Histórico e Efeitos da Radioatividade

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RADIOATIVIDADE
RADIOATIVIDADE
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RADIOATIVIDADE
RADIOATIVIDADE
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Histórico da Radioatividade 
WILHELM KONRAD ROENTGEN
Descobriu uma radiação produzida pela descarga elétrica na ampola de Crookes RAIO X
(1895)
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Histórico da Radioatividade 
Antonie Henri Becquerel
Verificou que o K2(UO)2(SO4)2 emitia radiações sem receber energia externa - Radiações de BECQUEREL OU EMISSÕES RADIOATIVAS.
(1896)
(sulfato duplo de potássio e uranila) 
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Histórico da Radioatividade 
Descobriram os elementos radioativos:
POLÔNIO (Po)
RÁDIO (Ra)
MARIE SKLODOWSKA CURIE e PIERRE CURIE
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RADIOATIVIDADE
É a propriedade de certos elementos naturais e artificiais possuem de emitir partículas e radiações eletromagnéticas, por terem núcleos instáveis. 
A emissão de partículas faz com que o átomo radioativo de determinado elemento químico se transforme num átomo de outro elemento químico diferente. 
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RADIOATIVIDADE
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RADIOATIVIDADE
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NATUREZA DAS RADIAÇÕES
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PARTÍCULA ALFA 
Características físicas: a partícula alfa é semelhante ao núcleo do Hélio, isto é, contém dois prótons e dois neutrons, tendo carga positiva (+2) 
Velocidade média 20000 km/s 
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PARTÍCULA ALFA
Alcance 
Para partículas alfa originadas em decaimento radioativo, o alcance no ar é de cerca de 2 a 5 cm. 
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PARTÍCULA ALFA
Blindagem: a maior parte das partículas alfa não conseguem atravessar mais do que alguns poucos centímetros de ar, uma folha de papel ou a camada externa da pele. 
Dano biológico: não é considerada como capaz de dano por irradiação externa porque é facilmente parada pela camada superficial de pele. Caso um emissor alfa seja inalado ou ingerido, torna-se uma fonte importante de exposição interna. 
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NATUREZA DAS RADIAÇÕES
1-Emissões alfa (2a4) : 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.
 
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PARTÍCULA BETA
 Características físicas: a partícula beta tem massa pequena e pode ter carga positiva ou negativa .Sua origem mais geral é a emissão pelo núcleo durante o decaimento radioativo. A partícula beta de carga negativa (carga -1) é fisicamente igual a um elétron; a partícula beta de carga positiva (carga +1) é chamada de pósitron. 
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PARTÍCULA BETA
Alcance: o alcance é dependente da energia, partículas beta geradas em decaimentos radioativos tem alcance no ar de até cerca de 3 m;
A partícula ß (elétron do núcleo) é resultado da decomposição de um nêutron.
 
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Blindagem: a maior parte das partículas beta são blindadas por camadas finas de plástico, vidro ou alumínio.
PARTÍCULA BETA
Dano biológico: externamente, as partículas beta podem causar danos ao olho e à pele; caso um emissor beta seja inalado ou ingerido, torna-se uma importante fonte de exposição interna. 
(50 a 100 vezes mais penetrantes que as partículas alfa)
(podem penetrar até 2 cm do corpo humano e causar danos sérios)
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PARTÍCULA GAMA
Características físicas: são ondas eletromagnéticas, ou fótons, e não possuem massa nem carga.
 A diferença entre os raios X e Gama está na sua origem: 
Enquanto o raio X é originado por movimento de elétrons entre orbitais, os raios Gama tem origem no núcleo do átomo. 
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Alcance: Como não tem carga ou massa, o poder de penetração é alto e a atenuação depende da energia Raios X ou Gama, iniciados por decaimento radioativo podem penetrar dezenas de metros no ar.
PARTÍCULA GAMA
Blindagem: Raios X ou Gama são melhor atenuados por materiais densos, tais com concreto, chumbo ou aço. 
Dano biológico: São, principalmente, fontes de exposição externa.
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Poder de penetração das emissões radioativas naturais
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Alfa 2 α 4      Beta – 1 β 0
Gama 0 δ 0 Próton 1 p 1 
     
