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Exercícios sobre os reatores de fusão nuclear

Exercícios de Química

Estes exercícios sobre os reatores de fusão nuclear abordam os princípios desse processo e suas vantagens em relação ao de fissão nuclear. Publicado por: Diogo Lopes Dias
questão 1

(Unimontes-MG) No sol, ocorre a combinação de isótopos do hidrogênio para formar hélio, com subsequente liberação de grande quantidade de energia. A equação dessa reação pode ser representada assim:

1H2 + 1H3 →  2 He4 + 0n1

Reação desse tipo ocorre, por exemplo, na explosão da bomba de hidrogênio. Considerando as informações dadas e as características da referida reação, todas as alternativas estão corretas, exceto

a) A reação nuclear é altamente exotérmica.

b) O novo núcleo é formado através da fusão.

c) A energia liberada pode ser convertida em energia elétrica.

d) A fissão nuclear de isótopos do hidrogênio produz nêutrons.

questão 2

As reações nucleares de fusão são aquelas que ocorrem no interior das estrelas, tais como as que acontecem no sol, nas quais dois núcleos atômicos menores unem-se para dar origem a um núcleo atômico maior e mais estável. O aspecto mais importante desse tipo de reação nuclear é a quantidade de energia liberada. Para ter-se uma ideia, a fusão de apenas 2 . 10-9% do deutério (hidrogênio com um nêutron e um próton no núcleo) forneceria uma quantidade de energia que seria suficiente para sustentar a demanda de energia do mundo inteiro durante um ano. Baseando-se nessas informações, qual das equações abaixo representa um processo de fusão nuclear?

a) 92U235 + 0n1 → 56Ba142 + 36Kr91 + 3 0n1

b) 1H2 + 1H3 → 2 He4 + 0n1

c) 7N14 + 2→4 → 8O17 + 1H1

d) 4Be9 + 2→4 → 6C12 + 0n1

e) 92U238 → 2→4 + 90Th234

questão 3

(UFRRJ)

Plano B para a energia

por W. Wayt Gibbs

Para manter este mundo tolerável à vida, a humanidade deve completar uma maratona de mudanças tecnológicas cuja linha de chegada está bem além do horizonte. Ainda que os planos de redução das emissões de gás carbônico funcionem, mais cedo ou mais tarde, o mundo vai precisar de um plano B: uma ou mais tecnologias fundamentalmente novas que, juntas, consigam fornecer 10 a 30 terawatts sem expelir uma tonelada sequer de dióxido de carbono.

Os reatores à fusão - que produzem energia nuclear juntando átomos, em vez de dividi-los – estão no topo de quase todas as listas de tecnologias energéticas definitivas para a humanidade. O reator não produziria gases de estufa e geraria quantidades relativamente baixas de resíduos radioativos de baixo nível. “Mesmo que a usina fosse arrasada [por acidente ou atentado], o nível de radiação a 1 km de distância seria tão pequeno que tornaria desnecessária a evacuação”, diz Farrokh Najmabadi, especialista em fusão que dirige o Centro de Pesquisa de Energia da Universidade da Califórnia em San Diego.

(Extraída de American Scientific Brasil, Edição nº 53 – outubro de 2006.)

A reação de fusão dos isótopos do hidrogênio pode ser representada por:

1H2 + 1H3 → 2 He4 + bXa

Em que X é:

a) -1β0

b) 2α4

c) 1p1

d) 0n1

e) +1e0

questão 4

O sonho de muitos cientistas é conseguir aproveitar a energia liberada em reações de fusão para a produção de energia elétrica, porém os reatores usados atualmente em usinas nucleares são de fissão nuclear, que é o processo contrário à fusão e que produz uma quantidade menor de energia. Esse sonho deve-se ao fato de o uso da fusão apresentar diversos benefícios com relação ao processo de fissão, como:

a) Utiliza apenas urânio para a geração de energia.

b) Apresenta excessivo aquecimento da água do oceano.

c) Produz uma grande quantidade de rejeito radioativo.

d) Utiliza materiais de fácil obtenção.

respostas
Questão 1

Letra d). A justificativa para cada alternativa é:

a- A fusão é exotérmica porque libera energia.

b- O novo núcleo (hélio) é formado pela união de dois outros núcleos.

c- A energia térmica sempre pode ser convertida em energia.

d- Na fissão nuclear, o átomo de urânio é quebrado utilizando nêutron, e não utiliza isótopos do hidrogênio.

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Questão 2

Letra b). Temos uma reação de fusão nuclear quando dois núcleos de hidrogênio são unidos, formando um átomo de hélio e liberando nêutron.

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Questão 3

Letra d). Na equação de fusão nuclear, assim como em qualquer equação nuclear, a soma das massas ou números atômicos, nos reagentes, é sempre igual à soma das massas ou dos números atômicos no produto. Assim, para determinar os valores para a partícula X, temos:

  • Para a massa:

2 + 3 = 4 + a

5 = 4 + a

5 – 4 = a

a = 1

  • Para o número atômico:

1 + 1 = 2 + b

2 = 2 + b

2 – 2 = b

b = 0

Como a partícula X apresenta número de massa 1 e número atômico 0, trata-se de um nêutron (0n1).

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Questão 4

Letra d). Todas as outras alternativas indicam particularidades do processo de fissão nuclear.

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