Funcionamento de uma Central Nuclear

Fig.1 - Central Nuclear

Qualquer combustível utilizado para gerar calor é utilizado na central . A água é aquecida numa caldeira/reactor, passa ao estado de vapor sobreaquecido, que depois é expandido numa turbina. Esta expansão impulsiona a turbina, a qual está em conexão com um gerador de corrente alterna. Após a passagem na turbina, o vapor condensa, sendo então água bombeada para a caldeira, reiniciando-se o ciclo.

A água usada para a condensação, é captada no meio envolvente (Mar, Rio) e bombeada para a zona de condensação. Nesta operação a água de refrigeração aquece (60-70º) e a legislação impede que seja deitada imediatamente no meio de onde foi captada, pois a sua temperatura mataria a fauna. Por este motivo passa por uma torre de refrigeração, que possui um esquema simples de funcionamento.

Fig.2 - Torre /Chaminé

A torre, estrutura de betão armado, está aberta na base, é completamente oca no seu interior, o vento ao passar no topo da torre, provoca uma depressão no seu interior, criando assim uma corrente de ar ascensional que puxa o ar do exterior, na sua base. A cerca de 10 metros de altura, a água quente é pulverizada e o encontro desta com a corrente de ar frio em ascensão, arrefece água quente, ocorrendo a libertação de vapor de água para a atmosfera, o qual sai pelo topo da torre.

1. A central do Carregado, que é a mais antiga em funcionamento arrefece a água de refrigeração através de umas cascatas ao ar livre.



2. A central de Sines, a mais potente do país, como possui muito espaço, usa lagoas para esta operação.



3. As centrais térmicas convencionais e nucleares na antiga Europa de leste, são construídas no meio de povoações e a água é usada no aquecimento das casas (A legislação ambiental ocidental proíbe esta solução em grandes centrais, estando esta solução limitada a mini centrais térmicas).

[Texto redigido por Raquel Sofia]

Custos associados à Energia Nuclear

Geralmente a indústria apresenta valores baixos na fase de promoçao dos projectos, porque exclui a maior parte dos custos contratuais, de inflacçao e financeiros, além dos que estao associados ao desmantelamento das centrais e tratamento de resíduos.
Para Portugal, os custos de construção sao inferiores (2211 dólares/kw) ao projectado para o reactor a construir na Finlândia (2350 dólares/kw), semelhante ao português (supostamente interiamente privado).

Cá como é que a construção da central pode ser mais barata?

Nas estimativas de investimento (cerca de 3.5 mil milhões de euros):

• Não estão contabilizados os custos de ligação à rede que especialistas estimam no mínimo em 400 milhões de euros só em território nacional;

• Não estão contabilizados os verdadeiros custos de desmantelamento no fim da vida útil (60 anos), sendo que nos EUA as estimativas apontam para um valor semelhante ao investimento inicial (note-se que muitos componentes de uma central têm de ser tratados como resíduos nucleares, devido à sua elevada radioactividade);

• Não estão incluídos os custos administrativos inerentes ao surgimento de uma nova fileira energética, nomeadamente com a instalação da entidade oficial para o controlo radiológico e segurança (o Estado tem de assumir o papel de fiscalizador, controlador e de monitorização, o que exige um enorme investimento).

Também o reactor tem de parar cerca de 2 semanas de 2 em 2 anos para manutenção, sendo que os custos de operação e manutenção representam cerca de 20% do investimento inicial.
Face aos custos adicionais do nuclear (ex. reforço da rede eléctrica), há especialistas que indicam que em Portugal o nuclear só é viável se se construir pelo menos 2 centrais.

Tanto o estudo do MIT ("O Futuro da Energia Nuclear") como o estudo da Shell sobre os cenários energéticos para 2050 ("Energy Needes, Choyces and Possibilities", 2001) afirmam claramente que a energia nuclear não é competitiva com as fontes tradicionais num mercado liberalizado, ou seja, sem apoio estatal.
A subsidiação de centrais nucleares representa também um custo de oportunidade, já que esses montantes poderiam ser investidos noutras medidas com melhores resultados. Por exemplo, os investimentos na eficiência energética, que é muito baixa no País, produzem resultados positivos com mais rapidez e com custo muito inferior por tonelada de emissao de CO2 evitada.

