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A energia nuclear
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Da mesma maneira que nas reações químicas, as reações denominadas nucleares também podem ser classificadas em reações exotérmicas (que liberam calor) e endotérmicas (que absorvem calor). Nestes casos, podemos dizer que a energia da reação Q é positiva (Q > 0 ) para as reações exoenergéticas (ou exotérmicas) e negativa (Q < 0 ) para as reações endoenergéticas (ou endotérmicas).
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| De particular interesse são as reações nucleares que liberam calor, já que o calor é uma forma de energia, uma vez que não podemos esquecer que a principal preocupação com as fontes de energia disponíveis, sejam elas de origem nuclear ou não, é a sua utilização para a geração de energia. Assim, são interessantes do ponto de vista energético apenas as reações exoenergéticas, sendo que dois processos diferentes fazem uso da energia nuclear proveniente destas reações: a fissão e a fusão nuclear. |
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A queima de um pedaço de papel é um exemplo de reação exotérmica, liberando energia ao ambiente. |
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| Na fusão nuclear quatro núcleons (prótons e nêutrons) se fundem dando origem a um núcleo de hélio (). Tais reações ocorrem na região central do Sol e de outras estrelas, onde a temperatura é extremamente alta, permitindo que a agitação térmica das partículas supere a repulsão coulombiana que age entre os prótons: |
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No processo de fusão nuclear núcleos leves se unem para formar um núcleo mais pesados. |
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| A fissão de elementos pesados forma a outra categoria de reações fortemente exoenergéticas. Neste fenômeno, descoberto em 1939 pelos alemães Otto Hahn e Fritz Strassmann, um núcleo de urânio, por exemplo, ao ser atingido por um nêutron se separa em dois fragmentos aproximadamente iguais, que formam dois núcleos de números atômicos intermediários: |
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Na fissão nuclear um núcleo pesado se rompe, dando origem à núcleos mais leves. |
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O aproveitamento energético de tais reações conduziu ao planejamento e construção dos primeiros reatores nucleares. O primeiro reator nuclear a fissão foi posto em funcionamento em Chicago, nos Estados Unidos em 1942, por um grupo de pesquisadores liderado pelo físico italiano Enrico Fermi. Desde então esta tecnologia tem se desenvolvido muito, a ponto de hoje existirem reatores nucleares em diversos países, produzindo energia em grande escala.
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Os reatores a fissão mais utilizados para a produção de energia elétrica são os que empregam água comum, seja para o retardamento dos nêutrons, seja para o resfriamento do núcleo do reator. Outros utilizam água sob pressão, e outros ainda água fervente. Todos os reatores que utilizam água devem possuir sistemas de segurança, para evitar que se fundam por excesso de calor. Além disso, a água utilizada em reatores é altamente radioativa, e um vazamento deste líquido traz seríssimas e desagradáveis conseqüências. De fato, já ocorreram acidentes muito graves em reatores à água, como o reator de Chernobyl, na Ucrânia, considerado um dos maiores acidentes nucleares de todos os tempos. No Brasil, como um exemplo do uso da energia nuclear, temos a usina de Angra dos Reis, localizada no Rio de Janeiro.
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A energia nuclear vem sendo utilizada em todo o mundo, gerando polêmica devido aos eventuais acidentes que possam ocorrer, já que nenhum sistema de segurança é totalmente imune à falhas. Outro problema é o destino dos resíduos radiativos, o chamado lixo atômico, que é gerado pelas usinas nucleares. No entanto, há países desenvolvidos que são relativamente pobres em recursos hídricos, que precisam depender da energia nuclear para garantir seu suprimento de energia. A maioria dos especialistas em energia, no entanto, acredita que com o desenvolvimento da ciência e de novas tecnologias esta fonte de energia será substituída por outras, renováveis e mais seguras. Um exemplo de alternativa à energia nuclear seria usar a energia solar, o mesmo se podendo dizer da energia eólica, fornecida pelo vento. Elas poderiam ser usadas para garantir o fornecimento de energia de um conjunto de residências ou de uma pequena indústria, por exemplo. Mas de fato estas fontes têm capacidade reduzida, de alguns megawatts apenas. Já as usinas nucleares fornecem centenas ou milhares de megawatts, potência suficiente para garantir o fornecimento de energia para cidades inteiras.
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