Fissão e fusão do átomo

Qual é a fusão nuclear?

Os átomos são os blocos de construção de toda a matéria identificados na Terra, mas também no universo. Não há nenhum átomo presente no espaço que não está aqui na Terra, e vice-versa. A fusão nuclear é um processo no qual dois núcleos atômicos para formar um núcleo mais pesado.
Fusão é a fonte de energia natural do Sol e das estrelas. A fusão de núcleos leves gera enormes quantidades de energia, é todo o ponto de fusão nuclear que teoricamente pode produzir energia de 3 e 4 vezes mais do que a fissão, a mesma massa de combustível. A reação de fusão nuclear, portanto, requer que dois núcleos se unem e isso é muito caro em energia, porque os grãos tendem a repelir por causa de suas cargas elétricas, tanto positivas.
A energia necessária para temperaturas de fusão são enormes, várias dezenas de milhões de graus, como no coração das estrelas.
Ao fundir núcleos leves, o núcleo criou assim acaba em um estado instável e tenta encontrar um estado estável de energia mais baixa, para que ejeta uma ou mais partículas (fótons, nêutrons, prótons do núcleo do hélio, de acordo Tipo de reação).

A geração de eletricidade através da fissão nuclear por um longo tempo, mas a fusão nuclear ainda é controlado pelos pesquisadores que estão experimentando desde 1950.
É na França em 2018 em Cadarache, vamos comissão a maior máquina já nuclear é o ITER (Reactor Termonuclear Experimental Internacional).
A investigação sobre a fusão é demonstrar que esta fonte de energia pode ser usada para gerar eletricidade em um ambiente seguro e amigável, com recursos de combustível abundante, para atender às necessidades de uma população mundial crescimento.
Estas máquinas são susceptíveis de ser encomendados antes do final do século 21, se até então, não as grandes catástrofes nas estações de corrente de cisão, poderá condicionar a programas.

Imagem: Acidente nuclear, 11 de março, 2011 em Fukushima, Japão

Qual é a fissão nuclear?

Com a fissão nuclear, os cientistas estão a trabalhar com núcleos pesados. Os produtos da fissão são os restos de um núcleo pesado de urânio ou plutônio, que foi fragmentado após a captura de um nêutron.
O núcleo de urânio ou plutónio é geralmente fragmentado em dois pedaços de tamanhos desiguais, uma base leve com 80-110 núcleos e um núcleo mais pesado dos 130-155 nucleons.
A distribuição de produtos de fissão depende pequeno kernel que fissão do urânio-235 ou plutônio-239.
Ambos os fragmentos são altamente radioativo instável no momento da sua criação.
Um núcleo de urânio-235 com 143 nêutrons e 92 prótons, 61% de nêutrons, enquanto os fragmentos de um estável, leve e pesada deve conter menos de 57%. Estabilidade será à custa de uma cascata de decaimento beta, que convertem a nêutrons em prótons.
Fissão nuclear é o rompimento de um núcleo em dois núcleos mais leves. Isto é acompanhado por uma explosão de calor, ou seja, energia.

Fissão libera gigante da energia, para comparação, um grama de urânio-235 libera tanta energia como a queima de várias toneladas de carvão, e 69 000 vezes mais energia que 1 grama de óleo.
Os nêutrons liberados por fissão são de alta energia e se não diminuir, eles podem induzir fissões nova ea reação prossegue e acelera. Isto é o que acontece nos reatores nucleares, a reação auto-sustentável.
Mas, se autorizados a aumentar o número de nêutrons em apreço, a reação pode tornar-se explosiva, no caso da bomba atômica (bomba).
Hora de voltar para a estabilidade é extremamente variável. Alguns dias são suficientes para um produto de fissão em 140 núcleos, enquanto que um fragmento de 137 núcleos serão mais 30 anos para 99 núcleos, 210 000 anos.
O combustível descarregado do reator após dois ou três anos de funcionamento ainda contém uma fração significativa de fragmentos de fissão instável.

Onde estamos na energia nuclear?

Em 2009, há 59 reatores em França, a segunda geração de reactores de água pressurizada (PWR) em 19 locais. A idade média da energia nuclear na França em 2009, aos 22 anos. Em todo o mundo há 439 reactores nucleares. A produção de energia nuclear na França em 2007 foi de 419 TWh (Tera = 10¹²).
A produção mundial em 2600 TWh, fornecendo cerca de 15% da electricidade. Na França, a produção de energia eléctrica é distribuída da seguinte forma: 77% é nuclear, 11,5% vem de hidrelétricas, 10% de hidrocarbonetos é original (gás) é de 1,5% do RES, dos quais metade vem de energia eólica.
Quanto à energia a nível mundial, ou seja, toda a energia que consumimos (gás, petróleo, eletricidade...), solar a repartição é a seguinte: 42% vem de eletricidade, o petróleo 33%, o gás de 14,6%, 4,7% de energias renováveis (eólica, solar).
Os reatores de terceira geração que irá substituir a segunda geração em 2020, estão em construção (EPR).

Com a mesma quantidade de combustível, um reator de terceira geração vai produzir electricidade 15% mais do que a segunda geração de reatores. É também mais poderosa, 1600 megawatts, em comparação com 900-1300 megawatts para a segunda geração.
E a quarta geração?
A energia será sempre alcançado por fissão. Os reactores da Geração IV serão muito mais poderosos porque os nêutrons acelerados para quebrar os átomos, e assim será mais rápido como o urânio eo plutónio serão queimados melhor. A energia produzida será 50 vezes maior. A industrialização está prevista para a década de 2040. Da França vai construir um protótipo em 2020. Não até a década de 2040 que a energia produzida pela fusão de núcleos leves (como em reações nucleares dentro do Sol), irá assumir.
A fusão nuclear poderia, teoricamente, produzir energia de 3 e 4 vezes mais do que a fissão, a mesma massa de combustível.

Imagem: Distribuição das centrais nucleares na Europa. Fonte: AIEA (Agência Internacional de Energia Atômica).