Em suma, os custos de manutenção de uma central nuclear, ultrapassam o valor estipulado em vários milhões de euros.

Quanto aos preços: segundo um estudo do MIT o valor actual para a produção de um megawatt de uma central nuclear é de 56 euros, de uma central térmica a carvão é de 48 euros e de uma central a gás natural é de 53 euros.

[Texto redigido por Grupo Nuclear]

Urânio

Para além de ser utilizado na produção de bombas atómicas, o Urânio é o principal elemento envolvido no processo da Energia Nuclear, como combustível em centrais nucleares para a produção de energia eléctrica.

O Urânio é o último elemento químico natural da tabela periódica, sendo o átomo com o núcleo mais pesado que existe naturalmente na Terra.
Quando puro, é um sólido, metálico e radioactivo, muito duro e denso, com cor cinza.

Como começou?
Tudo começou em 1789, quando se comprovou a existência de uma "substância semi-metálica" no minério uraninita, ao qual se deu o nome de Urânio em honra da descoberta do planeta Urano.
Mais tarde, conseguiu-se isolar o Urânio metálico, e em 1896 descobriu-se a propriedade da radioactividade no Urânio (foi o primeiro elemento químico onde se descobriu esta propriedade).
Em 1934, ao bombardear Urânio com neutrões, emitindo assim partículas alfa, concluiu-se que este bombardeamento dava origem a isótopos de elementos mais leves, como o kripton ou o bário, por fissão do seu núcleo, libertando uma grande quantidade de energia.
Comprovou-se, em 1939, que a fissão produzia novos neutrões que poderiam originar novas fissões noutros núcleos e tornar, assim, a reacção auto-sustentada.
Em 1942, para a primeira reacção nuclear de fissão auto-sustentada, foram utilizadas 400 toneladas de grafite, seis toneladas de urânio e 58 toneladas de óxido de Urânio. O primeiro teste de uma arma nuclear baseada na fissão do Urânio foi realizado em 1945 no Novo México.

Onde há?
Podem-se encontrar vestígios de Urânio em quase todas as rochas sedimentares da crosta terrestre. Os minerais que contêm Urânio são a euxenita, a carnotita, a branerita, a torbernite e a coffinita, sendo o mais comum minério de Urânio a uraninita (composta por UO2 com U3O8).
Os principais depósitos destes minérios situam-se nos EUA, Canadá, Rússia e França, mas o maior depósito do mundo de uraninita situa-se nas minas de Leopoldville no Congo, África.

Para quê?
Antes da descoberta da Energia Nuclear o Urânio era muito pouco utilizado. Era utilizado em fotografia, nas indústrias de cabedal e madeira, e os seus compostos eram utilizados como corantes e fixadores de cor em sedas e lã.
Actualmente, a aplicação mais importante do Urânio é a energética, na produção de Energia Nuclear em centrais nucleares, e assim de energia eléctrica. Utilizam-se três isótopos do elemento – 234U, 235U (o mais utilizado) e 238U – com mecanismos de reacção ligeiramente diferentes.
Devido às suas características – alta dureza, alta densidade (17,3 g/cm3) e alto ponto de fusão (1132 ºC) – o Urânio é também utilizado no fabrico de projécteis de armas de fogo, onde normalmente se utiliza o chumbo.

Faz mal à saúde?
O Urânio pode prejudicar a saúde do ser humano, tendo em conta que atinge o sistema linfático, sangue, ossos, rins e fígado, causando envenenamento de baixa intensidade (inalação, ou absorção pela pele), náuseas, dores de cabeça, vómitos, diarreia e queimaduras. Este mineral, por não ser reconhecido pelo ser vivo, não é eliminado do organismo, sendo progressivamente depositado sobretudo nos ossos; a radiação assim exposta pode provocar o desenvolvimento de cancro – os trabalhadores de minas são frequentemente casos de cancro pulmonar.

