A história começa com a descoberta do átomo
A energia nuclear não foi inventada por uma única pessoa. Ela é resultado de descobertas feitas entre 1895 e 1945 por cientistas como Henri Becquerel, Marie Curie, Ernest Rutherford, Lise Meitner e Enrico Fermi, que desenvolveram estudos sobre radioatividade, estrutura do átomo e fissão nuclear.
Ela é resultado de décadas de descobertas científicas sobre átomos, radiação e fissão nuclear, entre 1895 e 1945. Nos últimos anos desse período, o foco estava principalmente no desenvolvimento da bomba atômica.
Explorando a natureza do átomo
O urânio foi descoberto em 1789 pelo químico alemão Martin Klaproth, e recebeu esse nome em homenagem ao planeta Urano. A radiação ionizante, que é a base da energia nuclear, começou a ser estudada em 1895 por Wilhelm Röntgen, que descobriu os raios X. Logo depois, Henri Becquerel notou que certos minerais, como a pechblenda, emitiam radiação espontânea. Paul Ulrich Villard identificou um terceiro tipo de radiação: raios gama, semelhantes aos raios X.
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Os pioneiros da radioatividade
Em 1896, Pierre e Marie Curie cunharam o termo “radioatividade” e, em 1898, isolaram polônio e rádio da pechblenda. Essas descobertas também levaram ao uso do rádio em tratamentos médicos e na pesquisa de alimentos. Samuel Prescott, no mesmo ano, mostrou que a radiação podia destruir bactérias nos alimentos.
Gênios da Ciência pouco falado
Em 1902, Ernest Rutherford mostrou que a radioatividade alterava a composição de um elemento, criando outro. Em 1919, lançou partículas alfa em nitrogênio e descobriu que se formava oxigênio, revelando transformações nucleares. Niels Bohr contribuiu significativamente para o entendimento da estrutura atômica e da disposição dos elétrons até a década de 1940.
Em 1911, Frederick Soddy demonstrou que elementos radioativos tinham isótopos com a mesma composição química. George de Hevesy mostrou que esses radionuclídeos eram úteis como traçadores.
Em 1932, James Chadwick descobriu o nêutron. No mesmo ano, Cockcroft e Walton produziram transformações nucleares ao bombardear átomos com prótons acelerados. Em 1934, Irène Curie e Frédéric Joliot descobriram que algumas transformações nucleares geravam radionuclídeos artificiais. Em 1935, Enrico Fermi demonstrou que nêutrons poderiam criar uma gama muito maior de radionuclídeos artificiais do que prótons.
Fermi continuou experimentos produzindo elementos mais pesados a partir de alvos, e, com urânio, alguns mais leves. Em 1938, Otto Hahn e Fritz Strassmann mostraram que elementos mais leves eram formados a partir do urânio, evidenciando a fissão nuclear. Lise Meitner e Otto Frisch explicaram que nêutrons capturados causavam vibrações no núcleo, dividindo-o em partes e liberando cerca de 200 milhões de elétron-volts. Frisch confirmou experimentalmente esse valor em janeiro de 1939.
Esta descoberta confirmou teorias de Albert Einstein sobre a equivalência entre massa e energia, publicadas em 1905.
Aproveitando a fissão nuclear
Entre 1939 e 1940, Hahn e Strassmann mostraram que nêutrons liberados na fissão poderiam causar reações em cadeia. Leo Szilard, trabalhando com Fermi, confirmou que reações em cadeia eram possíveis com nêutrons lentos. Bohr propôs que a fissão era mais provável no isótopo urânio-235 e que moderadores poderiam desacelerar nêutrons. Szilard e Fermi sugeriram o uso de moderadores para controle das reações.
Sabia-se que o U-235 representava apenas 0,7% do urânio natural, sendo necessário separá-lo do U-238, processo conhecido como enriquecimento. Francis Perrin introduziu o conceito de massa crítica em 1939, complementado por Rudolf Peierls, permitindo a compreensão de como uma reação em cadeia poderia ser sustentada.
Na Alemanha, Werner Heisenberg iniciou o projeto nuclear alemão (Uranverein) em 1939, visando aplicações militares. O projeto mostrou que urânio-235 puro poderia servir como explosivo e que moderadores como água pesada poderiam controlar reações em cadeia. Carl Friedrich von Weizsäcker sugeriu que urânio-238 poderia se transformar no elemento 94, plutônio. Em 1942, a prioridade militar alemã mudou para foguetes, mas o projeto incentivou o desenvolvimento aliado da bomba atômica.
Física nuclear na Rússia
A pesquisa russa começou antes da Revolução Bolchevique, com estudos de minerais radioativos a partir de 1900 e investigação em larga escala em 1909 pela Academia de Ciências de São Petersburgo. Nos anos 1920 e 1930, físicos russos como Kirill Sinelnikov, Pyotr Kapitsa e Vladimir Vernadsky trabalharam no exterior. Sinelnikov retornou a Kharkiv em 1931 para fundar o Instituto Ucraniano de Física e Tecnologia, e Abram Ioffe organizou o Instituto de Física e Tecnologia de Leningrado. Igor Kurchatov participou dessas pesquisas.
