Química - Pré-Vestibular Impacto - Radioatividade - Fissão e Fusão Nuclear

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ITA: 13/08/07
(PE/CN)
 
 
 
 
 
 
 
 
 
FISSÃO E FUSÃO NUCLEAR
Frente: 01 Aula: 20 
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PROFº: JAIRO CUNHA 
 
 
Fissão e Fusão Nucleares 
 
 Além da medicina, da geologia e da arqueologia, 
também o setor de produção de energia é beneficiado 
pelas transformações nucleares. Basicamente, a energia 
atômica ou energia nuclear está associada a dois 
processos: a fissão nuclear e a fusão nuclear. 
 
A fissão nuclear 
 
 Fissão nuclear, como o nome indica, significa 
“quebra de núcleos”. Vários núcleos sofrem fissão quando 
são bombardeados por peixes de nêutrons; porém, a 
fissão mais utilizada é a do isótopo urânio-235. A ruptura 
desse núcleo pode ocorrer de diferentes maneiras e, além 
de produzir energia, dá origem a vários outros isótopos 
radioativos. Um dos processos possíveis de fissão do 
isótopo do urânio-235 é dado pela equação: 
 
energia n 3Br Ba n U 10
92
36
141
56
1
0
235
92 +++→+ 
 
Por esse processo, que é o utilizado nas bombas 
atômicas, os três nêutrons liberados podem fissionar 
outros três núcleos de urânio, e assim por diante, 
originando uma fissão em cadeia. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Modelo da fissão nuclear em cadeia. 
 
A comparação de massas iguais mostra que a energia 
dos processos nucleares é muito maior que dos 
processos químicos. A energia liberada na fissão de 1,0 g 
de urânio-235 segundo a equação da fissão nuclear 
corresponde à energia liberada na combustão de 2,5 
toneladas de carvão. A bomba de Hiroshima, por 
exemplo, tinha potência de 20 quilotons, ou seja, 
equivalia a 20 mil toneladas dinamite. 
 
 
História 
A primeira arma nuclear, chamada Fat Man 
("Homem gordo"), foi utilizada em 6 de agosto de 1945, 
na cidade de Hiroshima, no Japão, e matou cerca de 130 
mil pessoas em poucas horas. 
Três dias depois foi detonada a segunda bomba 
atômica, chamada Littie Boy ("Menininho"), em Nagasaki, 
também no Japão. Em vez de urânio, ela continha 
plutônio-239, e sua explosão provocou a morte de 100 mil 
pessoas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Quando o processo em cadeia resultante da fissão 
nuclear é controlado, isto é, interrompido, a energia nele 
liberada pode se transformar em energia elétrica. É o que 
se verifica nos reatores nucleares, como o de Angra dos 
Reis, no Rio de Janeiro. 
 
 
 
y 
y 
y 
y nêutron 
inicial núcleo 
235U 
nêutrons 
da fissão y y 
y y 
y 
y y 
y y 
O famoso “cogumelo” formado 
pela explosão da bomba de 
Hiroshima 
As bombas atômicas de 
Hiroshima e Nagasaki. 
A Usina nuclear Angra I 
Esquema de um reator nuclear 
FAT MAN 
LITTLE BOY 
 
 
 
 
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A fusão nuclear 
 
Estima-se que a energia solar recebida pela Terra 
durante três dias corresponda à energia que pode ser 
produzida por todas as reservas de carvão, petróleo e 
hulha do planeta. Essa enorme quntidade de energia 
resulta basicamente de um processo que ocorre no 
interior do Sol e tem no hidrogênio o combustível 
principal. 
 Esse proceso, chamado fusão nuclear, consiste 
na reunião de núcleos em um maior com capacidade de 
liberação de uma quantidade de energia muito superior à 
produzida na fissão nuclear 
 
 
 
 
 
 
 Núcleo Núcleo 
 A B 
 
He
H
H
3
2
1
1
1
1
 
 
 
Esquema de possíveis reações de fusão nuclear no Sol. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 + 
 
 
 
