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O QUE ESTAS IMAGENS TEM EM O QUE ESTAS IMAGENS TEM EM COMUM?COMUM?

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RADIOATIVIDADRADIOATIVIDADEE

Profa Luciane da Silveira SoaresAgosto- 2011

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1895 – WILHEM ROENTGEN1895 – WILHEM ROENTGEN

1896 – ANTOINE BECQUEREL1896 – ANTOINE BECQUEREL

1897 – CASAL CURIE1897 – CASAL CURIE

1902 - RUTHERFORD E SODDY1902 - RUTHERFORD E SODDY

Descoberta da radiação

Minério deixadosobre filme fotográficodentro de uma gaveta

Fontes - www.ngensis.com e www.ufpel.tche.br

Roentgen

Madame Curie

Becquerel

Exemplos de pesquisadores envolvidos com a descoberta da radiação

Filme ao ser revelado

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RADIOATIVIDADERADIOATIVIDADE

É a propriedade apresentada por É a propriedade apresentada por alguns elementos químicos – como o alguns elementos químicos – como o

rádio e o urânio – de emitir rádio e o urânio – de emitir partículas e ondas, transformando-se partículas e ondas, transformando-se

espontaneamente em outros espontaneamente em outros elementos químicos mais leves. elementos químicos mais leves.

Imagem original: www.aboutnuclear.orgAdaptação: G.C.S.

Átomo e seus componentesÁtomo e seus componentes

Próton

Nêutron

Elétron( - )

( + )

Modelo de um átomo genérico

A energia nuclear mantém os prótons unidos no núcleo

Nêutron

Próton

-

Particularidade do nêutronParticularidade do nêutron

Transformação do nêutron

Energia nuclearEnergia nuclear

Próton Nêutron

HHidrogênio

1 próton

HeHelio

2 prótons

LiLítio

3 prótons

UUrânio

92 prótons

Energia de ligação dos prótons

Energia nuclear

Fonte – Enciclopédia Ilustrada do Conhecimento – Reader´s Digest

Numero atômico

Símbolo químico

Massa atômica

Metais

Não-metais

Gases nobres

Lantanídeos( Terras raras)

Actinídeos

Tabela PeriódicaTabela Periódica

Elementos radioativos

Isótopos e radioisótoposIsótopos e radioisótopos

Hidrogênio (1H)

Isótopos do Hidrogênio

Próton Nêutron Elétron

ISÓTOPOS Átomos com mesmo comportamento químico

(Mesmo número de prótons)

Deutério (2H)

Átomo estável

Trítio (3H)

- Átomo instável- Radioativo- Radioisótopo

ESTÁVEIS INSTÁVEIS (Radioativos)Excesso de energia

α

Liberação do excesso de

energia

β

Emissão de partículas Emissão de ondaEletromagnética (Gama)

Instabilidade do núcleo de alguns átomosInstabilidade do núcleo de alguns átomos

Tipos deradiaçõesemitidas

pelo núcleo

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EXPERIÊNCIA DEEXPERIÊNCIA DERUTHERFORD E SODDYRUTHERFORD E SODDY

Fontesradioativas

Papel Alumínio Chumbo Concreto

Barrando a radiaçãoBarrando a radiação

Arte – W.A.S

n

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PARTÍCULA ALFA (PARTÍCULA ALFA (αα))

ZZXXAA 22αα44 + + Z-2Z-2YYA-4 A-4

9292UU238238 22αα44 + + 9090ThTh234 234

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PARTÍCULA BETA (PARTÍCULA BETA (ββ))00nn11 11pp11 + + -1-1ee00+ + 00νν0 0

-1-1ee0 0 = = -1-1ββ00

ZZXXAA -1-1ββ00 + + Z+1Z+1YYA A

5555CsCs137137 --11ββ00 + + 5656BaBa137 137

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RADIAÇÃO GAMA (RADIAÇÃO GAMA (γγ))

Não é feita de partículas com as Não é feita de partículas com as emissões alfa e beta;emissões alfa e beta;

raio X raio X comprimento de onda comprimento de onda entre 10entre 10-10-10 e 10 e 10-8-8 m m

raio raio γγ comprimento de onda comprimento de onda abaixo de 10abaixo de 10-11-11m m

A emissão gama costuma ocorrer A emissão gama costuma ocorrer simultaneamente com as emissões simultaneamente com as emissões alfa e beta.alfa e beta.

