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Armas nucleares

As armas nucleares são dispositivos projetados para liberar gigantes quantidades de energia por meio de reações de fissão nuclear ou de fissão nuclear e fusão nuclear juntas.
Cidade de Hiroshima após a detonação da bomba atômica, no ano de 1945, um exemplo de uso de armas nucleares.
Cidade de Hiroshima após a detonação da bomba atômica, no ano de 1945. [1]

As armas nucleares são dispositivos que liberaram enormes quantidades de energia de maneira explosiva, por meio de reações de fissão nuclear ou de fissão nuclear e fusão nuclear combinadas. A primeira vez que o mundo sentiu o poder de destruição das armas nucleares foi em 1945, durante a Segunda Guerra Mundial, quando duas bombas atômicas foram lançadas sobre o Japão.

Desde então, muitos países se organizaram para coibir o uso e se comprometeram a não desenvolver armas nucleares. No entanto, cerca de nove países possuem alguma quantidade de armamento nuclear com a justificativa de segurança e estratégia militar.

Leia também: Elementos radioativos — os elementos cujos átomos apresentam instabilidade nuclear

Resumo sobre armas nucleares

  • Armas nucleares são dispositivos que liberam enormes quantidades de energia.

  • As armas nucleares se baseiam em reações de fissão nuclear ou de fissão nuclear e fusão nuclear combinadas.

  • As bombas atômicas, como as detonadas em Hiroshima e Nagasaki, são bombas de fissão nuclear.

  • As bombas que usam os dois processos em conjunto são conhecidas como bombas de hidrogênio ou bombas termonucleares.

  • O poder de destruição das armas nucleares é catastrófico e se deve ao extremo calor gerado na reação e às ondas de choque.

  • Apenas nove países do mundo possuem armamento nuclear conhecido.

  • Estados Unidos e Rússia mantêm 90% das ogivas nucleares existentes no planeta.

  • O Brasil faz parte do Tratado de Proibição de Armas Nucleares e é proibido de receber e desenvolver estudos nucleares para fins não pacíficos.

  • As tecnologias de armamento nuclear começaram a ser desenvolvidas durante a Segunda Guerra Mundial.

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O que são armas nucleares?

As armas nucleares são dispositivos altamente destrutivos que utilizam a elevada energia gerada em reações de fissão nuclear ou de fissão nuclear e fusão nuclear combinadas.

Quais são os tipos de armas nucleares?

Existem dois tipos de armas nucleares. As bombas atômicas são armas nucleares baseadas em reações de fissão nuclear, e as bombas termonucleares ou bombas de hidrogênio têm seu funcionamento baseado em processos de fusão nuclear e são ativadas por meio de uma reação de fissão nuclear. As bombas termonucleares são muito mais potentes do que as bombas atômicas. Entenda melhor sobre esses dois tipos de armas nucleares a seguir.

→ Armas nucleares de fissão nuclear

A fissão nuclear é um processo altamente energético de desintegração do núcleo de um átomo. Nesse processo, um átomo instável é bombardeado por um nêutron, iniciando o decaimento nuclear, que é a separação do núcleo atômico em dois fragmentos, liberando nêutrons livres e uma grande quantidade de energia (reação altamente exotérmica).

A ilustração a seguir representa a fissão nuclear do urânio-235 instável, que é bombardeado por um nêutron \(\mathbf{(_0^1n)}\) formando a espécie urânio-236 \((\mathbf{_{92}^{236}U})\) e que imediatamente decai para dois fragmentos atômicos — um átomo de bário e um átomo de criptônio —, dois nêutrons livres e energia:

\(\mathbf{_{92}^{235}U+ {_0^1}n ⟶ _{92}^{236}U ⟶ _{56}^{139}Ba+ _{36}^{95}Kr+ 2 {_0^1}n+ENERGIA}\)

Representação da fissão nuclear do urânio-235, uma das formas utilizadas para se obter armas nucleares.
Representação da fissão nuclear do urânio-235. [2]

Os nêutrons livres liberados no processo de fissão se combinam com os fragmentos atômicos gerados, dando origem a novos átomos instáveis. Esses núcleos instáveis sofrerão novamente processos de fissão, estabelecendo um processo de reações em cadeia e resultando em gigantescas quantidades de energia.

