INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE MATO GROSSO.

CAMPUS FRONTEIRA OESTE/PONTES E LACERDA – MTDEPARTAMENTO DE ENSINO.

CURSO DE TÉCNICO INTEGRADO EM QUÍMICA.

Professor: Adnaldo Brilhante

ENERGIA NUCLEAR

Raios XRaios XEm 1895, Wilhelm Conrad Roengten, usando um tubo com vácuo, Em 1895, Wilhelm Conrad Roengten, usando um tubo com vácuo,

um filamento incandescente e alta voltagem, acelerou os elétrons um filamento incandescente e alta voltagem, acelerou os elétrons emitidos do filamento.emitidos do filamento.Ao atingir a tela do tubo, grande parte da energia desses elétrons Ao atingir a tela do tubo, grande parte da energia desses elétrons

era transformada em energia térmica, mas uma parte se era transformada em energia térmica, mas uma parte se transformava em energia radiante.transformava em energia radiante.A radiação emitida, muito mais penetrante do que a luz, não era A radiação emitida, muito mais penetrante do que a luz, não era

percebida pelo olho humano, mas podia sensibilizar uma chapa percebida pelo olho humano, mas podia sensibilizar uma chapa fotográfica.fotográfica.

Para entender como esta energia têm um papel tão importante hoje, devemos nos remeter ao passado... E mais, temos que compreender nosso astro mais importante, o sol.

Primeira radiografia, da mão da esposa de Roentgen, com seu anel de casamento.

Esquema do aparelho de raios X

Em 1896, acidentalmente, Becquerel descobriu a radioatividade natural, ao observar que o sulfato duplo de potássio e uranila: K2(UO2)(SO4)2 , conseguia impressionar chapas fotográficas. Isso dava uma pista a respeito da energia do sol.

Em 1898, Pierre e Marie Curie identificaram o urânio, o polônio (400 vezes mais radioativo que o urânio) e depois, o rádio (900 vezes mais radioativo que o urânio).

No mesmo ano o físico Neozelandês Ernest Rutherford criou uma aparelhagem que permitiu identificar as partículas alfa e beta e ainda concluir que as partículas alfa possuíam maior massa e posteriormente descobriu que eram constituídas de 2 prótons e 2 nêutrons.

Juntamente com Soddy se deram conta de que o comportamento anômalo dos elementos radiativos era devido ao fato de que se transformavam em outros elementos, e que produzem radiações alfa, beta e gama.

Tipos de radiações:Tipos de radiações:

1-1-Emissões alfaEmissões alfa ( (22αα44) : partículas com carga ) : partículas com carga elétrica positiva, constituídas de 2 prótons elétrica positiva, constituídas de 2 prótons e 2 nêutrons.e 2 nêutrons.

Velocidade médiaVelocidade média : 20000 km/s . : 20000 km/s . Poder de penetraçãoPoder de penetração : pequeno, são detidas : pequeno, são detidas

por pele, folha de papel ou 7 cm de ar.por pele, folha de papel ou 7 cm de ar. Poder ionizante ao arPoder ionizante ao ar : elevado, por onde : elevado, por onde

passam capturam elétrons, transformando-passam capturam elétrons, transformando-se em átomos de Hélio.se em átomos de Hélio.

   2-Emissões beta ( -1 β 0 ) : partículas com carga elétrica negativa e massa desprezível (elétrons atirados para fora do núcleo) . . nêutron = próton + elétron + neutrino Os prótons permanecem no núcleo e os elétrons e neutrinos

são atirados fora dele. Ou: 0 n 1 = 1 p 1 + -1 b 0 + neutrino

Velocidade média: 95% da velocidade da luz.Poder de penetração : 50 a 100 vezes mais penetrantes que as partículas alfa. São detidas por 1 cm de alumínio (Al) ou 2 mm de chumbo (Pb).Danos os organismos : maiores do que as emissões alfa, podem penetrar até 2 cm do corpo humano e causar danos sérios

3 - Emissões gama (0γ0) : são ondas eletromagnéticas, da mesma natureza da luz, semelhantes ao raio X. Sem carga elétrica nem massa.Velocidade: igual à da luz= 300 000 km/s.Poder de penetração: alto, são mais penetrantes que raios X São detidas por 5 cm de chumbo (Pb)Danos à saúde: máximo, pois podem atravessar o corpo humano, causando danos irreparáveis.

O que é Energia Nuclear? Consiste no uso controlado das

reações nucleares para a obtenção de energia para realizar movimento, geração calor e eletricidade

Ocorre espontaneamente em alguns elementos; em outros se deve provocar a reação mediante técnicas de bombardeamento de nêutrons ou outras.

