Reações de fissão nuclear

Em meados de 1933, o físico italiano Enrico Fermi observou que quando o núcleo atômico de determinados elementos era bombardeado por nêutrons em uma velocidade moderada, esse núcleo capturava o nêutron, emitindo radiação gama (γ), densitegrava-se posteriormente por emissão de partícula beta (_-1⁰β) e formava novos núcleos de outros elementos.

Experimentos dessa natureza foram realizados pelo físico alemão Otto Hahn, e a explicação foi dada pela física austríaca Lise Meitner e também por seu sobrinho, o físico Otoo Robert Frisch. Lise referiu-se a esse fenômeno usando pela primeira vez o termo  “fissão nuclear”. Ela disse que a fissão nuclear era quando um núcleo atômico pesado e instável era partido por causa do bombardeamento por nêutrons moderados, originando dois novos núcleos atômicos médios e liberando também 2 ou 3 nêutrons, além de uma quantidade extraordinariamente grande de energia.

Isso ocorre, por exemplo, com o núcleo do urânio-235 (₉₂²³⁵U). Quando ele é bombardeado por um nêutron com velocidade moderada, ele se parte, originando vários pares de núcleos diferentes. Cerca de 200 isótopos diferentes de 35 elementos químicos já foram produzidos na fissão do urânio-235. Veja um exemplo abaixo, em que são liberados os isótopos do bário (₅₆¹⁴²Ba) e do criptônio (₃₆⁹¹Kr), além de 3 nêutrons:

₀¹n + ₉₂²³⁵U → ₅₆¹⁴²Ba + ₃₆⁹¹Kr  + 3 ₀¹n

Observe que se os 3 nêutrons liberados na fissão estiverem em velocidade moderada, eles poderão reagir novamente com outros núcleos de urânio-235 que estiverem presentes e assim continuar uma reação em cadeia que continuará crescendo progressivamente.

No entanto, para que isso ocorra, é necessária uma quantidade de massa mínima do urânio-235. Essa menor massa físsionável que sustenta a reação em cadeia é denominada de massa crítica. Por outro lado, se a massa do urânio-235 estiver abaixo do necessário para a reação em cadeia ocorrer, ela é denominada de massa subcrítica.

É essa reação em cadeia de forma descontrolada que é usada na explosão de bombas atômicas, tais como as que foram lançadas pelos Estados Unidos, na Segunda Guerra Mundial, contra as cidades de Hiroshima (no dia 6 de agosto de 1945) e de Nagasaki (três dias depois), no Japão. O resultado foi a morte de 125 mil pessoas em Hiroshima e 90 mil em Nagasaki.

Notícia em jornal norte-americano mencionando a bomba atômica lançada pelos Estados Unidos em Hiroshima no dia 6 de agosto de 1945

Isso nos dá uma ideia da quantidade colossal de energia liberada na fissão nuclear. Mostra-nos também que o aumento do conhecimento das Ciências, tais como da Química e da Física, pode trazer enormes prejuízos aos seres humanos se não forem usados da forma correta.

Mas ela também pode trazer benefícios. Por exemplo, atualmente a maior aplicação da reação de fissão nuclear é na utilização da sua energia liberada para gerar energia elétrica nas usinas nucleares. Basicamente, a reação de fissão é feita de forma controlada, então, a energia liberada é aproveitada para aquecer a água, gerando vapor que  aciona uma turbina, que opera um gerador elétrico e produz energia elétrica.

Para entender mais a respeito de como isso é feito, leia o texto  Reator Nuclear.

Usina nuclear que utiliza a energia liberada nas reações de fissão para gerar energia elétrica

Por Jennifer Fogaça
Graduada em Química