Considere 1,00 kg de urânio-235 totalmente fissionado. Calcule a energia total liberada e converta para kWh…

Questão

Considere 1,00 kg de urânio-235 totalmente fissionado. Calcule a energia total liberada e converta para kWh. Em seguida, avalie, com base nesses números, os benefícios energéticos e os principais riscos à saúde e ao ambiente dessa fonte, propondo duas medidas de redução de risco e uma comparação qualitativa com a fusão nuclear.

✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.

Resposta esperada

Cálculo da energia: número de átomos N = (m/M)·N_A = (1000 g / 235 g·mol?¹)·6,02·10²³ mol?¹ ˜ 2,56·10²4 átomos. Energia por fissão E_f ˜ 200 MeV = 200·1,6·10?¹³ J = 3,20·10?¹¹ J. Energia total E_tot = N·E_f ˜ 2,56·10²4 · 3,20·10?¹¹ J ˜ 8,19·10¹³ J. Converter para kWh: 1 kWh = 3,6·106 J ? E_tot ˜ 8,19·10¹³ J / 3,6·106 J·kWh?¹ ˜ 2,28·107 kWh (˜ 22,8 milhões kWh). Interpretação/benefícios: essa alta densidade energética permite produzir grande quantidade de eletricidade com baixas emissões de CO2 por kWh, ocupando pouco espaço comparado a fontes fósseis. Riscos à saúde e ao ambiente: liberação de radioisótopos (radiotoxicidade), contaminação por rejeitos de longa meia-vida, risco de acidentes com liberação térmica e radiológica, e proliferação nuclear. Medidas de redução de risco (duas): 1) blindagem e sistema de contenção redundante para impedir liberação de material radioativo e exposição aguda; 2) gestão segura de rejeitos com armazenamento geológico profundo e monitoramento de longo prazo para reduzir exposição e contaminação. Comparação qualitativa com fusão: a fusão apresenta potencial para energia ainda maior por massa e gera resíduos com meias-vidas geralmente menores e menor risco de proliferação, mas ainda enfrenta desafios tecnológicos e de confinamento de plasma; a fissão é tecnologia madura com gerenciamento conhecido de resíduos, porém com resíduos de alta radiotoxicidade e risco de acidentes graves.

Explicação

O cálculo da energia liberada pela fissão do urânio-235 é fundamentado em conceitos de química e física nuclear, demonstrando a quantidade significativa de energia gerada por reações nucleares. A análise dos benefícios e riscos associados à fissão nuclear aborda tanto a eficiência energética quanto os perigos à saúde e ao meio ambiente, evidenciando a necessidade de medidas de segurança. A comparação com a fusão nuclear ressalta as vantagens e desvantagens de cada tecnologia, destacando os desafios que a fusão ainda enfrenta em relação à fissão.

Raio-X da questão

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