nº18

Ciências da Natureza e Suas Tecnologias

QuímicaProf. Ronaldo Paiva

Assim como o brasil, outros países também possuem usinas nucleares em atividade, sendo que algumas delas já suportam boa parte da energia utilizada no país. Mas ao falarmos desta enorme Central de Produção Energética, devemos nos atentar para alguns riscos que elas podem oferecer.

O fato é que alguns acidentes já ocorreram nas dependências das unsnas nucleares, e por consequência, afetam toda a região onde estão instaladas. Um dos maiores acidentes da história envolvendo usinas nucleares foi o ocorrido na Usina Nuclear de Chernobyl. No dia 26 de abril de 1986, um dos reatores da unsina explodiu, liberando uma enorme cortina de fumaça com elementos radioativos que rapidamente se espalharam por uma boa parte da Europa e da União Soviética.

Para que um reator funcione são necessários alguns procedimentos de segurança, que garantem o bom funcionamento desse compartimento. Entre eles podemos destacar as hastes controladoras, que têm como principal função controlar as reações em cadeia que acontecem com o Urânio-235 no seu interior, e que devem funcionar regularmente. Dentro dessas hastes encontramos elementos como o boro ou cádmio, visto que estes absorvem nêutrons com maior facilidade, diminuindo as reações que ocorrem dentro do reator.

No acidente da Chernobyl não foi diferente, as hastes foram utilizadas a fi m de controlarem o efeito das reações, porém se comportaram de forma contrária ao esperado e ao invés de inibirem as reações, contribuíram para que as mesmas ocorressem de forma incontrolável.

ACIDENTE DA USINA NUCLEAR DE CHERNOBYL

Um dos maiores

acidentes da história envolvendo

usinas nucleares foi o ocorrido na Usina Nuclear

Chernobyl.

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Outro grave problema foi a falha humana que ocorreu durante a manutenção do reator em uma de suas inspeções, pois não foram seguidas as normas de segurança adequadas para trabalhar com o reator em baixa produção. Logo, o efeito não pôde ser controlado pelo painel de controle, tampouco manualmente, como deveria ocorrer em caso de urgência.

Ocorrido o acidente, o vento encarregou-se de espalhar as nuvens com os elementos radioativos por boa parte dos países vizinhos, e por onde passou afetou a vida dos seres que ali viviam.

O governo soviético tentou manter o acidente em sigilo, sem que houvesse evacuação das pessoas nas cidades mais próximas. Porém, habitantes de uma cidade a cerca de três quilômetros foram totalmente infectados e só foram retirados da cidade depois de terem passado horas expostos à radiação. Dessa forma, semelhante à reação em cadeia de um reator, outros países tetectaram um alto nível de radiação no ambiente, e a partir daí resolveram ajudar a inibir os efeitos que o acidente poderia vir a causar. Muitos países foram infectados com a radiação, entre eles podemos citar a Dinamarca, a Suécia, a França e a Itália.

Assim, Chernobyl ficou conhecido como o maior acidente envolvendo usinas nucleares e segundo a ONU, cerca de quatro mil pessoas morreram, porém esse número é discutível, visto que outras entidades chegam a avaliar cerca de cem mil mortos no acidente.

Texto de Deivid Cezario Teixeira.

ENTENDA O ENRIQUECIMENTO DE URÂNIO

Sabemos que o elemento urânio é encontrado na natureza na forma combinada. O isótopo mais abundante de urânio (238U) não possui um grande poder de fissão. Mas sabemos que o isótopo de urânio (235U) possui um grande poder de sofrer fissão nuclear. A probabilidade desse isótopo do urânio sofrer fissão nuclear é da ordem de mil vezes maior que qualquer outro elemento. A matéria-prima para a fabricação de combustível nuclear nos reatores nucleares é o UO

2. Esse óxido é muito pobre

em urânio físsil (235U), isto é, que pode sofrer fissão nuclear. Aproximadamente 0,7% dos átomos de urânio presentes nesse óxido é urânio físsil, sendo assim necessário o enriquecimento de urânio, ou seja, a separação do urânio físsil do urânio não físsil. Dentre os processos de enriquecimento de urânio, apenas dois processos se destacam industrialmente, sendo a difusão gasosa e a ultracentrifugação.

O processo de difusão gasosa consiste em comprimir o hexafluoreto de urânio (UF6) através de membranas porosas

associadas em série, a fim de separar o (235U) do (238U). No processo de ultracentrifugação, a separação é feita através da força centrífuga.

Para as usinas, o percentual de enriquecimento é de 3% a 5%. Para mover submarinos, por exemplo, precisa-se de urânio enriquecido a 20%. Com 95% de concentração de U–235 produz-se uma bomba atômica.

Fissão do núcleo de urânio – 235U, gerando dois novos núcleos, dois nêutrons livres e grande quantidade de energia.Texto adaptado.

EXERCÍCIOS

1. O processo de obtenção de energia a partir da fissão nuclear do urânio revela um grande potencial para o brasil. Alguns aspectos relativos a esse elemento e ao processo de enriquecimento:

A) Durante o processo de enriquecimento de urânio para utilização em usinas nucleares, os isótopos são separados por métodos físicos e químicos.

b) O isótopo do urânio – 235 é mais físsil devido sua maior massa crítica, ou seja, massa necessária para manter uma reação química em cadeia.