Processos de fissão nuclear ocorrendo como uma reação em cadeia, uma das formas utilizadas para se obter armas nucleares.
 Os processos de fissão ocorrem como uma reação em cadeia, resultando em enormes quantidades de energia liberada.

As armas nucleares baseadas em fissão nuclear possuem como material ativo o urânio, o plutônio ou ainda uma mistura entre eles.

Os produtos de fissão nuclear de um elemento não são sempre iguais, podendo variar nos isótopos dos fragmentos formados e na quantidade de mols de nêutrons gerados. De maneira geral, uma massa de 1 kg de urânio ou plutônio é capaz de produzir aproximadamente 17,5 quilotons de energia.

As conhecidas bombas atômicas usadas em Hiroshima e Nagasaki, empregadas no Japão durante a Segunda Guerra Mundial e responsáveis pela destruição das duas cidades, eram armas nucleares baseadas em processos de fissão nuclear.

→ Armas nucleares de fusão nuclear

Na fusão nuclear, dois núcleos atômicos se unem para formar um único núcleo mais pesado, mediante a liberação de nêutrons livres e de uma gigantesca quantidade de energia.

A fusão entre dois núcleos atômicos acontece mediante temperatura extremamente alta, na faixa de dezenas de milhões de graus celsius, necessária para promover a aproximação entre os núcleos de elementos leves ― como o hidrogênio e seus isótopos ― que se combinam para formar elementos mais pesados, como o hélio, com liberação de enormes quantidades de energia. Por essas razões, as bombas de fusão são conhecidas como bombas de hidrogênio ou bombas termonucleares.

A ilustração abaixo representa a fusão nuclear entre os isótopos de hidrogênio — deutério e ítrio —, gerando o átomo de hélio, um nêutron e alta quantidade de energia.

\(\mathbf{{_1^2}H+ {_1^3}H⟶ {_1^4}He+{_0^1}n+ENERGIA }\)

Reação de fusão nuclear entre isótopos de hidrogênio, uma das formas utilizadas para se obter armas nucleares.
 Reação de fusão nuclear entre isótopos de hidrogênio, formando um átomo de hélio, um nêutron e grande quantidade de energia.

Nas armas nucleares de fusão, a temperatura exigida para que a reação de fusão aconteça é extremamente elevada. Por isso, utiliza-se a energia liberada na explosão de fissão nuclear para ativar uma bomba de hidrogênio. Ou seja, as bombas de hidrogênio (fusão) utilizam bombas atômicas (fissão) como seus detonadores.

Os dispositivos de armas nucleares de fusão são conhecidos como dispositivos de dois estágios, pois são construídos com duas câmaras internas. Uma delas é ocupada com o elemento que sofrerá a fissão nuclear, como o urânio. A outra contém o combustível de fusão, geralmente o hidreto de lítio deuterado (LiH).

A radiação derivada da explosão da fissão do urânio e a grande quantidade de nêutrons gerados são empregadas para comprimir e aquecer a câmara da fusão (que pode chegar a uma temperatura comparável à do Sol), causando a sua explosão e desencadeando o processo de fusão nuclear.

A combinação de processos torna as bombas de hidrogênio muito mais eficientes e com maior poder de destruição do que as bombas atômicas. Estima-se que a explosão de uma bomba de fusão gere o equivalente a 1 milhão de toneladas de TNT. Até o momento, esse tipo de arma nuclear não foi empregado em guerras, mas já foram registrados testes com bombas de hidrogênio.

Veja também: Pósitrons — as partículas expulsas do núcleo de radioisótopos

Armas nucleares no mundo

Desde a Guerra Fria, registra-se diminuição dos arsenais nucleares mundiais. No entanto, nos últimos anos, a taxa de diminuição de ogivas nucleares tem desacelerado. No início de 2022, existiam cerca de 12700 ogivas distribuídas entre nove países. Cerca de 90% desse total está concentrado entre Estados Unidos e Rússia.

A Federation of American Scientists (FAS) defende que a desaceleração da taxa de redução de armas nucleares é reflexo entre o desmanche lento de ogivas aposentadas e o crescimento mais rápido de criação de novos dispositivos em países como China, Índia, Coreia do Norte, Paquistão, Reino Unido e Rússia.