O que é o Urânio enriquecido?
O termo “combustível nuclear” é normalmente empregue para designar o material que pode sofrer fissão nuclear.
O dióxido de Urânio (UO2) é matéria-prima no fabrico do combustível nuclear nos reactores nucleares, dado que é muito pobre em Urânio físsil (235U92), ou seja, que pode sofrer fissão nuclear. Apenas 0,7% dos átomos de Urânio presentes nesse óxido são 235U92; os 99,3% restantes são 238U92, não físsil. Deste modo, é necessário um novo tratamento para separar o isótopo físsil do isótopo não físsil.
Este tratamento é o enriquecimento do Urânio; consiste em transformar o dióxido de Urânio no gás hexafluoreto de urânio (UF6) e fazer este gás difundir-se por placas porosas e, assim, separar o 235UF6 do 238UF6. O gás hexafluoreto de Urânio enriquecido volta a ser convertido em dióxido de Urânio, e é este o óxido que constituirá finalmente o combustível nuclear.

[Texto redigido por Ana Mafalda]

Os efeitos da energia nuclear

[Texto redigido por Diana Vieira e Marta Silva]

Fusão Nuclear

De um modo geral:

Na Fusão Nuclear, dois ou mais núcleos atómicos juntam-se e formam um outro núcleo de maior número atómico. A fusão nuclear requer muita energia para acontecer, e geralmente liberta muito mais energia que consome. Quando ocorre com elementos mais leves que o ferro e o níquel (que possuem as maiores forças de coesão nuclear de todos os átomos, sendo portanto mais estáveis) geralmente liberta energia, e com elementos mais pesados consome.

... especificando

O processo baseia-se em aquecer suficientemente núcleos de deutério até se obter o estado plasmático. Neste estado, os átomos de hidrogénio desagregam-se permitindo que ao se chocarem ocorra entre eles uma fusão produzindo átomos de hélio. A diferença energética entre dois núcleos de deutério e um de hélio será emitida na forma de energia que manterá o estado plasmático com sobra de grande quantidade de energia útil.
A principal dificuldade do processo consiste em confinar uma massa do material no estado plasmático já que não existem reservatórios capazes de suportar a elevada temperatura. Um meio é a utilização do confinamento magnético.

concluindo ..

O emprego pacífico da energia de fusão está em fase experimental, existindo incertezas quanto a sua viabilidade técnica e económica.
Os cientistas pretendem construir uma central experimental de fusão para comprovar a viabilidade económica do processo como meio de obtenção de energia.

[Texto redigido por Raquel Sofia]

Construção de uma central nuclear em Portugal

NÃO! Porquê?

• Devido à inexistência de locais seguros para a sua construção;


• Dificuldade de adaptação por parte da rede de energia nacional (REN) relativamente aos 1.600 Mw produzidos por uma central;


• Gastos dispendiosos para a construção da central especificamente;


• O lixo radioactivo produzido diariamente que provocam um grande impacto ambiental;


• A sobreexploração das minas de urânio;


• A forte contestação por parte da sociedade;


• Possíveis acidentes nucleares e a influência das radiações.
  
  

SIM! Porquê?

• Contribui para a diminuição do consumo dos combustiveis fósseis;


• Emite uma taxa de dióxido de carbono inferior à dos combustíveis fósseis, energia mais "limpa";


• Mais económica pois não seria necessária a importação de energia do estrangeiro;


• Produz grandes quantidades de energia;


• Aproveitamento dos recursos disponiveis (urânio);
  

[Texto redigido por Diana Vieira e Marta Silva]

Energia Nuclear como alternativa

Estabelecendo uma simples analogia entre a energia nuclear e o urânio, verifica-se que esta energia é alimentada pelo equivalente a dois camiões carregados de urânio, barato e abundante, importado de países estáveis como o Canadá ou a Austrália.
- Emissões de gases ou ácidos: zero.
- Cinzas e poeiras tóxicas: zero.
- Desperdícios altamente radioactivos: alguns baldes.

É então talvez um pouco precipitado rejeitar a energia nuclear, justamente quando mais precisamos dela para combater o aquecimento global.

As vantagens da utilização de energia nuclear em substituição dos combustíveis fósseis são impressionantes. Sabemos que a energia nuclear é segura, limpa e eficaz porque, neste momento, mais de um terço da electricidade da Europa Ocidental é gerado por 137 reactores nucleares. Ao todo, 438 reactores fornecem quase um sétimo das necessidades de electricidade a nível mundial.
Os grandes receios relacionados com a energia nuclear concentram-se sobretudo na radiação. No entanto, a radiação faz parte do nosso ambiente natural e podemos viver com ela. Todos somos continuamente expostos a radioactividade natural, proveniente sobretudo das rochas e do solo. O bombardeamento de radiação aumenta em 10% quando dormimos ao lado de outro ser humano.

