Fusão nuclear

Fusão nuclear, de maneira geral, é a junção de átomos. Isso resultará em um novo átomo mais pesado. Esse fenômeno físico possui vários usos na indústria como, por exemplo, a geração de energia. Por isso, veja o que é, outras vantagens e muito mais sobre esse conceito físico. Confira!

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O que é a fusão nuclear

A fusão nuclear é o processo no qual dois ou mais núcleos atômicos se juntam. Dessa forma, ocorre a formação de um núcleo de maior número atômico. Ou seja, com maior peso atômico. Esse processo requer muita energia para acontecer. Além disso, geralmente, ele libera mais energia do que consome.

Quando dois isótopos de hidrogênio são submetidos a uma temperatura suficientemente elevada, eles se unem. Dessa forma, a união resultará em uma liberação de uma grande quantidade de energia e são formados núcleos de hélio.

História

Não existe um criador para a fusão nuclear. Afinal, esse processo já acontece no Sol e em outras estrelas há milhares de anos. Contudo, a primeira pessoa a observar o fenômeno em laboratório foi o russo, radicado nos Estados Unidos, George Gamow (1904-1968). Em 1929 ele observou as reações que transformaram o hidrogênio em hélio. Essas reações observadas por Gamow são as responsáveis pela energia gerada no Sol.

As vantagens da fusão nuclear

1. A geração de energia por fusão nuclear é sustentável;
2. Não possui grandes riscos de explosão;
3. Tem alta eficiência. Por exemplo, com aproximadamente 0,00000002 % do deutério terrestre é possível suprir a demanda energética mundial por um ano.
4. O combustível pode ser usado a partir da água do mar.

Apesar das inúmeras vantagens, esse processo físico possui algumas desvantagens. Por exemplo, os altos custos de produção. Além disso, a previsão para a produção do primeiro reator de larga escala é apenas 2050.

Como funciona

O mecanismo da fusão é praticamente o inverso do mecanismo de fissão nuclear. Ou seja, os núcleos leves e rápidos podem se colidir e se unir para formar núcleos pesados. A energia liberada nesse processo é consideravelmente elevada. Além disso, o melhor exemplo de funcionamento é a fusão de isótopos de hidrogênio.

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Suponha o deutério (H²) e o trítio (H³) expostos a temperaturas suficientemente altas. Se esses dois isótopos do hidrogênio (H) se colidem a uma velocidade suficientemente grande, eles se unirão. Ou seja, se fundirão. Dessa união resultará uma grande quantidade de energia. Além disso, será formado um núcleo de Hélio (He) e um nêutron. Assim, a reação desse processo é:



Dessa maneira, a energia liberada é da ordem de 3 x 10 ⁸ kJ/g. Isso significa que cada grama envolvida na reação liberará 3 x 10 ⁸ kJ. Isto é, 3 x 10 ¹¹ J.

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Fissão X fusão nuclear

A fissão nuclear ocorre de maneira contrária à fusão. Ou seja, nela, os núcleos atômicos pesados são divididos. Assim, os elementos químicos interagentes devem possuir um peso atômico grande. Por exemplo, o elemento mais utilizado nesse tipo de processo é o urânio.

Por sua vez, a fusão usa isótopos leves. Esses isótopos se unirão e formarão um átomo mais pesado. O mais comum é unir dois isótopos de hidrogênio para a formação do hélio. Além disso, a energia gerada na fusão é cerca de quatro vezes maior do que a da fissão.

Reator de fusão nuclear

O reator de fusão nuclear é o aparelho que converte a energia desse processo em outras formas de energia. Contudo, ainda não há um reator capaz de controlar e produzir energia a partir da fusão em grande escala. Entretanto, diversos locais do mundo estão desenvolvendo reatores do tipo Tokamak.

A fusão nuclear nas estrelas

Dentro das estrelas acontecem reações nucleares. Como as temperaturas são muito elevadas, o processo envolvido é o de fusão de núcleos atômicos. Por exemplo, esse processo acontece dentro do Sol.

As estrelas, geralmente, são formadas por hidroĝenio, o qual é o elemento mais leve da tabela periódica. As altas temperaturas e pressão unem esses elementos químicos e geram o hélio. Nesse processo, a energia gerada é muito alta.

Vídeos sobre fusão nuclear

Compreender os processos da fusão nuclear é importante. Afinal, esse tipo de fenômeno pode gerar estranhamento em pessoas desavisadas. Por isso, aprofunde seus conhecimentos sobre esse tema relevante da física contemporânea. Assim, confira os vídeos selecionados.

Fusão nuclear: a energia do futuro

Pedro Loos, do canal Ciência Todo Dia explica o que é a fusão nuclear. Assim, durante o vídeo, ele explica os motivos desse processo ser considerado a energia do futuro. Contudo, a questão principal é o quanto esse tal futuro está distante.

Por que é difícil fazer fusão nuclear

O título de energia do futuro é dado à fusão nuclear há mais de 60 anos. Contudo, por que a cada vez mais esse futuro está distante? Dessa maneira, para entender os motivos desse dia nunca chegar, assista ao vídeo do canal Ciência Todo Dia. Nesse vídeo, o divulgador científico Pedro Loos conta as principais dificuldades para gerar essa energia do futuro.

Reações de fusão e fissão nuclear

O professor de química Paulo Valim explica quais são as principais reações de fusão e fissão nucleares. Para isso, o docente conta como essas reações podem fornecer energia para as usinas de Chernobyl e Angra. Além disso, o professor relaciona a geração de energia com a produção de energia no Sol e nas bombas atômicas.

As reações nucleares de fissão e fusão são extremamente energéticas. Contudo, os princípios de funcionamento são opostos. Na fissão, acontece a quebra dos núcleos de átomos pesados. Isso pode gerar diversas consequências. Para saber mais, leia sobre a fissão nuclear.

Referências

Fenomenologia nuclear:uma proposta conceitual para o ensino médio (2010) – SOUZA, M. A. M. DANTAS, J. D.
Fusão nuclear em plasma (1989) – CRUZ, F. F. S. et al.
Física Quântica: Átomos, Moléculas, Sólidos, Núcleos e Partículas (1979) – EISBERG, R. RESNICK, R.