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UNID.7 CAP.2 A+RADIATIVIDADE+ARTIFICIAL

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324 unidadeT aúdiat iv idade
Copftulo 2
A rodiotividade oftifieiçl
A lÍonsmuÌoçõo dos olemenÌos leyos
Em 1919, Rutherford tornou real o sonho dos an-
tigos alquimistas: l,dnslo mar um elemento em outro.
Vejamos como eÌe fez isso:
Rutherford colocou üma amostra de um material
radiativo, o polônio, em um recipiente.contendo |lr'-
Ír'ogânio. Após algum tempo vedficou que o nitrogê-
nio transformarâ-se em oxigênio.
Como explicat esse fato?
(18/rr93i) .
tisiDo nedsì0iìdês, demonstrcu que as
FníüIas âlÍa sâ0 positúas e lëm Íìâssa
Íìâi0Í que 0 átomo de hidÍ09âni0; daí, suph.
dsvado à prcsênç! de sás hálio fie) nos ìâ.
le ais Ediaiiu0s. que Esas psnículas eEB
núcleN de álomos de hélio; tal supNiqão,
aliós, Íoi comFNada maìs taÍdc.
Rúlhertod tew discípulos lam0sor, tais
como Mosehy, Chadwick, Geiga, Bohr err.
Foi sepultádo na Ahadia deWstminíDi,
FóÍimo às lumbas de Nêwton e de tord
Kelvin.
O que ocoÍe é nma /eação nuclear, otr seia, o polônìo emìle partículas alfa, as quais_
bombardeândo o nitrogênio, tíânsformam-no em oxigênio, conforme a equação:
Note que ocorre:
J conseÍvaçãodamassa: 14 + 4 = 17 + I
f conservação da carga: 7 + 2 = I + |
Essa tÍansfoímação de um elemento em outÍo recebe o nome de trunsmutaçAo.
A descoberlu do noufÍon
Em 1932, Sir James Crddrictr, concluindo um trabalho iniciado em 1924 por ele mes-
mo e RutheÍford, descobriu uma partícula eletricamente neutra e de massâ aproximada-
mente igual à do próton, à qual foi dado o nome de nêutron. Essà paÍticiÌa foi obtida atra
vés do bombaÌdeamento de uma âmostra de boro ll com particulas aÌfa.
Jl l+4=14+1
t 5+2=7+0
Capnú o 2 
- 
A Íãd'atividade aftifìciâl 325
O nêutron, dentre outras formas, pode também ser obtido bombardeaÍrdo se berilio 9
com particulas alfa.
Observe:
;Be + 1a 
-r :c+àn
A produçào de nêutrons é paÍticLìlarm€nte importante nas pesquisas que se reaÌizam
com bombardeamento de núcleos, pois, sendo eletricamente neutros, os nêutrons não são
repeÌidos pelo núcÌeo positivo a ser bombardeado e também não interagem com as cargas
negativas da eletrosfera.
0 primeiro isõlopo rodiolivo oÍiiÍiciol
Em 1934, um casal de pesquisadores franceses, Jean Frederic JoÍot Cur,te (1900-1958)
e Iíene J oliot-Cuie (1897 195 6), buscando provas da existênciâ do pósirron ( * ?r9), parricula
semelhante ao elé1ron, porém de carga positiva, bombardeou üma lâmina de alüminio 2?
com partículas alfa, obtendo, por alguns minutos, um isótopo radiativo do fósforo, o /ós,
Joro 30.
Qualquer um poderia inteÍpretar o faro como um acidente, mas não o jovem casal. arr,
bos cìentistâs de criteriosa formâção,
"Pergunto a mim mesmo se Íão criamos radiatividade artificial", djsse Frederic a
E era exAtamente o que haviam feito,
âluminio2T
Um átomo es1ávet de aluÌnínio (ilAl) possrd 13 prótons e 14 nêutrons. Ao'.engoli',
uma partícula alfa, seu núcleo ficâ pesado demais e expele I nêurron. O átomo pâssa, en,
tão, a conter 15 prótons e 15 nêurrons que é um átomo insrável de fósforo, isro é. o fósfo
ro 30(i3P) pÌimeiro isótopo radiarivo criado em laborarório.
Os JoÌiot Curi€ confirmaram mais târde a existência do fósforo 30 Dor análise ouímica
e fìxaram o acontecimento atravès de fotogÍafias colhidas em cámara di vapor (cámarâ de
Observe a equação dessa histórica reação:
t?l 30+ I15 + 0+4=+2=
aniÍicial
326 u.idãdê7 aÌadiatividade
O fósforo 30 d€sintegra-se por emissão de pósitron, transformando-se em silicio 30,
comÌ uma meia-vida de 2 min 3Os. Veja:
iF 
- 
ì ls i +.?13
A descoberta da radiatividade artificial t€m grande significado e importância nã pes-
quisa nuclear. A produção de isótopos radiativos artificiaìs é impoÍtante, poÍ exemplo, na
medicina, mais especificamente nos tratameítos por Íadiaçõeï a radíoterupia,
O casal Joüol-Curie, por sua dÌrpla descoberta simultânea (o pdmeiÌo isótoporadiatj
vo anificial e o pósitron), recebeu o prêmio Nobel de Química, em 1935.