Porquê tanto medo?

Afinal, se a energia nuclear fosse tão perigosa como se crê, não estaria a França, que tem 59 reactores que fornecem 78% da energia gasta pelo país, gravemente poluída e sem hipótese de salvação? Mas não é esse o caso; muito pelo contrário. O campeão mundial da energia nuclear vive em segurança e a sua saúde é uma das melhores do Mundo. Bruno Comby, um cientista nuclear que fundou a organização Ambientalistas Pela Energia Nuclear, com 6000 apoiantes, afirma que a energia nuclear barata utilizada pela França reduziu a poluição de dióxido de carbono de origem industrial em cerca de 90%.
A energia nuclear é muito mais limpa e segura do que os combustíveis fósseis – e também a mais barata, segundo um estudo recente da Comissão Europeia.

A menos que deixemos de nos preocupar com riscos estatísticos ínfimos - ainda que reais - e nos concentremos na protecção do planeta onde vivemos, as nossas perspectivas são más. Neste mundo eléctrico, a energia nuclear é a nossa única esperança.

[Texto Redigido por Raquel Sofia]

Acidentes Nucleares

Acidentes críticos

Chernobil é um exemplo de acidente crítico e de fuga de energia dos reactores nucleares. No acidente de menor escala em Sarov, um homem que trabalhava com urânio altamente enriquecido sofreu irradiação quando tentava realizar uma experiência. O acidente de Sarov é interessante uma vez que o sistema permaneceu em estado crítico durante muitos dias até que pudesse ser detido. Este é um exemplo de um acidente de âmbito limitado em que poucas pessoas podem sofrer ferimentos, já que não se produz fuga de radioactividade. Um exemplo bem conhecido deste tipo de acidente ocorreu no Japão em 1999.


Deterioração térmica

São os produzidos por operação fora dos limites de temperatura de funcionamento de um reactor. Por exemplo, em Three Mile Island, o escoamento do líquido de refrigeração uma vez interrompida, a reacção nuclear, num reactor de água pressurizada, produziu um aumento de temperatura por falta de água para arrefece-lo. Como resultado, o combustível nuclear sofreu danos e a estrutura interna do reactor fundiu-se.


Transporte

Acidentes de transporte podem causar uma liberação de radioactividade resultando na contaminação causando irradiação directa. Em Cochabamba um aparelho de radiografia com raios gama com defeito foi transportado num autocarro como carga. A fonte gama estava fora da blindagem, e irradiou alguns passageiros. No Reino Unido, foi revelado num recente caso judicial que uma fonte de radioterapia foi transportada de Leeds a Sellafield com blindagem defeituosa, no entanto não houve feridos.


Falha de Equipamento

Recentemente em Białystok, na Polónia, os dispositivos electrónicos associados a um acelerador de partículas, usado para o tratamento de cancro, tiveram um mau funcionamento. Embora a falha inicial fosse simples, esta desencadeou uma série de eventos que levaram a ferimentos por radiação.


Erro Humano

Uma pessoa que calcule de forma errada a actividade da fonte de teleterapia, levaria o paciente a receber a dose errada de raios gama. No caso de acidentes de radioterapia, os pacientes não receberiam os benefícios do tratamento prescrito. Também os seres humanos cometem erros, enquanto operam equipamentos e instalações, que têm resultado em overdoses de radiação, tal como nos acidentes de Nevvizh e Soreq.


Perda de fonte

Acidentes por perda de fonte são aqueles em que uma fonte radioactiva é perdida ou abandonada. A fonte pode então causar danos a seres humanos e/ou ao ambiente. Por exemplo, o evento em Lilo onde fontes foram abandonadas pelo exército soviético. Outro caso ocorreu em Yanango, onde uma fonte de radiografia foi perdida. Também em Samut Prakarn uma fonte de teleterapia de cobalto foi perdida e em Gilan, no Irã, uma fonte de radiografia feriu um soldador. Porém o melhor exemplo deste tipo de evento é o acidente de Goiânia que ocorreu no Brasil


[Texto redigido por Grupo Nuclear]

Lixo Radioactivo

O Lixo radioactivo é formado por resíduos com elementos químicos, que não têm ou deixaram de ter utilidade, resultante da fissão nuclear.
Este tipo de lixo é um dos principais responsáveis pela poluição dos ecossistemas.
É constituído por substâncias tóxicas e radioactivas que provocam graves problemas na saúde pública, podendo ter efeitos imediatos ou apenas manifestar-se de forma retardada.