Deutério 1 d 2 Nêutron 0 n 1 
Pósitron +1 β 0
Partículas nucleares
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Efeito da Radioatividade
Efeitos elétricos: o ar atmosférico e gases são ionizados pelas radiações, tornando-se condutores de eletricidade. O aparelho usado para detectar a presença de radiação e medir sua intensidade, chamado contador Geiger, utiliza esta propriedade.
Efeitos luminosos: as radiações provocam fluorescência em certas substâncias, como o sulfeto de zinco - esta propriedade é utilizada na fabricação de ponteiros luminosos de relógios e objetos de decoração. 
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Efeitos biológicos : as radiações podem ser utilizadas com fins benéficos, no tratamento de algumas espécies de câncer, em dosagens apropriadas. Mas em quantidades elevadas, são nocivas aos tecidos vivos, causam grande perda das defesas naturais, queimaduras e hemorragias. Também afetam o DNA, provocando mutações genéticas. 
Efeitos químicos : radioisótopos têm sido usados para estabelecer mecanismos de reações nos organismos vivos, como o C14. Radioisótopos sensibilizam filmes fotográficos. 
 
 
Efeito da Radioatividade
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LEIS DA RADIOATIVIDADE
1ª Lei da Radioatividade (lei de Soddy) 
 
"Quando um núcleo emite uma partícula alfa (a) , seu número atômico diminui de duas unidades e seu número de massa diminui de quatro unidades."   
Z X A 2 a 4 + Z - 2 Y A - 4
Ex: 92 U 235 2 a 4 + 90 Th 231 
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01) (UNESP – 2008 ) Detectores de incêndio são dispositivos que disparam um alarme no início de um incêndio. Um tipo de detector contém uma quantidade mínima do elemento radioativo amerício-241. A radiação emitida ioniza o ar dentro e ao redor do detector, tornando-o condutor de eletricidade. Quando a fumaça entra no detector, o fluxo de corrente elétrica é bloqueado, disparando o alarme. Este elemento se desintegra de acordo com a equação a seguir:
	
