Para explicar a história da energia nuclear poderíamos distinguir três grandes etapas:
- Estudos científicos físicos e químicos dos elementos.
- O desenvolvimento da bomba nuclear durante a Segunda Guerra Mundial.
- Uso da energia nuclear na esfera civil.
Estudos físicos e químicos científicos dos elementos
O desenvolvimento da energia nuclear tem as suas raízes nos avanços científicos da física e da química, que começaram há séculos e culminaram com a descoberta da fissão nuclear no século XX.
Esses estudos se concentraram na compreensão da estrutura da matéria e dos fenômenos relacionados à interação entre partículas subatômicas.
Teoria atômica nos tempos antigos
A ideia do átomo como unidade fundamental da matéria tem origem na Grécia Antiga, quando filósofos como Demócrito de Abdera propuseram que toda matéria era composta de partículas indivisíveis e indestrutíveis chamadas “átomos”. Embora sua teoria carecesse de bases experimentais, ela lançou as primeiras bases conceituais para o estudo do assunto.
O renascimento da teoria atômica
Durante os séculos XVII e XVIII, a ideia de átomos foi revitalizada pelos experimentos de químicos como Antoine Lavoisier, que estabeleceu a Lei da Conservação da Matéria.
John Dalton, no início do século XIX, apresentou seu modelo atômico, baseado na ideia de que os elementos são constituídos por átomos idênticos, e que os compostos químicos são combinações desses átomos em proporções definidas.
Descobertas subatômicas
O desenvolvimento de instrumentos científicos e métodos experimentais permitiu uma compreensão mais detalhada da estrutura atômica no final do século XIX e início do século XX:
- Elétron (JJ Thomson, 1897): Thomson descobriu o elétron e propôs o modelo do “pudim de ameixa”, onde os elétrons eram incorporados em uma “massa” carregada positivamente.
- Radioatividade natural (Antoine-Henri Becquerel, 1896): Becquerel descobriu que certos elementos emitiam radiação espontaneamente, fenômeno que mais tarde foi estudado por Marie e Pierre Curie, que isolaram os elementos radioativos polônio e rádio.
- Modelo nuclear (Ernest Rutherford, 1911): Rutherford realizou experimentos que demonstraram a existência de um núcleo pequeno, denso e carregado positivamente, rodeado por elétrons.
- Energia Quantas (Max Planck, 1900): Planck introduziu a ideia de que a energia não é emitida continuamente, mas em pacotes discretos chamados "quanta", lançando as bases da mecânica quântica.
- Teoria da relatividade (Albert Einstein, 1905): Einstein relacionou energia e massa com sua famosa equação E=mc2E = mc^2E=mc2, que seria a chave para entender como a fissão nuclear pode liberar enormes quantidades de energia.
- Descoberta do nêutron (James Chadwick, 1932): Chadwick identificou o nêutron, uma partícula neutra presente no núcleo, o que facilitou o estudo das reações nucleares.
fissão nuclear
Em 1938, uma equipe de cientistas alemães, liderada por Otto Hahn, Fritz Strassmann e com contribuições teóricas de Lise Meitner e Otto Frisch, descobriu a fissão nuclear.
Esse fenômeno ocorre quando o núcleo de um átomo pesado, como o urânio-235, se divide em dois núcleos mais leves quando bombardeado com nêutrons, liberando uma enorme quantidade de energia e mais nêutrons, o que pode desencadear uma reação em cadeia.
Esta descoberta marcou o ponto de viragem entre os estudos científicos básicos e o desenvolvimento de aplicações práticas da energia nuclear, tanto bélica como civil.
Descoberta da fissão nuclear e desenvolvimento militar
A descoberta da fissão nuclear (1938)
Em dezembro de 1938, Otto Hahn e Fritz Strassmann, químicos alemães, descobriram que quando os átomos de urânio eram bombardeados com nêutrons, eles se dividiam em dois núcleos mais leves, como o bário e o criptônio. Este processo, conhecido como fissão nuclear , liberou uma enorme quantidade de energia.
A interpretação teórica do fenômeno foi realizada por Lise Meitner e seu sobrinho Otto Frisch. Eles explicaram que, ao se dividir, o núcleo liberou uma fração da massa original como energia, de acordo com a equação de Einstein E=mc 2 . Frisch cunhou o termo "fissão" comparando-o ao processo biológico de divisão celular.
Esta descoberta revolucionou a física nuclear e marcou o início de uma nova era na produção de energia e armas.
Contexto histórico e aplicação militar
A descoberta da fissão nuclear ocorreu num contexto de tensões políticas e conflitos globais que levaram à Segunda Guerra Mundial (1939-1945). Os cientistas compreenderam rapidamente que a fissão nuclear poderia ser usada para criar armas com um poder sem precedentes.
Em 1939, Albert Einstein e Leó Szilárd escreveram uma carta ao presidente americano Franklin D. Roosevelt, alertando sobre o potencial da Alemanha para desenvolver uma bomba nuclear e recomendando que os Estados Unidos iniciassem um programa semelhante.
O Projeto Manhattan (1942-1946)
Os Estados Unidos, com apoio do Reino Unido e do Canadá, lançaram o Projeto Manhattan , um esforço científico-militar que visava desenvolver armas nucleares antes que a Alemanha o conseguisse. Este projeto tornou-se um dos programas mais ambiciosos e secretos da história.
