Radioatividade e Energia Nuclear

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Radioatividade
 e
Energia Nuclear
Prof. Medeiros
Breve Histórico
 Em 1895, Wilhem Röntgen descobriu os raios X, que eram úteis mas misteriosos.
Breve Histórico
 A descoberta da radioatividade ocorreu, casualmente, por Henri Becquerel, em 1896, ao estudar as impressões feitas em papel fotográfico por sais de urânio, quando eram expostos à luz solar.
Breve Histórico
 Os estudos do casal Pierre e Marie Curie, após a descoberta de Becquerel, levaram à descoberta do polônio e do rádio, sendo este muito mais ativo que o urânio.
Breve Histórico
 Entre 1898 e 1900, Ernst Rutherford e Paul Villard descobriram que a emissão radioativa pode ser de 3 tipos.
O Átomo e seu Núcleo
                                                                                          
Os Q	uarks
                                                                                          
Interações Fundamentais da Matéria
                                                                                          
 Forças :
Gravitacional 
Eletromagnética 
Nuclear fraca 
Nuclear forte 
Aceleradores de Partículas
CERN , em Genebra (Suíça) 
O anel externo tem um diâmetro de 6 km
 
Aceleradores de Partículas
FERMILAB, em Chicago(EUA)
O anel externo tem um diâmetro de 
6,3 km
 
Aceleradores : como funcionam
                                                                                          
 
Detectores
                                                                                          
 
A Descoberta do Quark Top(1995)
                                                                                          
 
O que é Radioatividade ?
 É o fenômeno em que um núcleo instável emite espontaneamente entidades (partículas, ondas), transformando-se em outro núcleo mais estável.
Outros Conceitos
 A reação nuclear é denominada decomposição radioativa ou decaimento. 
 
 As entidades emitidas pelo núcleo são denominadas de radiações.
Características
O fenômeno da radioatividade é exclusivamente nuclear. 
Ele não é afetado por nenhum fator, físico ou químico.
Tipos de Radiação
 
A Radiação Alfa
2 prótons 
 + 
2 nêutrons 
A Radiação Beta
 1 elétron
A Radiação Beta
 Hipótese de Fermi
 
 
A Radiação Gama
radiação eletromagnética 
ESPECTRO
E L E T ROMAGN E T I CO 
 Poder de Penetração
   
 Poder de Ionização
    
Radiações : resumo
Leis da Radioatividade
1a Lei (Soddy) 
2a Lei (Soddy, Fajans e Russel)
Medindo a Radioatividade
Contador de Geiger-Müller 
A radiação entra no tubo e produz ionização das moléculas gasosas, gerando uma corrente elétrica, cuja intensidade é registrada.
Medindo a Radioatividade
Contador de Geiger-Müller 
A Radioatividade do Cotidiano
              
Alimentos: 25 mrem(*) por ano 
(*) mrem = 1/1000 rem
rem é uma unidade de dose de radiação ionizante que produz o mesmo efeito biológico de uma unidade de dose de raios-X
A Radioatividade do Cotidiano
              
Radiografia dentária: 
20 mrem cada 
             
                      
Energia solar: 
11 mrem por ano 
A Radioatividade do Cotidiano
             
                      
Área num raio de 1 km de uma usina nuclear: 5 mrem por ano 
                       
Meia-vida
             
                      
                       
Tempo necessário para que a atividade radioativa de uma amostra seja reduzida à metade da atividade inicial. 
Meia-vida
             
                      
                       
Tempo necessário para que a atividade radioativa de uma amostra seja reduzida à metade da atividade inicial. 
Fissão Nuclear
             
                      
                       
Fissão Nuclear: a Reação em Cadeia
             
                      
                       
                                                                          
Fissão Nuclear
n + 235U ® 141Ba + 92Kr + 3(4) n + ~200 MeV
Energia Liberada
A fissão completa de 1kg de 235U libera aproximadamente 8 x 1013 joules, suficiente para ferver 270 milhões de litros de água.
O Lado Bom
Controle da Fissão nos Reatores
A reação acontece dentro de varetas que compõem o elemento combustível. Dentro dele há também barras de controle - feitas de material que absorve nêutrons, controlando o processo.
Quando as barras "entram totalmente" no elemento combustível, o reator pára; quando saem, ele é ativado. 
A Usina de Angra I
O Lado Ruim
Em Chernobyl, em 1986, reator explodiu durante operação de manutenção dos equipamentos da usina. 
O Lado Ruim
Bomba A- 1945
Fusão Nuclear
Fusão Nuclear
Energia Liberada
A fusão completa de 1 kg de deutério na reação 
2H + 2H ® 3H + n 
libera aproximadamente 1014 joules. 
O Lado Bom
O Sol é um grande reator de fusão nuclear 
O Lado Ruim
Bomba H - 1952 
Irradiação e Contaminação
Irradiação é a exposição de um objeto ou um corpo à radiação, o que pode ocorrer à distância, sem necessidade de contato. 
Irradiar não significa contaminar. 
Irradiação e Contaminação
Contaminação, radioativa ou não, caracteriza-se pela presença indesejável de um material em local onde não deveria estar.
No caso de materiais radioativos, a contaminação gera irradiações. Para descontaminar um local, retira-se o material contaminante. 
IRRADIAÇÃO NÃO CONTAMINA, MAS CONTAMINAÇÃO IRRADIA.
Por que a radiação provoca danos biológicos?
Quando exposta à radiação a molécula de água, presente no líquido puro ou fazendo parte dos tecidos vivos, absorve energia e forma radicais livres. 
Aplicações da Radioatividade
Alimentos 
Irradiados
 
Aplicações da Radioatividade
Radioterapia
 
Aplicações da Radioatividade
 
 
Um Grande Problema
 
 
O LIXO ATÔMICO
Séries Radioativas Naturais