b'\n_START_ARTICLE_\nFiss\xc3\xa3o nuclear\n_START_SECTION_\nDescri\xc3\xa7\xc3\xa3o\n_START_PARAGRAPH_\nOs processos que alteram o estado ou composi\xc3\xa7\xc3\xa3o da mat\xc3\xa9ria s\xc3\xa3o acompanhados pela absor\xc3\xa7\xc3\xa3o ou gera\xc3\xa7\xc3\xa3o de energia. Processos comuns, como a combust\xc3\xa3o, produzem energia pelo rearranjo qu\xc3\xadmico dos \xc3\xa1tomos ou mol\xc3\xa9culas. Por exemplo, a combust\xc3\xa3o do metano \xc3\xa9 representada pela seguinte rea\xc3\xa7\xc3\xa3o:_NEWLINE_Neste exemplo, a energia produzida \xc3\xa9 de 8 el\xc3\xa9tron-volts (eV). O el\xc3\xa9tron-volt \xc3\xa9 uma unidade de energia que representa o ganho de energia cin\xc3\xa9tica quando um el\xc3\xa9tron \xc3\xa9 acelerado por uma diferen\xc3\xa7a de potencial de um volt._NEWLINE_A mais conhecida rea\xc3\xa7\xc3\xa3o nuclear \xc3\xa9 a fiss\xc3\xa3o. Nela, um n\xc3\xbacleo pesado se combina com um n\xc3\xaautron e se separa em dois outros n\xc3\xbacleos mais leves. Uma t\xc3\xadpica rea\xc3\xa7\xc3\xa3o de fiss\xc3\xa3o envolvendo o ur\xc3\xa2nio \xc3\xa9:_NEWLINE_em que a energia liberada \xc3\xa9 de aproximadamente 200 MeV (milh\xc3\xb5es de eletron-volt), um fator de 25 milh\xc3\xb5es de vezes superior ao da rea\xc3\xa7\xc3\xa3o da combust\xc3\xa3o do metano._NEWLINE_A captura de um n\xc3\xaautron pelo \xc2\xb2\xc2\xb3\xe2\x81\xb5U produz um estado excitado do \xc2\xb2\xc2\xb3\xe2\x81\xb6U, o qual possui energia mais do que suficiente para dividi-lo em dois fragmentos. Por outro lado, a energia cr\xc3\xadtica para a fiss\xc3\xa3o do \xc2\xb2\xc2\xb3\xe2\x81\xb9U \xc3\xa9 5,9 MeV , mas a captura de um n\xc3\xaautron por um n\xc3\xbacleo de \xc2\xb2\xc2\xb3\xe2\x81\xb8U produz uma energia de excita\xc3\xa7\xc3\xa3o de apenas 5,2 MeV. Assim, quando um n\xc3\xaautron t\xc3\xa9rmico \xc3\xa9 capturado pelo \xc2\xb2\xc2\xb3\xe2\x81\xb8U para formar \xc2\xb2\xc2\xb3\xe2\x81\xb9U, a energia de excita\xc3\xa7\xc3\xa3o n\xc3\xa3o \xc3\xa9 suficiente para que a fiss\xc3\xa3o ocorra. Neste caso, o n\xc3\xbacleo excitado de  \xc2\xb2\xc2\xb3\xe2\x81\xb9U volta ao estado fundamental emitindo raios gama ou part\xc3\xadculas alfa._NEWLINE_Todos os n\xc3\xbacleos com n\xc3\xbamero at\xc3\xb4mico maior do que 83 s\xc3\xa3o radioativos. Entre os v\xc3\xa1rios modos poss\xc3\xadveis  de decaimento dos n\xc3\xbacleos muito pesados (Z > 90) est\xc3\xa1 a fiss\xc3\xa3o espont\xc3\xa2nea. Estes n\xc3\xbacleos podem se dividir em dois fragmentos mesmo que n\xc3\xa3o absorvam um n\xc3\xaautron. Podemos compreender a fiss\xc3\xa3o espont\xc3\xa2nea usando a analogia de uma gota de l\xc3\xadquido com cargas positivas. Quando a gota n\xc3\xa3o \xc3\xa9 muito grande, a tens\xc3\xa3o superficial \xc3\xa9 suficiente para manter a gota coesa, apesar das for\xc3\xa7as de repuls\xc3\xa3o que existem entre as cargas. Existe, por\xc3\xa9m, um tamanho m\xc3\xa1ximo a partir do qual a gota se torna inst\xc3\xa1vel e se parte espontaneamente em duas, j\xc3\xa1 que a for\xc3\xa7a de repuls\xc3\xa3o \xc3\xa9 proporcional ao n\xc3\xbamero de cargas, que, por sua vez, \xc3\xa9 proporcional ao volume e, portanto ao cubo do raio da gota, enquanto a tens\xc3\xa3o superficial \xc3\xa9 proporcional \xc3\xa0 \xc3\xa1rea da superf\xc3\xadcie e, portanto ao quadrado do raio da gota._NEWLINE_A possibilidade de fiss\xc3\xa3o espont\xc3\xa2nea estabelece um limite superior para o tamanho dos n\xc3\xbacleos e, portanto para o n\xc3\xbamero de elementos da tabela peri\xc3\xb3dica. \xc3\x89 preciso observar que a probabilidade de fiss\xc3\xa3o espont\xc3\xa2nea dos n\xc3\xbacleos naturais \xc3\xa9 muito pequena em rela\xc3\xa7\xc3\xa3o aos outros modos poss\xc3\xadveis de decaimento. Assim, por exemplo, a meia-vida do \xc2\xb2\xc2\xb3\xe2\x81\xb8U em rela\xc3\xa7\xc3\xa3o ao decaimento alfa \xc3\xa9 de 4,5 x 10\xe2\x81\xb9 anos, enquanto a meia-vida em rela\xc3\xa7\xc3\xa3o \xc3\xa0 fiss\xc3\xa3o espont\xc3\xa2nea \xc3\xa9 10\xc2\xb9\xe2\x81\xb6 anos._NEWLINE_O mesmo n\xc3\xbacleo pode se fissionar de muitas formas diferentes, produzindo fragmentos de diferentes tamanhos. Dependendo da rea\xc3\xa7\xc3\xa3o, tamb\xc3\xa9m podem ser emitidos um, dois ou tr\xc3\xaas n\xc3\xaautrons. O n\xc3\xbamero m\xc3\xa9dio de n\xc3\xaautrons emitidos na rea\xc3\xa7\xc3\xa3o de fiss\xc3\xa3o do \xc2\xb2\xc2\xb3\xe2\x81\xb5U induzida por n\xc3\xaautrons t\xc3\xa9rmicos \xc3\xa9 2,4.  A fiss\xc3\xa3o \xc3\xa9 acompanhada pela emiss\xc3\xa3o imediata de um ou mais dos n\xc3\xaautrons em excesso, seguida pelo decaimento beta (veja na sequ\xc3\xaancia) dos fragmentos de fiss\xc3\xa3o para reduzir ainda mais o n\xc3\xbamero de n\xc3\xaautrons. Em consequ\xc3\xaancia, alguns n\xc3\xaautrons s\xc3\xa3o emitidos espontaneamente imediatamente ap\xc3\xb3s a fiss\xc3\xa3o e outros s\xc3\xa3o convertidos em pr\xc3\xb3tons por emiss\xc3\xa3o b. A for\xc3\xa7a de repuls\xc3\xa3o eletrost\xc3\xa1tica faz com que fragmentos sejam arremessados em dire\xc3\xa7\xc3\xb5es opostas com energia cin\xc3\xa9tica elevada; colis\xc3\xb5es com os outros \xc3\xa1tomos transformam subsequentemente energia em energia t\xc3\xa9rmica. A fiss\xc3\xa3o libera energia de aproximadamente 200 MeV por n\xc3\xbacleo. Trata-se de uma quantidade muito grande de energia._NEWLINE_Em uma rea\xc3\xa7\xc3\xa3o de combust\xc3\xa3o, por exemplo, apenas 4 eV s\xc3\xa3o liberados por mol\xc3\xa9cula de oxig\xc3\xaanio_NEWLINE_consumida._NEWLINE_O