Embora a energia nuclear possa ser utilizada para fins pacíficos,…

Embora a energia nuclear possa ser utilizada para fins pacíficos, recentes conflitos geopolíticos têm trazido preocupações em várias partes do planeta e estimulado discussões visando o combate ao uso de armas de destruição em massa. Além do potencial destrutivo da bomba atômica, uma grande preocupação associada ao emprego desse artefato bélico é a poeira radioativa deixada após a bomba ser detonada. Qual é o processo envolvido na detonação dessa bomba?

GABARITO: A

O processo fundamental em uma bomba atômica convencional é a fissão nuclear. Esse fenômeno consiste na quebra de um núcleo atômico pesado e instável em núcleos menores, liberando uma quantidade colossal de energia e nêutrons adicionais, que sustentam uma reação em cadeia.

Para que isso ocorra, utiliza-se geralmente o isótopo de $^{235}U$ (Urânio-235) ou o $^{239}Pu$ (Plutônio-239). A reação é iniciada pelo bombardeamento de um nêutron térmico contra o núcleo alvo. Ao absorver o nêutron, o núcleo torna-se extremamente instável e se divide.

• Correta. A fissão do urânio é o mecanismo clássico da bomba atômica (como a de Hiroshima). O bombardeamento com nêutrons é essencial porque, por serem partículas eletricamente neutras, eles não sofrem repulsão eletrostática pelos prótons do núcleo, conseguindo penetrá-lo e causar a cisão.
• Incorreta. O aluno confunde a bomba atômica (fissão) com a bomba de hidrogênio (fusão). Por exemplo: o aluno aplica o conceito de união de núcleos de hidrogênio em vez da quebra de núcleos de urânio, ignorando que a fusão requer temperaturas da ordem de $10^7 \text{ K}$ para ocorrer, sendo normalmente disparada por uma bomba de fissão prévia.
• Incorreta. O aluno identifica corretamente um material físsil (plutônio), mas erra a partícula mediadora. Por exemplo: o aluno supõe que elétrons (carga negativa) poderiam causar a desintegração nuclear, esquecendo que os elétrons orbitam o núcleo e não têm massa ou natureza para causar a fissão nuclear, que exige nêutrons.
• Incorreta. O aluno confunde o produto final de decaimentos radioativos com o combustível. Por exemplo: o aluno associa o chumbo ($Z = 82$) à reação por ele ser o fim das séries do urânio, mas o chumbo é um elemento estável que não sofre associação em cadeia nem libera energia explosiva sob bombardeio de pósitrons.
• Incorreta. O aluno confunde processos de datação biológica com processos de alta energia. Por exemplo: o aluno utiliza a emissão de partículas beta do $^{14}C$, que libera cerca de $0,156 \text{ MeV}$ por átomo, um valor desprezível comparado aos $200 \text{ MeV}$ liberados na fissão de um único núcleo de urânio.