Você sabe como funciona uma bomba atômica? Veja perguntas e respostas

O programa nuclear iraniano está no centro do conflito que eclodiu no último sábado (28) envolvendo Irã, Estados Unidos e Israel.

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Por meio de ataques estratégicos, o governo americano, de Donald Trump, e o israelense, de Benjamin Netanyahu, tentam neutralizar as usinas de Teerã, alegando que o regime já deteria matéria-prima e tecnologia de mísseis suficientes para produzir e lançar uma bomba atômica.

A Defesa do Irã: O governo iraniano nega qualquer intenção militar, sustentando que suas pesquisas e instalações servem apenas para fins pacíficos, como a produção de energia e avanços na medicina.

O Risco Global: Analistas alertam que essa tensão pode gerar uma "corrida por armas" na região. Até agora, nenhum artefato nuclear foi de fato utilizado nos combates.

🔴 O que é uma bomba atômica?

A bomba atômica "convencional" (como as lançadas em Hiroshima e Nagasaki, no Japão, na II Guerra Mundial) funciona a partir de um processo chamado fissão nuclear.

• Toda matéria é feita de átomos, que possuem um núcleo composto por prótons e nêutrons.
• Normalmente, os núcleos são estáveis. Mas alguns elementos específicos muito pesados, como o urânio, apresentam um equilíbrio mais frágil.
• Se o núcleo do urânio-235, por exemplo, recebe um nêutron a mais, já fica desbalanceado e se quebra de repente, em duas ou mais partes menores.

"O princípio é quebrar núcleos atômicos e usar a energia resultante dessa quebra para a explosão", explica Leandro Tessler, professor do Instituto de Física Gleb Wataghin, da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp).

• Quando um nêutron atinge o núcleo de um átomo instável, como o do urânio-235, ele se divide em dois elementos mais leves (como bário e criptônio) e libera três novos nêutrons, além de uma quantidade colossal de energia.
• Esses três nêutrons atingem outros núcleos de átomos de urânio “vizinhos”. Cada um vai sofrer o mesmo processo (dividir-se em elementos mais leves, produzir energia e liberar 3 nêutrons).
• É como uma fileira de dominós sendo derrubada: gera uma reação em cadeia descontrolada.

A bomba atômica está baseada em juntar tanto urânio-235 que essas reações ficam incontroláveis e geram muita energia", afirma Tessler.

Atenção: Na natureza, o U-235 sofre decaimento ao longo do tempo. Mas isso ocorre de forma lenta e não gera uma reação em cadeia.

🔴 O que significa o “235” ao lado do urânio usado nas bombas?

235 é o número da massa do urânio. Vamos revisar alguns conceitos de química aprendidos na escola:

• Massa = nº de prótons + nº de nêutrons
• Todo átomo de urânio vai ter 92 prótons.
• Mas há variação no número de nêutrons.
• O urânio-235, por exemplo, que é o usado para fabricar bombas, tem 92 prótons e 143 nêutrons (92 + 143 = 235).
• Só que ele compõe uma fração muito pequena do urânio natural (só 0,72%).
• A maior parte do urânio natural encontrado em rochas é formada por urânio-238 (92 prótons + 146 nêutrons = 238).

Por que é importante saber essa diferença? É que, para alimentar reatores nucleares ou fabricar bombas atômicas, o desafio dos cientistas é separar o urânio-235 do resto. Esse é um processo caro e demorado.

🔴 O que é enriquecimento de urânio?

Enriquecer urânio é aumentar a proporção do urânio-235 em relação ao urânio-238.
Para isso, é necessário separar o 235 do restante.

O processo costuma ocorrer de forma mais eficiente nas chamadas ultracentrífugas.

Como isso acontece?

1. O urânio natural é transformado em gás e entra em um tubo, que gira a altíssima velocidade.
2. Por causa da força centrífuga, esse gás roda – o urânio-238, que é mais pesado, vai para as bordas, e o 235, que é o usado na bomba, fica no miolo e pode ser separado.
3. O que representava só 0,72% do total vai a uma concentração muito mais alta. Se for de mais de 85% ou de 90%, já estará no nível suficiente para produzir uma bomba nuclear.

André Scarpinati Luchetti, do Instituto de Química da Unesp Araraquara, faz uma comparação com as centrífugas de laboratórios médicos, que giram tubos de ensaio com amostras de sangue.

"Essas máquinas separam o nosso sangue: os glóbulos vermelhos, que são mais densos, vão para o fundo, enquanto o plasma, menos denso, fica por cima. O enriquecimento em ultracentrífugas segue esse princípio, mas em uma versão muito mais potente.”