decaimento beta ocorre com a emiss\xc3\xa3o de part\xc3\xadculas beta (\xce\xb2), assim chamados os el\xc3\xa9trons (ou p\xc3\xb3sitrons) com grande quantidade de energia  emitidos de n\xc3\xbacleos at\xc3\xb4micos. Existem duas formas de decaimento beta, \xce\xb2\xe2\x81\xbb e \xce\xb2\xe2\x81\xba. No decaimento \xce\xb2\xe2\x81\xba , um pr\xc3\xb3ton \xc3\xa9 convertido num n\xc3\xaautron, com a emiss\xc3\xa3o de um p\xc3\xb3sitron e de um neutrino. No decaimento \xce\xb2\xe2\x81\xbb um n\xc3\xaautron \xc3\xa9 convertido num pr\xc3\xb3ton, com emiss\xc3\xa3o de um el\xc3\xa9tron e de um antineutrino (a antipart\xc3\xadcula do neutrino)._NEWLINE_Outra importante rea\xc3\xa7\xc3\xa3o nuclear \xc3\xa9 a fus\xc3\xa3o nuclear, na qual dois elementos leves combinam para formar um \xc3\xa1tomo mais pesado. Uma importante rea\xc3\xa7\xc3\xa3o \xc3\xa9:_NEWLINE_em que a energia liberada pela rea\xc3\xa7\xc3\xa3o \xc3\xa9 pr\xc3\xb3xima de dezoito milh\xc3\xb5es de eV. A fus\xc3\xa3o nuclear \xc3\xa9 um processo de produ\xc3\xa7\xc3\xa3o de energia a partir do n\xc3\xbacleo de um \xc3\xa1tomo. Este fen\xc3\xb4meno ocorre naturalmente no interior do Sol e das estrelas. N\xc3\xbacleos leves como o do hidrog\xc3\xaanio e seus is\xc3\xb3topos, o deut\xc3\xa9rio e o tr\xc3\xadtio, se fundem e criam elementos de um n\xc3\xbacleo mais pesado, como o h\xc3\xa9lio._NEWLINE_Usinas termonucleares aproveitam a enorme energia liberada por rea\xc3\xa7\xc3\xb5es nucleares para a produ\xc3\xa7\xc3\xa3o de energia em alta escala. Em uma moderna usina de carv\xc3\xa3o, a combust\xc3\xa3o de uma libra (453,59g) de carv\xc3\xa3o produz 1 quilowatt hora (kWh) de energia el\xc3\xa9trica. A fiss\xc3\xa3o de uma libra de ur\xc3\xa2nio em uma moderna usina nuclear produz cerca de tr\xc3\xaas milh\xc3\xb5es de kWh de energia el\xc3\xa9trica. \xc3\x89 a incr\xc3\xadvel densidade da energia (energia por unidade de massa) que faz as fontes de energia nuclear serem t\xc3\xa3o interessantes._NEWLINE_No presente, apenas o processo de fiss\xc3\xa3o \xc3\xa9 utilizado na produ\xc3\xa7\xc3\xa3o comercial de energia (geralmente para produzir eletricidade). As pesquisas sobre a fus\xc3\xa3o ainda n\xc3\xa3o produziram uma tecnologia de_NEWLINE_produ\xc3\xa7\xc3\xa3o de energia economicamente fact\xc3\xadvel.