a) ?3ar+ o * ?gP+ x
b) ?lar +n 
- 
?ÌMs+y
Parô rêsolver questõ€s deste ti-
po, é importante que vocè tenhâ
êm mêntê ã notação das princÈ
pais sntÌdades envolvidas êm
rcações nucleares (veja a tsbela
a) ?3ar + ,4o 
- 
?3P + âx
J conseruâção dâ caísa:
t conseruação da massa:
i3Ar +ia * ?3P+án
b) ?3al + 3n 
- 
iiÌúe + ây
.l conseruação da carsa:
t conservaçao oa massa:
?3ar +ón 
- 
?ZÌús+ lp
13 + 2 = 15 + Z + Z = O
27+4=30+A-A:1
+O=12+Z = Z=1
+1=27+A=A=127
.t-ffi ExercÍclo rcsolvido iffii*W
ERg) Compìste as equaçóes nuclearcs, descobindo quais âs partículas representadas porx e y:
+l l jp
o 1
Elótron o
+2 ia ou âHe
Beta - l o ?p
Gama o o 3v
+' l o
+l 1 ]H
Deutério +1 2 iH ou iD
Trítio +1 3 iH ou ir
I
Ì
írr{ê Exercíclos de oqendizogern W
EA?E) Compìete ar eqüaçôes nucleafts, Ìeconheeodo ! ô t
a) i ;c+ÌH- ' iN+i{
b) i ;N+p 
-Lic+y
0?lAr+x- fAÌ +iH
d) i lAr+y- i jMs+jHe
e) ilP 
- 
lXsi + x
0i iNa+D*i iMs+y
EA29) Na desinlegragão naiuml do uúnio 23E $o obser-
vadas as seguirles Èiapas sucessivar:
, ; ju 
- 
M+a
M-Y+,
4 Quab os rúmsos atômico edenassadeMeY?
b) O que M é em relação a Y?
c) Identifique or eleÌnentos M e Y, consultando â
labela pedódica.
capítulo2 A râdiátividad€ ánìíciár 327
f,Al0) Dadas as eqüã9õs, identfique quis eslão eÍadarl
a) j tNi + ìH 
- 
tco+4
b) '?c+?H 
- 
' tN+n
d;1cÌ+d-; [Fe+n
0) ìLr +p 
- 
ibe+ n
e) ilAì + He 
- 
jlsi + n
[431) Descub'a os núneros a6nico e de nassa que s
ião faltmdú nas equâqõ.s:
a)rN+c 
- i ro+p
b) 
'Be+a 
- 
6C+n
c)rLP+iH 
-rP+p
[A]2) Dadas as equaçoB que indiqn desintegades Íâ-
diativ6, dqcubn qual a emi$ão que ocorE m ca,
a) :ilBi 
- 
:liPo
b) ,JAc 
- 
riíFr
c) 
'iìPo *
d) ,iãRa 
-
'liPb
Até 1937 já haviarn sido identificados 88 elementos encontrados na natuÌeza e. Dor is
so, châmados de e/errer lo\ nalrr í Ì r \ , Denrre erses elemento' , o de maior numero arómico è
o urânìo (rru). A s€guir, em menos de uma década foram sintetizâdos, atÍavés de transmu
tação nucleâr, quatro 
€lementos que preenchiam aÌguns buÍacos na tabela periódica:
0s elemoilos nolurois e onlÍiciois
. tecnécio (4rTc), sintetizado em 1937;
. frâncio (siFr), sintetizado em 1939;
. âstatinio GJAI), sintetizado em 1940;
. promécio (ó1Pm), sintetizado em 1945.
Esses elementos, como âinda não foram detecta-
dos de maneira satisfatória na natureza, são conside-
íados elementos afiificíalJ, Como apresentâm núme-
ros atômicos inferiores a 92, são denominados e/ê
mentos cisurAnicos.
Algun( elementos de número\ arômico\ superio-
res a 92 já foram criados, e outros mais serão ainda
cÌiados. Esses €lementos aíificiais são chamados e/e,
mentos lransurâni.os.
veja:
{19121.
ConsideÍado um dds gÍand6 quimic0s
moddn6, parlichou ativamente da desm.
hEna dN dd p mêi.os elemelÍos tlamurâ.
Ganhou 0 pÌêmi0 Í'{obelem l95l etE.
balha M Unìee6idsdê d. Califómia, um dos
maiores anlG ,ìundisis da paquisa sobrc
,H.. . . . . . . i ; i ; j . i6; f i1. i ;Ãìr . . . . . i ; i i . .
'"ir/-'-
elsmentos aníiDiais
cisuÉnicos lanles do uÍânioì
328 UnidadeT Aradiatividade
EnoÍgio nucleoÍ
Os meios de obtençâo de eneÍgia têm sido a grande preocupaçào da humanialade. prin-
cipalmenie nestâ segunda metade do sécuÌo XX. Denrre ar sotuçòes enconrradas, uma ãeLas
é a energìa proveniente dos núcleos atômicos, a ereryìa nüclear, atÍaeês das Íeações de tt_
A energia nucìear talyezseja o caminho no pro-
cesso de desenvolvimerto da civiÌização.
Vejamos, então, o significado das reaçares.
Fissdo nucleor
Fissão nuclear é a denominação dada ao pÍoces
so em que ocorre ruptura do núcleo pormeio d€ bom-
bardeamento com paÍtículas.
A primeira evidência surgiu em 1932, qüando
Enrico lcelm, observou que átomos de urânio, bom-
bardeados com nêutrons, produziam um material ra-diativo. Em 1938, Otto 11a,/, n e FÍitz Sírassman coís
tataram a presença de bário (Z = 5ó) na expeÍiência
de FeÍmi e, em 1939, Lìse Meilnet e Otto Frìsch obsel-
varam que o núcleo bombardeado se dividia, hâven,
do liberação de energia. Nesse mesmo ano, Niels
Bob e lohn Wheekr enrnciala'm a. teoria da fissão
Observe o esquema:
11901 1954).
Flsico italiano, abandonou a hátia nâ
foi um dos ôÌquiretos da úamadã /iúle
,it4b4 lendo di qido a coníruçáo do pd
Em 1938 rocúê! o pÉmio Nobel.
Em 1939 Íoinomeado prcÍe$d de Físi
m da UnÍeísidade de ColúmhÌa.
Moreú alarsdo poÍ cãncer em 1954,
lendo Ecèhido muÍas honh'ias davido a
suas Dodribuitões nos Fnpos da tirica e
da 0ulnica nucloâÍ. 0 êlemenro de númerc
âtômico 100 da tabela FÌìódica foidenomi.
nâdo lé.dir erÌì sua homenagsm.
