- Por que a seguinte situação é impossível? Um engenheiro que trabalha com energia nuclear faz uma descoberta que permite controlar a criação de núcleos filhos em uma reação de fissão. Ao controlar cuidadosamente o processo, ele é capaz de restringir as reações de fissão para somente esta única possibilidade: o núcleo de urânio 235 absorve um nêutron lento e se divide em lantânio 141 e bromo 94. Utilizando esta descoberta, o engenheiro é capaz de projetar e construir um reator nuclear bem-sucedido no qual somente este processo único ocorre.
Passo 1
O enunciado descreve um engenheiro que “domina” a fissão de
de modo que, ao captar um nêutron lento, ela sempre produz exatamente dois fragmentos:
e
, e nada mais. Usaremos conceitos de física nuclear: a natureza estatística da fissão, a distribuição de fragmentos e a emissão de nêutrons que permite a reação em cadeia.
Passo 2
Na realidade a fissão de
é um processo quântico que gera uma família de canais possíveis, cada um com certa probabilidade. Experimentalmente mede-se a distribuição de rendimentos de massas dos fragmentos; em vez de um único par
, surgem dezenas de pares de massas diferentes. Não há forma de “forçar” o núcleo excitado a escolher sempre um único canal de divisão — é inerentemente aleatório.
Passo 3
Além disso, cada evento de fissão de
produz em média
nêutrons livres. Esse número é crucial para manter a reação em cadeia: para que um reator funcione, ao menos um nêutron de cada fissão deve induzir outra fissão, garantindo
. Se a descoberta suprimisse todos os nêutrons (ou produzisse sempre exatamente um), não haveria multiplicação (no primeiro caso) ou seria impossível garantir esse controle de “exatamente um” em cada evento.
Passo 4
Em resumo, é impossível construir um reator baseado num único canal de fissão porque
- a fissão de
gera estatisticamente vários pares de fragmentos, não apenas e , e - sem a emissão de pelo menos dois nêutrons livres por evento (com um excesso que compense perdas), não se sustenta reação em cadeia.
Resposta
A fissão de
é estatística, com vários canais de fragmentação e emissão média de
nêutrons; não se pode restringir a um único par de produtos nem controlar a emissão de nêutrons de modo a manter a reação em cadeia.