Considere a seguinte situação fictícia: Durante uma reunião de equipe em uma...
Radioatividade e energia nuclear
1. INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E
TECNOLOGIA DE MATO GROSSO.
CAMPUS FRONTEIRA OESTE/PONTES E LACERDA – MT
DEPARTAMENTO DE ENSINO.
CURSO DE TÉCNICO INTEGRADO EM QUÍMICA.
ENERGIA NUCLEAR
Professor: Adnaldo Brilhante
2. Para entender como esta
energia têm um papel
tão importante hoje,
devemos nos remeter ao
passado... E mais, temos
que compreender nosso
astro mais importante, o
sol.
Raios X
Em 1895, Wilhelm Conrad Roengten, usando um tubo com vácuo, um
filamento incandescente e alta voltagem, acelerou os elétrons emitidos do
filamento.
Ao atingir a tela do tubo, grande parte da energia desses elétrons era
transformada em energia térmica, mas uma parte se transformava em
energia radiante.
A radiação emitida, muito mais penetrante do que a luz, não era percebida
pelo olho humano, mas podia sensibilizar uma chapa fotográfica.
3. Esquema do aparelho de raios X
Primeira radiografia, da
mão da esposa de
Roentgen, com seu anel
de casamento.
4. Em 1896, acidentalmente, Becquerel
descobriu a radioatividade natural, ao
observar que o sulfato duplo de potássio e
uranila: K2(UO2)(SO4)2 , conseguia
impressionar chapas fotográficas. Isso dava
uma pista a respeito da energia do sol.
Em 1898, Pierre e Marie Curie
identificaram o urânio, o
polônio (400 vezes mais
radioativo que o urânio) e
depois, o rádio (900 vezes
mais radioativo que o urânio).
5. No mesmo ano o físico Neozelandês
Ernest Rutherford criou uma
aparelhagem que permitiu identificar
as partículas alfa e beta e ainda
concluir que as partículas alfa
possuíam maior massa e
posteriormente descobriu que eram
constituídas de 2 prótons e 2
nêutrons.
Juntamente com Soddy se deram
conta de que o comportamento anômalo
dos elementos radiativos era devido ao
fato de que se transformavam em
outros elementos, e que produzem
radiações alfa, beta e gama.
6. Tipos de radiações:
1-Emissões alfa (2α4) : partículas com carga
elétrica positiva, constituídas de 2 prótons e
2 nêutrons.
Velocidade média : 20000 km/s .
Poder de penetração : pequeno, são detidas
por pele, folha de papel ou 7 cm de ar.
Poder ionizante ao ar : elevado, por onde
passam capturam elétrons, transformando-se
em átomos de Hélio.
7. 2-Emissões beta ( -1 β 0 ) : partículas com carga
elétrica negativa e massa desprezível (elétrons
atirados para fora do núcleo) .
nêutron = próton + elétron + neutrino
Os prótons permanecem no núcleo e os elétrons e neutrinos são
atirados fora dele. Ou: 0 n 1 = 1 p 1 + -1 b 0 + neutrino
Velocidade média: 95% da velocidade da luz.
Poder de penetração : 50 a 100 vezes mais penetrantes
que as partículas alfa. São detidas por 1 cm de alumínio
(Al) ou 2 mm de chumbo (Pb).
Danos os organismos : maiores do que as emissões alfa,
podem penetrar até 2 cm do corpo humano e causar
danos sérios
8. 3 - Emissões gama (0γ0) : são ondas
eletromagnéticas, da mesma natureza da luz,
semelhantes ao raio X. Sem carga elétrica nem
massa.
Velocidade: igual à da luz= 300 000 km/s.
Poder de penetração: alto, são mais penetrantes
que raios X São detidas por 5 cm de chumbo
(Pb)
Danos à saúde: máximo, pois podem atravessar o
corpo humano, causando danos irreparáveis.
9.
10. O que é Energia Nuclear?
Consiste no uso controlado das
reações nucleares para a obtenção de
energia para realizar movimento,
geração calor e eletricidade
Ocorre espontaneamente em alguns
elementos; em outros se deve
provocar a reação mediante técnicas
de bombardeamento de nêutrons ou
outras.
@ Fissão @ Fusão
Elementos mais usados como fonte de
energia
@ Tório Fissão assistida
@ Urânio Atualmente mais usado
@ Actínio Altamente radioativo, com
radioatividade 150 vezes maior do que
o Urânio
16. Desenvolvimento de Armas de Destruição em massa.
Hiroshima e Nagasaki
Vazamento nuclear.
