segunda-feira, 21 de março de 2011

Por que um reator nuclear nunca vai explodir?



Sim, o Japão ainda sofre problemas com os reatores nucleares de uma usina após o grave terremoto desse mês. O país continua lutando com falha do equipamento e a liberação maciça de radiação que poderia chegar a níveis de Chernobyl.

Porém, se isso serve de algum modo de consolo, pelo menos podemos tranquilizar os japoneses de que uma explosão nuclear é completamente impossível.

Antes de mais nada, vamos entender um pouco sobre reatores. Ambos reatores nucleares e armas nucleares dependem de reações em cadeia. Essas reações exigem a presença de materiais nucleares, que são todos isótopos atômicos que podem, quando submetidos a uma determinada reação nuclear, criar as matérias-primas necessárias para a mesma reação se repetir.

Há somente um isótopo natural físsil útil para a energia nuclear, o urânio-235. Todos os outros isótopos físseis, como isótopos de plutônio, têm de ser artificialmente criados a partir de isótopos naturais.

E como funciona essa reação em cadeia? Vamos considerar uma que envolve o urânio-235, que é a reação em cadeia usada em reatores nucleares e muitas armas nucleares. Um nêutron livre atinge uma baixa movimentação de isótopos de urânio-235 e é absorvido nela. A fissão de urânio se tornará dois isótopos mais ágeis e leves, normalmente criptônio-92 e bário-141, assim como radiação gama. O reator nuclear é, então, capaz de absorver essa energia, que é cerca de três milhões de vezes a energia que o carvão pode produzir em uma queima convencional.

Essencialmente, essa reação também cria outros nêutrons livres, que podem ser absorvidos por outros isótopos de urânio-235 e iniciar todo o processo novamente. Por este motivo, entre os isótopos de urânio natural, somente o urânio-235 é físsil, já que os outros não iniciam uma reação em cadeia.

Para evitar um acúmulo potencialmente perigoso de energia, os reatores nucleares possuem um grande número de dispositivos de segurança. Um dos métodos mais conhecidos é o uso de barras de controle, feitas de materiais como o boro, que absorvem nêutrons, mas não podem passar por reações nucleares.

No caso de um acúmulo de energia, essas barras são manipuladas para cair bem no coração do reator e absorver todos os nêutrons livres, encerrando a reação em cadeia. A má gestão destas barras foi um dos muitos fatores por trás do desastre de Chernobyl.

E sim, se todas as medidas de segurança não interromperem o acúmulo de calor – como aconteceu em Chernobyl, e como pode acontecer no Japão – há efeitos bastante desagradáveis. A ameaça mais famosa é a de uma fusão nuclear, que é quando o acúmulo de calor faz com que o núcleo inteiro do reator derreta, danificando as estruturas de proteção e liberando materiais altamente radioativos no meio ambiente.

A crise, obviamente, pode ter terríveis consequências. Mas e se o reator não derreter, e sim explodir? Poderia um reator nuclear explodir como as força desencadeadas nos bombardeios nucleares de Hiroshima e Nagasaki? Afinal, Chernobyl explodiu, não é?

Felizmente, a resposta para tudo isso é não. Uma explosão nuclear é impossível. A “explosão” destrutiva de Chernobyl foi apenas uma explosão de vapor, o que, não se engane, foi bom até demais, porque uma explosão nuclear da mesma magnitude poderia ter transformado o que foi uma catástrofe em um verdadeiro cataclismo.

E por que tal explosão é impossível? Para responder isso, temos de entender a diferença entre reatores nucleares e armas nucleares.

O urânio natural é completamente inútil para reatores nucleares, mais ainda a armas nucleares. Isto porque o urânio natural é composto de cerca de 99,3% do isótopo urânio-238 e apenas 0,7% de urânio-235, e apenas o último é capaz de sustentar uma reação nuclear em cadeia.

Para tornar o urânio utilizável a reações em cadeia, ele precisa ser enriquecido. Isto envolve separar cuidadosamente o urânio-235 do urânio-238.

Os reatores nucleares precisam de urânio pouco enriquecido, com uma concentração de até 20% de urânio-235. Normalmente, as centrais nucleares só precisam de uma concentração de 3 a 4%.

As armas nucleares, por outro lado, exigem urânio altamente enriquecido para o tipo de reação em cadeia criar uma explosão nuclear. O ponto de corte para o alto enriquecimento é de apenas 20%, mas a grande maioria das armas nucleares de urânio tem uma concentração de cerca de 80 a 95%. A bomba lançada sobre Hiroshima, por exemplo, usou 80% de urânio enriquecido.

Uma arma nuclear é projetada para liberar toda a sua energia em uma única explosão, o que significa que o material tem que ser tão densamente embalado quanto for possível, e em uma esfera tão homogênea quanto possível.

Isso não se parece em absolutamente nada com o projeto dos núcleos de reatores, que se destinam a produzir uma versão estável e controlada de energia. Até mesmo o tipo de acúmulo de energia necessária para produzir uma fusão não pode nunca atingir a velocidade e intensidade de energia necessária para uma explosão nuclear.

O arranjo geométrico do urânio-235 em um reator nuclear não é favorável ao acordo esférico necessário para uma reação em cadeia explosiva, e a quantidade de urânio-238 não-físsil também impede qualquer reação de fuga.

Porém, nada disto se destina a minimizar os perigos reais de acidentes em reatores nucleares. Como visto em Chernobyl, colapsos podem ter efeitos ambientais absolutamente devastadores. A cidade vizinha, Pripyat, permanece inabitável 25 anos após o acidente.

Ainda não podemos saber se a situação atual no Japão atingirá os níveis de Chernobyl, mas um fato é certo: mesmo em meio a desastres de proporções inimagináveis, o medo de uma explosão nuclear pode passar longe da cabeça dos japoneses.

2 comentários:

Hugo Costa disse...

Olá, tenho de felicitar pelo excelente texto. Para mim que sou um verdadeiro leigo nesta matéria, fiquei contente por encontrar um artigo que explica de forma muito simples todo este processo de fusão nuclear.

Abraço

...:::-=JoJo=-:::... disse...

Obrigado, abraços :)

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