ì@'-- :Ë
núcleo derí lBa
qKr pode haver a foÍmação de outÍos núcleos, cujos números de
158, podendo sef formados 2, 3 ou mais nêutÌons livres.
núcreo de'?l tU
O núcÌeo de 1rru, atingido pelo nêutron, divìde-se em dois outÌos núcÌeos radiativos,
pÌoduzindo nêutrons livÌes e libeÍando uma grande quartidade de energia:
,iiu + àn 
- 
Ì1:Ba +:txr * zeÌì * rj*Jìãì"'''.*
Em lugar de raoBa e
massa variam entÍe 72 e
iiu + ln 
- 
'fxe + ïSr + 2ln +
,3lu + ln 
- 
'*Ba + ï:Kr + 3àn +
'\*4r.! 
--j
{ enersia J
I
CàoíÌulô 2-A râdiahvidadâ âdificiàl
Como o r;U, bombardeado pelo nêutron, sofre Íuptura, dizemos que ele ênm núcteo
Jíssil or físsíonáyel, o mesmo ÌÌão ocorrendo com o n!U. EntreÌanto, o':;lu, que não é Íis
sil, bombardeado por um nêutron, produz núcleos de dois elementos ârtificiais, dos quais
um é fïssil.
ObseÍve:
gF 
+.1
'#',@ 
-@ .@ "@ H:ri"
329
'Ílnp 'ílp'
Eìltão, o processo de fissão nucleaÍ que ocorre com o ï:U ocorre também com o t;:Pu.
As pesquìsas se desenvolvem e a humanidade depositâ esperanças nesse método de ot-
tenção de energia. Entretanto, eÌe é uma faca de dois gumes: quando controÌado em um
reator ou usìna nuclear, temos eneryía úlíl; Íí\as deixando,o acontecer sem controle, desen-
volve-se uma Ìeação em cadeia, acompanhada de explosãoi a bomba atômìca.
Obsewe o quadÍo informativo abaixo:
O primeiro reator foi construido por
EnÍico Femi e Leo Szilard. No mundo
existem, atualmente, c€ntenas d€ r€ato-
res em funcionamento.
O BrasiÌ iniciou um programa de ener-
giâ mÌclear construindo os dois primei-
ros reâtores em AngÍa dos Reis (RJ),
um dos quais já se encontra em testes.
A pÍìmeira bomba atômicâ de reste foi
detonada a 16 dejuÌho de 1945, no de-
serto de AÌamogordo, no Novo México
(EUA). MilitaÌmente foi usada no fim
da Segunda Cuerra MündiaÌ, contra as
cidades japon€sas de Hiroshima e Na-
gasâki. Em Hiroshima foi úsada a
bombâ d-e-'l:U r6-8-r945) e em Nagâsa
ki, â de ' i ;Pu (9-8-1945).
- !
33O unidadê7 a radiatividade
No processo de fissão ocorÍe Uma reação em cadeid. TeoÍicamente, bastariâ apenas um
nêutron para iniciar o processo, mas nâ prática €xige-se üma massa mínima para que isso
Essa fisssa mínima, a.ií7â da qual há detonação com reação em cadeia, é denominada
A massa critica do urânio teria o volume aproximado d€ uma laranja.
Observe a comparação abaixo, paÌa que você entenda o significado da reação em cadeia:
Com isso você pode entender que fósloros, assim como átomos fissionáveis, podem seí
perigosos ou seguros. Tudo depende de você saber dominar o processo (combustão do lós
foro e fissão do urânio).
A energia lìberada numa explosão nuclear é medida em comparação com o efeiro eneÌ-
gético produzido pelo expìosivo TNT.
I I quiloton: eleito eneryético igrìaÌ a I 000 torìeladas de TNT
ll megato efeito eneteético igual a 1 0O0 000 de ton€ladâs de TNT
.L
f *,-a
.=l--{ ,.
\^-í "
cade6 reaçâo nãdcdtÌDlsda
Um átomo de urânio (rru) rec€be um nêutron e se quebra, libertando dois nêu
trons. Esses dois nêutrons atingem outros doisátomos deurânio, os quais se quebram
libertando quâúo nêutrons, que, por sua v€2, atingirão mais quârro áromos de urâ,
nio, que libertaÍão oito nêutrons, e assim por diante, tornando o processo incon-
tÌoláveÌ.
Um fósforo aceso inicia o processo, ou seja, o fósfoÍo âceso acende dois outros,
os quais acenderão outros qüatro, que, poÌ sua vez, acenderâo outros oito. e assim Dor
diante. tormndo o Drocesso incontrolável.
"b -'
-Ql ,
/ i '
"'b'-l'f,i:"
oí1i7Èé {F
'"..i,q.ït;
t-
Capitulo2 A radiaiivi&de adif c'al 3:11
A bomba atômìca lançada sobre H;roshimâtinha a potência de20 quilotons, ou seja, o
€quivaìente a 20 0O0 toneÌadas de TNT.
Num reator nuclear, basicamente a energia desprendida na fissão nuclear transfoÍma a
água ìiquida em vapoÍ de água. Esse vapor movimenta uma !ürbina, qu€, por slÌa vez,Ì)ro
duz energia eìétÍjca:
Fusõo nuclooÍ
Fusão nuclear é â denominação alada
ao processo em que ocorre a reunião de nú-
cleos pequenos para formarem um núcÌeo
maior. Esse processo é o que ocorre no Sol,
onde núcleos de hidrosênio leve (prótio) se
lundem, iormando núcleos de hélio, com
liberação de grande quantidâde de energia.
 equação rto processo que ocorre no
Sol é:
': 
'l'ti"i--4 fl 
- 
1I-{€ + 2 ?s + 2j1} +J €nersia i'
Essa reação não pode ser realizada ar
tificialmente, pois exige uma temperaturâ
elevadissima. Entretanto, a partir de 1950
os cientistas iniciaram lesquisas no sentido
de obterem uma reação semelhante,
Assim, em 1952 conseguiram realìzar a
pÍimeira fÌìsào nâo-controlada, que consti-
Í\ì. a pÍimeiÍa bomba cle hìdrogênìo.
Observe algumas das reações possíveis de fusão:
iH+ìH 
-
iH+ÌH-
:He + lHe 
-
, i-.le2!.!.,i.....,
ôn + j.-.. energra '.