Importante: O “esforço” necessário para enriquecer o urânio-235 de 0,72% para 20% é muito maior do que o exigido para elevar de 20% para 90%. Por isso, há o temor de que países com estoque dessa substância atinjam muito rapidamente o potencial necessário para criar a bomba. Veja o infográfico abaixo.

🔴 Por que usam urânio e/ou plutônio?

Ambos são materiais físseis. Outros núcleos até podem sofrer fissão, mas não têm a disponibilidade, a estabilidade e/ou as propriedades nucleares adequadas.

Um material físsil é aquele que:

• é “quebrado” ao absorver um nêutron;
• libera energia e mais nêutrons;
• consegue sustentar a reação em cadeia.

Os dois principais materiais físseis viáveis para armas são:

• Urânio-235 - Existe na natureza (representa 0,72% da composição do urânio natural), mas precisa ser enriquecido.
• Plutônio-239 - É produzido artificialmente dentro de reatores nucleares.

Apesar de o plutônio ser mais eficiente na fissão nuclear e exigir uma quantidade menor de material para fabricar uma bomba, ele oferece mais riscos de acidentes.

Como apresenta uma maior taxa de fissão espontânea, exige um sistema de implosão muito mais sofisticado, com sincronização extremamente precisa, para que a reação ocorra no momento planejado, e não “sem querer”.

Exemplos: A bomba de Hiroshima era de urânio-235, e a de Nagasaki, de plutônio-239.

🔴Por que a bomba atômica é tão devastadora? Quais os efeitos?

Para se ter uma ideia do poder de uma bomba, veja a comparação a seguir:

• 1 kg de TNT libera aproximadamente 4 × 10⁶ joules
• 1 kg de urânio totalmente convertido em energia liberaria cerca de 9 × 10¹⁶ joules (a eficiência real costuma ser menor)

Conclusão: o urânio gera 20 bilhões de vezes mais energia que uma dinamite por quilo.

A bomba lançada sobre Hiroshima, por exemplo, teve potência equivalente a cerca de 15 mil toneladas de TNT.

Os estragos são gigantescos, porque:

• a energia é liberada em frações de segundo;
• o calor aquece o ar instantaneamente;
• o ar superaquecido expande-se de forma violenta.

Resultados:

➡️Forma-se uma onda de choque devastadora, capaz de destruir prédios e pontes, “empurrando” tudo o que existe pela frente.

➡️A radiação térmica (o tipo de calor que sentimos ao aproximar a mão de uma churrasqueira ligada, por exemplo, mas em proporções bem maiores) mata quem estiver por perto e causa queimaduras (internas, de órgãos que ficam superaquecidos e param de funcionar, e externas) em quem estiver distante.

➡️A radiação ionizante pode alterar o DNA dos seres vivos e gerar câncer (os efeitos permanecem também a longo prazo na região).

“O que acontece é uma grande onda de choque quente que incendeia e esparrama tudo. Pedaços dos tecidos biológicos (queimados) puderam ser encontrados nas regiões mais próximas dos epicentros de Hiroshima e Nagasaki”, conta Luchetti.

🔴É a bomba mais poderosa do mundo?

Não. A chamada bomba de hidrogênio (ou bomba termonuclear) é mais potente.

Enquanto a bomba atômica tradicional funciona por fissão (quebra de núcleos pesados), a bomba termonuclear combina fissão e fusão (união de núcleos leves para formar um núcleo mais pesado).

“Normalmente, envolve isótopos [átomos com o mesmo número de prótons e diferente número de nêutrons] do hidrogênio que se fundem para formar hélio. É um processo semelhante ao que ocorre no interior do Sol”, explica André Luchetti.

Como a fusão libera ainda mais energia do que a fissão, essas bombas de hidrogênio são significativamente mais destrutivas.

🔴 Do que um país precisa para fabricar uma bomba atômica?

Não basta dispor de urânio-235 ou de plutônio-239. Um país necessita de:

• instalações de enriquecimento de urânio (como as ultracentrífugas explicadas mais acima) ou reatores capazes de produzir plutônio;
• sistemas de blindagem e de manipulação de material radioativo;
• especialistas em física nuclear, modelagem computacional e engenharia de materiais, por exemplo;
• armas nucleares fabricadas com precisão, com sistemas de sincronização e de detonação;
• “sistema de entrega” com mísseis balísticos, aviões ou submarinos nucleares.

É importante lembrar que é uma decisão política de altíssimo risco, que representa o rompimento de tratados internacionais. Ou seja: além da tragédia humanitária de enorme proporção, ainda leva a sanções econômicas e a isolamento diplomático.