Química 12º

ENERGIA NUCLEAR

Escola Secundária de Caldas das Taipas

Combustíveis alternativos e algumas alternativas aos combustíveis

Para começar...

História Energia nuclear

Radioatividade

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Marie Curie PrósContrasDesastres

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Um pouco de História...

Antoine Henri Becquerel, França (1852-1908)

Marya Sklodowska Marie Curie, Polónia (1867-1934)

Pierre Curie, França (1859-1906)

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Um pouco de História...

“Lembras-te do dia em que me disseste: ‘Gostava que o radium tivesse

uma bonita cor’? Olha… olha!”

“Lembrar-se-ia para sempre desta noite de pirilampos, desta magia!”

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Um pouco de História...

Casal Curie

Um pouco de História...

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“Não tínhamos dinheiro nem um laboratório decente para levarmos a cabo a nossa

importante e difícil tarefa”

“Era como criar algo a partir do nada!”

“Às vezes passava um dia inteiro a mexer uma massa fervente com um varão de ferro

quase do meu tamanho. Chegava à noite morta de cansaço.”

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Um pouco de História...

Casal Curie

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Um pouco de História...

“Se a nossa descoberta tem futuro comercial, isto é um acidente do qual não devemos aproveitar-nos. O rádio

vai ser útil no tratamento das doenças, e parece-me impossível tirar proveito

disso.”

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Um pouco de História...

Albert Einstein, Alemanha (1879-1955)

Otto Hahn, Alemanha (1879-1968)

Fritz Strassmann, Alemanha (1902-

1980)

Enrico Fermi, Itália (1901-1954)

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Energia Nuclear

Sabias que?!

A 1ª central nuclear ampla

abriu em Calder Hall, Inglaterra,

em 1956.

1kg U 2 mil ton carvão

8 mil barris petróleo

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Energia de Ligação Nuclear

Dada quantidade de Massa

Conversão em Energia

Formação de um núcleo

atómico

Mantém juntos os nucleões

Teoria da Relatividade

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Estabilidade

Estabilidade Nuclear

Núcleo leve

(excesso de neutrões)

Núcleo pesado (deficiência

de neutrões)

Núcleo Radioativo

Isótopo Radioativo

Radioatividade

Instabilidade

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Estabilidade Nuclear

Relação entre o número atómico e número de massa e a estabilidade

do elemento.

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Estabilidade Nuclear

Números Mágicos

Número de protões 2 82

0

2

8

5

0

8

2

11

4

16

4

__

_

Número de neutrões 2 82

0

2

8

5

0

8

2

12

6

18

4

19

6

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Estabilidade Nuclear

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Isótopos

* Igual número atómico

* Diferente massa atómica

Declinam para atingir a estabilidade

Cadeia de declíneo

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Emissões Radioativas

* Partículas * Partículas * Raios

Sabias que?!No ano de 1990, a Energia

Nuclear era a fonte energética de maior crescimento. Mas

em 2005 já era a segunda de menor crescimento.

Radiação energética Partículas

subatómicas

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Partículas *

* Carga positiva

* Excessivamente pesadas

* Não penetram a pele

* Ex: Urânio-238 Tório-234

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Partículas

* - ou +

* Metade da velocidade da luz

* Pouca massa

* Penetram alumínio (5mm)

* Ex: Estrôncio-90 Ítrio-90

Decaimento -

Decaimento +

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Partículas * ≈ raios X

* Carga neutra

* Sem massa

* Velocidade da luz

* Ex: Rádio-226 Rádon-222

Decaimento

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Emissão de partículas radioativas

Poder penetrante das diferentes emissões.

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Emissão de partículas radioativas

Tipo de

radiação

Carga da

partícula

Massa (unidades de

massa atómica)

Velocidade

das

partículas

Capacidad

e ionizante

Poder

penetrante

Travada

por ex.

por

Partícula alfa ( ou )

+2 4 Lenta ElevadaFraco, mas

provoca danos

Folha de papel ou

pele

Partícula beta negativa (-)

-1 1/1850 Rápida MédiaModeradamente

penetranteAlumínio

Partícula beta positiva (+)

+1 1/1850 Rápida MédiaModeradamente

penetranteAlumínio

Partícula gama ()

0 0 Muito rápida (velocidade da luz)

Elevada Muito penetrante Chumbo

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Emissão de partículas radioativas

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Tempo de meia-vida

* Ritmo a que o isótopo se declina.

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Tempo de meia-vida

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Tempo de meia-vida

O acidente no reator nuclear de Chernobyl, em 1986, lançou para a amosfera grande quantidade de estrôncio radioativo, cuja meia vida é 28 anos. Supõe-se ser este isótopo a única contaminação radioativa e sabe-se que o local poderá ser considerado seguro quando a quantidade do isótopo se reduzir, por desintegração, a 1/16 da quantidade inicialmente presente.

Determine em que ano o local poderá ser habitado novamente.

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Radioatividade

Propriedade de núcleos instáveis

Sabias que?!

Medindo a quantidade de U-238 e de Pb-206 nas rochas da superfície da

Terra, os cientistas determinaram que a idade da superfície terrestre se situa

entre os 3.5 e os 4.0 mil milhões de anos. Assim, e considerando o tempo que as rochas levaram a arrefecer, a

Terra deverá ter cerca de 4.5 mil milhões de anos.

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Origem da Radioatividade

* Terrestre

* Cósmica

NaturalArtificial

Sabias que?!

