www.4tons.com Pr. Marcelo Augusto de Carvalho

Curiosidades 03/02

BOMBA ATÔMICA

A bomba atômica é uma aplicação bélica da fissão nuclear que utiliza a imensa quantidade de energia e radiação liberadas numa reação de fissão em cadeia para causar destruição. Podemos descrever esta ação por etapas:

1-) O início da explosão de uma bomba atômica corresponde ao início da reação em cadeia que ocorre em pleno ar. Ao ser detonada atinge temperaturas da ordem de milhões de graus Celsius.

2-) Após 10/4 segundos, a massa gasosa em que se transformou a bomba emite elevadas quantidades de raio X e raios ultravioletas, podendo destruir a retina e cegar pessoas que olharem diretamente.

3-) Entre 10/4 e 6 segundos, a radiação já foi totalmente absorvida pelo ar ao redor, que se transforma numa enorme bola de fogo cuja expansão provoca a destruição de todos os materiais inflamáveis num raio médio de 1 km, assim como queimaduras de primeiro, segundo e terceiro graus.

4-) Após 6 segundos, a esfera de fogo atinge o solo iniciando uma onda de choques e devastação que se propaga através de um deslocamento de ar comparável a um furacão com ventos de 200 a 400 km/h.

5-) Após 2 minutos a esfera de fogo já se transformou completamente num cogumelo que atinge a estratosfera. As partículas radioativas se espalham pela atmosfera levadas pelos ventos fortes e acabam se precipitando em diversos pontos da Terra durante muitos anos.

A palavra fissão significa partição, quebra, divisão. Fissão nuclear é a quebra de um núcleo atômico pesado e instável através de bombardeamento desse núcleo com nêutrons moderados, originando dois núcleos atômicos médios, mais 2 ou 3 nêutrons e uma quantidade de energia enorme.

Enrico Fermi, em 1934, bombardeando núcleos com nêutrons de velocidade moderada, observou que os núcleos bombardeados capturavam os nêutrons. Pouco tempo depois, após o bombardeamento de urânio com nêutrons moderados, a equipe do cientista alemão Otto Hahn constatou a presença de átomos de bário, vindo a concluir que, após o bombardeio, núcleos instáveis de urânio, partiam-se praticamente ao meio. Como os nêutrons não possuem carga elétrica, não sofrem desvio de sua trajetória, devido ao campo elétromagnético do átomo. Estando muito acelerado, atravessariam completamente o átomo; estando a uma velocidade muito lenta, seriam rebatidos; mas com velocidade moderada, ficam retidos, e o novo núcleo formado, instável, sofre desintegração posterior com emissão de partículas beta. Somente alguns átomos são capazes de sofrer fissão, entre eles o urânio-235 e o plutônio.

A enorme quantidade de energia produzida numa fissão nuclear provém da transformação da matéria em energia. Na fissão nuclear há uma significativa perda de massa, isto é, a massa dos produtos é menor que a massa dos reagentes. Tal possibilidade está expressa na famosa equação de Einstein: E=mc2, onde E é energia, m massa e c a velocidade da luz no vácuo. No processo de fissão, cerca de 87,5% da energia liberada aparece na forma de energia cinética dos produtos da fissão e cerca de 12,5% como energia elétromagnética.

Reação em Cadeia e Massa Crítica Esse bombardeamento do núcleo de um átomo com um nêutron causa a fissão do núcleo desse átomo e a liberação de 2 ou 3 novos nêutrons. Esse nêutrons podem provocar a fissão de 2 ou 3 átomos que irão liberar outros nêutrons.

A reação em cadeia só ocorre acima de determinada massa de urânio. A mesma ocorre com velocidade máxima quando a amostra do material físsil é grande suficiente para a maioria dos nêutrons emitidos ser capturada por outros núcleos. Portanto, a reação em cadeia se mantém, se a massa do material é superior a um certo valor característico chamado massa crítica. Para o urânio-235 a massa crítica é de aproximadamente 3,25 kg.

Alguns elementos químicos, como o boro, na forma de ácido bórico ou de metal, e o cádmio, em barras metálicas, têm a propriedade de absorver nêutrons, porque seus núcleos podem conter ainda um número de nêutrons superior ao existente em seu estado natural, resultando na formação de isótopos de boro e de cádmio.