@ Fissão @ FusãoElementos mais usados como fonte

de energia@ Tório Fissão assistida @ Urânio Atualmente mais usado@ Actínio Altamente radioativo,

com radioatividade 150 vezes maior do que o Urânio

Vantagens Substituir fontes de energia

Menos poluente

Pouco espaço para construção

Usina Nuclear de Angra dos ReisUsina Nuclear de Angra dos Reis

Menor quantidade de materialMenor quantidade de material

Desvantagens

Desenvolvimento de Armas de Destruição em massa. Hiroshima e Nagasaki

Vazamento nuclear.Vazamento nuclear.

@ Goiânia @@ Goiânia @Three Miles Three Miles Island Island

@ Chernobyl @ Chernobyl

Entretanto, o que poderia ser uma grande inovação para o bem da humanidade torna-se algo também perigoso para a própria humanidade.

É o tempo necessário para que a quantidade de uma

amostra radioativa seja reduzida à metade

mo mom =

x

P

2

P

mo

4

P

mo

8

P ...mo

16mo

2

t = x . P

Período de semidesintegração ou Meia vida (P)

Países e Locais que utilizam Energia Nuclear Os países europeus são os que mais utilizam energia nuclear.

Saltou de 0,1% para 16% em 30 anos

Consumo Energético

Consumo no Brasil (esquerda) e no mundo (direita)

Fissão Nuclear @ A fissão nuclear é uma reação

em que um núcleo, geralmente pesado, se fragmenta depois de ser atingido por um nêutron, liberando grande quantidade de energia. @ Na fissão novos nêutrons são liberados e vão provocar a fissão de outros núcleos; e assim sucessivamente, estabelecendo uma reação em cadeia.

@ A fissão nuclear libera grande quantidade de energia. Se for descontrolada, a reação será explosiva; é o que acontece nas bombas atômicas.@ Num reator nuclear, a reação em cadeia é controlada com o uso de barras de substâncias moderadoras, como, por exemplo, a grafite.

Lixo Atômico@ Depois da fissão nuclear na usina, o que resta são átomos radioativos de plutônio, iodo, césio e dezenas de outros elementos. @ O plutônio emite radiação alfa que, quando absorvida pelos ossos humanos, causa câncer em poucos dias@ O plutônio precisa ser armazenado em câmaras de concreto e chumbo até que pare de oferecer tanto risco – cerca de 24 000 anos!

Controle da Reação de Fissão Nuclear em Cadeia

Vaso de Contenção

Edifício de Contenção

Fusão nuclearA fusão nuclear é uma reação em cadeia em que núcleos leves se fundem para formar núcleos mais pesados, ocorrendo grande liberação de energia.A energia liberada pelas estrelas provém de reações de fusões nucleares.No Sol, o hidrogênio se transforma em hélio com liberação de energia.

Produzir energia a partir de átomos de hidrogênio. Obtendo, como resultado da reação, o inofensivo gás

hélio. Coréia do Sul, Japão, Estados Unidos, União Europeia,

Rússia e China Temperatura superior a 100 milhões de graus

Celsius. Protótipo: 6 bilhões de euros.

@ A massa de hélio formada é menor do que a do hidrogênio envolvida. A diferença de massa é transformada em energia.@ A fusão é cerca de 8 vezes mais energética que a fissão.

@ Devido à repulsão eletrostática entre os núcleos de hidrogênio, são necessárias temperaturas da ordem de milhões de kelvins para a aproximação dos núcleos.@ Este valor corresponde à temperatura no núcleo das estrelas, onde a matéria é uma “gás” de íons positivos e elétrons, chamado de plasma.@ A temperatura é tão alta que não existe material que possa constituir um recipiente capaz de suportar uma reação envolvendo plasma.

Essas reações são as mesmas que ocorre em berçários de Estrelas

Reator de fusão nuclear Reator de fusão nuclear

Dentro do Reator de Fusão

O Combustível Nuclear

Usos das reações nucleares-Produção de energia elétrica: os reatores nucleares produzem energia elétrica, para a humanidade, que cada vez depende mais dela. Baterias nucleares são também utilizadas para propulsão de navios e submarinos

Funcionamento de uma Usina Nuclear

-Aplicações na Medicina : no diagnóstico das doenças, com traçadores = tireóide( I131), tumores cerebrais( Hg197 ),câncer ( Co60 e Cs137 ), etc.

-Aplicações na Química : em traçadores para análise de reações químicas e bioquímicas- em eletrônica, ciência espacial, geologia, medicina, etc.

-Aplicações na indústria : em radiografias de tubos, lajes, etc - para detectar trincas, falhas ou corrosões. No controle de produção; no controle do desgaste de materiais; na determinação de vazamentos em canalizações, oleodutos; na conservação de alimentos; na esterilização de seringas descartáveis; etc.

-Aplicações na Agricultura ; uso de C14 para análise de absorção de CO2 durante a fotossíntese; uso de radioatividade para obtenção de cereais mais resistentes; etc.-Aplicações em Geologia e Arqueologia: datação de rochas, fósseis, principalmente pelo C14.

Fim