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quarta-feira, 2 de outubro de 2013

URÂNIO-ENERGIA NUCLEAR

Tudo começou quando o cientista francês Henry Becquerel (1852-1908) observava um filme fotográfico e percebeu manchas de urânio neste material e chegou à conclusão que este elemento é radioativo. Acompanhe os estudos realizados por Becquerel:

Ele começou analisando o poder de penetração de raios fluorescentes, fez experimentos envolvendo tubos de raios catódicos, mas a sua descoberta da radioatividade aconteceu da seguinte maneira:

Ele envolveu chapas fotográficas com papel preto e as guardou em gavetas, dias depois percebeu que as mesmas, apesar de estarem envoltas pelo papel e bem escondidas, continham manchas. Este teste permitiu a Becquerel concluir que o que manchava as chapas fotográficas não eram raios solares, até porque o material estava bem protegido contra a luz incidente, mas sim a própria radiação do Urânio, essas observações o levaram a concluir que este elemento se tratava de um material radioativo.

O Urânio utilizado no experimento se encontrava na forma de um sal: o sulfato duplo de potássio e uranilo, cuja fórmula molecular é K2(UO2) (SO4)2.

A radiação descoberta recebeu a denominação de raios de Becquerel em homenagem ao cientista Henry Becquerel, que mais tarde foi premiado com o prêmio Nobel por suas pesquisas na área de radioatividade, juntamente com seus parceiros de estudo Pierre Curie e Marie Curie.

Para comprovar se realmente era o Urânio que emitia tais radiações, Becquerel realizou mais testes envolvendo outros sais em contato com a chapa fotográfica, mas sempre que o sal de Urânio estava envolvido é que ocorria os efeitos radioativos. É válido lembrar que os raios de Urânio são invisíveis, penetrantes e altamente perigosos.

O urânio (U) é um elemento químico sólido em temperatura ambiente, com número atômico Z = 92 (número de prótons e elétrons) e massa atômica aproximada de A = 238,029 u. Muito abundante na natureza, é extraído de minerais diversos, como a carnotita (uranovanadato de potássio e sódio), a autunita (fosfato de urânio e cálcio hidratado), a uraninita (uranilo e chumbo) e a pechblenda, uma variedade desta.

O urânio enriquecido é uma forma encontrada para utilizar a energia de um dos isótopos do elemento, o U 235. Através de determinados processos industriais, tais como variedades da difusão e da centrifugação, é possível separar o isótopo do restante do elemento e aproveitar o seu potencial energético. O Brasil é um dos países que produz mais urânio no mundo, sendo a quinta maior reserva de urânio internacional.

Energeticamente falando, o que interessa mesmo é o urânio-235 (U-235), que compõe menos que 1% da massa total do urânio extraído nas minas. 
O produto enriquecido nada mais é que o metal bruto com uma porcentagem de U-235 aumentada artificialmente. Quando essa quantidade chega a 2% ou 3%, o produto já é capaz de gerar energia nas usinas.
Primeiramente o urânio é extraído do mineral na forma de um gás, o hexafluoreto de urânio (UF6);O gás é então convertido em pó de urânio, cuja fórmula é UO2 (dióxido de urânio);

O pó de Urânio passa por vários processos até chegar ao produto final: pastilhas de 1 centímetro contendo combustível nuclear.
O produto pode ser denominado de Urânio enriquecido porque foi aumentada sua taxa de U235, e é uma rica fonte de energia, uma vez que apenas uma pastilha do material pode gerar energia suficiente para abastecer uma residência durante duas semanas. 

Mesmo com essa proporção aparentemente baixa, a força que tal matéria-prima gera é absurda: alguns gramas de urânio enriquecido fornecem energia equivalente à da queima de toneladas de carvão ou de milhões de litros de gasolina. Esse poder todo vem da fissão, ou seja, da quebra dos átomos do U-235. Não existe forma mais eficiente de obter energia do que quebrar átomos. E o U-235 tem justamente a propriedade de se romper sem resistência. Basta lançar uma partícula - um nêutron, no caso -, para que ele arrebente e gere energia pura. Um exemplo funesto dessa força está nas bombas atômicas. A diferença é que o urânio dessas armas é bem mais rico em U-235 que o das usinas. O urânio-238 que sobra do enriquecimento não vai todo para o lixo.
 Entre outras coisas, ele pode ser convertido em plutônio, que também serve para as usinas nucleares e, infelizmente, para a fabricação de mais bombas.
Concentração perigosaNível de enriquecimento torna o metal útil para usinas ou para bombas atômicas
O urânio sai das minas na forma de dióxido de urânio (UO2), misturado a argila, enxofre e outras impurezas. Uma tonelada desse metal na natureza contém apenas 7 quilos de urânio-235 (U-235), o ideal para gerar energia nuclear. O principal composto restante é o menos aproveitável urânio-238 (U-238)
O urânio bruto é limpo com elementos como ácido sulfúrico e transformado em pó. Depois, é submetido a um gás à base de flúor sob uma temperatura de 550 ºC, tornando-se uma substância gasosa também. Esse produto passa por um novo banho de flúor, a 350 ºC, e vira um gás com moléculas compostas por um átomo de urânio e seis de flúor (UF6)
O UF6 é direcionado contra uma espécie de peneira, uma barreira cheia de poros microscópicos. O U-235 é menor que o U-238 e passa pelos poros mais facilmente. A passagem pela "peneira" é repetida até a concentração de U-235 chegar ao nível desejado. Depois, outros processos separam o urânio enriquecido do flúor e transformam o metal gasoso em tabletes sólidos
O urânio pobre - o U-238 barrado na "peneira" — também tem utilidade. Ele é aplicado na blindagem de tanques de guerra e na construção de projéteis (munições), já que é 2,5 vezes mais pesado que o aço. Mas também há um uso civil: denso, ele serve como contrapeso na carcaça de aviões
 O urânio pouco enriquecido, com 2% a 4% de U-235, é suficiente para as usinas nucleares. Nelas, a energia criada pela fissão desses átomos é usada para ferver água. E o vapor resultante move as turbinas, gerando eletricidade. Esse mesmo urânio também é usado para impulsionar submarinos e porta-aviões nucleares
O metal altamente enriquecido tem entre 90% e 99% de U-235. Como essa concentração é muito grande, o produto gera uma energia absurda em frações de segundo. Por isso esse é o urânio enriquecido usado nas bombas atômicas. Alguns gramas dele causam mais destruição do que a vista em Hiroshima, no Japão, em 1945

Little Boy

Bomba de Hiroshima
Fat Man
Hiroshima e Nagasaki

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