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Reportagem |
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| edição 43 - Dezembro 2005 |
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| Mecanismos de um reator nuclear natural |
| Há 2 bilhões de anos, partes de um depósito de urânio na África sofreram fissão nuclear espontânea. Os detalhes desse fenômeno notável só agora são esclarecidos. |
| por Alex P. Meshik |
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| A vala escavada na mina de urânio de Oklo, no Gabão, revelou uma dúzia de áreas onde a fissão nuclear ocorreu. |
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Em maio de 1972, o funcionário de uma usina de processamento de combustível nuclear da França percebeu algo suspeito. Ele fazia uma análise rotineira do urânio proveniente de uma fonte aparentemente normal de minério. Como é o caso com qualquer urânio natural, o material em estudo continha três isótopos, ou seja, três formas do mesmo elemento com diferentes massas atômicas: urânio-238, a variedade mais abundante; urânio-234, a mais rara; e urânio-235, a mais cobiçada, pois pode sustentar uma reação nuclear em cadeia. Em todos os outros lugares da crosta terrestre, na Lua e mesmo em meteoritos, os átomos de urânio-235 perfazem 0,72% do total. Mas nessas amostras, que vinham do depósito de Oklo, no Gabão (ex-colônia francesa na África equatorial), o urânio-235 constituía 0,717%. Essa pequena discrepância, porém, foi o bastante para intrigar os cientistas franceses. Outras análises mostraram que o minério de pelo menos uma parte da mina tinha bem pouco urânio-235: pareciam estar faltando cerca de 200 quilos do material, suficientes para produzir meia dúzia de bombas nucleares.
Durante semanas, os especialistas da Comissão de Energia Atômica (CEA) da França permaneceram perplexos. A resposta veio apenas quando alguém se lembrou de uma previsão publicada 19 anos antes. Em 1953, George W. Wetherill, da Universidade da Califórnia em Los Angeles, e Mark G. Inghram, da Universidade de Chicago, alertaram que alguns depósitos naturais de urânio poderiam ter operado como versões naturais dos reatores de fissão nuclear que estavam então se tornando populares.
Pouco depois, Paul K. Kuroda, químico da Universidade do Arkansas, especulou sobre o que seria preciso para que um corpo de minério de urânio sofresse espontaneamente a fissão nuclear. Nesse processo, um nêutron livre ocasiona a quebra no núcleo de um átomo de urânio-235, o que gera mais nêutrons, fazendo com que outros desses átomos se quebrem, em uma reação nuclear em cadeia.
A primeira condição definida por Kuroda era a de que o tamanho do depósito de urânio deveria superar a distância padrão que os nêutrons indutores de fissão viajam, entre 60 cm e 70 cm. Esse pré-requisito seria necessário para que os nêutrons liberados por um núcleo em fissão fossem absorvidos por outro antes de escaparem do veio de urânio.
Um segundo pré-requisito seria o urânio-235 estar presente em abundância suficiente. Hoje, mesmo o maior depósito de urânio não pode se transformar em um reator nuclear, pois a concentração de urânio-235 é muito baixa. Mas o isótopo é radioativo e decai cerca de seis vezes mais rápido que o urânio-238, o que significa que a fração fissionável era muito maior no passado distante. Por exemplo, há dois bilhões de anos, o urânio-235 deveria constituir cerca de 3%, aproximadamente o nível conseguido de modo artificial no urânio enriquecido para abastecer a maior parte das usinas nucleares. |
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| Alex P. Meshik Começou seus estudos de física na Universidade Estadual de São Petersburgo, na Russia. Obteve doutorado no Instituto Vernadsky, da Academia Russa de Ciência, em 1988. Sua tese foi dedicada à geocronologia e química nuclear dos gases nobres xenônio e criptônio. Em 1996, Meshik se juntou ao Laboratório de Ciências Espaciais da Universidade Washington em St. Louis, onde hoje pesquisa, entre outras coisas, gases nobres do vento solar que foram coletados e trazidos à Terra pela sonda espacial Genesis |
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