1. 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 ^235U de modo que, ao captar um nêutron lento, ela sempre produz exatamente dois fragmentos: ^141La e ^94Br, 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 ^235U 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 (141,94), 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 ^235U produz em média nuapprox2,5 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 krm eff>=1. 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
  1. a fissão de ^235U gera estatisticamente vários pares de fragmentos, não apenas ^141La e ^94Br, e
  2. 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 ^235U é estatística, com vários canais de fragmentação e emissão média de nuapprox2,5 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.

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