Energia nuclear

Definição de energia

Energia
De um modo geral, a energia pode ser definida como capacidade de realizar trabalho ou como o resultado da realização de um trabalho.
Na prática, a energia é melhor entendida do que definida.
Quando se olha para o Sol, tem-se a sensação de que ele é dotado de muita energia, devido à luz e ao calor que emite constantemente.


Uso da Energia
A humanidade tem procurado usar a energia que a cerca e a energia do próprio corpo, para obter maior conforto, melhores condições de vida, maior facilidade de trabalho, etc.
Para a fabricação de um carro, de um caminhão, de uma geladeira ou de uma bicicleta, é preciso Ter disponível muita energia elétrica, térmica e mecânica.
A energia elétrica é muito importante para as indústrias, porque torna possível a iluminação dos locais de trabalho, o acionamento de motores, equipamentos e instrumentos de medição.
Para todas as pessoas, entre outras aplicações, serve para iluminar as ruas e as casas, para fazer funcionar os aparelhos de televisão, os eletrodomésticos e os elevadores. Por todos esses motivos, é interessante converter outras formas de energia em energia elétrica.


Conversão para Energia Elétrica
Numa Usina Hidroelétrica, converte-se em eletricidade a energia de movimento de correntes de água. O dispositivo de conversão é formado por uma turbina acoplada a um gerador.
Uma turbina para geração de energia elétrica é constituída de um eixo, dotado de pás.
Estas podem ser adionadas por água corrente e, então, o seu eixo entra em rotação e move a parte interna do gerador, fazendo aparecer, por um fenômeno denominado indução eletromagnética, uma corrente elétrica nos fios de sua parte externa.


O Átomo
Por muito tempo, pensou-se que o átomo, seria a menor porção da matéria e teria uma estrutura compacta. Atualmente, sabemos que o átomo é constituído por partículas menores (subatômicas), distribuídas numa forma semelhante à do sistema Solar.
Existe um núcleo, onde fica concentrada a massa do átomo, equivalente ao Sol, e minúsculas partículas que giram em seu redor, denominadas elétrons, correspondentes aos planetas (é claro que os elétrons não em órbitas e sim em orbitais- região que delimita a presença mais intensa do elétron no espaço, logo a comparação não é tão correta, mas vale a idéia). Os elétrons são partículas de carga negativa e massa muito pequena.
O átomo possui grandes vazios, onde ocorre a provável presença dos elétrons.


Estrutura do núcleo
O núcleo do átomo é constituído de partículas de carga positiva, chamadas prótons, e de partículas de mesmo tamanho mas sem carga, denominadas nêutrons. Existem ainda outras partículas bem menores do que os prótons ou os nêutrons, elas são chamadas de subpartículas e são os neutrinos, múons, píons, pósitron, bárion, núcleon, hyperon, méson, hádron, lépton, bóson, férmion, quarks, sendo que cada uma dessas têm outras subdivisões.
Prótons e nêutrons são mantidos juntos no núcleo pr forças, até o momento, não são totalmente identificadas, chamando-as de partículas virtual.


A energia nuclear
Os prótons têm a tendência de se repelirem, porque têm a mesma carga (positiva). Como eles estão juntos no núcleo, comprova-se a realização de um trabalho para manter essa estrutura, implicando, em conseqüência, na existência de energia no núcleo dos átomos com mais de uma partícula.
A energia que mantém os prótons e nêutrons juntos no núcleo é a energia nuclear, sendo essa de magnitude extraordinária, sendo usada de formas diversas pelo homem, desde bombas nucleares à aplicação na medicina.

Geração de Energia Nuclear

A geração de energia nuclear é altamente dependente da temperatura do meio, e a seção de choque das reações depende da energia, porque as reações são ressonantes com os níveis de energia do núcleo composto. Desta forma, não se pode escrever uma simples expressão entre a produção de energia nuclear, , com a temperatura e a densidade. Entretanto, em alguns intervalos de energia, e para fins didáticos, pode-se escrever:

onde e são expoentes determinados pelo tipo de reação dominante. Por exemplo, para estrelas com massa inferior à massa do Sol, o processo principal para a conversão de hidrogênio em hélio é o ciclo p-p. Para estrelas mais massivas do que o Sol, o processo dominante é o ciclo CNO, em que o carbono, nitrogênio e oxigênio fazem o papel de catalistas da conversão. Estas reações ocorrem a temperaturas de alguns milhões de graus, e densidades entre 1 e 100 . Nestes casos, as taxas de reações nucleares são tais que n=1 e m=4 para o ciclo p-p, e n=1, m=15 para o ciclo CNO. Após a transformação de hidrogênio em hélio, o núcleo se condensa e esquenta, e a temperaturas acima de  K, efetivamente combina três núcleos de hélio em um núcleo de , com n=2 e m=40.

FONTE: EDMS – Trabalhos Escolares, Educação & Diversão (ANO 2000 - 2003)