Nessa equação, é correto afirmar que Z corresponde a:
a) uma partícula alfa.
b) uma partícula beta.
c) radiação gama.
d) raios X.
e) dois prótons. 
95 Am 241 → 93 Np 237 + Z
X
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LEIS DA RADIOATIVIDADE
2º Lei da Radioatividade (Soddy-Fajans-Russel) 
“ Quando um núcleo emite uma partícula beta, seu número atômico aumenta de uma unidade e seu número de massa não se altera. “
Z X A -1  0 + Z + 1 Y A 
Ex:
90 Th 234 -1  0 + 91 Pa 234 
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X
Uma das aplicações nobres da energia nuclear é a síntese de radioisótopos que são aplicados na medicina, no diagnóstico e tratamento de doenças. O Brasil é um país que se destaca na pesquisa e fabricação de radioisótopos. O fósforo-32 é utilizado na medicina nuclear para tratamento de problemas vasculares. No decaimento deste radioisótopo, é formado enxofre-32, ocorrendo emissão de
a) partículas alfa.
b) partículas beta.
c) raios gama.
d) nêutrons.
e) raios X.
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X
O isótopo 53 I 131, utilizado no diagnóstico de moléstias da tireóide, pode ser obtido pelo bombardeio de 52 Te 130, representado a seguir.
52 Te 130 + 0 n 1 → 53 I 131 + x
Na equação radioquímica dada, X corresponde a
a) próton
b) nêutron
c) pósitron
d) partícula beta
e) partícula alfa
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X
Analise os itens a seguir que fornecem informações a respeito das radiações nucleares.
I - As radiações gama são ondas eletromagnéticas de elevado poder de penetração.
II - O número atômico de um radionuclídeo que emite radiações alfa aumenta em duas unidades.
III - As radiações beta são idênticas aos elétrons e possuem carga elétrica negativa.
IV - O número de massa de um radionuclídeo que emite radiações beta não se altera.
V - As radiações gama possuem carga nuclear +2 e número de massa 4.
Estão corretas as afirmativas:
a) I, II, e III, apenas.
b) I, III e IV, apenas.c) I, III e V, apenas.
d) II, III e IV, apenas.
e) II, IV e V, apenas.
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X
Considere os isótopos radioativos dos elementos químicos V, W, X, Y e Z e as informações a seguir.
- V é um gás nobre que, ao emitir uma partícula ‘, resulta em W.
- W também emite partícula α, resultando em X.
- X emite partícula β, resultando em Y.
- Y emite partícula β, resultando em Z.
Com base nessas informações, é INCORRETO afirmar:
a) X pertence ao grupo 14 da classificação periódica.
b) X é mais eletronegativo que Z.
c) V, W, X, Y e Z estão no mesmo período da classificação periódica.
d) W e Z pertencem ao mesmo grupo da classificação periódica.
e) X, Y, e Z têm o mesmo número de massa.
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CINÉTICA DA DESINTEGRAÇÃO RADIOATIVA
TEMPO DE MEIA–VIDA ( t ½) OU PERÍODO DE SEMIDESINTEGRAÇÃO (P) 
É o tempo necessário para desintegrar a metade dos átomos radioativos existentes em uma dada amostra.
Considerando:
 P = meia-vida
 n0= número inicial de átomos
 n = número final de átomos não desintegrados
 x =número de períodos de semidesintegração
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CINÉTICA DA DESINTEGRAÇÃO RADIOATIVA
n0 
P
n0
2
2P
n0
22
3P
n0
23
x P
n0
2 x
Após o tempo (t) t = x P
Número de átomos ainda não desintegrados (n)
n =
n0
2x
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CINÉTICA DA DESINTEGRAÇÃO RADIOATIVA
Sendo a massa proporcional ao número de átomos 
m =
m0
2x
Ex:
88 Ra 226
P = 1610 anos ( indica que, após 
1610 anos, metade dos átomos ou da
massa de um conjunto terão se desintegrado 
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X
01) Um radioisótopo, para ser adequado para fins terapêuticos, deve possuir algumas qualidades, tais como: emitir radiação gama (alto poder de penetração) e meia-vida apropriada. Um dos isótopos usados é o tecnécio-99, que emite este tipo de radiação e apresenta meia-vida de 6 horas. Qual o tempo necessário para diminuir a emissão dessa radiação para 3,125 % da intensidade inicial?
a) 12 horas.
b) 18 horas.
c) 24 horas.
d) 30 horas.
e) 36 horas.
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X
02) Um certo isótopo radioativo apresenta um período de semidesintegração de 5 horas. Partindo de uma massa inicial de 400 g, após quantas horas a mesma ficará reduzida a 6,125 g?
a) 5 horas
b) 25 horas
c) 15 horas
d) 30 horas
e) 10 horas
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X
03) As propriedades radioativas de 14C usualmente são empregadas para fazer a datação de fósseis. Sabe-se que a meia-vida deste elemento é de aproximadamente 5.730 anos. Sendo assim, estima-se que a idade de um fóssil que apresenta uma taxa de 14C em torno de 6,25% da normal deve ser:
a) 17.190 anos.
b) 91.680 anos.
c) 5.730 anos.
d) 28.650 anos.
e) 22.920 anos.
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04) As células cancerosas são mais fracas que as normais e, por esse motivo, uma dose controlada de radiação incidindo apenas sobre o local do tumor pode matar apenas as células cancerosas. Esse é o princípio da chamada radioterapia do câncer. O COBALTO 60, usado no tratamento do câncer, possui tempo de meia vida de aproximadamente 5 anos. Observou-se, por exemplo, que uma amostra desse, radionúcleo colocada em uma cápsula lacrada e aberta após 20 anos continha 750mg de COBALTO 60.
a) Qual a quantidade de cobalto 60 colocada inicialmente na cápsula? 12 g
b) Qual a porcentagem de material que restou da amostra inicial? 6,25 %
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05) Sobre radioatividade, é correto afirmar:
01. Na reação de fusão nuclear representada por
		1H 2 + 1H 3 → X + 0n1
a espécie X deve ter 2 prótons e 2 nêutrons.
02. 53 I 131 emite uma partícula beta e se transforma em xenônio com A=135 e Z=55.
04. Sendo a meia vida do 137Cs igual a 30 anos, o tempo necessário para que 80 gramas de césio decaiam para 5 gramas é de 120 anos.
V F V
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08. Um átomo de 88 Ra 223 sofre emissão de uma partícula alfa e transforma-se em radônio com A=227 e Z=90.
16. Nas altas camadas da atmosfera, os raios cósmicos bombardeiam os nêutrons dos átomos de nitrogênio. Segundo a equação:
7 N 14 + 0 n 1 → X + 1 p1, o elemento X é 6 C 14
32. Átomos de elementos químicos radiativos como urânio, tório e actínio, após sucessivas transformações, estabilizam-se na forma de isótopos estáveis de chumbo com números de massa 206, 207 e 208. Estes átomos de chumbo diferem quanto à configuração eletrônica.
F V F
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F V V F
06) Observe o gráfico, a seguir, que representa a seqüência de decaimento radioativo do urânio ao chumbo:
Nesse gráfico,
( ) Pb, Bi e Po são isótopos de massa 214.
( ) estão representados dois isótopos radioativos do chumbo (Pb).
( ) o urânio decai a tório por emissão de radiação α.
( ) o radônio (Rn), um gás nobre, não é radioativo.
F V V F
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F V V F
07) Considere o gráfico da desintegração radioativa de um isótopo:
Para que a fração de átomos não desintegrados seja 12,5% da amostra inicial, o número necessário de dias é:
a) 10
b) 15
c) 20
d) 25
X
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CINÉTICA DA DESINTEGRAÇÃO RADIOATIVA
Estuda a maior ou menor rapidez com que os átomos
se desintegram.
 VELOCIDADE DE DESINTEGRAÇÃO
 ∆n
V = 
 ∆t
∆n = número de átomos desintegrados(∆n = n – no)
no= número inicial de átomos radioativos
n=número de átomos radioativos inalterados
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CINÉTICA DA DESINTEGRAÇÃO RADIOATIVA
 CONSTANTE RADIOATIVA
Indica a fração de átomos que se desintegra na
unidade de tempo.
Ex:
88 Ra 226 ano -1
C = 
1
2300
Significa um conjunto de 2300 átomos apenas 1 átomo
irá se desintegrar, por ano, em média.
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CINÉTICA DA DESINTEGRAÇÃO RADIOATIVA
 VIDA - MÉDIA
É a média aritmética dos tempos de vida de todos os
átomos do isótopo.
Vm =
1
C
Ex:
88 Ra 226 Vm = 2300 anos (demorará, em média, 2300 anos para se desintegrar)
 