Existem algumas alternativas ao fim do lixo radioactivo como:

• A transformação do lixo radioactivo e outros lixos em escória vitrificada e inertes, que podem ser reutilizados para blocos de construção. Esta alternativa tem como vantagem: o baixo investimento, custos reduzidos e melhor desempenho ambiental;


• O armazenamento em tambores ou recipientes impermeáveis, à prova de radiações e enterrados no subsolo.


• O armazenamento em piscinas dentro das centrais nucleares.

[Texto redigido por Diana Vieria e Marta Silva]

Morfologia de reactores nucleares (PWR)

Um dos reactores mais utilizados é o PWR (Pressurized Water Reactor)

Fig.1 - PWR

O reactor PWR utiliza a água como refrigerador e como moderador. O mecanismo deste reactor distingue-se por ter um circuito refrigerador primário, que passa pelo núcleo do reactor com uma elevada pressão, e por ter também um circuito secundário onde é gerada a turbina.
O que acontece neste tipo de reactor pode ser chamado de “reacção nuclear em cadeia”, ou seja, os átomos vão colidindo e desintegrando-se sucessivamente, gerando grande quantidade de energia. “Nos reactores nucleares, a reacção acontece dentro de varetas que compõem uma estrutura chamada elemento combustível. Dentro do elemento combustível há também barras de controlo, geralmente feitas de cádmio, material que absorve neutrões, que controlam todo o processo.
Quando as barras mergulham no elemento combustível, o reactor pára e quando saem, ele é activado o que permite o controle na produção de energia.

[Texto redigido por Diana Vieira]

Centrais Nucleares na Europa

Nos países Europeus cerca de 35% da electricidade gerada provem de centrais nucleares. Sendo a França o País com maior produção, cerca de 78,5% seguido da Lituânia com 70%.

Como se pode observar, no mapa, a França é o país com mais centrais nucleares em operação, 59, seguido da Rússia com 36.

Fig. 1 - Centrais nucleares em operação

No final do ano de 2007 haviam cerca de 197 centrais nucleares em operação na Europa com uma capacidade de 169,842 Mwe. Em seis países ainda se encontravam em construção cerca de 13 centrais nucleares com uma capacidade prevista de 11,591 Mwe. Como pode ser observado, na tabela seguinte:

[Texto redigido por Diana Vieira]

Comparação entre diferentes reactores nucleares

Existem diferentes tipos de reactores nucleares, classificados de acordo com o fluido que neles contêm.
Existem essencialmente três tipos de reactores nucleares:
- Reactores de água normal: São de uso mais frequente, funcionam com urânio ligeiramente enriquecido e água normal como moderador;
- Reactores de alta temperatura: De entre os sistemas mais avançados, oferecem vantagens em relação aos de água normal, pois utiliza, como meio refrigerante, um gás (normalmente o hélio);
- Reactores reprodutores: Exclusivamente com este tipo de reactores é possível aproveitar as limitadas existências de urânio da Terra, esta perigosa técnica oferece a única alternativa para assegurar o nosso abastecimento energético, a não ser que no futuro se descubram novas fontes de energia.

Fig.1 - Reactor de água normal

Fig.2- Reactor de Alta Temperatura

[Texto redigido por Marta Silva]

Impacto Ambiental

A Energia Nuclear é aquela que mais tem preocupado os ambientalistas, pois todas as actividades relacionadas com o seu uso trazem efeitos desagradáveis tanto para o Ambiente como para o Ser Humano.
Os Três grandes problemas associados á utilização deste tipo de Energia são:
Ø A manipulação do material radioactivo;
Ø A possibilidade de desvios clandestinos de material nuclear;
Ø A possibilidade de armazenamento de lixo radioactivo.