C) Os nêutrons gerados no processo de fissão, dentro de um reator nuclear, são responsáveis pela manutenção da reação em cadeia.D) Durante a transformação do núcleo de urânio em núcleo composto, a razão Próton / Nêutron cresce favorecendo o processo de

fissão nuclear.E) boa parte da energia da fissão é oriunda do defeito de massa (DE/c2). Dessa forma, uma usina nuclear não oferece nenhum risco

de poluição ambiental.

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2. A geração de energia elétrica por reatores nucleares vem enfrentando grande oposição por parte dos ambientalistas e da população em geral, ao longo de várias décadas, em função dos acidentes ocorridos nas usinas nucleares e da necessidade de controle dos resíduos radioativos por um longo período de tempo. Recentemente, o agravamento da crise energética, aliado à poluição e ao efeito estufa, resultantes do uso de combustíveis fósseis, e à redução dos resíduos produzidos nas usinas nucleares, têm levado até mesmo os críticos a rever suas posições.

O funcionamento da maioria dos reatores nucleares civis baseia-se no isótopo 235 do urânio, 92U235. O urânio

natural apresenta uma distribuição isotópica de aproximadamente 0,72% de 235U e 99,27% de 238U. Para sua utilização em reatores, o urânio deve ser enriquecido até atingir um teor de 3 a 4% em 235U. Um dos métodos utilizados nesse processo envolve a transformação do minério de urânio em U3O8 sólido (yellow cake), posteriormente convertido em UO2 sólido e, finalmente, em UF6 gasoso, segundo as reações representadas pelas equações:

UO2(s) + 4 HF(g) → UF4(s) + 2H2O(g) (reação 1)

UF4(s) + F2(g) → UF6(g) (reação 2)

UO2(s) + 4HF(g) + F2(g) → UF6(g) + 2H2O(g) (reação global)

Os compostos de flúor utilizados no processamento do urânio são formados exclusivamente pelo isótopo 19, com massa atômica igual a 18,99840. O UF6 gasoso obtido no processamento do urânio é, portanto, uma mistura de 235UF6 e 238UF6, com massas moleculares de 349,0343 e 352,0412, respectivamente. Numa etapa subsequente do processamento, a mistura gasosa é reduzida a urânio metálico sólido por reação com magnésio.

Com relação a essas informações e aos processos de separação da mistura dos fluoretos de urânio, são feitas as seguintes afirmações:

I. No processo de obtenção de urânio metálico a partir da reação de UF6 com magnésio, a diferença entre as reatividades químicas de 235UF6 e 238UF6 permite a separação do urânio nas duas formas isotópicas puras;

II. O 235UF6 pode ser separado do 238UF6 por destilação fracionada do líquido obtido após resfriamento da mistura gasosa inicial;

III. A ultracentrifugação da mistura gasosa é um método conveniente para se obter o enriquecimento do produto final em 235UF6.

É correto o que se afirma em:a) I, apenas.b) II, apenas.c) III, apenas.d) II e III, apenas.e) I, II e III.

3. O acidente nuclear ocorrido em Chernobyl (Ucrânia), em abril de 1986, provocou a emissão radioativa predominantemente de Iodo-131 e Césio-137. Assinale a opção correta que melhor apresenta os respectivos períodos de tempo para que a radioatividade provocada por esses dois elementos radioativos decaia para 1% dos seus respectivos valores iniciais. Considere o tempo de meia-vida do Iodo-131 igual a 8,1 dias e do Césio-137 igual a 30 anos.

Dados: 1n 100 = 4,6; 1n 2 = 0,69.

a) 45 dias e 189 anos. b) 54 dias e 201 anos.c) 61 dias e 235 anos. d) 68 dias e 274 anos.e) 74 dias e 296 anos.

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4. De vilão a mocinho! Assim pode ser considerado o fenômeno da radioatividade. As radiações podem causar sérios danos biológicos. Produzem e são causadoras de leucemia e de câncer. Entretanto, em doses controladas, a radiação é utilizada para combater e, em alguns casos, eliminar essas doenças.

Considerando-se a cinética das emissões radioativas, se a massa de um isótopo radioativo se reduz a 12,5% do valor inicial depois de um ano, e considerando-se que um ano tem exatamente 12 meses, então a meia-vida desse isótopo, em meses, é:

a) 8b) 6c) 4d) 3e) 2

5. Uma fonte radioativa, como o Césio–137, que resultou num acidente em Goiânia, em 1987, é prejudicial à saúde humana porque:

a) a intensidade da energia emitida não depende da distância do organismo à fonte.b) a energia eletromagnética liberada pela fonte radioativa interage com as células, rompendo ligações químicas.c) o sal solúvel desse elemento apresenta alta pressão de vapor, causando danos ao organismo. d) a energia liberada violentamente sobre o organismo decorre do tempo de meia-vida, que é de alguns segundos. e) a radiação eletromagnética liberada permanece no organismo por um período de meia-vida completo.

GABARITO (V. 17)

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Professor Colaborador: Marcos Haroldo

OSG: 46348/11 FM - André 8/5/11 – REV.: TSS