\n_START_SECTION_\nN\xc3\xbacleo at\xc3\xb4mico\n_START_PARAGRAPH_\nTudo o que existe no mundo observ\xc3\xa1vel \xc3\xa9 feito de mat\xc3\xa9ria, que por sua vez \xc3\xa9 composta por part\xc3\xadculas chamadas \xc3\xa1tomos. Esses \xc3\xa1tomos t\xc3\xaam em seu interior um centro (o n\xc3\xbacleo at\xc3\xb4mico) que \xc3\xa9 rodeado por camadas bem definidas de energia onde giram os el\xc3\xa9trons (part\xc3\xadculas negativas e-). O centro do \xc3\xa1tomo costuma ser em m\xc3\xa9dia de 10 a 100 mil vezes menor que ele e comporta dentro de si os pr\xc3\xb3tons (part\xc3\xadculas positivas p) e os n\xc3\xaautrons (part\xc3\xadculas neutras n). Alguns \xc3\xa1tomos possuem n\xc3\xbacleos inst\xc3\xa1veis, ou seja, que est\xc3\xa3o em constante processo de desintegra\xc3\xa7\xc3\xa3o nuclear, o que propicia a libera\xc3\xa7\xc3\xa3o das radia\xc3\xa7\xc3\xb5es radia\xc3\xa7\xc3\xa3o alfa - \xce\xb1, radia\xc3\xa7\xc3\xa3o beta -\xce\xb2 e radia\xc3\xa7\xc3\xa3o gama - \xce\xb3. Como est\xc3\xa3o sempre em instabilidade, qualquer part\xc3\xadcula que seja adicionada a esse n\xc3\xbacleo pode, em suma, provocar a sua desintegra\xc3\xa7\xc3\xa3o total em energia e uma maior libera\xc3\xa7\xc3\xa3o de part\xc3\xadculas que se movem em alta velocidade. Esse \xc3\xa9 o princ\xc3\xadpio da fiss\xc3\xa3o nuclear realizada nos reatores das usinas nucleares ou no interior das estruturas de uma bomba at\xc3\xb4mica.\n_START_SECTION_\nEnergia de liga\xc3\xa7\xc3\xa3o nuclear\n_START_PARAGRAPH_\nA energia liberada no processo de fiss\xc3\xa3o nuclear \xc3\xa9 resultado da convers\xc3\xa3o de parte da massa nuclear em energia, prevista pela ideia relativ\xc3\xadstica de massa-energia, esta massa nuclear que se transforma em energia n\xc3\xa3o \xc3\xa9 composta por quarks como poder\xc3\xadamos supor, mas \xc3\xa9 o resultado da for\xc3\xa7a forte, uma das quatro for\xc3\xa7as fundamentais cuja part\xc3\xadcula mensageira \xc3\xa9 o gl\xc3\xbaon (do ingl\xc3\xaas, glue, cola). A for\xc3\xa7a forte, nas dist\xc3\xa2ncias subat\xc3\xb4micas \xc3\xa9 a mais forte de todas as quatro e \xc3\xa9 o que mant\xc3\xa9m quarks e, consequentemente, n\xc3\xaautrons e pr\xc3\xb3tons coesos no n\xc3\xbacleo do \xc3\xa1tomo. A energia que tal for\xc3\xa7a dispensa \xc3\xa9 percebida como massa e \xc3\xa9 parte da massa total do n\xc3\xbacleo (raz\xc3\xa3o pela qual a massa do n\xc3\xbacleo \xc3\xa9 ligeiramente maior que a de todos os seus componentes somadas, o gl\xc3\xbaon n\xc3\xa3o possui massa)._NEWLINE_Tal for\xc3\xa7a \xc3\xa9 menor quanto menos numerosas s\xc3\xa3o as part\xc3\xadculas componentes do \xc3\xa1tomo, sendo assim parte da massa resultado da energia dispensada pela for\xc3\xa7a forte \xc3\xa9 convertida em energia. A maior parte da energia liberada neste processo conhecido como fiss\xc3\xa3o (onde usualmente um \xc3\xa1tomo de Ur\xc3\xa2nio 235 recebe um n\xc3\xaautron se tornando Ur\xc3\xa2nio 236 oscilando e ficando inst\xc3\xa1vel at\xc3\xa9 se fragmentar em Cript\xc3\xb4nio e B\xc3\xa1rio) \xc3\xa9 do tipo luminosa, por\xc3\xa9m uma consider\xc3\xa1vel parte \xc3\xa9 