Os países mantêm as informações sobre seus arsenais como segredos nacionais, sendo os dados apresentados meras estimativas. O gráfico a seguir apresenta a estimativa de posse de armas nucleares em nove países do mundo|1|.

 Gráfico da Federation of American Scientists mostrando um inventário global estimado de armas nucleares em nove países.
Inventário global estimado de armas nucleares.

Importante: Acredita-se que outros países também possuam armamento nuclear, como Irã, Israel e África do Sul, embora ainda não haja confirmação.

Armas nucleares no Brasil

O Brasil não possui armas nucleares. O que existe no país é uma pequena usina de enriquecimento de urânio localizada em Resende, Rio de Janeiro, e duas usinas nucleares finalizadas em Angra dos Reis (RJ), que suprem cerca de 3% da demanda de energia elétrica do país.

 Central Nuclear em Angra dos Reis (RJ), um complexo formado pelo conjunto das usinas nucleares Angra 1, Angra 2 e Angra 3. [3]
 Central Nuclear em Angra dos Reis (RJ), um complexo formado pelo conjunto das usinas nucleares Angra 1, Angra 2 e Angra 3. [3]

O Brasil é um dos signatários do Tratado de Proibição de Armas Nucleares (Tpan), assinado em 1998. Esse acordo foi implementado em 1970 com o objetivo de limitar o arsenal nuclear dos Estados Unidos, Rússia, Reino Unido, França e China.

O tratado ainda proíbe esses países de transferir armas nucleares e conhecimento nuclear para outras nações. As demais nações, não detentoras de ogivas nucleares (como o Brasil), são proibidas de receber e desenvolver estudos nucleares direcionados à construção de armas.

O fim da Guerra Fria e a promulgação da Constituição Federal de 1988 são fatores que levaram o Brasil a aderir ao Tpan. Na Constituição Federal, artigo 21, consta a proibição de criar armas nucleares. No entanto, o país é livre para atividade de pesquisa em energia nuclear para fins pacíficos, desde que com o acompanhamento da Agência Internacional de Energia Atômica.

Qual o poder das armas nucleares?

As explosões derivadas do uso de armas nucleares são milhares de vezes mais poderosas do que as detonações convencionais. A temperatura atingida em uma explosão nuclear é muito mais elevada, causando ondas de choque mais potentes.

Aproximadamente 85% da energia liberada em uma explosão nuclear é energia térmica (luz e calor), que ocasiona graves queimaduras na pele e desencadeia incêndios à distância. Várias formas de radiação também são emitidas na detonação de uma arma nuclear, totalizando cerca de 15% da energia total, como raios gama e nêutrons.

O poder das armas nucleares é variável, dependendo, principalmente, da quantidade de material ativo contido. A unidade de medida que avalia a potência de uma arma nuclear é o quiloton, que se baseia na comparação com a quantidade de energia gerada pela explosão de 1000 toneladas de TNT (trinitrotolueno). Ou seja, uma arma nuclear de 1 quiloton produz energia equivalente à detonação de 1000 kg de TNT.

O poder das armas nucleares foi evidenciado nos ataques dos Estados Unidos sobre as cidades de Hiroshima e Nagasaki, no Japão, no ano de 1945 durante a Segunda Guerra Mundial.

Nuvem de fumaça em formato de cogumelo sobre as cidades de Hiroshima e Nagasaki após a explosão das bombas atômicas.
 Nuvens de fumaça em formato de cogumelo que se formaram sobre as cidades de Hiroshima e Nagasaki, respectivamente, após a explosão de bombas atômicas.

Nessa ocasião, uma bomba atômica contendo 64 quilogramas de urânio-235, nomeada Little Boy, foi lançada sobre a cidade de Hiroshima com um poder explosivo estimado em 16 quilotons. Estima-se que a explosão da Little Boy causou entre 90 mil e 166 mil mortes de pessoas, principalmente por queimaduras, em um raio de 11 km2. O poder dessa explosão foi suficiente para destruir 92% das construções em um raio de quase 10 km2.

 Bomba atômica Little Boy em construção, a arma nuclear utilizada na cidade de Hiroshima. [4]
 Bomba atômica Little Boy em construção, a arma nuclear utilizada na cidade de Hiroshima. [4]

A bomba nuclear lançada sobre a cidade de Nagasaki foi composta por plutônio-239 e nomeada Fat Man. Essa bomba era maior e mais pesada do que a Little Boy, registrando um poder explosivo equivalente de 21 quilotons. A explosão da Fat Man levou à morte de 60 a 80 mil pessoas e destruiu uma área de aproximadamente 8 km2.

Bomba atômica Fat Man em fase de finalização, a arma nuclear utilizada na cidade de Nagasaki.
Bomba atômica Fat Man em fase de finalização, a arma nuclear utilizada na cidade de Nagasaki.

A arma nuclear mais potente de que se tem conhecimento é a Tsar Bomb, testada pela antiga União Soviética (atual Rússia) em 1961, no arquipélago de Nova Zembla, atingindo a marca de 57 megatons. O alcance dessa arma destruiu um raio de 35 km e formou uma nuvem em formato clássico de cogumelos de 60 quilômetros de altura.

Saiba mais: Como ficou o Japão após a Segunda Guerra Mundial?

Consequências das armas nucleares

A detonação de armas nucleares traz efeitos destrutivos de curto e longo prazo e depende do tamanho da ogiva, da altura de detonação e da distância do hipocentro (local da detonação).

A liberação de altas doses de radiação térmica e de radiação ionizante causa enorme destruição em segundos ou minutos. Os efeitos de longo prazo envolvem consequências ao meio ambiente e aos seres vivos em razão do contato com a radiação.

A explosão de uma arma nuclear pode alcançar temperaturas de 100.000.000 °C, muito semelhante à temperatura do Sol. A maior parte da energia gerada na explosão nuclear é calor, o qual é transferido para a região em torno da explosão, formando uma bola de fogo brilhante.

Imediatamente após a explosão, o calor da bola de fogo forma uma onda quente e de alta pressão que se movimenta para longe, deslocando grande quantidade de ar e exercendo gigantesca pressão sobre objetos e obstáculos, os quais acabam sendo destruídos ou queimados.

A radiação é emitida no instante da explosão de uma arma nuclear, liberando enormes quantidades de radiação gama e radiação de nêutrons por longos períodos após a detonação, sob a forma de precipitação radioativa, que é uma chuva de elementos radioativos que pode se manter por horas e até dias. Muitas pessoas falecem dias, meses e anos após a explosão, em decorrência dos efeitos da radiação.

Qual a história das armas nucleares?

Os elementos que são radioativos e os efeitos da radioatividade já são conhecidos desde os estudos de Henry Becquerel, em 1896, e do casal Curie em meados de 1900.

Em 1939, os cientistas alemães Otto Hanz e Fritz Strassmann conseguiram observar em laboratório a reação de fissão do urânio, e com o auxílio dos conhecimentos físicos da cientista austríaca Lise Meitner, foi possível interpretá-la.

Nessa mesma época, acontecia a Segunda Guerra Mundial. Em razão disso, muitos cientistas influentes da época se preocuparam com o fato de a Alemanha (uma das principais envolvidas da guerra) possuir o conhecimento para a construção de armas potencialmente destrutivas, já que agora detinham o conhecimento sobre o urânio.

Em 1941, os Estados Unidos entraram na guerra e começam a desenvolver o Projeto Manhattan, concentrando uma grande quantidade de trabalhadores e de importantíssimos cientistas da época para a construção das primeiras armas nucleares.

Em dezembro de 1942, pouco mais de um ano depois do início do projeto, a primeira bomba atômica começou a ser construída. Em julho de 1945, foi executado o primeiro teste nuclear no deserto de Alamogordo (EUA) e em agosto do mesmo ano, duas bombas atômicas foram lançadas sobre as cidades de Hiroshima e Nagasaki.

Notas

|1| FEDERATION OF AMERICAN SCIENTISTS. Status of World Nuclear Forces. 2022. Disponível aqui.

Créditos de imagem

[1] Everett Collection / Shutterstock

[2] Wikimedia Commons (reprodução)

[3] Adriano Aguina / Shutterstock

[4] OceanicWanderer / Shutterstock

Publicado por Ana Luiza Lorenzen Lima

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