Trabalho

Fusão Nuclear Fusão nuclear é o processo de formação de um núcleo a partir da colisão e posterior junção de dois núcleos menores. Os núcleos que colidem devem ter, inicialmente, uma energia cinética total que lhes permita se aproximar, contra a repulsão coulombiana, o suficiente para que a interação nuclear forte passe a ser efetiva e mais importante. Como a repulsão coulombiana é tanto mais importante quanto maior a carga elétrica dos núcleos em colisão, a fusão nuclear pode ser provocada com mais facilidade entre núcleos com número pequeno de prótons. A energia cinética mínima dos núcleos para que ocorra a fusão pode ser estimada supondo que a interação nuclear se torna efetiva para uni-los quando eles entram em contato. Sendo assim, a energia cinética mínima dos núcleos, supostos esféricos, deve ser igual à energia potencial de repulsão coulombiana entre eles:
K min ≈ Z 1Z 2 e 2 1 4πε 0 ( R 1 + R 2 )

em que R1 e R2 são os raios dos núcleos e Z1 e Z2, os respectivos números atômicos. Então, com os valores: e = 1,60 x 10−19 C

1 = 8,99 x 10 9 Nm 2 / C 2 4πε 0
1J = 6,24 x 1012 MeV e R1 + R2 ≈ 10−14 m tem-se que:
K min ≈ 0,144 Z 1Z 2 MeV

Da Teoria Cinética, sabe-se que a energia cinética média por partícula de um gás é da ordem de kBT, em que: kB = 1,38 x 10−23 J / K = 8,62 x 10−11 MeV / K é a constante de Boltzmann e T, a temperatura Kelvin. Desse modo, fazendo-se Z1 = Z2 = 1 e impondo:
K min = k B T

segue-se que:

T=

K min 0,144 MeV ≈ ≈ 1,67 x 10 9 K −11 kB 8,62 x 10 MeV / K

Isto significa que um gás formado com os núcleos de menor número atômico, isto é, um gás de prótons ou um gás de núcleos de deutério, se existisse qualquer um

Grupo de Ensino de Física da Universidade Federal de Santa Maria

dos dois, deveria ter uma temperatura da ordem de 109 K para que ocorressem fusões. Esse resultado representa apenas uma estimativa grosseira. Na verdade, para um gás de prótons ou um gás de núcleos de deutério, já ocorrem fusões se a