Os fumadores recebem uma dose de radiação de chumbo-210 que se encontra naturalmente no tabaco; e, também, uma dose adicional de radiação proveniente do

decaimento do rádon e do polónio-218.

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Principais fontes de radiação a que estamos

sujeitos no dia-a-dia

Sabias que?!

Braga, Porto, Viseu, Guarda, Castelo Branco e Portalegre são os distritos de Portugal em que há maior acumulação de gases

radioativos ao ponto de se atingir níveis perigosos.

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Datação

* Método relativo

* Método absoluto

Sabias que?!

Os principais produtores de energia nuclear são a França, a Suécia e a Ucrânia, sendo que a percentagem de energia elétrica doméstica resultante da energia nuclear em 1998 pela França foi

de 77%, pela Suécia 47% e pela Ucrânia 44%.

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Datação por Carbono-14

Curva de decaimento radioativo

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Medidores de Radioatividade

* Contador de Geiger

Müller

Esquema de funcionamento de um detetor de radiação – contador de Geiger.

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Reações Nucleares

* Cisão divisão de núcleos pesados

* Fusão junção de núcleos leves

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Fissão ou Cisão nuclear

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Fissão ou Cisão nuclear

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Fusão nuclearCondições para o sucesso de um reator

termonuclear:* Elevada densidade de partículas

* Elevada temperatura do plasma

* Longo tempo de confinamento do plasma quente

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Fusão nuclear

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Tipo de reaçãoMatérias

primas

Temperatu

ra típica de

reação (K)

Energia

libertada

por kg de

combustív

el (J/kg)

Química C + O2 CO2

Carvão betuminoso

7x102 3.3x107

FissãoU-235 + n Ba-143 + Kr-91

+ 2nUO2 (3% U-235 +

97% U-238)1x103 2.1x1012

Fusão H-2 + H-3 He-4 + n Deutério e Trítio 1x108 3.4x1014

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Prós da Radioatividade

* Menos dispendiosa;

* Menos poluente;

* Rentável;

* Transporte menos perigoso;

* Menos resíduos;

* Fiável;

* Reduz o défice;

* Aumenta a competitividade...

Sabias que?!

Apesar da polémica que se gera à volta da Energia Nuclear,

18% das necessidades mundiais de

eletricidade são satisfeitas por esta

via.

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Contras da Radioatividade

* Resíduos perigosos;

* Muito investimento em segurança;

* Poluição térmica;

* Utilização para fins bélicos;

* Ameaça à estabilidade económico-social...

Sabias que?!

O plutónio-239 leva 24000 anos

para ter a sua radioatividade

reduzida a metade, e cerca de 50000 anos para se tornar

inócuo.

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Desastres Nucleares* Acidente nuclear de Chernobyl, Ucrânia, 26 de Abril de

1986 – explosão num reator nuclear.

* Acidente nuclear de Fukushima, Japão, 11 de Março de 2011 – explosão devido ao sismo e tsunami.

* Bomba nuclear Little Boy lançada em Hiroshima, Japão, 6 de Agosto de 1945.

* Bomba nuclear Fat Man lançada em Nagasaki, Japão, 9 de Agosto de 1945.

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Chernobyl, 1986

Sabias que?!

O acidente de Chernobyl teve 400

vezes mais radiação do que a bomba lançada

em Hiroshima, no Japão.

http://www.youtube.com/watch?v=rvAJ_u3Q0Hw

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Fukushima, 2011http://www.youtube.com/watch?v=3ypiDPfL9Yk

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Hiroxima, 1945

http://www.youtube.com/watch?v=BfJZ6nwxD38

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Nagasaki, 1945 http://www.youtube.com/watch?v=6l5jI4iO4-g

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Unidades da Radiação

Decaimento radioativo

• SI: Becquerel (Bq)

• Outro: Curie (Ci)

Dose absorvida

• SI: Gray (Gy)

• Outro: rad

Dose equivalente

• SI: Sievert (Sv)

• Outro: Rem

Sabias que?!

Há um Festival Internacional de Filmes sobre Energia Nuclear a realizar-se todos os anos no Rio de Janeiro entre Maio e Junho. No seguinte link podes ver um vídeo sobre o

festival: http://www.youtube.com/watch?v=xwtx1cFgRHg.

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Sabias que?!

A atividade do rádon equivale a 55% das

radiações a que estamos sujeitos no meio ambiente.

Radioatividade Ambiental

http://veja.abril.com.br/infograficos/natureza-morta/

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Livros* Fórmula de Deus, José

Rodrigues dos Santos;

* Diário de Éve: Madame Curie;

* Hiroxima, John Hersey.

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Documentários* A última bomba atómica, EUA (2005);

* URÂNIO 238, Peace Center;

* Uranium Road, do diretor Theo Antonio (2007);

* The Return of Navajo Boy , diretor Jeff Spitz;

* Fight for Country do diretor Pip Starr;

* Uranium do diretor canadense Magnus Isacsson.

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Filmes* Ameaça Subterrânea (ou

Fire Down Below) com Steven Seagal, EUA (2004), Ocean Pictures, Direção de Rex Piano.

* Ameaça Terrorista (ou Unthinkable), EUA (2010), Direção de Gregor Jordan.

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Concluindo...

“A guerra é o aniquilamento da

humanidade.”

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Trabalho realizado por:

Professora Luísa Esperança

12º C

2011/2012

Escola Secundária de Caldas das Taipas