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FAMÍLIAS RADIOATIVAS NATURAIS
Série ou família é um conjunto de átomos (nuclídeos) que
estão relacionados entre si por sucessivas desintegrações.
SÉRIE ISÓTOPO PAI ISÓTOPO ESTÁVEL
Urânio
92 U 238 
82 Pb 206
Actínio
92 U 235
82 Pb 207
Tório
92 U 232
82 Pb 208
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FAMÍLIAS RADIOATIVAS NATURAIS
Para localizar a família de um elemento, basta dividir seu
Número de massa por 4.
RESTO 2 família do Urânio
RESTO 3 família do Actínio 
RESTO 0 família do Tório
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REAÇÃO DE TRANSMUTAÇÃO
Reação nuclear ou de transmutação – é a que ocorre pelo choque de uma partícula com o núcleo, com produção de uma novo elemento. 
4 Be 9 + 2 α 4 → 6 C 12 + 0 n 1
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FISSÃO NUCLEAR
É a divisão do núcleo de um átomo em dois núcleos menores, com liberação de uma quantidade enorme de energia.
Princípio de funcionamento das bombas atômicas e dos reatores nucleares.
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O dióxido de urânio UO2 , UO3 , U3O8 - matéria-prima para fabricação do combustível nuclear nos reatores nucleares.
 