.,(,:, I . ,, _,./_
:He +
jHe +
r! /"!4""
1He + ziH + i enerera ì
i , - " ' ' )
Para iniciar esses processos de fusao üsa-se, como energia de ativação, a energia prove-
nienre da explosão de uma bomba atômica. Atualmente são desenvolvidas pesquisas quevi-
sam obteÍ oulros métodos d€ ativação; alé o momento essa fusão não pôde ser con!Íolada€
fim de oblermos €neÌeia útil.
332 !nidâdê7 
-A râdiãrividade
Desse modo, podemos dizeÌ que a bomba atôinicâ nâda mais é que a espoleta da bombâ
de hi&ogênio, libeÊndo a energia necessári a para a tusão- Umâ vez ocoÌrida esta tusão,,
energiâ liberada é extemamente grande. Já forâm detonâdas bombâs de hidroqênio de ate
500 megâtons.
Observação:
Já se sonba, há alguns ânos, com a construção de um reâtor nucl€ar de fusão. Mâs. Dara
que ocorra a tusáo. a tempeÍar!ua mmima é de J00 mrlhòes Je grau\ Cetsius. e art agoã só
se conseguiu atingir 200 milhões de gÍâus Celsius, por uma frâçãojlfi!11Àde tempo. Nâ
Universidad€ de São Paulo existe um reator de pesquisa de fusão, onde foì consesuida a
tempeütura de I ,6 milMo de graus Celsius.
0 quoír Íop-o mois novo porçúo do moléÍio
O LaboratóÌio Nacional do Acelerador
Fermi (Fermilab), centro de pesqujsas noÍe-
americano de ffsica de âltâs cnergiâs, anun-
ciou no último 2 de março Ìrm fato cientifi-
co revolucionáÌio: a descobertâ de uÌÌa
raríssima folma de matériâ, tuì Írovo tipo de
qua*, batizado rop.
Desde 1932, sabe se que o núcleo dos
átomos é formado por prótons e nêutrons,
tidos na época como partículâs elementares,
isto é, indivisíveis. Mâs, no inicio da décâ-
dâ de 70, ficou evidenciado que essâs duâs
partÍcuÌâs, por suâ vez, também têm estlu-
tum intema. São constituídas por partículas
menores, chaÌnadas quarks,
Experiências permitiram a identjfica
ção de cinco tipos distintos de quarks. O p
e o d.rÌu são os mais comuns e formam os
prótons e nêütrons. O rtftÌ nge, o charn e o
òotron (esse último descoberto em 1978)
completam a Ìista dos quarks conlìecidos
Após cerca de quìnze anos de buscas,
com pequerìos sucessos útercâlândo gran-
des ftustrações, a descoberta de mais um
quark não é apenâs ânunciada. Ela é larga-
meüte festqâdâpeÌas duâs equipes do Fer-
mìÌab, com ceÌca de quatrocentos cientistascadâ uma, que independentemente produzi-
mm a evidênciâ de que o quark rop existe-
Sobrcvoando Ilìinois (EUA), é possível
ver um enoÌme anel peÍfeitamente ciÌcular
e com 2 km de diâmeho, râsgando â mono-
toÌnâ dâs terras platÌas daquele estado-
[ . Ì Cadâ equipe ocupa seu pavilhão de
trabaÌho ao longo do ânel. em dois setorcs
diametraÌmente opostos, conhecidos como
áreas experimentâis B-Zero e D-Zerc.
O gnnde anel, conhecido como Té-
vatrcn, é um aparato vital para a pesquisa
de particulas. Ao longo de seus 6,3 Lrn de
extensão, feixes de prótons (partículas com
carga eÌétÌica positiva) e ântiprórons (anti-
particulas do próton, ou sejâ, prótoÍÌs.com
cârga nogatrva) são aceÌerados em sentidos
opostos âté atingirem altíssimâs energjas.
Os feixes de prótons e antipútons viâ-jam aumaveÌocìdade praticamente iguât à
velocidade da luz (300 000 kÌÌr/s). Eles se
cíuzam frontalÌnente, bem no centro das
áreâs cxperimentajs B-Zero e D-Z.3ro. Exa-
tamentc âi está o foco das atençòes dc todos
que pâÍticipam dessa pesquisa.
A câda milésimo de segrndo aproxi-
madamente, um póton arrebenta-se em
coÌisão violentâ e frontâl contra suâ ânri-
païtícula. Matéria e antimatériâ aniquilam-
se completaÌÌìente, num transienre insrantâ-
neo de pura Ìadiâção. No caso do Tévarron,
â colisão é tão vioÌentâ que esse lrânsiente
radiativo chegâ â ter densidade de energia
comparada àquela do universo nascenre,
cerca de um milésimo de segundo depois do
"BigBang".
| . I Essâ colisão pÍóton-antipúton é
extraoÍdinfuia. Não há nenhum fato em
- l
Ì-
cápiru o2 a radìâr vidade artiriciat 333
nossa experiência comum que se assemelhe
a eÌa. Seu trânsiente de radiação, brutâl-
mente energético, imediatamente se re-
mâterìaÌiza em um chüveiro de novas paÌ-
ticr âs às vezes, cercâ de hezentas , que
expÌodem em todas as direções, numa
constatação direta dâ equivâlênciâ ener-
giâ-matédâ propostâ peÌo físico alemão
AÌbert Einstein (1879-1955) em sua fór-
ÌÌlula n = mcz (onde E é a energia, m a
massa e r a velocidâde da lÌrz).
Essâs partículas qüe emergem dâ co-
Ìisão são de extÌemo inteÌesse pâÍa os Írìsi
cos. A paÍir de sua ânáÌise são deduzidas as
propriedades dâs menores e mais tunda-
mentais sementes da matériâ, bem como as
leis segxndo âs {ìuâis essas paÍículas inte-
E
ê
ô
ô
a @
- l 3
e
@
@
@@
@
I
- l
334 unidadeT aradiatividade
[...] Para começâÌ, o qrÌâÍk tdp é uma
espécie de peça frndamental de um quebra-
cabeças. isto é, de uma teoÌia que organizâ
toda â forma de matériâ existent€ no univer-
so. Essa teoria é conhecidâ como o 'modelo
padÌão' das particrúas elementares-
De forma simplifìcada, esse ÍnodeÌo
pode ser üsto como uma versão modema e
atual dâ tabeìa peÌiódica dos eÌementos. No
Ínodelo pâdÌão, as pârticìÌlas apresentam-se
âgora em duas {amíÌias: a dos quarks e â
dos leptons.