Ao longo dos tempos tem havido desenvolvimento suficiente para aumentar o nível de segurança nas centrais nucleares.
Continua a ser um desafio expandir as necessidades eléctricas da sociedade com menores efeitos no ambiente, embora de certa forma seja impossível.
O trabalho dos cientistas e analistas da energia é oferecer alternativas de escolha para a sociedade.

[Texto redigido por Marta Silva]

O decorrer das Investigações

O grupo de Reacções Nucleares (RN) referente ao Centro de Física Nuclear da Universidade de Lisboa (CFN-UL) tem como objectivo o estudo experimental de reacções nucleares relevantes para astrofísica nuclear e o desenvolvimento de técnicas analíticas baseadas em reacções nucleares.

A nível nacional, o trabalho tem decorrido no Laboratório de Feixes de Iões do ITN (LFI), com a utilização do acelerador Van de Graaff de 2,5 MV. Estão delineados novos projectos, no contorno da astrofísica nuclear, abrangendo o acelerador Tandem 3MV, que irão tirar partido dos feixes de iões pesados e da alta sensibilidade da linha de espectroscopia de massa (AMS) com a resolução de 30 mmAMS.

Internacionalmente, o grupo esteve associado no projecto LUNA (Laboratory for Underground Nuclear Astrophysics, do Laboratori Nazionali del Gran Sasso (LNGS) em Itália) e cimentou colaboração com o grupo do Prof. Claus Rolfs, da Universidade de Bochum.

Relativamente a técnicas analíticas, o trabalho tem incidido essencialmente sobre o desenvolvimento de um método PIGE (Proton-Induced Gamma-Ray Emission) sem recurso a padrões. Para energias inferiores a 2,5 MeV o trabalho estará concluído em breve, devendo ser estendido a energias mais altas com utilização do acelerador Tandem 3MV. Esta técnica, complementar das existentes no LFI, irá abrir novas perspectivas de aplicação nas áreas do ambiente, dos materiais, das ciências da saúde e da geologia.

[Texto redigido por Raquel Sofia]

De onde vem a Energia Nuclear

Dá-se o nome genérico de Energia Nuclear a toda a energia associada às mudanças da constituição do núcleo de um átomo. Alguns isótopos de certos elementos apresentam a capacidade de, através de reacções nucleares, emitirem energia durante o processo (corre uma transformação de massa em energia). Esta energia pode ser libertada durante um processo de desintegração radioactiva ou absorvida em consequência de uma reacção nuclear (através da cisão de núcleos pesados, ou da fusão de núcleos leves). Este processo dá-se em centrais próprias: as centrais nucleares.
Uma Central Nuclear é uma instalação industrial muito complexa devido às suas tecnologias industriais, utilizada para gerar calor, realizar movimento, e produzir electricidade, a partir de Energia Nuclear, que se caracteriza pelo uso de materiais radioactivos que através de uma reacção nuclear produzem calor, que é empregado num ciclo termodinâmico para mover um alternador e produzir energia eléctrica.
As centrais nucleares apresentam compartimentos impermeáveis à radiação, os reactores nucleares, com barras de minerais com algum elemento radioactivo. No processo de decomposição radioactiva, estabelece-se uma reacção em cadeia que é sustentada e moderada mediante o uso de elementos auxiliares, dependendo do tipo de tecnologia utilizada.

[Texto redigido por Ana Mafalda]

Processos de Reacção no Núcleo

Pode ser libertada energia durante uma reacção ou pode ser utilizada para outra reacção em cadeia. Pegando no exemplo do Lítio e do Deutério, de acordo com as tabelas de referência, o núcleo 63Li tem um peso atómico de 6.015 unidades de massa atómica, o deutério é 2.014 u.m.a. e o núcleo de hélio é 4.0026 u.m.a. Assim:
* Massa total no lado esquerdo = 6.015 + 2.014 = 8.029
* Massa total no lado direito = 2 × 4.0026 = 8.0052
* Massa perdida = 8.029 - 8.0052 = 0.0238 unidades de massa atómica.
A "massa perdida" vem da energia libertada da reacção; a sua fonte é a energia da ligação nuclear. Usando o "E=mc² " de Einstein, podemos deduzir quanta energia foi libertada. Na realidade, uma unidade de massa atómica é equivalente a 931 MeV, assim a energia libertada é 0.0238 × 931 MeV = 22.4 MeV. Expresso de outra forma: a massa foi reduzida 0.3%, ou 90 PJ/kg é 300 TJ/kg.

