Fusão nuclear
A fusão nuclear é o processo de fazer um único núcleo pesado (parte de um átomo) a partir de dois núcleos mais leves. Este processo é chamado de reação nuclear. Ela libera uma grande quantidade de energia.
O núcleo feito por fusão é mais pesado do que qualquer um dos núcleos de partida. Entretanto, não é tão pesado quanto a combinação da massa original dos núcleos iniciais (átomos). Esta massa perdida é transformada em muita energia. Isto é mostrado na famosa equação E=mc2 de Einstein.
A fusão acontece no meio das estrelas, como o Sol. Os átomos de hidrogênio são fundidos para fazer hélio. Isto libera muita energia. Esta energia alimenta o calor e a luz da estrela. Nem todos os elementos podem ser unidos. Os elementos mais pesados são menos fáceis de unir do que os mais leves. O ferro (um metal) não pode se fundir com outros átomos. Isto é o que causa a morte das estrelas. As estrelas unem todos os seus átomos para fazer átomos mais pesados de diferentes tipos, até começarem a fazer ferro. O núcleo de ferro não pode se fundir com outros núcleos. As reações param. A estrela eventualmente esfriará e morrerá.
Na Terra é muito difícil iniciar reações de fusão nuclear que liberam mais energia do que a necessária para iniciar a reação. A razão é que as reações de fusão só acontecem a altas temperaturas e pressões, como no Sol, porque ambos os núcleos têm uma carga positiva, e positiva repele positiva. A única maneira de parar a repulsão é fazer com que os núcleos batam um no outro em velocidades muito altas. Eles só fazem isso em alta pressão e temperatura. A única abordagem bem sucedida até agora tem sido em armas nucleares. A bomba de hidrogênio usa uma bomba atômica (fissão) para iniciar reações de fusão. Cientistas e engenheiros tentam há décadas encontrar uma forma segura e funcional de controlar e conter as reações de fusão para gerar eletricidade. Eles ainda têm muitos desafios a superar antes que a energia de fusão possa ser usada como uma fonte limpa de energia.
O Sol gera sua energia por fusão nuclear de núcleos de hidrogênio em hélio. Em seu núcleo, o Sol funde 620 milhões de toneladas métricas de hidrogênio a cada segundo.
A reação de fusão hidrogênio deutério-tritio (D-T) é utilizada para liberar a energia de fusão.
Uma versão da tabela periódica indicando as origens - incluindo a nucleossíntese estelar - dos elementos. Os elementos acima de 94 são fabricados pelo homem e não estão incluídos.
Perguntas e Respostas
P: O que é a fusão nuclear?
R: A fusão nuclear é o processo de fazer um único núcleo pesado (parte de um átomo) a partir de dois núcleos mais leves. Este processo é chamado de reacção nuclear e liberta uma grande quantidade de energia.
P: Como é que este processo funciona?
R: O núcleo feito por fusão é mais pesado que qualquer um dos núcleos iniciais, mas não tão pesado como a combinação da sua massa original. Esta massa perdida é transformada em muita energia, o que pode ser visto na famosa equação E=mc2 de Einstein.
P: Onde é que este processo ocorre?
R: A fusão acontece no meio das estrelas, como o nosso Sol, onde os átomos de hidrogénio são fundidos para fazer hélio e libertar muita energia que alimenta o seu calor e luz.
P: Todos os elementos são capazes de ser unidos através da fusão?
R: Não, os elementos mais pesados são menos fáceis de unir do que os mais leves e o ferro (um metal) não se pode fundir com outros átomos de todo. Isto é o que faz com que as estrelas morram quando juntam todos os seus átomos para fazer átomos mais pesados até começarem a fazer ferro que já não pode ser fundido.
P: É fácil iniciar reacções de fusão nuclear na Terra?
R: Não, é muito difícil porque estas reacções só acontecem a altas temperaturas e pressões como no Sol devido a ambos os núcleos terem cargas positivas que se repelem um ao outro, pelo que devem atingir um ao outro a velocidades muito altas para que se fundam com sucesso.
P: Alguém foi bem sucedido em controlar ou conter estas reacções para a produção de electricidade?
R: Ainda não - cientistas e engenheiros têm tentado durante décadas mas ainda têm muitos desafios antes que a energia de fusão possa ser usada como uma fonte de energia limpa.
P: O que tem sido bem sucedido até agora no que diz respeito à fusão nuclear?
R: A única abordagem bem sucedida até agora tem sido em armas nucleares onde a bomba de hidrogénio utiliza uma bomba atómica (fissão) para iniciar a reacção.