São seis 06 léptons conlìecidos, sendo o
mais famoso de todos o elétror (partícula
de calga elétdca negatila que gira em tomo
do núcÌeo atómico).
[...] PaÌa que a estÌuturâ matemática
do modelo padrão ten1ra status de teolja,
sem anomalias ou inconsistências inleÍnas,
é preciso que as famílias dos léptons e dos
quarks apresentem-se em três subfamilias
de dois constituintes cad
€spécie de espeÌho no qual uma família
rcflete-se na ouEa. O quark ,op agoÉ com-
pÌeta de lbrmâ espetacular esse elegant€
[...] O modelo padrão faciÌmente
âcomoda um m€canismo teórico por Ìneio
do qu.al se pode deduzir ÌÌma pÌefeíência na
fomâção de matéíja sobre antimatéria du-
ÉÍte a génese do unìverso. O esiudo desse
.mecanismo é um dos principais objetivos
€m experimentos atuaÌmente €m curso nos
EUA, na Euopa e no Japão-
Adaptado de: Arthü. K, A, i,1&iê1.
Ciência Hoje, 1a\logl:70-2, abL 1995.
Cìentistcts de rálíos pdíses artmam que a não-prolííeração txão basta
P0Í um mundo livre dos 0rm0s nucleoÍes
Embora esteja em vigoÌ há 25 ânos e
reuna I 78 paises, o Tratado de Não-ProÌife-
ração de Armâs Nucleares (rNP), hoje a
únicâ baÌreita intemacional contra esse tipo
d€ ân]JÀ Ìrão contém üÌnâ âgeÌdâ brm
definida pârâ o desarmamen.o nuclear. O
acordo solicitâ qüe âs potênciâs nucleares
estabeleçam, de boa-fé e em prazo não
distante, condìções para a eÌiminação de
seus arsenais atômicos, mas o compromis-
so não foi cumpddo. Ao contnário, os aISe-
nais nuclearcs dos cinco paises que tinhâm
bombas atômicas em 1970 cresceÍam
assÌrstadoramente, e hoje váriâs outras na-
ções dominâm âs tecnologiâs de coÌìstrução
de tâis âÌmas. Essa jndefinição tornâ ne-
cessáÌio um acordo mais âbÌangente e efeii-
vo, que garanta, além da úo-proliferação,
üma agenda fiÌal de desamâmento.
O melhor caminho paü isso seÌia a
rcalizâção de Ìrma Convenção Mundial de
AÌmas Nucleares, semelhante às duas
outras convenções sobr€ âÍmâs de grande
poder de deslruição, ambas em fâse de
homologação pelas nações: a das ârmâs
químicas e a das amas bioÌógicas,
Parâ tomar viáveÌ Ìrma convenção qÌre
elimine de uma vez por todas a âmeaça
atômicâ, é preciso defìnìr claramente as
etapas de preparâ9ão dessa convenção, os
cdteri,os fmdrm€ntais d€ um acordô d€sse
porte, e ainda conscientizaÌ a opinião pú-
blica quanto à necessidad€ de substituiÌ o
TNP Esses são os prirçìpais objetivos do
grupo de estudos oÍganizado, em novem-
bro do ano passado, dumnte encontro
prcmovido pela Ìnteriìationâl NetrvoÍk of
Engineen and Scíentists Agâinst Proliferâ-
tion (Inesap) na cidade aÌemã d€ Mütheim.
O gÌupo integÍado por 55 cientistas.ou
engenlìeiÌos de 19 paises apresentou, em
abiÌ dest€ ano, o seu esrudo pieliminâr em
NovaYork.
Os cientistas partem da constâtâção de
que, nas rìações industdalizadas, a elimi-
nâção total de ârmas nucleares começâ â
ser vista como unxprojeto necessário. Em
países com arsenais atômi
vicção da opinião públìca de que tais ârse-
nais não contÍibuem pâra â segurança na-
cionâI. Também vem sendo reconhecido
que a existência de aÌsenais legitimados
Ì-
capíturo 2: A rádialìvidádê âniJiciat 335
peÌo TNP rcpresenta um fator de ìncentìvo
à proliferação dessas armas. A decisão por
üma convenção mundial, poÌ1anto, estaria
de acordo com essa consciênciâ coletiva e
ârnda obedeceriâ ao disposto no "aÌ1igo IV"
do TNR que plevê o desamamento total de
todos os países signatfuios.
[...] O primeiro passo seria uma rc-
solução, no âmbito das Nações Unidâs,
definindo umâ agenda pâra negocjações na
Conferência de Desarmamento da própda
ONU. Esse foi o pÌocedimento âdotâdo nas
negociaçôes dâs convenções de outras
aÌmas de destruição maciça. O estâbeleci-
mento de uÌna convenção nucleat mundiaÌ,
entretarto, dependerá da efetivação de
vários acordos intemacionais. Um deles, o
de suspensão de testes nuclearcs, previsto
paÍa 1 996, foi homologado na Conferênciâ
de Extensão do TNP Entre aqueles que
âinda não foram n€gociados, os mais im-
portantes são os de suspensão da produção
de explosivosrmclems, de elimjnaçâo gra-
dlÌaì dos atuâis arsenâis atômicos e de con-
trole de tecnologia de mísseis.
I. Acordo pata a suspensão total de pïo-
dução de explosiws nuclea].es
[-..] Esses materiâis são: o uúnio altamente
effiquecido em urânìo-235, o plutônio com
qualquer composição isotópica e o rrírio.
um eficiente catalisador do pÌocesso de
explosão. Nos Estados Uddos e na Rússjâ,
os estoques desses mâleíiais são enormes.
