O que é fissão nuclear?

A fissão nuclear é o processo de divisão do núcleo de um elemento químico pesado em dois outros elementos mais leves e de massa aproximada. Esse processo possui baixa probabilidade de ocorrer naturalmente, mas um elemento pode ser forçado a dividir-se por meio do recebimento de energia ou sendo bombardeado por um nêutron.

O elemento mais utilizado na fissão é o urânio (U). 6 g desse elemento podem render 5,2 x 10²² MeV, energia suficiente para manter uma pequena residência por um dia completo.

• Breve história

Na primeira metade do século XX, o cientista inglês James Chadwick descobriu os nêutrons, que, alguns anos mais tarde, foram profundamente estudados por Enrico Fermi. As pesquisas de Fermi mostraram que, por não possuir carga elétrica, os nêutrons poderiam ser utilizados como projéteis em experimentos nucleares, pois não sofrem interações de cunho elétrico.

A física Lise Meitner e alguns colaboradores desenvolveram no final da década de 30 trabalhos muito importantes sobre Física nuclear, trazendo à tona o termo fissão para o processo de divisão de um elemento químico.

• Enriquecimento de Urânio

O elemento mais utilizado nas fissões nucleares é o urânio-235 (²³⁵U), pois a sua fissão ocorre a partir do bombardeamento desse material com nêutrons de baixa energia cinética, os nêutrons térmicos. O urânio natural contém menos de 1% de ²³⁵U e a maior parte de ²³⁸U, elemento que não pode sofrer fissão por nêutrons térmicos. É possível acrescentar artificialmente ²³⁵U para tornar o composto mais suscetível à ocorrência da fissão. Esse processo é denominado de enriquecimento do urânio.

• Possibilidades de uso da fissão

  Não pare agora... Tem mais depois da publicidade ;)

A fissão nuclear já é utilizada para produção de energia, mesmo que não seja uma forma limpa de produção, já, que após a fissão, elementos radioativos são gerados. Um exemplo de elementos perigosos gerados após a fissão é o bário.

Usina nuclear de Angra dos Reis, no Rio de Janeiro

Bombas nucleares funcionam por meio do processo de fissão. Um grande exemplo são as ogivas nucleares lançadas sobre as cidades japonesas de Hiroshima e Nagasaki no fim da Segunda Guerra Mundial.

Cidade de Hiroshima um mês após a explosão da ogiva nuclear, que ocorreu em 1945

• Exemplo de fissão

Um exemplo clássico de ocorrência de fissão nuclear é a do ²³⁵U. A equação a seguir mostra que, após a absorção de um nêutron, o núcleo de urânio é dividido em um núcleo de xenônio (¹⁴⁰Xe) e outro de estrôncio (⁹⁴Sr). Como esses fragmentos não são estáveis, eles emitem um elétron e um neutrino (processo chamado de decaimento beta) até se tornarem estáveis.

²³⁵U + n → ²³⁶U → ¹⁴⁰Xe + ⁹⁴Sr + 2n

Como a cada processo de fissão, no mínimo, dois nêutrons são liberados, a fissão nuclear ocorre por meio de uma reação em cadeia, em que cada novo nêutron criado colide com um núcleo de urânio, gerando uma nova fissão.

Por Joab Silas
Graduado em Física