Energia e Controle



Uma reação de combustão pode ser controlada limitando-se a quantidade das substâncias que reagem de forma a liberar a energia necessária num intervalo de tempo adequado, por exemplo, a quantidade de gás metano que sai do fogão. Mas, uma reação de combustão não controlada pode liberar uma quantidade de energia num intervalo de tempo e num espaço físico pequenos, podendo causar destruições, por exemplo, explosões de gasodutos, ou a explosão de um paiol de arroz (combustão descontrolada da poeira dentro do paiol). Como se pode perceber no caso da combustão, para haver uma reação descontrolada deve-se ter muito reagente pronto para reagir num espaço físico relativamente pequeno, necessitando somente de um "empurrãozinho inicial" (neste caso uma faísca). Ou seja, num espaço físico limitado há uma concentração crítica dos reagentes de uma combustão que determina o risco de uma reação em cadeia descontrolada (explosão). O caso de uma reação de fissão nuclear com urânio é semelhante: A reação em cadeia da fissão nuclear num determinado espaço limitado só conseguirá se manter se a massa do material físsil (que sofre fissão) for superior a um certo valor característico chamado de massa crítica.

O urânio-235 é um elemento químico que possui 92 prótons e 143 nêutrons no núcleo. Seu número de massa é, portanto, 92 + 143 = 235. Além do urânio-235, existem na natureza, em maior quantidade, átomos com 92 prótons e 146 nêutrons (número de massa igual a 238). São átomos de urânio-238, que só tem possibilidade de sofrer fissão por nêutrons de elevada energia cinética (os nêutrons "rápidos"). Já o urânio-235 pode ser fissionado por nêutrons de qualquer energia cinética, preferencialmente os de baixa energia, denominados nêutrons térmicos ("lentos"). Para ser possível a ocorrência de uma reação de fissão nuclear em cadeia, com urânio, num determinado espaço limitado, é necessário haver quantidade suficiente de urânio-235, que é fissionado por nêutrons de qualquer energia.



Urânio Enriquecido



A quantidade de urânio-235 na natureza é muito pequena: para cada 1.000 átomos de urânio, 7 são de urânio-235 e 993 são de urânio-238 (a quantidade dos demais isótopos é desprezível). Nos Reatores Nucleares do tipo PWR (do tipo de Angra1), é necessário haver a proporção de 32 átomos de urânio-235 para 968 átomos de urânio-238, em cada grupo de 1000 átomos de urânio, ou seja, 3,2% de urânio-235. O urânio encontrado na natureza precisa ser tratado industrialmente, com o objetivo de elevar a proporção (ou concentração) de urânio-235 para urânio-238, de 0,7% para 3,2%. Para isso deve, primeiramente, ser purificado e convertido em gás.

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