Descubra os quatro tipos mais comuns de reações de fissão nuclear – fissão induzida, fissão espontânea, fissão térmica e fissão rápida.
Quatro tipos mais comuns de reações de fissão nuclear
A fissão nuclear é um processo no qual o núcleo de um átomo pesado é dividido em dois ou mais fragmentos menores, liberando uma grande quantidade de energia. Essa reação em cadeia, que ocorre em condições específicas, é a base para o funcionamento de usinas nucleares e também é explorada para a produção de armas nucleares.
Neste artigo, discutiremos os quatro tipos mais comuns de reações de fissão nuclear, destacando suas características e aplicações.
Fissão induzida
A fissão induzida ocorre quando um núcleo pesado, como o urânio-235 (U-235) ou o plutônio-239 (Pu-239), captura um nêutron térmico e se torna instável. O núcleo instável se divide em dois fragmentos menores, liberando energia na forma de radiação e calor. Além disso, dois ou três nêutrons são emitidos durante o processo, que podem causar a fissão de outros núcleos, dando início a uma reação em cadeia controlada em uma usina nuclear.
As reações de fissão induzida são essenciais para a produção de energia em usinas nucleares, onde o calor liberado pela fissão é usado para gerar vapor e acionar turbinas, produzindo eletricidade. Além disso, essa reação também é explorada na produção de armas nucleares, onde é necessária uma reação em cadeia descontrolada para gerar uma explosão.
Fissão espontânea
A fissão espontânea ocorre quando um núcleo pesado se divide sem a interação com um nêutron externo. Embora seja um processo raro, alguns núcleos pesados, como o urânio-238 (U-238) e o tório-232 (Th-232), podem sofrer fissão espontânea devido à sua instabilidade intrínseca. A taxa de fissão espontânea é baixa, mas em materiais com grandes quantidades desses núcleos, como no combustível nuclear, ela contribui para a produção de energia e a manutenção da reação em cadeia em uma usina nuclear.
Na próxima seção, abordaremos outros dois tipos de reações de fissão nuclear: fissão térmica e fissão rápida.
Fissão térmica
A fissão térmica ocorre quando núcleos pesados são divididos após a absorção de nêutrons térmicos, que possuem uma energia relativamente baixa. Nessa reação, o núcleo pesado absorve um nêutron térmico, formando um composto instável que se divide em dois ou mais fragmentos menores. A fissão térmica geralmente ocorre em isótopos do urânio, como o urânio-235.
Uma das aplicações mais significativas da fissão térmica é a produção de energia em usinas nucleares. O urânio-235 é usado como combustível nessas usinas, e a fissão térmica desse isótopo gera calor que é convertido em eletricidade. O controle da reação em cadeia é essencial para garantir que a fissão ocorra de forma controlada e segura.
Fissão rápida
A fissão rápida, também conhecida como fissão rápida ou fissão induzida por nêutrons rápidos, ocorre quando nêutrons com alta energia são absorvidos por núcleos pesados. Ao contrário da fissão térmica, a fissão rápida ocorre com isótopos de urânio-238 ou plutônio-239, que não são facilmente fissíveis por nêutrons térmicos. Os nêutrons rápidos, com maior energia, são mais eficientes em induzir a fissão nesses isótopos.
A fissão rápida é usada em reatores nucleares do tipo rápidos, que têm a capacidade de aproveitar ao máximo o potencial de fissão dos isótopos de urânio-238 e plutônio-239. Esses reatores são capazes de produzir mais nêutrons rápidos do que consomem, o que permite a produção de mais combustível físsil. Além disso, a fissão rápida também é estudada para a transmutação de resíduos nucleares e a produção de elementos transurânicos.
Em resumo, a fissão nuclear ocorre de diferentes maneiras, dependendo das condições e dos isótopos envolvidos. A fissão induzida, fissão espontânea, fissão térmica e fissão rápida são os quatro tipos mais comuns de reações de fissão nuclear. Cada uma dessas reações possui características distintas e aplicações específicas, desde a produção de energia em usinas nucleares até a fabricação de armas nucleares e a pesquisa científica.