No final da década de 1930, cíclotrons já estavam operando no Instituto do Rádio e no Instituto de Tecnologia de Leningrado. Apesar de expurgos de Stalin em 1939, pesquisas avançaram, incluindo estudos de reações em cadeia sob Kurchatov e Vitaly Khlopin.
Concebendo a bomba atômica
No Reino Unido, Peierls e Frisch elaboraram o Memorando Frisch-Peierls em 1940, mostrando que cerca de 5 kg de urânio-235 poderiam gerar uma explosão equivalente a milhares de toneladas de dinamite. Sugeriram difusão térmica para separar o urânio-235. O Comitê MAUD coordenou pesquisas em várias universidades britânicas. Philip Baxter produziu hexafluoreto de urânio para James Chadwick em 1940.
Avanços de Bretscher e Feather demonstraram que nêutrons lentos aumentavam a fissão do U-235 e geravam isótopos 93 (neptúnio) e 94 (plutônio), confirmados por McMillan e Abelson nos EUA em 1940. Glenn Seaborg identificou o plutônio em 1941.
Relatórios MAUD de julho de 1941 recomendaram desenvolver a bomba e estudar a fissão controlada como fonte de energia. A decisão de prosseguir com urgência foi apoiada por Winston Churchill.
O Projeto Manhattan
Nos EUA, a pesquisa se intensificou em 1942 com processos de enriquecimento eletromagnético, centrifugação, difusão gasosa e produção de plutônio. O reator experimental de Fermi em Chicago produziu a primeira reação nuclear controlada em cadeia em dezembro de 1942. O laboratório de Los Alamos, liderado por Robert Oppenheimer, produziu Pu-239 e U-235 enriquecido.
O primeiro teste nuclear ocorreu em Alamogordo, Novo México, em 16 de julho de 1945. A bomba de urânio-235 foi lançada em Hiroshima em 6 de agosto de 1945, e a de plutônio-239 em Nagasaki em 9 de agosto. A URSS declarou guerra ao Japão no mesmo dia.
A bomba soviética
Em 1942, Stalin iniciou um programa nuclear modesto, liderado por Igor Kurchatov em 1943 no Laboratório nº 2, posteriormente Instituto Kurchatov. O programa visava reação em cadeia controlada, separação de isótopos e desenvolvimento de bombas de urânio e plutônio. Reatores e separação de urânio avançaram durante e após a guerra, incluindo Chelyabinsk-40, F-1 e outros laboratórios.
Renascimento da energia nuclear
Após 1945, a pesquisa se voltou para usos pacíficos. O reator EBR-1, em Idaho, gerou eletricidade em 1951. O programa “Átomos para a Paz” de Eisenhower em 1953 impulsionou o desenvolvimento civil nos EUA. Na URSS, o Instituto FEI em Obninsk produziu eletricidade nuclear em 1954. Reatores rápidos, reatores de água pressurizada e submarinos nucleares surgiram nas décadas de 1950 e 1960.
O primeiro reator comercial PWR, Yankee Rowe, entrou em operação em 1960. O Canadá desenvolveu reatores CANDU, França reatores PWR e Magnox. A União Soviética inaugurou seus primeiros reatores comerciais em 1964, com RBMK e VVER em operação nos anos seguintes. Reatores rápidos, como BN-350, BN-600 e BN-800, foram construídos para gerar eletricidade e calor.
Hoje, cerca de 69% da capacidade mundial é composta por reatores PWR e 20% por BWR. Apesar de declínio entre 1970 e 2002, a energia nuclear permanece uma fonte relevante, com contínuo aprimoramento tecnológico.
📌 Quadro resumido: principais cientistas e descobertas
| Cientista | Ano | Descoberta / Contribuição |
|---|---|---|
| Martin Klaproth | 1789 | Descoberta do urânio |
| Wilhelm Röntgen | 1895 | Descoberta dos raios X |
| Henri Becquerel | 1896 | Descoberta da radioatividade natural |
| Marie e Pierre Curie | 1898 | Isolamento do polônio e rádio |
| Ernest Rutherford | 1902 | Transmutação nuclear |
| Frederick Soddy | 1911 | Conceito de isótopos |
| James Chadwick | 1932 | Descoberta do nêutron |
| Cockcroft e Walton | 1932 | Primeira transformação nuclear artificial |
| Otto Hahn e Strassmann | 1938 | Descoberta experimental da fissão |
| Lise Meitner e Otto Frisch | 1938 | Explicação teórica da fissão |
| Enrico Fermi | 1942 | Primeira reação nuclear controlada |
