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FUSÃO NUCLEAR
ALUNOS: AMANDA ALMEIDA
ELIELTOM SOUSA
EZEQUIAS GUIMARÃES
NAYARA ALVES
PROFESSORA: ELIZETE HOLANDA
UNIVERSIDADE FEDERAL DE RORAIMA
INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS
DEPARTAMENTO DE GEOLOGIA
DISCIPLINA: RECURSOS ENERGÉTICOS
BOA VISTA, RR.
FUSÃO NUCLEAR
• É a união de pequenos núcleos atômicos leves, que formarão um núcleo mais pesado e estável;
Três fases da reação de fusão nuclear:
1 - O deutério e o trítio são acelerados até uma velocidade que permita o início da reação;
2 - É criado um núcleo instável de He-5;
3 - A ejeção de um nêutron e a expulsão de um núcleo de He-4.
HISTÓRICO
• A fusão começou a ser estudada na década de 1930;
• Nos anos seguintes, as pesquisas tinham a intenção de
criar armamentos militares;
• Os armamentos militares só começaram a ser testados nos
anos 1950;
• Na mesma década, a tecnologia começou a ser estudada
para a produção de energia, o que continua até hoje.
Vista superior de um reator
REQUISITOS PARA FUSÃO
• A energia cinética dos núcleos da reação deve ser
grande;
• A densidade de matéria presente nas temperaturas
envolvidas na reação de fusão deve ser
extremamente alta;
• É preciso temperaturas extremamente elevadas para
superar a força de repulsão elétrica entre os dois
núcleos.
O Sol está em constante processo de fusão de núcleos
FUSÃO EM PLASMA
• Em temperaturas entre 20.000 e 30.000°C a matéria
deixa de ter átomos e moléculas e e passa a ser apenas
íons e elétrons viajando e se chocando em altas
velocidades;
• Além das colisões, estes íons e elétrons sentirão os
efeitos do campo elétrico e magnético devido às
suas cargas e correntes e não mais se comportarão
como um gás;
Plasma a 15 milhões de graus Celsius
TIPOS DE REATORES
Reator do tipo Tokamak.
Reator do tipo Stellarator.
Reator High-Beta.
FUSÃO A FRIO
• É uma teoria em que os átomos de hidrogênio, mesmo em temperatura ambiente podem fundir-se
gerando calor e pequenas quantidades de energia;
• As leis da física anulam a possibilidade de fusão nuclear a temperatura ambiente.
“A natureza não permitiria uma solução tão
simples para um problema tão complexo”.
Carlo Rubbia – Nobel de Física 1984.
Fusão a frio: A farsa de uma década
POTENCIAL ENERGÉTICO
• A fusão de poucos cm³ de deutério produziria uma
energia equivalente àquela produzida pela queima de
20 toneladas de carvão;
• A quantidade de energia liberada nessa reação é
milhões de vezes maior que a energia de uma reação
química comum, e dois milhões de vezes maior que a
energia liberada pela fissão nuclear;
• 6 g de hidrogênio geram 127 x 1023 MeV, o suficiente
para abastecer uma casa com quatro pessoas por 156
dias;
• 1 litro de água do mar contém uma energia
equivalente a 16 litros de gasolina. Energia gerada pela bomba de hidrogênio
APLICAÇÕES
• Atualmente, seu uso mais notável é na produção de
bombas de hidrogênio;
• No futuro, servirá, principalmente, para produzir
energia de forma mais eficiente e limpa que a fissão.
PROJETOS EM ANDAMENTO
• Alemanha possui um projeto com reatore do tipo
STELLARATOR chamado Wendelstein 7-X.
• Na França o ITER, um projeto da União Europeia,
juntamente com China, Índia, Japão, Rússia, Coreia
do Sul e EUA é baseado na tecnologia do Tokamak.
• Projeto Europeu HIPER;
• Itália e Rússia possuem um projeto de máquina
muito compacta e de baixo custo o IGNITOR.
• Os EUA tem uma projeto baseado no ITER, porém 8x
menor, mas com mesma potência e 1/4 do custo, o
ARC;
• A China tem um projeto baseado no gerador
Tokamak, o EAST.
Interior do w7-x
VANTAGENS
1) Combustível de fácil obtenção e em grande
quantidade, o deutério pode ser obtido da água do mar e
trítio obtido no próprio reator de fusão a partir do lítio;
2) Não há liberação descontrolada de energia e as taxas
de radiação emitidas são inferiores à taxa de radiação
natural que incide na superfície terrestre;
3) Menor produção de lixo nuclear comparado à fissão,
além do que o lixo proveniente não é matéria prima pra
fabricação de armas nucleares;
4) O seu potencial energético, compensariam todas as
complicações e gastos de sua construção.
