1.5 meters) 
Weight: 10,265 lbs (4,656 kg) 
Yield: 21 kilotons (+/-
10%) 
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Nagasaki
August 10, 1945
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Nagasaki
August 10, 1945
A bomba matou pelo menos 60.000 pessoas
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Em armas de fissão, uma massa de físsil material ( urânio enriquecido ou plutônio ) é montado em uma massa supercrítica , a quantidade de material necessário para iniciar um crescimento exponencial de reação nuclear em cadeia , seja por “tiro” de um pedaço de material sub-crítico em outro ou por compressão de uma esfera sub-crítica do material usando explosivos químicos para muitas vezes a sua densidade original. A última abordagem é considerada mais sofisticado do que o anterior e só a última abordagem pode ser usada se o material físsil for plutônio.
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Um grande desafio em todos os projetos de armas nucleares é o de assegurar que uma fração significativa do combustível seja consumida na destruição. A quantidade de energia liberada pelas bombas de fissão pode variar desde o equivalente a menos de uma tonelada de TNT para cima de 500.000 toneladas (500 kilotons ) de TNT
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Armas de fusão
O outro tipo básico de arma nuclear produz uma grande quantidade de sua energia através de reações de fusão nuclear. Armas de fusão são geralmente referidos como armas termonucleares ou mais coloquialmente como bombas de hidrogênio (abreviado como bombas-H), por dependerem de reações de fusão entre isótopos de hidrogênio (deutério e trítio). No entanto, todas essas armas derivam uma parcela significativa, e às vezes a maioria, de sua energia por fissão. Isso ocorre porque uma arma de fissão é necessária como um "gatilho" para as reações de fusão, e as reações de fusão podem desencadear reações de fissão adicionais.
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Todas as armas termonucleares são considerados muito mais difícil de projetar e executar do que armas de fissão.
Bombas termonucleares usam a energia de uma bomba de fissão para comprimir e aquecer o combustível de fusão. No projeto Teller-Ulam , que responde por todos as bombas de hidrogênio, isso é feito colocando próximos uma bomba de fissão e fusão dentro de um container especial, que reflete a radiação.
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Quando a bomba de fissão é detonada, gamma e raios-X emitidos comprimem o combustível de fusão, com calor e temperaturas termonucleares. A reação de fusão resultante cria um número enorme de alta velocidade nêutrons, que podem induzir a fissão de materiais normalmente não propensos a ela, como o urânio empobrecido. Cada um desses componentes é conhecido como um "estágio", com a bomba de fissão como o "primário" e da cápsula de fusão como o "secundário". Em bombas de hidrogênio, cerca de metade do rendimento vem da fissão final de urânio empobrecido
A maior bomba já detonada (a Tsar Bomba da URSS ) liberou uma energia equivalente de mais de 50 milhões de toneladas (50 megatons ) de TNT . As armas termonucleares são consideravelmente menores do que este, devido a limitações práticas decorrentes da necessidade de espaço e peso de ogivas de mísseis.
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Piores acidentes nucleares
Relembre os principais acidentes nucleares do mundo
http://noticias.uol.com.br/internacional/listas/top-10-os-maiores-acidentes-nucleares.jhtm
1º Chernobyl, 26 de abril de 1986 
O reator número 4 da usina soviética de Chernobyl, na Ucrânia, explodiu durante um teste de segurança, causando a maior catástrofe nuclear civil da história e deixando mais de 25 mil mortos, segundo estimativas oficiais. O acidente recebeu a classificação de nível máxima, 7. O combustível nuclear queimou durante 10 dias, jogando na atmosfera radionuclídeos de uma intensidade equivalente a mais de 200 bombas atômicas iguais à que caiu em Hiroshima. Três quartos da Europa foram contaminados. 
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2º EUA, 28 de março de 1979 
Em Three Mile Island (Pensilvânia), uma falha humana impediu o resfriamento normal de um reator, cujo centro começou a derreter. Os dejetos radioativos provocaram uma enorme contaminação no interior do recinto de confinamento, destruindo 70% do núcleo do reator. Um dia depois do acidente, um grupo de ecologistas mediu a radioatividade em volta da usina. Sua intensidade era oito vezes maior que a letal. Cerca de 140 mil pessoas foram evacuadas das proximidades do local. O acidente foi classificado no nível 5 da escala internacional de eventos nucleares (INES), que vai de 0 a 7.
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3º Japão, 12 de março de 2011 
O terremoto de 9 pontos da Escala Richter que atingiu o Japão em 11 de março, causou estragos na usina nuclear Daiichi, em Fukushima, cerca de 250 quilômetros ao norte de Tóquio. Explosões em três dos seis reatores da usina deixaram escapar radiação em níveis que se aproximam do preocupante, segundo as autoridades japonesas.O acidente foi classificado no nível 5 da escala internacional de eventos nucleares (INES) pelas autoridades japonesas. 
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Escala usada para classificar acidentes nucleares
Ela é numerada de um a sete. Os três primeiros níveis são usados para "incidentes" – eventos que não representam risco à população local. Os quatro últimos para "acidentes" – quando há a chance de contaminação do meio ambiente ou pelo menos uma morte por conta da radiação.
Segundo a AIEA (Agência Internacional de Energia Atômica), a escala não serve como um padrão internacional para avaliar o que os países devem fazer em caso de desastres nucleares. Ela serve, de acordo com o órgão, apenas para facilitar a compreensão do impacto do evento em questão.
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Leitura:
“A CONTAMINAÇÃO DOS OCEANOS POR RADIONUCLÍDEOS ANTROPOGÊNICOS” - Rubens C. L. Figueira e Ieda I. L. Cunha - QUÍMICA NOVA, 21(1) (1998).