Uma reação de fissão nuclear ocorre quando os átomos de um elemento instável são bombardeados com nêutrons, dividindo o núcleo de cada átomo em partes menores. Se a divisão de cada núcleo libera vários nêutrons de alta velocidade que podem então dividir mais núcleos do elemento, ocorre uma reação em cadeia. À medida que os nêutrons extras dividem mais núcleos, mais energia é liberada e a reação em cadeia pode resultar em uma explosão como a de uma bomba nuclear. Se a reação em cadeia é controlada pela remoção de alguns dos nêutrons extras, a energia ainda é liberada na forma de calor, mas uma explosão pode ser evitada. A reação em cadeia nuclear é um dos três tipos de reações nucleares que têm características diferentes e podem ser usadas de maneiras diferentes.
TL; DR (muito tempo; não leu)
reação em cadeia é uma reação de fissão que libera nêutrons extras. Os nêutrons dividem átomos adicionais liberando ainda mais nêutrons. À medida que o número de nêutrons emitidos e o número de átomos divididos aumenta exponencialmente, pode resultar em uma explosão nuclear.
Os três tipos de reações nucleares
O núcleo de um átomo armazena muita energia que pode servir útil propósitos. Os três tipos de reações nucleares que usam energia nuclear são radiação, fissão e fusão. Máquinas de raios X médicas e industriais usam radiação de elementos radioativos para criar imagens do corpo ou em materiais de teste. Usinas de energia e armas nucleares usam a fissão nuclear para produzir energia. A fusão nuclear alimenta o sol, mas os cientistas não foram capazes de criar uma reação de fusão nuclear a longo prazo na Terra, embora os esforços continuem. Desses três tipos de reações nucleares, somente a fissão pode criar uma reação em cadeia.
Como começa uma reação em cadeia nuclear
A chave para uma reação em cadeia nuclear é garantir que a reação gere nêutrons extras e que os "neutrons split more atoms.", 3, [[Como o elemento urânio-235 produz vários nêutrons para cada átomo dividido, esse isótopo de urânio é usado em reatores de energia nuclear e em armas nucleares.
A forma e a massa do urânio influenciam se uma reação em cadeia pode ocorrer . Se a massa de urânio é muito pequena, muitos nêutrons são emitidos para fora do urânio e perdidos pela reação. Se o urânio tiver a forma errada, por exemplo, uma folha plana, muitos nêutrons também serão perdidos. A forma ideal é uma massa sólida grande o suficiente para iniciar a reação em cadeia. Nesse caso, os nêutrons extras atingem outros átomos, e o efeito de multiplicação leva à reação em cadeia.
Controlando ou interrompendo uma reação em cadeia nuclear
A única maneira de controlar ou interromper uma reação em cadeia nuclear é: impedir que os nêutrons dividam mais átomos. As hastes de controle feitas de um elemento absorvedor de nêutrons, como o boro, reduzem o número de nêutrons livres e os retiram da reação. Este método é usado para controlar a quantidade de energia produzida por um reator e para garantir que a reação nuclear permaneça sob controle.
Em uma usina nuclear, as hastes de controle são elevadas e abaixadas para o combustível de urânio. Quando totalmente abaixadas, todas as hastes são cercadas por combustível e absorvem a maioria dos nêutrons. Nesse caso, a reação em cadeia é interrompida. À medida que as hastes são levantadas, menos de cada haste absorve nêutrons e a reação em cadeia acelera. Dessa maneira, os operadores da usina nuclear podem controlar e interromper a reação em cadeia nuclear.
Problemas com as reações em cadeia nucleares
Embora as reações em cadeia nuclear em usinas ao redor do mundo ofereçam quantidades substanciais de energia elétrica, usinas nucleares têm dois problemas principais. Primeiro, sempre existe o risco de o sistema de controle baseado em barras de controle não funcionar devido a falhas técnicas, erro humano ou sabotagem. Nesse caso, pode haver uma explosão ou liberação de radiação. Em segundo lugar, o combustível usado é altamente radioativo e deve ser armazenado com segurança por milhares de anos. Esse problema ainda não está resolvido, e o combustível usado permanece em várias usinas nucleares na maioria dos casos. Como resultado, os usos práticos das reações em cadeia nuclear diminuíram em muitos países, inclusive nos Estados Unidos.
