Trabalho

Páginas: 6 (1405 palavras) Publicado: 27 de abril de 2013
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 maisimportante 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, supostosesféricos, 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 aenergia 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 atemperatura é da ordem de 106 K ou, em termos energéticos, se os prótons ou os núcleos de deutério têm energias cinéticas de aproximadamente 90 eV. É interessante comparar essa energia mínima, que devem ter os prótons ou os núcleos de deutério para iniciar as reações de fusão, com a energia cinética dos nêutrons térmicos que iniciam as reações de fissão, que é de aproximadamente 0,03 eV. Em temperaturas daordem de 106 K, as unidades básicas de qualquer substância não são mais seus átomos ou moléculas, mas os núcleos correspondentes e os elétrons, não mais ligados uns aos outros, devido à intensidade das colisões mútuas. O que se tem é um plasma, ou seja, um gás neutro, formado de núcleos com carga positiva e de elétrons livres. Devido às altas temperaturas, um plasma não pode ser confinado porqualquer recipiente, mas pode ser mantido confinado numa certa região do espaço por campos elétricos e magnéticos. As estrelas, em sua grande maioria, são bolas de plasma, confinado pelo campo gravitacional, e as reações de fusão entre seus constituintes são as responsáveis pela produção de energia. Energia Liberada na Fusão O processo de fusão vem acompanhado de liberação de energia porque asenergias de ligação por núcleon dos núcleos iniciais são menores do que a energia de ligação por núcleon do núcleo final. Como exemplo, mostrou-se que, no caso da fusão de dois núcleos de oxigênio 16 para formar um núcleo de enxofre 32, é liberada uma energia de 25,6 MeV. O cálculo foi aquele que podia ser feito a partir do gráfico E/A contra A. Agora, fazendo Z1 = Z2 = 8 na expressão para a energiacinética mínima dos núcleos para que ocorra a fusão, vem:
K min ≈ 0,144 Z 1Z 2 MeV = 0,144 (8 )(8 ) MeV = 9,22 MeV

Desse modo, a energia liberada nessa reação de fusão é suficiente para excitar outros núcleos e produzir uma reação em cadeia. Isso também é verdade para outras reações de fusão. De qualquer modo, assim como no caso da fissão, num reator nuclear, a reação de fusão em cadeia é...
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