Esta é uma quantia grande de energia para uma reacção nuclear; e é tão alta porque a energia que liga o núcleo-núcleo do Hélio-4 é extraordinariamente alta, porque o núcleo do He-4 é duplamente “rijo”. O núcleo do He-4 é extraordinariamente estável pela mesma razão que o átomo de Hélio é inerte: cada par de protões e neutrões em He-4 ocupa uma orbital 1s nuclear da mesma maneira o par de electrões de Hélio ocupa a orbital 1s completa, o que dá estabilidade ao átomo.
A energia libertada numa reacção nuclear pode aparecer principalmente num dos seguintes três modos:
* energia cinética das partículas de produto
* emissão de fotões de energia muito elevada, chamados raios gama.
* um pouco de energia pode permanecer no núcleo, como um nível de energia instável.

A taxa à qual as reacções acontecem depende do fluxo de partículas, das reacções ocorridas e das interacções entre partículas (Cross section). Em física de partículas ”Cross section”, é um conceito usado para expressar a probabilidade de interacção entre partículas. Na colisão inicial, que começa a reacção em cadeia, as partículas têm que se aproximar o suficiente de forma a que possa afectar força nuclear forte. Como a maioria das partículas nucleares são carregadas positivamente, isto significa que elas têm que superar a repulsão electrostática considerável antes da reacção começar. Até mesmo se o núcleo fizer parte de um átomo neutro, a outra partícula tem que penetrar bem além na nuvem de electrónica e chegar no núcleo que é carregado positivamente. Assim, as partículas arremessadas contra os núcleos atómicos devem ser muito aceleradas de forma a vencer as forças de repulsão que tenderão a desvia-las de sua trajectória.

Os métodos são:

* aceleradores de partículas
* decaimento nuclear (partículas alfas são o principal interesse, porque que as partículas beta e os raios gama são raramente envolvidos em reacções nucleares)
temperaturas muito altas, na ordem de milhões de graus, que produzem reacções termonucleares
* raios cósmicos.

[Texto redigido por Raquel Sofia]

Radioactividade & Radiações

A Radioactividade é uma forma de energia nuclear, utilizada em medicina (radioterapia), e consiste no facto de alguns átomos, como os do urânio, rádio e tório, serem “instáveis”, perdendo constantemente partículas alfa, beta e gama (raios-X).
É um processo pelo qual elementos radioactivos são capazes de emitir radiações, que têm a propriedade de impressionar placas fotográficas, ionizar gases, produzir fluorescência, atravessar corpos opacos à luz comum, entre outras.
As radiações emitidas pelas substâncias radioactivas podem ser:

• Radiação alfa: São fluxos de partículas carregadas positivamente, compostas por 2 neutrões e 2 protões (núcleo de hélio). São desviadas por campos eléctricos e magnéticos. São muito ionizantes porém pouco penetrantes.

• Radiação beta: São fluxos de partículas originárias do núcleo, o que as distingue dos electrões. Estas partículas têm a mesma natureza dos electrões orbitais, e são resultantes da desintegração de neutrões do núcleo. É desviada por campos eléctricos e magnéticos. É mais penetrante porém menos ionizante que a radiação alfa.
  

• Radiação gama: São ondas electromagnéticas. É o tipo mais penetrante de radiação. Não apresenta carga eléctrica e não é afectada pelos campos eléctrico e magnético. É uma radiação muito perigosa aos organismos vivos. Esta radiação pode alterar o material genético de uma pessoa, fazendo com que os seus filhos tenham grandes probabilidades de nascerem cegos, surdos, mudos ou com algum outro tipo de deficiência.
  Assim, quando um átomo emite uma radiação alfa ou beta, este transforma-se noutro átomo de um elemento químico diferente. Este novo elemento pode ser radioactivo, transformando-se noutro e assim sucessivamente, dando lugar às chamadas "séries radioactivas". Desse modo, a emissão de partículas alfa e beta pelos átomos instáveis muda o seu número atómico, transformando-os noutros elementos. O processo de desintegração nuclear só termina com a formação de átomos estáveis. Por exemplo, o urânio-238 vai sofrendo decaimento até formar o elemento chumbo-206.

[Texto redigido por Ana Mafalda]