Estes óxidos são muito pobres em urânio físsil 235 U 92.
0,7% dos átomos de urânio - 235U 235 
 99,3% restantes são de (238 U 92), não-físsil.
 
Assim, é necessário um novo tratamento para separar o isótopo físsil do isótopo não-físsil. Este tratamento é conhecido como enriquecimento do urânio. 
ENRIQUECIMENTO DO URÂNIO
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O urânio-238, não físsil ou fissionável, absorve
os nêutons, transformando-se em plutônio. 
ENRIQUECIMENTO DO URÂNIO
92 U 238 + 0 n 1 → 92 U 239
92 U 239 → 93 Np 239 + - 1 β 0
93 Np 239 → 94 Pu 239 + - 1 β 0 
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1- Extração do minério de urânio;
2- Separação das impurezas (processos físicos);
3- Tratamento químico – pasta yellow cake (80 % U3O8);
4- Purificação do U3O8;
5- Redução do U3O8 a UO2 
U3O8 + 2 H2 → 3 UO2 + 2 H2O
6- Transformação do UO2 em UF6 
UO2 + 4 HF → UF4
UF4 + F2 → UF6 ( 238UF6 e 235 UF6 )
7- Produção do combustível nuclear.
UF6 em UO2 - em forma de pastilhas.
ENRIQUECIMENTO DO URÂNIO*
Processo físico que retira o urânio-238 do urânio 
Natural, aumentando a concentração de urânio-235.
ENRIQUECIMENTO DO URÂNIO
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ENRIQUECIMENTO DO URÂNIO
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ENRIQUECIMENTO DO URÂNIO
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REATOR NUCLEAR
Para tornar possível o funcionamento
 do reator nuclear:
Retardamento dos nêutrons ou,
Combustível mais físsil 
Lembrando:
Urânio-238 absorve nêutrons rápidos.
Urânio-235, para fissão, deve absorver nêutrons lentos.
1 g de carvão - lâmpada de 200 w/ 1 min
1 g de urânio - cidade de 500.000 habitantes/ 1 hora
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REATOR NUCLEAR
Componentes essenciais
Combustível – barras de urânio ou plutônio-239;
Moderador – diminui a velocidade dos nêutrons
 ( grafite, água comum, água pesada, Na);
Refletor – Reflete os nêutrons para o centro do
 reator ( grafite);
Sistema de controle – barras de cádmio ou de boro
 no núcleo do reator que absorvem os nêutrons em
 excesso;
Sistema de refrigeração – retira a grande quantidade
 de calor produzida pelo reator( água comum, água
 pesada, gás carbônico, sódio fundido)
6. Sistema de proteção
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REATOR NUCLEAR
6. 
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REATOR NUCLEAR
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BOMBA ATÔMICA
Fat MAN – Usada em Nagasaki
Bomba Atómica "Little Boy" 
O urânio natural deve ser enriquecido com
 porcentagem de U-235 da ordem de 90%
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A bomba possui duas ou mais porções de urânio enriquecido com massas ligeiramente subcríticas, que por meio de explosivos comum, essas massas são reunidas produzirão a massa crítica para
ocorrer a explosão.
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FUSÃO NÚCLEAR
É a junção de núcleos atômicos produzindo um núcleo maior,
Com liberação enorme de energia.
Reação desse tipo ocorrem no Sol e nas estrelas.
É o princípio da bomba de hidrogênio.
500 megatons(500.000.000 toneladas de TNT)
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RADIOISÓTOPOS
Iodo–131 - diagnóstico da tirióide
Tecnécio-99 - cintilografia de vários órgãos
Césio-137 e Cobalto-60 - tratamentos de tumores
Carbono-14 - datação de fósseis