 + 
 
 
A primeira aplicação científica da fusão nuclear foi 
na fabricação da bomba de hidrogénio (ou termonuclear). 
Produzida nos Estados Unidos, a primeira bomba de 
hidrogénio foi testada em 1952. 
Como a fusão nuclear só ocorre em elevadas 
temperaturas, o acionamento desse tipo de bomba é 
antecedido pela explosão de uma bomba atómica. Sua 
explosão produz temperatura superior à da superfície 
solar e sua potência corresponde a vários megatons. 
Cada megaton equivale à energia da explosão de l 
milhão de toneladas de dinamite. 
Atualmente pesquisa-se a construção de reatores 
a fusão para produção de energia elétrica. Duas seriam 
suas vantagens: 
• Para produzir a mesma quantidade de energia elétrica 
que um reator a fissão, o reator a fusão exigiria menor 
massa de combustível nuclear. Calcula-se que a fusão de 
apenas 2 . 10-9% deutério encontrado nos mares 
forneceria toda a energia elétrica de que o mundo precisa 
durante um ano. 
• Haveria grande redução da quantidade de lixo atómico. 
 
EXERCÍCIOS 
 
01. (Cesgranrio-RJ) A partir da década de 1940, quando 
McMilIan e Seaborg obtiveram em laboratório os 
primeiros elementos transurânicos (NA>92), o urânio 
natural foi usado algumas vezes para obter tais 
elementos. Para tanto, ele era bombardeado com núcleos 
de elementos leves. Na obtenção do plutônio, do 
califórnio e do férmio as transmutações ocorreram da for- 
ma a seguir: 
92U238 + 2He4 � 94Pu239 + A ( n10 ) 
92U238 + 6C12 → 96Cf245 + B ( n10 ) 
92U238 + 8O16 � 100Fm250 + C ( n10 ) 
Sendo assim, os valores de A, B e C que indicam as 
quantidades de nêutrons obtidas são, respectivamente: 
 
a) 1,4 e 5. d) 3, 4 e 5. 
b) 1,5 e 4. e) 3, 5 e 4. 
c) 2, 4 e 5. 
 
02. (Fuvest-SP) Na reação de fusão nuclear representada 
por 
1H2 + 1H3 → E + n 
ocorre a liberação de um nêutron (n). A espécie 
E deve ter: 
 
a) 2 prótons e 2 nêutrons. b) 2 prótons e 3 nêutrons. 
c) 2 prótons e 5 nêutrons. d) 2 prótons e 3 elétrons. 
e) 4 prótons e 3 elétrons. 
 
03. (Puccamp-SP) Protestos de várias entidades 
ecológicas têm alertado sobre os danos ambientais 
causados pelas experiências nucleares francesas no Atol 
de Mururoa. Isótopos radioativos prejudiciais aos seres 
vivos, como 90Sr, formam o chamado lixo nuclear desses 
experimentos. Quantos anos são necessários para que 
uma amostra de 90Sr, lançada no ar, se reduza a 25% da 
massa inicial? 
Dado: meia-vida do 90Sr = 28,5 anos. 
 
a) 28,5 d) 99,7 
b) 57,0 e) 114 
c) 85,5 
 
04. (UE-RJ) O reator atómico instalado no município de 
Angra dos Reis é do tipo PWR — reator de água 
pressurizada. O seu princípio básico consiste em obter 
energia através do fenómeno fissão nuclear, em que 
ocorre a ruptura de núcleos pesados em outros mais 
leves, liberando grande quantidade de energia. Esse 
fenómeno pode ser representado pela seguinte equação 
nuclear: 
 
n10 + 92U
235 � 55Cs144 + T + 2 n10 + energia 
Os números atómicos e de massa do elemento Festão 
respectivamente indicados na seguinte alternativa: 
 
a) 27 e 91. 
b)37 e 90. 
c) 39 e 92. 
d) 43 e 93. 
+ 
+ 
+ 
+ He
H
H
3
2
2
1
1
1
 
Fusão 
nuclear + energia 
He
H
H
4
2
3
2
2
1
 
H2
e
1
1
0
1+
 
Núcleo 
 C