convertida em part\xc3\xadculas fundamentais mais raras como o neutrino do el\xc3\xa9tron, o m\xc3\xbaon ou o p\xc3\xb3sitron._NEWLINE_A forma\xc3\xa7\xc3\xa3o de antipart\xc3\xadculas como o p\xc3\xb3sitron ou o antim\xc3\xbaon s\xc3\xa3o geralmente seguidas pela intera\xc3\xa7\xc3\xa3o com suas part\xc3\xadculas o que tamb\xc3\xa9m libera energia, portanto \xc3\xa9 comum confundir a energia liberada da fiss\xc3\xa3o, que \xc3\xa9 tamb\xc3\xa9m um tipo de convers\xc3\xa3o massa - energia, com este outro tipo de convers\xc3\xa3o massa - energia.\n_START_SECTION_\nFator de produ\xc3\xa7\xc3\xa3o e rea\xc3\xa7\xc3\xa3o em cadeia\n_START_PARAGRAPH_\nPara que uma rea\xc3\xa7\xc3\xa3o nuclear seja autossustentada, \xc3\xa9 preciso que, em m\xc3\xa9dia, pelo menos um dos n\xc3\xaautrons emitidos pela fiss\xc3\xa3o do \xc2\xb2\xc2\xb3\xe2\x81\xb5U seja capturado por outro n\xc3\xbacleo de \xc2\xb2\xc2\xb3\xe2\x81\xb5U e provoque a fiss\xc3\xa3o deste segundo n\xc3\xbacleo. O fator de reprodu\xc3\xa7\xc3\xa3o de um reator, representado pela letra k, \xc3\xa9 definido como o n\xc3\xbamero m\xc3\xa9dio de n\xc3\xaautrons resultantes de fiss\xc3\xb5es que produzem novas fiss\xc3\xb5es._NEWLINE_No caso do \xc2\xb2\xc2\xb3\xe2\x81\xb5U , o n\xc3\xbamero m\xc3\xa1ximo poss\xc3\xadvel de k \xc3\xa9 2,4, mas este n\xc3\xbamero normalmente \xc3\xa9 bem menor, por duas raz\xc3\xb5es principais: (1) alguns n\xc3\xaautrons escapam da regi\xc3\xa3o que cont\xc3\xa9m os n\xc3\xbacleos fission\xc3\xa1veis; (2) alguns n\xc3\xaautrons s\xc3\xa3o capturados por n\xc3\xbacleos n\xc3\xa3o-fission\xc3\xa1veis. Quando k \xc3\xa9 exatamente igual a 1, a rea\xc3\xa7\xc3\xa3o \xc3\xa9 autossustentada; quando k \xc3\xa9 menor que 1, a rea\xc3\xa7\xc3\xa3o n\xc3\xa3o prossegue. Quando k \xc3\xa9 maior que 1, o n\xc3\xbamero de fiss\xc3\xb5es aumenta rapidamente e a rea\xc3\xa7\xc3\xa3o se torna \xe2\x80\x9cexplosiva\xe2\x80\x9d. \xc3\x89 o que acontece nas bombas nucleares._NEWLINE_Nos reatores nucleares para produ\xc3\xa7\xc3\xa3o de energia, o valor de k \xc3\xa9 mantido muito pr\xc3\xb3ximo de 1, veja esquema na figura , onde os fragmentos de fiss\xc3\xa3o est\xc3\xa3o representados apenas para as primeiras quatro fiss\xc3\xb5es. O n\xc3\xbamero m\xc3\xa9dio de n\xc3\xaautrons produzidos \xc3\xa9 2,5 por fiss\xc3\xa3o. Neste exemplo, k = 1,6. Observe que embora existam quarenta n\xc3\xaautrons no diagrama, basta absorver dois destes n\xc3\xaautrons para que o fator de produ\xc3\xa7\xc3\xa3o seja reduzido para k = 1, o valor necess\xc3\xa1rio para que a rea\xc3\xa7\xc3\xa3o se mantenha est\xc3\xa1vel. Quando k \xc3\xa9 exatamente igual a 1, dizemos que o  reator est\xc3\xa1 cr\xc3\xadtico; quando k < 1, que est\xc3\xa1 subcr\xc3\xadtico; quando k > 1, que est\xc3\xa1 supercr\xc3\xadtico._NEWLINE_Como os n\xc3\xaautrons emitidos na fiss\xc3\xa3o em geral t\xc3\xaam energias da ordem de 1 MeV ou maiores, enquanto a se\xc3\xa7\xc3\xa3o de choque para captura de n\xc3\xaautrons \xc3\xa9 muito maior para baixas energias, a rea\xc3\xa7\xc3\xa3o em cadeia s\xc3\xb3 se mant\xc3\xa9m se os n\xc3\xaautrons perderem energia antes de escaparem do reator._NEWLINE_Os n\xc3\xaautrons de alta energia (1 a 2 MeV) perdem rapidamente energia atrav\xc3\xa9s de colis\xc3\xb5es inel\xc3\xa1sticas com o \xc2\xb2\xc2\xb3\xe2\x81\xb8U, o is\xc3\xb3topo mais abundante do ur\xc3\xa2nio natural. Depois que a energia dos n\xc3\xaautrons cai abaixo de 1 MeV, o principal processo de perda de energia passa a ser o espalhamento el\xc3\xa1stico, no qual um n\xc3\xaautron colide com um n\xc3\xbacleo em repouso e, para respeitar a lei de conserva\xc3\xa7\xc3\xa3o do momento, transfere parte de sua energia cin\xc3\xa9tica para o n\xc3\xbacleo._NEWLINE_Este processo de transfer\xc3\xaancia de energia s\xc3\xb3 \xc3\xa9 eficiente quando as massas dos dois corpos s\xc3\xa3o_NEWLINE_da mesma ordem; em uma colis\xc3\xa3o el\xc3\xa1stica, um n\xc3\xaautron n\xc3\xa3o transfere muita energia para um n\xc3\xbacleo de \xc2\xb2\xc2\xb3\xe2\x81\xb8U , que tem uma massa muito maior. Este tipo de colis\xc3\xa3o \xc3\xa9 an\xc3\xa1logo \xc3\xa0 colis\xc3\xa3o de uma bola de gude com uma bola de sinuca; a bola de gude \xc3\xa9 desviada pela bola de sinuca, mas a energia cin\xc3\xa9tica permanece praticamente inalterada._NEWLINE_Por esta raz\xc3\xa3o, costuma-se colocar um material de baixa massa at\xc3\xb4mica, como \xc3\xa1gua ou grafite, conhecidos como moderador, no n\xc3\xbacleo do reator, para reduzir a energia dos n\xc3\xaautrons, aumentando assim a probabilidade de fiss\xc3\xa3o antes que os n\xc3\xaautrons escapem do reator. Os n\xc3\xaautrons perdem energia atrav\xc3\xa9s de colis\xc3\xb5es com o moderador._NEWLINE_O uso da tecnologia de reatores nucleares para gera\xc3\xa7\xc3\xa3o de eletricidade foi afetada por acidentes como o de Chernobyl (Ucr\xc3\xa2nia), criando certo receio na popula\xc3\xa7\xc3\xa3o mundial, quanto a sua utiliza\xc3\xa7\xc3\xa3o para gera\xc3\xa7\xc3\xa3o de energia el\xc3\xa9trica, mas, recentemente, vem apresentando not\xc3\xa1vel n\xc3\xadvel de confiabilidade e efici\xc3\xaancia. A grande quantidade de ur\xc3\xa2nio existente no planeta poderia suprir os reatores de usinas nucleares e de pesquisas, bem como uso militar,_NEWLINE_com combust\xc3\xadvel nuclear por muitos anos, alimentando esses reatores durante_NEWLINE_sua vida \xc3\xbatil (entre quarenta e cinquenta anos).'