- Organização: O projeto foi dirigido pelo General Leslie Groves, enquanto o físico J. Robert Oppenheimer supervisionou a pesquisa científica no laboratório de Los Alamos, Novo México.
- Participação internacional: Participaram cientistas proeminentes como Enrico Fermi, Niels Bohr, Richard Feynman e Edward Teller.
- Produção de materiais: Foram construídas instalações para produzir urânio-235 e plutônio-239, os elementos-chave para armas nucleares. A fábrica de Oak Ridge, Tennessee, e a fábrica de Hanford, Washington, desempenharam papéis importantes nesse processo.
Primeiro teste nuclear
Em 16 de julho de 1945, no deserto de Alamogordo, Novo México, foi realizado o primeiro teste nuclear, conhecido como "Trindade" . Foi usado um projeto de bomba baseado em plutônio. A explosão produziu energia equivalente a 21 quilotons de TNT, criando uma nuvem em forma de cogumelo e marcando o início da era nuclear.
Atentados de Hiroshima e Nagasaki
Em 6 de agosto de 1945, os Estados Unidos lançaram a bomba atômica “Little Boy” sobre Hiroshima, no Japão.
Esta bomba, baseada em urânio-235, detonou com um rendimento de 15 quilotons de TNT, arrasando grande parte da cidade e causando a morte imediata de aproximadamente 70 mil pessoas. Além disso, milhares de pessoas morreram nos dias e anos que se seguiram devido a queimaduras, ferimentos e exposição à radiação.
Três dias depois, em 9 de agosto, uma segunda bomba, "Fat Man" , foi lançada sobre Nagasaki. Este, baseado no plutónio-239, produziu uma explosão de 21 quilotons, matando instantaneamente cerca de 40 mil pessoas e deixando muitas outras gravemente afetadas.
Estas ações devastadoras precipitaram a rendição incondicional do Japão em 15 de agosto de 1945, encerrando a Segunda Guerra Mundial.
No entanto, as consequências dos bombardeamentos atómicos foram profundas e de longo alcance. Por um lado, estabeleceram os Estados Unidos como uma superpotência militar, inaugurando a Guerra Fria ao desencadear uma corrida armamentista com a União Soviética. Por outro lado, geraram intensos debates éticos e políticos sobre o uso de armas nucleares, devido ao sofrimento humano e às implicações para a humanidade.
Esses eventos marcaram um ponto de viragem na guerra mundial e na história tecnológica.
A descoberta da fissão nuclear, combinada com o Projecto Manhattan, marcou um ponto de viragem na história, com profundas implicações tanto para a guerra como para o desenvolvimento da energia nuclear civil nas décadas que se seguiram.
Após a detonação sobre Hiroshima, Einstein comentou: "Eu deveria queimar os dedos com os quais escrevi aquela primeira carta a Roosevelt."
Aplicações civis e regulamentação internacional
A mudança para aplicações pacíficas
Após a Segunda Guerra Mundial, a percepção da energia nuclear começou a transformar-se, centrando-se nas suas aplicações civis e na sua capacidade de beneficiar a humanidade.
Em 1953, o presidente dos EUA, Dwight D. Eisenhower, introduziu o programa "Átomos para a Paz" . Este programa promoveu a cooperação internacional para a utilização da energia nuclear para fins pacíficos, abrindo a porta a um desenvolvimento mais amplo em domínios como a produção de electricidade, a medicina e a investigação científica.
Desenvolvimento de usinas nucleares
A utilização da energia nuclear como fonte de electricidade deu um passo significativo em 1954, quando a União Soviética abriu a primeira central nuclear comercial do mundo em Obninsk. Este marco marcou o início de uma nova era na geração de energia.
Durante as décadas de 1960 e 1970, muitos países iniciaram programas nucleares para satisfazer a crescente procura de energia.
Atualmente, mais de 450 reatores nucleares operam em todo o mundo, fornecendo uma parcela significativa da eletricidade global. Esses reatores se destacam pela capacidade de gerar energia de forma eficiente e com baixas emissões de carbono.
No entanto, este desenvolvimento também coloca desafios importantes, como a gestão dos resíduos radioactivos e a necessidade de garantir elevados padrões de segurança nas centrais nucleares.
Regulamentação internacional para uso seguro
Para supervisionar o uso seguro e pacífico da energia nuclear, foram criadas organizações e iniciativas internacionais. Em 1957, nasceu a Agência Internacional de Energia Atômica (AIEA) , cujo principal objetivo é promover o uso seguro da energia nuclear e estabelecer padrões globais de segurança.
Por outro lado, em 1970 entrou em vigor o Tratado de Não Proliferação Nuclear (TNP) . Este tratado procura prevenir a proliferação de armas nucleares, promover o desarmamento e garantir que todos os países possam aceder à tecnologia nuclear para fins pacíficos.
Estas regulamentações internacionais representam um esforço coordenado para maximizar os benefícios da energia nuclear, mitigando simultaneamente os seus riscos, equilibrando o seu potencial no desenvolvimento global com a responsabilidade de evitar os seus perigos potenciais.