II. Aco o .1e elínínaçaô gradual de arse-
PeÌos acordos atuais entre os Estâdos Uni-
dos e a Rússia, 
--sses 
pâises terâo cerca de
6500 bombas nucÌeares no ano 2003. Essâ
quantidade âinda supera em cinco â oito
vezes a soma dos arsenais das demais na-
ções nuclearizadâs. EntetaDto, outro acor-
do, hoje em discussão entrc os dois paises
com maiores ãsenais, paÍa eliminaçâo de
mais 1000 bombas nucÌeares,já possibìli-
târiâ â incÌusão das demais nacões nu-
clearizadâs em acordos tutulos. lsrael. índiâ
e Paquistão, países detentores de tecnolo-giâs nucleares, em condições de Ínontagem
de arsenâis, certâmente acompanhariam
França, Inglatera e China e participâriam
de decisões futums.
L Acordo para um sistema de contrcle de
tec Òlogia de nísseis
A multiplicidade de equìpâmentos capazes
de tansportaÍ bombas atômicas e ÌânçáJas
sobÌe aÌvos distantes dificulta o estâbeleci-
mento de acotdos intemacionais parâ o
controÌe dessas tecnoÌogias. Somente o es-
foÌço equivaÌente à instìtuição de outra
convenção 
- 
uma Convenção de Mísseis
Balísticos pemitiÌia dimensionar o con-
troÌe e a eventual eliminação de mísseis
paÌa Ìançamento de bombas nÌrcleffes.
O pap€Ì dâ Améríca Latina
Para surprcsa de muitos, a Amé.ica Latina
ocupâ umâ Ìiderânça mundiaì em acordos
que superem os impasses atuais do TNP No
continente existem hoje três acodos de
não-pÌolitèÌâção ind€pendentes do TNP,
torlos homoÌogadès pelos signaráriqs e de
âlcance abralgente quanto às sâlvaguaÌdas
contra bombas atômicas. Por oÍdem cro-
nológicâ, eles são o Tratado de TlateloÌco,
o Acordo Bilâteral Bmsil-Argentilla e o
Acordo QuâdnpâÍito que envoÌve a Ar-
gentina, o BüsiÌ, aAgência lnternacional
de Energia Atômica (AIAE) e a Agência
BrasiÌeiro-Argentinâ de Contabilidâde e
Conlrole de Materiais Nuclearos (ABACC).
[. ] Os acordos Ìatino-americanos vêm
atraindo o interesse de muitos países. A
ABACC está sendo exâmiÍada como pro-
tótipo de agências de inspeção que pode-
riam reduzir as tensões entre pâíses do
Oriente Médio, da região sul dâásja c da
peninsula da Coréiâ. Nessas regjões, o esta-
belecimento de acodos semelhantes permi-
tiriâ umâ mâior Ìiberdâde de escoÌha das
instâlações que seÍiam inspecionâdas. No
Oriente Módio, por exemplo, tal acordo
permjtjÌia inspeções em instalações ÍÌu-
cìeaÌes de IsmeÌ e em ìnstaÌações químicas
de países árabes. E na península da Coréia
poderiam ser negociâdas inspeções de
instalações nuclearcs da Coréia do NoÍe e
de bâs€s militmes da Coúia do Sul que
possãn abdgaÍ ârmas nucleares dos Esta-
dos Unidos.
Exrâído de: Fêrnândo c!È Souzê Bdr6.
Ciênêìa Hoje, 201117): 59-61,janJtev. 1996.
336 LJnidadeT a radiatividad€
VilriÍicoÉo de Íeieilos rudiotivos
A necessidade de buscâÌ âlternâtivas
para o armàzenâmenÌo seguro e permâ-
nente dos rejejtos üdiâtìvos originános da
operação das usinas nucÌeoeléüicas e do
seu desmonte, no próximo século, bem
como dos rejeitos militares, herdados com
o fim da suerrâ fria, levou o SRTC (Savan-
nú River Technology Center) â inveslir
bilhões de dóÌares em pesquisa e desen-
volvimento de aÌternativas para a solução
desse problema.
O primeÈo objetivo em todo o gercncia-
mento de prcdutos râdiâtivos no SRTC é
conveÍter os subprcdulos oÌiginários da
prodüção das bombâs nucleâres em formas
mais estáveis para armazenamento seguro
por lonsos periodos. A chave encontâda foi
a vitrificâção- A tecnologiâ da vitrificâção
originou-se nos anos 50 quando cientistâs
começaram os estudos do acondìcionamen-
to dos rcjeitos em vidro. A vitrificação qú-
mica possibilita â união de mat€riais pe-
rigosos e/ou üdiâtivos, ou sua misturâ €m
invólucros peÌmanentes de vjdÍo. Os re-
jeitos não são memmente dissolvidos no
vìdro, eÌes são combìnados com o vidro
tundido em nível molecular, tornando-se
pârte do reticulâdo cristâlino do vidro- As
pesquisas têm mostrâdo que â vìtÌificação
tem vìda supedor a 10000 vezes a do con-
crcto, outra fornÌa tradiciorÌal de almazena-
mento de rejeiios mdiâtivos. Reâtores ex-
perimentâis de fusão de vjdÍo têm sido usa
dos desde 1975 para o aperfeiçoamento do
processo. Os cientìstas do SRTC têm pro-
duzido mais de meio milhão de toneladas
de produtos vìtrificados originários de
despejos ou rejeitos industriais dos mais
variados tipos.
A tecnoÌogiâ de vitrificação é conside-
Ìada a mais segura pela Agência de PÍo-
teção Ambiental dos EUA, pïâ manuseio e
armazenamento de rcjeitos com alto nível
de atiüdâde mdiativa.
Muitos tipos de rejeìtos podem scr vjtri
ficâdos, dos quais destâcam-se:
. lama ou tortas compostas com hidróxidos
metáÌìcos, caÈonâtos, nitratos ou sili-
.resinas de trocâ iônica (orgânica ou
inorgânica), filtros iÌìorgânicos, zeolitos;
. amiânür oÌì fibrâ de vidro;
. pó de incineradores c fámacos;
. soÌo ou matedâìs geológjcos;
. concreÌo conutmlna(lo;
. Írateriais com contaminação radiativa;
. rejeitos qúmicos;
. rcjeitos originados da análise de produtos
A habiÌidade da vitrjficação de re-
jeitos depende fundamentâlmente dâ ca-
mcterização do produto a ser trabalhado.