Tempo

Ativ

ida

de

Animação: W. Jr. E G.C.S.

Meia-vida de um elemento radioativoMeia-vida de um elemento radioativo

T1/2 T1/2 T1/2

Tempo necessáriopara que a atividadecaia pela metade

T1/2 : Meia-Vida

A0/2

A0/4A0/8

A0

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DESINTEGRAÇÕES DESINTEGRAÇÕES RADIOATIVASRADIOATIVAS

MEIA VIDAMEIA VIDA

É o tempo que leva É o tempo que leva para que a metade dos para que a metade dos núcleos de núcleos de determinada amostra determinada amostra radioativa sofra radioativa sofra decaimento, isto é, se decaimento, isto é, se desintegre. desintegre.

Isótopo Isótopo radioativoradioativo

Criptônio (Kr – Criptônio (Kr – 93)93)

Urânio (U – Urânio (U – 239) 239)

Iodo (I – 131)Iodo (I – 131)

Carbono (C – Carbono (C – 14)14)

Plutônio (Pu – Plutônio (Pu – 239)239)

Urânio (U – Urânio (U – 238)238)

Tempo de meia Tempo de meia vidavida

1,3 segundos1,3 segundos

23,5 minutos23,5 minutos

8 dias8 dias

5.730 anos5.730 anos

24.000 anos24.000 anos

45.000.000.000 45.000.000.000 anosanos

Tempo

Ativ

ida

de

Animação: W. A. S.

Tempo de existência de um elemento radioativoTempo de existência de um elemento radioativo

Tempo de existênciado material radioativo

Radioisótoposutilizados na medicina

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Diferença entre Contaminação e IrradiaçãoDiferença entre Contaminação e Irradiação

Fonteradioativa Contaminada

Irradiada

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SÉRIES RADIOATIVASSÉRIES RADIOATIVASNATURAISNATURAIS

Série do UrânioSérie do Urânio9292UU238238 emissão emissão αα e e ββ 8282PbPb206 206

Série do TórioSérie do Tório9090ThTh232232 emissão emissão αα e e ββ 8282PbPb208208

Série do ActínioSérie do Actínio9292UU235235 emissão emissão αα e e ββ 8282PbPb207207

99,3% → 238U

traços → 234U

0,7% → 235U

O urânio na naturezaO urânio na natureza

Minério de urânio

Urânio (U)

Interação do Urânio 235 com o nêutronInteração do Urânio 235 com o nêutron

Calor

Fissão do Urânio 235

24

REAÇÃO EM CADEIAREAÇÃO EM CADEIA

Molécula de 235UF6 Molécula de 238UF6

Moléculas

de 238U

F6

Enriquecimento do urânioEnriquecimento do urânio

Efeito da força centrípeta

Arte: W Jr.

Do minério de urânio à pastilha combustível

Do minério de urânio à pastilha combustível

Minério de urânio

Yellow cake

Dióxido de urânio

Pastilhas combustíveis

Hexafluoreto de urânio

UF6

235

238

Enriquecimento

Reação de fissão em cadeiaReação de fissão em cadeia

Criação – W.A.S e W. Jr.

Bomba atômica

Se

m c

on

tro

le

Energia Elétrica

Pesquisas

Co

m c

on

tro

le

Gerador de energiaMecanismo para mover o gerador

Como gerar energia elétricaComo gerar energia elétrica

Fonte – www.nrc.gov

?

Fonte de calor

Água sob pressão

Vapor

Movimento

Como o calor pode produzir movimento - filmeComo o calor pode produzir movimento - filme

Imagem original: www.nrc.govAdaptação: W.A.S. e W Jr.