@ Goiânia @Three Miles Island
@ Chernobyl
17. Entretanto, o que poderia ser
uma grande inovação para o
bem da humanidade torna-se
algo também perigoso para a
própria humanidade.
18. Período de semidesintegração ou Meia vida (P)
É o tempo necessário para que a quantidade de
uma amostra radioativa seja reduzida à metade
P P P P ...
mo mo mo mo mo mo
m =
2 4 8 16 x
2
t=x.P
19. Países e Locais que utilizam Energia Nuclear
Os países europeus são os que mais utilizam energia nuclear.
Saltou de 0,1% para 16% em 30 anos
21. Fissão Nuclear
@ A fissão nuclear é uma reação
em que um núcleo, geralmente
pesado, se fragmenta depois de ser
atingido por um nêutron, liberando
grande quantidade de energia.
@ Na fissão novos nêutrons são
liberados e vão provocar a fissão de
outros núcleos; e assim
sucessivamente, estabelecendo uma
reação em cadeia.
@ A fissão nuclear libera grande quantidade de energia. Se for
descontrolada, a reação será explosiva; é o que acontece nas bombas
atômicas.
@ Num reator nuclear, a reação em cadeia é controlada com o uso de
barras de substâncias moderadoras, como, por exemplo, a grafite.
22. Lixo Atômico
@ Depois da fissão nuclear na usina, o que resta são átomos
radioativos de plutônio, iodo, césio e dezenas de outros
elementos.
@ O plutônio emite radiação alfa que, quando absorvida pelos
ossos humanos, causa câncer em poucos dias
@ O plutônio precisa ser armazenado em câmaras de
concreto e chumbo até que pare de oferecer tanto risco –
cerca de 24 000 anos!
29. Fusão nuclear
A fusão nuclear é uma reação em cadeia em que
núcleos leves se fundem para formar núcleos mais
pesados, ocorrendo grande liberação de energia.
A energia liberada pelas estrelas provém de reações
de fusões nucleares.
No Sol, o hidrogênio se transforma em hélio com
liberação de energia.
30. Produzir energia a partir de átomos de hidrogênio.
Obtendo, como resultado da reação, o inofensivo gás hélio.
Coréia do Sul, Japão, Estados Unidos, União Europeia, Rússia e
China
Temperatura superior a 100 milhões de graus Celsius.
Protótipo: 6 bilhões de euros.
31. @ A massa de hélio formada é menor do
que a do hidrogênio envolvida. A diferença
de massa é transformada em energia.
@ A fusão é cerca de 8 vezes mais
energética que a fissão.
@ Devido à repulsão eletrostática entre os núcleos de
hidrogênio, são necessárias temperaturas da ordem de milhões
de kelvins para a aproximação dos núcleos.
@ Este valor corresponde à temperatura no núcleo das
estrelas, onde a matéria é uma “gás” de íons positivos e
elétrons, chamado de plasma.
@ A temperatura é tão alta que não existe material que possa
constituir um recipiente capaz de suportar uma reação
envolvendo plasma.
43. Usos das reações nucleares
-Produção de energia elétrica: os reatores nucleares produzem
energia elétrica, para a humanidade, que cada vez depende
mais dela. Baterias nucleares são também utilizadas para
propulsão de navios e submarinos
Funcionamento de uma Usina Nuclear
44.
45. -Aplicações na Medicina : no diagnóstico das doenças, com traçadores
= tireóide( I131), tumores cerebrais( Hg197 ),câncer ( Co60 e Cs137 ), etc.
-Aplicações na Química : em
traçadores para análise de reações
químicas e bioquímicas- em
eletrônica, ciência espacial, geologia,
medicina, etc.
46. -Aplicações na Agricultura ; uso de C14 para análise de absorção de CO2
durante a fotossíntese; uso de radioatividade para obtenção de cereais
mais resistentes; etc.
-Aplicações em Geologia e Arqueologia: datação de rochas, fósseis,
principalmente pelo C14.
-Aplicações na indústria : em radiografias
de tubos, lajes, etc - para detectar
trincas, falhas ou corrosões. No controle
de produção; no controle do desgaste de
materiais; na determinação de
vazamentos em canalizações, oleodutos;
na conservação de alimentos; na
esterilização de seringas descartáveis;
etc.