DESVANTAGENS
• Os custos para construção dos reatores são elevados;
• Difícil conter o plasma em alta temperatura;
• Há uma vertente de cientistas que acreditam ser impossível a obtenção de energia através da fusão
nuclear.
Reator Stellarator Projeto Iter
REFERÊNCIAS
• FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. "Fusão Nuclear"; Brasil Escola. Disponível em <http://brasilescola.uol.com.br/quimica/fusao-
nuclear.htm>. Acesso em 10 de marco de 2016.
• FLEISCHMANN, Martin; PONS, Stanley. Electrochemically Induced Nuclear Fusion of Deuterium.Journal of Electroanalytical Chemistry, v.
261,1989. p. 301-8.
• MEDEIROS, Roberto Pereira. Ciência e imprensa: A fusão a frio em jornais brasileiros. Dissertação apresentada à Escola de Comunicações
e Artes da Universidade de São Paulo (Departamento de Jornalismo e Editoração). Orientador: Profº Dr. Jair Borin. 1996.
• E-CAT; Documentário sobre fusão a frio; Fusão a frio. Disponível em: <http://fusaoafrio.com/>. Acesso em 19 de março de 2016.
• F. R Vargas, Jennifer: Brasil Escola: Fusão Nuclear; Disponível em: <http://brasilescola.uol.com.br/quimica/fusao-nuclear.htm>. Acesso
em 10 de março de 2016.
• M. P, Roberto. Ciência e Imprensa: A fusão a frio em jornais brasileiros: Dissertação apresentada à Escola de Comunicações e Artes da
Universidade de São Paulo; Derp. De jornalismo. 1996.
• P. F, Ricardo: Infoescola: Fusão nuclear; Disponível em: <http://www.infoescola.com/fisica/fusao-nuclear/ >. Acesso em: 10 de março de
2016
• Ph, D, Freudnich: Como tudo funciona: Funcionamento dos Reatores Nucleares; Disponível em: <http://ciencia.hsw.uol.com.br/reator-
fusao-nuclear.htm>. Acesso em: 11 de março de 2016.
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Fusão nuclear

  • 1. FUSÃO NUCLEAR ALUNOS: AMANDA ALMEIDA ELIELTOM SOUSA EZEQUIAS GUIMARÃES NAYARA ALVES PROFESSORA: ELIZETE HOLANDA UNIVERSIDADE FEDERAL DE RORAIMA INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS DEPARTAMENTO DE GEOLOGIA DISCIPLINA: RECURSOS ENERGÉTICOS BOA VISTA, RR.
  • 2. FUSÃO NUCLEAR • É a união de pequenos núcleos atômicos leves, que formarão um núcleo mais pesado e estável; Três fases da reação de fusão nuclear: 1 - O deutério e o trítio são acelerados até uma velocidade que permita o início da reação; 2 - É criado um núcleo instável de He-5; 3 - A ejeção de um nêutron e a expulsão de um núcleo de He-4.
  • 3. HISTÓRICO • A fusão começou a ser estudada na década de 1930; • Nos anos seguintes, as pesquisas tinham a intenção de criar armamentos militares; • Os armamentos militares só começaram a ser testados nos anos 1950; • Na mesma década, a tecnologia começou a ser estudada para a produção de energia, o que continua até hoje. Vista superior de um reator
  • 4. REQUISITOS PARA FUSÃO • A energia cinética dos núcleos da reação deve ser grande; • A densidade de matéria presente nas temperaturas envolvidas na reação de fusão deve ser extremamente alta; • É preciso temperaturas extremamente elevadas para superar a força de repulsão elétrica entre os dois núcleos. O Sol está em constante processo de fusão de núcleos
  • 5. FUSÃO EM PLASMA • Em temperaturas entre 20.000 e 30.000°C a matéria deixa de ter átomos e moléculas e e passa a ser apenas íons e elétrons viajando e se chocando em altas velocidades; • Além das colisões, estes íons e elétrons sentirão os efeitos do campo elétrico e magnético devido às suas cargas e correntes e não mais se comportarão como um gás; Plasma a 15 milhões de graus Celsius
  • 6. TIPOS DE REATORES Reator do tipo Tokamak. Reator do tipo Stellarator. Reator High-Beta.