Os cientistâs do SRTC analisam a com-
posição de todo líquido ou sólido, incluin-
do metâis nobles, âctinídios e aqueles qüe
exigem mânipuÌação remota, como os
üdiativos- No processo de cârâcterizâção
dos rejeitos, buscando a meÌhor forma de
vitrificá-ìos, são utilizâdâs as mais âvan-
çadâs tecnoÌogiâs de pesquisâ, que in-
cÌuem espectroscopia de massa e atômicâ,
cromatogrâfia gasosa, crcmatogrâfia iôni
câ, espectroscopia eletrônìcâ e dilÌação de
mios X.
O SRIC tem estudâdo o compo.tâmen
io no vidro de pmtjcamente todos os ele-
mertos da tabeÌa periódica e utiliza um
sistemâ própÌio para chegâr à melhoÍ com-
posição. O modelo utìÌìzado âssegnrâ âlta
viscosidade do tundido gaÌantindo erande
duâbììidade do invólucro finâI. Nos pÌo-
bleÌnâs mâis complexos, o controle da com-
posição é obtido por mcjo de um código
OrogÍâmâ) computacional, desenvolvido
no própdo SRTC, utjÌizardo parâmehos
O SRTC tem umâ longa tradjção na
tecnologiâ de tusão, como Ìesültâdo do Ììso
de diversos reatores de fusão, equipados
tanto pam sislemas de extrâção de gâses
secos e úmidos (relâcjonados com particu-
lados ácìdos ou não existentes nos rc.jeitos).
Ì
ç!q!!9q?:4lqdiaÌìvldadêârliriciâl 337
O esquema ao lâdo ilustra
Ìrm reator de tusão modelo
DWPF ütilizâdo tânto pârâ
vittificação de rcjeitos al-
tameníe radiativos qüânto
pâÍa não radiativos.
A tecnologiâ de vitrificação é trans-
portável, isto é, os diversos componentes
que Íàzem paÍe da "fábricâ" de ütrificâção
são montâdos em contêineres trânsportados
para o Ìocal onde os rejeitos são prodlrzidos.
Umâ vez interljgâdos, â unidâde vitrifica
tudo o que está ârmaz enado nos depósitos
provisórìos, evitândo com jsto o custo e o
risco de um transporte de materiâl nocivo às
pessoâs e âo meio ambiente.
O custo de se ajustar a leis c Ícgulamen-
ros, câda vez mâis restritivos, no que con-
cerne ao manuseio e estocagem dercjoitos
contâlÌinâdos, estácâda vez mais elevado.
A vitrificação pode aìnda parecer mâis cara
do que as 1òrmâs kâdÌcionais de arnìazeÌÌa-
mento, tal como â concretagem em bârris
de aço iro'ddável, porém elâ apresentâ umâ
redução de até 97% no volume compaÍadâ
ao do cimento, além, é claÍo, da duÍâbilida-
dejá mencionâda. A vitrificação possibiÌita
uma forma viável de processar rej eitos pe-
rigosos e ainda reduzir as exigênciâs legais
Adaptádô de: Savannah River
Technology Center (SRTC),
obtido èm seu sfte na lnteÍnet
{http://www.src.sov/seneral/
sci tech/technoloqies/vitriÍication
/deÍault,hlml), dez, 1996,
33a Unid.dê 7 
-A 6dial vidâde
ffi Exercícíos complementa res ffi!Íg-íj,Hs.ffiffi.Ëjiffiji,t$Ëílij
1ì Nunesp SP) A natureza das Ìadiáçóes 
€mitidãs peta desintégrâção sspontánèa do ,:1U podó se. estu
dada aÍavés doãÍanjo experimenral mostrado nã íjsura
A ãbortura do bloco dê chumbo dirige o teixe dè râdiaçáo parô pôsr enrrê duas plãcas ot€Íicamente
cãfÊgadas, veriÍi€ndo-se a separâçáô èh rrês novos feixes, que aringêh o detecror nos pontos 1,2 e 3.
a) Oual é o tipo d€ Ìadiação qoe áringe o derecror no ponto Í/ Justifiquè.
b) Fõp.€sentando por X ô novo núcleo formâdo, escr€va a €qu6ção batánceada dá roação nuctear
responsável pelâ r.diaÇão detêctâda no ponto 3,
2l (FAAP-SPI O contadorceigêró um aparelho que é usãdo para s€ber o nÍvêt de:
3) (UFCE) A expressáo "lusão nuclear" é equivãlenre a:
a) lìqueÍâçáo dos núcieos.
c) quebrade núclêosÍormando núcleôs mênôre6.
d) reunìáo de núcloosÍormêndo núclêos hãiore5.
4) (FAAPSP) Indiqueejuslifiquese a r€açêo sbaÌxo coníh!i!m êxèhplo detusão nuctear:
,3:u +h -+ ,i3Kr+ 3h
5) (FE|-SP) A bomba de hid rogênio é u m ãxemplo de re€çáo nuclear:
b) ondê ocore apenasemissão de raios alfa.
c) ondêocor6 apenasemissão de rãios beta.
e) onde ocore ãpênas em issão de ráio6 sama,
6) {FAAP SP) O que éíissão nucêa.?
7) {FAAP-SP} Ouâla diÍerença entre radiatlvidâde do Lrânio 235èsuá tssáo nucteár?
al lUniÌáu SPì Erãmine a segu ntê proposiçáo:
"A radiação gama apresêntâ pequono compÌimento de ôôda, sendo mais pènêtranre que âtfâ, beta e
d) parcialh€nte coíetã.
c) eíada, porque não existem Ìadiaçóesgâma.
