FUSO NUCLEAR Princpios bsicos Origem dos elementos Aplicaes
FUSÃO NUCLEAR
• Princípios básicos • Origem dos elementos • Aplicações
PRINCÍPIOS BÁSICOS • O que é? Combinação de dois núcleos leves formando um mais pesado. X 1 + X 2 X 3 + X 4 X 1 (X 2, X 3) X 4 Geralmente libera grandes quantidades de energia se o núcleo resultante tiver número atômico menor ou igual a 56.
Reação: 2 H + 3 H 4 He + 1 n
OUTRAS REAÇÕES IMPORTANTES • Mas afinal, de onde vem a energia liberada na reação?
CICLO CNO CICLO P-P
ENERGIA LIBERADA NA REAÇÃO • Massa do núcleo: massa dos constituintes somada à energia de ligação. Energia de ligação Equação de Einstein: E=mc² Energia liberada na reação! Massa do núcleo
ENERGIA DE LIGAÇÃO POR NUCLEON
CONDIÇÕES PARA QUE OCORRA A FUSÃO • Barreira Coulombiana:
CONDIÇÕES PARA QUE OCORRA A FUSÃO • Barreira Coulombiana: Classicamente Quanticamente
CONDIÇÕES PARA QUE OCORRA A FUSÃO • Então são necessárias grandes quantidades de energia para que ocorra a reação. Soluções: • Acelerar Seção de choque para espalhamento é bem maior do que para fusão! Ineficiente! • Aquecer (Fusão Termonuclear) 1011 K Energia Térmica Energia Cinética Barreira Coulombiana
CONDIÇÕES PARA QUE OCORRA A FUSÃO • Seção de choque: Aumenta com a energia até atingir um ponto máximo. 1 barn = 10 -24 cm²
FUSÃO ORIGEM DOS ELEMENTOS
OS PRIMEIROS ELEMENTOS BIG BANG Universo eletricamente neutro numa região de nêutrons comprimidos a uma densidade muito alta Formação de He
FUSÃO REAÇÕES NO INTERIOR DA ESTRELA
CICLO PRÓTON-PRÓTON Aglomerado de gás Atrações gravitacionais AUMENTAM Pressão e temperatura internas • Energia total liberada: 26, 72 Me. V . . . 1% liberado por neutrinos • PROBLEMA: 1ª etapa muito lenta
FORMAÇÃO DO CARBONO
CICLO DO CARBONO • Principal fonte de energia; • Carbono é catalisador – reaparece no final • Energia total liberada: 26, 72 Me. V . . . 5% liberado por neutrinos • Nenhuma etapa é tão lenta quanto a 1ª do ciclo p-p: • Ocorre muito mais do que o anterior.
FORMAÇÃO DE ELEMENTOS MAIS PESADOS Aumento na concentração do núcleo da estrela Transposição das barreiras coulombianas Formação de núcleos de A ímpar Aumenta temperatura núcleos de A par vão para regiões mais frias onde ainda há o ciclo p-p reações produtoras de nêutrons
FUSÃO APLICAÇÕES
Principal Objetivo de Aplicação Fusão com aplicação restrita porém mais proveitosa que a fissão. Produção de eletricidade como principal OBJETIVO de aplicação. Vantagens em relação a fissão: - Grande fornecimento de combustível: (Deutério e Trítio) isótopos leves e de fácil acesso na natureza x urânio (fissão) necessário enriquecimento exploração difícil - Deutério - abundante na agua do mar - Trítio - obtenção no próprio reator a partir do litio encontrado na crosta terrestre - Pureza: Sem ocorrência de combustão assim como a fissão - sem poluição do ar
Principal Objetivo de Aplicação - Lixo nuclear: Reatores de fusão não produzem lixo como os de fissão. Descarte mais simples. - Segurança: Sem ocorrência de liberação sem controle - menos combustível do que nos reatores de fissão. Radiação de fundo natural Processo não se desenvolve em cadeia - em caso de falha o processo é interrompido - Acidentes ocorridos: Fukushima Chernobyl Césio 137 Goiás
Tokamak Significado: Câmara Toroidal Magnética Invenção: Anos 50, Igor Yevgenyevich Tamm e Andrei Sakharov - físicos soviéticos O que é: Dispositivo criado para produção da fusão termonuclear. Objetivo: Construção de reatores onde núcleos de deutério e trítio possam se unir - liberação de energia - aquecimento da água - gerar vapor - mover turbina acoplada a um gerador elétrico
Tokamak Configuração: Potente eletroímã que produz campo magnético toroidal para confinamento de plasma. - Corrente elétrica transitória na bobina primaria induz no anel de plasma uma corrente - produção de campo poloidal. - Correntes elétricas nas bobinas de campo - produção do campo toroidal - Combinação dos campos - confinamento do plasma - altas temperaturas e restringindo no espaço.
Tokamak - Aquecimento do plasma: temperatura limitada por aquecimento resistivo de 3 x 107 K. . < que os 108 K. - Métodos principais de Complementação: injeção de feixes de partículas neutras de alta energia e ondas de radiofrequência de diversos tipos. . . 5 x 108 K
Fusão a Frio O que é: reação da fusão a baixíssimas temperaturas quando comparada aos milhões de graus da fusão do plasma - "energia fraca“ Trata-se da possível produção de calor e assim, energia ao se fundirem. - Provável impossibilidade devido a repulsão dos átomos sem aplicação de energia. - Andrea Rossi e Sergio Ficardi fizeram descobertas na área - E-cat : pequeno dispositivo que pretende converter algumas gramas de níquel em pó junto com uma pequena quantidade de hidrogênio de alta pressão em energia elétrica. - Comunidade cientifica relutante sobre as pesquisas Motivos: Poucos investimentos para maiores pesquisas e projetos Problema de patente Vídeo: www. fusaoafrio. net
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