  • 7. FUSÃO A FRIO • É uma teoria em que os átomos de hidrogênio, mesmo em temperatura ambiente podem fundir-se gerando calor e pequenas quantidades de energia; • As leis da física anulam a possibilidade de fusão nuclear a temperatura ambiente. “A natureza não permitiria uma solução tão simples para um problema tão complexo”. Carlo Rubbia – Nobel de Física 1984. Fusão a frio: A farsa de uma década
  • 8. POTENCIAL ENERGÉTICO • A fusão de poucos cm³ de deutério produziria uma energia equivalente àquela produzida pela queima de 20 toneladas de carvão; • A quantidade de energia liberada nessa reação é milhões de vezes maior que a energia de uma reação química comum, e dois milhões de vezes maior que a energia liberada pela fissão nuclear; • 6 g de hidrogênio geram 127 x 1023 MeV, o suficiente para abastecer uma casa com quatro pessoas por 156 dias; • 1 litro de água do mar contém uma energia equivalente a 16 litros de gasolina. Energia gerada pela bomba de hidrogênio
  • 9. APLICAÇÕES • Atualmente, seu uso mais notável é na produção de bombas de hidrogênio; • No futuro, servirá, principalmente, para produzir energia de forma mais eficiente e limpa que a fissão.
  • 10. PROJETOS EM ANDAMENTO • Alemanha possui um projeto com reatore do tipo STELLARATOR chamado Wendelstein 7-X. • Na França o ITER, um projeto da União Europeia, juntamente com China, Índia, Japão, Rússia, Coreia do Sul e EUA é baseado na tecnologia do Tokamak. • Projeto Europeu HIPER; • Itália e Rússia possuem um projeto de máquina muito compacta e de baixo custo o IGNITOR. • Os EUA tem uma projeto baseado no ITER, porém 8x menor, mas com mesma potência e 1/4 do custo, o ARC; • A China tem um projeto baseado no gerador Tokamak, o EAST. Interior do w7-x
  • 11. VANTAGENS 1) Combustível de fácil obtenção e em grande quantidade, o deutério pode ser obtido da água do mar e trítio obtido no próprio reator de fusão a partir do lítio; 2) Não há liberação descontrolada de energia e as taxas de radiação emitidas são inferiores à taxa de radiação natural que incide na superfície terrestre; 3) Menor produção de lixo nuclear comparado à fissão, além do que o lixo proveniente não é matéria prima pra fabricação de armas nucleares; 4) O seu potencial energético, compensariam todas as complicações e gastos de sua construção.
  • 12. DESVANTAGENS • Os custos para construção dos reatores são elevados; • Difícil conter o plasma em alta temperatura; • Há uma vertente de cientistas que acreditam ser impossível a obtenção de energia através da fusão nuclear. Reator Stellarator Projeto Iter
  • 13. REFERÊNCIAS • FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. "Fusão Nuclear"; Brasil Escola. Disponível em <http://brasilescola.uol.com.br/quimica/fusao- nuclear.htm>. Acesso em 10 de marco de 2016. • FLEISCHMANN, Martin; PONS, Stanley. Electrochemically Induced Nuclear Fusion of Deuterium.Journal of Electroanalytical Chemistry, v. 261,1989. p. 301-8. • MEDEIROS, Roberto Pereira. Ciência e imprensa: A fusão a frio em jornais brasileiros. Dissertação apresentada à Escola de Comunicações e Artes da Universidade de São Paulo (Departamento de Jornalismo e Editoração). Orientador: Profº Dr. Jair Borin. 1996. • E-CAT; Documentário sobre fusão a frio; Fusão a frio. Disponível em: <http://fusaoafrio.com/>. Acesso em 19 de março de 2016. • F. R Vargas, Jennifer: Brasil Escola: Fusão Nuclear; Disponível em: <http://brasilescola.uol.com.br/quimica/fusao-nuclear.htm>. Acesso em 10 de março de 2016. • M. P, Roberto. Ciência e Imprensa: A fusão a frio em jornais brasileiros: Dissertação apresentada à Escola de Comunicações e Artes da Universidade de São Paulo; Derp. De jornalismo. 1996. • P. F, Ricardo: Infoescola: Fusão nuclear; Disponível em: <http://www.infoescola.com/fisica/fusao-nuclear/ >. Acesso em: 10 de março de 2016 • Ph, D, Freudnich: Como tudo funciona: Funcionamento dos Reatores Nucleares; Disponível em: <http://ciencia.hsw.uol.com.br/reator- fusao-nuclear.htm>. Acesso em: 11 de março de 2016.