F
Capíilto 2 
- 
A rádidivÌdâdê âniticiâl 339
9) (FCl\,4SC-SP) Pêríodo de sèmidêsintegEçáo {oú meiã vida)de um êlêmento radialìvo é otempo
a) a metãdèdaquantìdâdeìnjcìal dos átomos do elemento sodesintegra,
b) rodos os àlomos do eleFênlo s d6ì nregí8 4,
c) 6,02 1023 átomos do €lsmento e desintegram,
o 'l moluo èlercnto 6ê desintêgrá.
'l o) (FCI\,1SC-5P) Â êq uaçáo lHe + i8e --+ 1:c + x rcpresentâ a reâçáo q ue lêvou à dêscobêrtá dâ
partícu la X. Ëssa panÍcula é um:
a) caiôn. b) ânion. c) nêútíbn. d) púton. e) elétron.
11) (cesgranrio-RJ) o procêsso deÍissãodo urãnro, èm queselorma o prasiodímio (Pr), é repr€sentado :
perá equação'z8tu+h -> rgPí +x +3h.
X rêpresônta o elêmento:
ã)SBr b) 38,ôce. c)Sas. dÌ 8Fe. eì Tse
12) (UnB) Considerãndo asequaçóes ôbôixo:
ì ,6FD ---+ iiNi.B
r) ,33u +ln + 1Í;Ba.fK,.3h
[D 
'Su + ïlnì + ]re
pod€mos ãÍirtur q!e:
a) o cobalio 60 se desìntêgra com emissãode umô pârtículâ,dândoo seu isótopo, o nlqoel60.
b) ourãnÌo235sedesintegracomemissãodeumâpârt ículaal fa,dandotórìo231.
c) o tório 231 ê o bárìo 141 são isólopos. porqoe ambos provêm da desintêgraçáo do átômo dê
d) â rêação llrepresenia umãÍusáo nucleai
131 (FEl-sP) Ouãntas pã niculâs alfa e beia, no totã l, são emìtidas qua ndo o álomo de 23tU aëtránslotma
ãÌé ?Pa?
14) (PUc sP) Nafamília radisliva naturãldolório, parte-sêdo'?3;Th e chesa-se aô 
'?3lPb. os númerosde
pâÍículâsalfae beta emitìdas nêssê pÍoceso sáo, respectivamente:
a) 1e1. b) 4e6. c) 6e4, d) 12ê16. e) 16ê12.
15) (FMUsP) Ameia-vìds dolsóÌop. radiat iwïNâ é de 1min. Em quantos minúos r2 g dessê isólopo
se reduzem a3g?
a) 1. h) 2. c) 3. Ul 4- e) 5,
'l6l (Fuvest-sP) O lobalto 60 (?9co). usado em àospitais, têm meia_vÌda de cinco a nos calculequantos
molsdecobal io 60 r€stãrãoãpósvinte anosem uma amosÍa que in ic ia!mentecont inha 109 desse
171 (C€ssrãnrìo RJ) Um elemenlo possui um rádioisótopo cuiâ me!â vidá é de 250 anos oue poÍcenta
sem dâãmôsÍa inicialdess€ ìsóÌopo exislirá depois de 1000anos?
al25'/,, bl 12,5%. cl 1,25v", dl 6,25%. e) 4%
34O Unidãdê7-AEdialividade
1a) (Unitã!-SPì Assinaleá álternrtivacoÍeta:
a) Ouando um átômo€mire uma partícuta q,s€u Z aumenia2 unidãdes eseu Aaumentá 4unidades.
b) Podêmos classilicár um elom6nto como râdioârivo quando seu isóropo mâis abundante emitir
radiaçóes elêÍomagnéti€s e parrícu las de seu núcteo pará adquirn esabitidade,
c) As partículas d são consrituídãs de2 prólonse2 ètéironsjeãs particuÌasp, por 1 p.óton e i etérror,.
d) Ouandoum átomo emite umá párr ículãp,seu Z diminui l unidãdêê seuAãumentâ l unidade.
e) As pãíiculasú, p e ïsãoconsideradas ìdèntìcâs èm ssus núcteos e diferentes na quentidade oe
êlétrons q ue possuem.
19) (UniÍotsCE) AtrênsÍorhação do'?3s6Ra em'?J:Po ocorê com emissão dê:
a) l partículâ alÍa. dì 2 pãrtícutas atÍa,
b) 1 partículã beta. e) 2 particutas bera.
c) l partlculâ alfa o I pãrticula betâ.
20) (Vunesp SP) Em 1902. nutherÍord ê Soddy descobrirám a ocoÍência da transmutação rãdioarivâ
invêstigândo o processo êspontôneo;
ïFa-+ ï3Rn+x.
A pôrtícula xcorêsponde a um:
â) núcleodehélio, d) nêutrcn.
b) átomo dehidrogênio. e) etétron.
21Ì {Vunesp SP) Ouandoumátomodoisótopo228dorór io l iberãumapart icutaatfa(núcteodehét ioco,, ,
2 prótons e número de massâ 4),Íansforhã se êm um áromo de rádio, de âcordo con â equáção ã
Os vãlores de z e y sáô, respectivamenre:
al AA'22A. c) 9Oe224. ê) 92ê230.
b) 89ê226. d 91 e 22t.
22) {Unisantos-SP) Na Íeâção nuclear lHe + X 
- 
]H+l lo,oetementoxpossui l
ã) número ârômico 7 e númefo de massa 15.
b) 7 prótons ê 7 nêuÍons.
c) 3 prótons e 7 nêutrons.
dì número atômico 7 e número de massa 1 6.
e) I prótonse 18 nêutróns.
23Ì {PUc-sPì AequaçãonuclBarllN+d 
- 
1ao + ..- será coretamente comptelâda com:
ã) um proton. d) uma panícula atfâ.
b) um elérron. e) uma partícuta beta.
24) (FEISP) Notratamênro dêcétutas câncerosas é usãdo bonbardeamenro de paÍr ícutas radioat ivâs
emitidaspelo isótopo 60 docobâltó.As reaçóes envotvidas são:
:?co + x 
- 
i9co
:9co + y+!8Ni
as pârticulas r e y sáo, respectivamente:
a) ãtÍã ebeta, d beta e beta.
bì nèuÍon êbeta. e) nêurrón ê nôutron.

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