Como funciona uma usina nuclear tipo PWRComo funciona uma usina nuclear tipo PWR

Fissão nuclear

do urânioliberando

calor

Circuito primário Circuito secundário Circuito terciário

PWR - Reator a Água Pressurizada

Energiaelétrica

Gerador

Gerador de vapor

Pressurizador

Barras decontrole

ElementoCombustível

Vaso doreator

Vaso de pressão

Elemento combustívelcontendo urânio enriquecido

no isótopo 235

Água

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ESQUEMA DO REATOR ESQUEMA DO REATOR NUCLEARNUCLEAR

Angra 1 (Americana)650 MWAngra 2 (Alemã)

1350 MW

Foto: W.A. S. 2003

Usinas nucleares de AngraUsinas nucleares de Angra

Evolução da construção de uma usina nuclear - filmeEvolução da construção de uma usina nuclear - filme

Local: Finlândia Fonte - Areva

Fonte: wwww.areva.com

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FUSÃO NUCLEARFUSÃO NUCLEAR É o nome dado à união de núcleos pequenos para formar É o nome dado à união de núcleos pequenos para formar

um único núcleo maior.um único núcleo maior. A fusão nuclear de 1g de hidrogênio produz cerca de 9 A fusão nuclear de 1g de hidrogênio produz cerca de 9

vezes a energia liberada na fissão nuclear de 1g de vezes a energia liberada na fissão nuclear de 1g de urânio-235.urânio-235.

Ocorrer em temperaturas muito altas (entre 10 milhões e Ocorrer em temperaturas muito altas (entre 10 milhões e 100 milhões de graus Celsius).100 milhões de graus Celsius).

Ocorre no Sol.Ocorre no Sol.

11HH11 22HeHe44 + 2 + 2 +1+1ee0 0 (pósitrons)(pósitrons)

A aplicação da fusão nuclear foi chamada de bomba de A aplicação da fusão nuclear foi chamada de bomba de hidrogênio.hidrogênio.

É necessário uma bomba atômica como a de Hiroshima É necessário uma bomba atômica como a de Hiroshima para dar início a reação.para dar início a reação.

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FUSÃO NUCLEARFUSÃO NUCLEAR

Utilização:Utilização:

Fusão controladaFusão controlada

. Produtos que não são radioativos;. Produtos que não são radioativos;

. Os reagentes são materiais abundantes na natureza;. Os reagentes são materiais abundantes na natureza;

. Fácil obtenção;. Fácil obtenção;

. Quantidade de energia muito maior que a obtida no . Quantidade de energia muito maior que a obtida no reator de fissão nuclear. reator de fissão nuclear.

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““EU NÃO SEI COM QUE EU NÃO SEI COM QUE ARMAS A TERCEIRA ARMAS A TERCEIRA GUERRA MUNDIAL GUERRA MUNDIAL

SERÁ TRAVADA, MAS A SERÁ TRAVADA, MAS A QUARTA SERÁ TRAVADA QUARTA SERÁ TRAVADA COM PAUS E PEDRAS.” COM PAUS E PEDRAS.”

ALBERT EINSTEINALBERT EINSTEIN

2005 a 2006

P R O J E T O

Programa de Popularização da Ciência e Tecnologia da

Sectes-MG

Websites de referência:www.aboutnuclear.orgwww.cnen.gov.brwww.google.com.brwww.imagine.gsfc.nasa.govwww.inb.gov.brwww.ngensis.comwww.nrc.govwww.qmcweb.orgwww.ufpel.tche.brwwww.areva.com

Outras fontes de informações:Apostilas educativas CNEN – Eliezer de Moura CardosoBiblioteca do CDTNEnciclopédia Ilustrada do Conhecimento – Reader´s DigestPaulo Fernando de Oliveira – CDTN

Animações gráficas originais:Guilherme Corrêa SoaresWellington Antonio Soares Júnior

Logomarca do projeto: Stela D’ Áurea de Oliveira Luz /CDTN

CréditosCréditos

CDTN www.cdtn.br (instituição coordenadora do projeto)CNEN www.cnen.gov.br (autarquia à qual o CDTN está vinculado)MCT www.mct.gov.br (Ministério ao qual a CNEN está vinculada)ACMinas www.acminas.com.br (parceira na coordenação do projeto )Fapemig www.fapemig.br (fomentadora do projeto)

Secretaria de Estado de Ciência, Tecnologia e Ensino Superior de MGPrograma de Popularização da Ciência e Tecnologia (Sectes-MG)

Fundep www.fundep.br (gestora financeira do projeto)

soaresw@cdtn.br

Coordenador do projeto: Wellington Antonio Soares

Programa de Popularização da Ciência e Tecnologia da

Sectes-MG

Foto – W.A.S

Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear