1. 1. SERVIO PBLICO FEDERAL UNIVERSIDADE FEDERAL DO SUL E SUDESTE DO PAR INSTITUTO DE CINCIAS EXATAS FACULDADE DE QUMICA RADIOTIVIDADE Prof: Maurcio Augusto Mayra Pinheiro Jssica Teixeira MARAB/PA 11 DE JUNHO DE 2015
2. 2. A DESCOBERTA DA RADIOATIVIDADE QUANDO VOCE PENSA EM RADIOATIVIDADE QUE IMAGENS VEM A SUA MENTE? ELEMENTOS NOCIVOS A SADE ACIDENTES NUCLEARES LIXO ATMICO BOMBA ATMICA
3. 3. HISTRICO Wilhelm Conrod Rentgen (1845-1923) Ele descobriu de modo acidental a existncia dos raios X, que receberam esse nome por ainda serem muito misteriosos. Ele estava fazendo experimentos com a ampola de Crookes, que um tubo de vidro vedado no vcuo, com um gs sobre baixa presso e submetido a um campo magntico externo. Ampola de crookes
4. 4. Antoine Henri Becquerel (1852-1908) Ele passou a trabalhar com materiais fluorescentes, para descobrir se eles tambm emitiam raios X. Porm, o que ele acabou descobrindo, em 1896, foi que os minrios com os quais ele estava trabalhando, que eram o sulfato duplo de potssio e a uranila di-hidratada (K2UO2(SO4)2 , conseguiam impressionar um filme fotogrfico na ausncia de luz solar, sem precisar estar fluorescente. Concluindo que essa propriedade no era equivalente aos raios X de Rentgen.
5. 5. Pierre Curie (1859-1906) e sua esposa Marie Curie (1867-1934). O casal descobriu que essa propriedade era caracterstica no s da uranila, mas de todos os compostos que tinham em sua constituio o elemento urnio. Dessa forma, soube-se que o urnio era um elemento que espontaneamente emite radiao. Incessantemente o casal estudou as propriedades do urnio e juntos acabaram por descobrir outros elementos muito mais radioativos. Esses elementos foram denominados de polnio e o rdio. E a essas propriedades denominaram de radioatividade.
6. 6. O QUE RADIOATIVIDADE ?
7. 7. Ernest Rutherford (1871-1937) Ele descobriu que quando as radiaes emitidas por um material radioativo so submetidas a um campo eletromagntico externo, consegue-se trs emisses radioativas diferentes que foram designadas pelas letras gregas: alfa () beta () gama ()
8. 8. NCLEO INSTVEL NCLEO ESTAVEL Partculas ou radiao
9. 9. Partcula alfa (): concluiu-se que era de massa elevada e de carga positiva, pois se desviava no sentido da placa carregada negativamente. As partculas alfa so compostas de dois prtons e dois nutrons. Como os prtons so positivos e os nutrons no tm carga, essa partcula positiva. 1 LEI DA RADIOATIVIDADE OU LEI DE SODDY: Quando um ncleo emite uma partcula (), seu numero atmico diminui de duas unidades e seu nmero de massa diminui de quatro unidades. Partcula alfa ()
10. 10. Partculas beta (): como se desviaram no sentido da placa carregada positivamente, foram consideradas como partculas negativas. Sua carga negativa porque a radiao beta na verdade um eltron expulso pelo ncleo. Como assim professor, um eltron atirado do ncleo?????? Partcula beta ()
11. 11. 2 LEI DA RADIOATIVIDADE OU LEI DE SODDY-FAJANS-RUSSEL Quando um ncleo emite uma partcula () , seu nmero atmico aumenta de uma unidade e seu nmero de massa no se altera.
12. 12. Ao contrario das radiaes alfa e beta, que so constitudas por partculas, a radiao gama e formada por ondas eletromagnticas emitidas por ncleos instveis logo em seguida a emisso alfa e beta. As emisses gama no so partculas, mais ondas eletromagnticas semelhantes luz, porem com comprimento de onda muitssimo menor, possuindo um teor de energia grande podendo at superar os raios x. As emisses gama (): como no apresentaram desvio nenhum, concluiu-se que essa emisso neutra, isto , no possui carga eltrica.
13. 13. PODER DE PENETRAO
14. 14. PROPRIEDADES DAS EMISSES RADIOATIVAS Os principais efeitos provocados pelas emisses radioativas so: Efeitos Qumicos. Efeitos Trmicos. Efeitos luminosos. Efeitos Eltricos. Efeitos Fisiolgicos.
15. 15. PERIGOS E ACIDENTES NUCLEARES O grande perigo das radiaes nucleares esta aonde? Conseqncia da alta exposio a radiao. Alterao gentica
16. 16. ALGUNS FATORES REFERENTES A EXPOSIO QUE PRECISO SER CONSIDERADOS. 1) TIPO DE RADIAO 2) VELOCIDADE DE DESINTEGRAO 3) ENERGIA DAS PARTICULAS EMITIDAS 4) TEMPO DE EXPOSIO S RADIAES
17. 17. ACIDENTE DE THREE-MILE ISLAND
18. 18. ACIDENTE DE CHERNOBYL
19. 19. ACIDENTE DE GOINIA
20. 20. DEVAIR ROBERTO
21. 21. NIVEIS DOS ACIDENTES
22. 22. BENEFCIOS DA RADIOATIVIDADE TECNECIO 99 UTILIZADO NA (CINTILOGRAFIA) RADIOTERAPIA AGRICULTURA INDUSTRIA RAIO-X
23. 23. Cintica dos decaimentos radioativos Tempo de meia vida ou Perodo de semidesintegrao (T1/2 ou P). A meia vida de um elemento radioativo o intervalo de tempo em que uma amostra deste elemento se reduz metade. Este intervalo de tempo tambm chamado de perodo de semidesintegrao.
24. 24. Tempo de meia vida do Mrio m0 m0 m0 m0 (massa inicial) 2 4 8 T1/2 T1/2 T1/2 etc. ...
25. 25. A meia-vida no depende da quantidade da amostra, nem da temperatura, nem da presso. Cada elemento radioativo, seja natural ou obtido artificialmente, se transmuta (se desintegra ou decai) a uma velocidade que lhe caracterstica. A atividade de uma amostra radioativa proporcional ao nmero de tomos da amostra. Tempo de meia-vida
26. 26. Alguns exemplos de valores de Tempo de meia-vida
27. 27. Transmutao Nuclear Transmutao nuclear a transformao de um nucldeo em outro, provocada pelo bombardeamento com uma partcula.
28. 28. Em 1932, o ingls James Chadwick descobriu o nutron ao bombardear o Berlio-9 com partculas alfa. James Chadwick (1891-1974)
29. 29. O que seria Transmutao natural e Transmutao artificial Transmutao Natural quando se tem um elemento qumico radiativo que emite espontaneamente uma radiao e se transforma em outro. Transmutao Artificial ocorre quando um elemento qumico radioativo bombardeado por partculas (alfa, beta, prton, nutron).
30. 30. Elementos artificiais Os elementos qumicos que possuem o numero atmico maior que o do Uranio Z > 92. Dos elementos que possuem nmero atmico menor que do Urnio (Z 92, bombardeando o urnio com nutrons. Em janeiro de 1939, os alemes Otto Hahn e Fritz Strassman anunciaram a presena de brio, lantnio e criptnio numa amostra de urnio bombardeada com nutrons.
31. 36. Enrico Fermi (1901 - 1954) Otto Hahn (1879 -1968) Fritz Strassmann (1902 1980) Lise Meitner ( 1878- 1968) Otto Frisch ( 1904 - 1979
32. 37. Essa reao chamada de fisso (quebra) nuclear. A quebra de um tomo de urnio-235 produz 3 nutrons, que iro quebrar outros tomos de urnio vizinhos, e assim sucessivamente, dando origem a uma reao em cadeia. Essa hiptese pode ser representada pelo seguinte esquema:
33. 38. Esta reao em cadeia libera uma quantidade enorme de energia e o princpio de funcionamento das bombas atmicas e dos reatores nucleares usados atualmente. Sendo assim, define-se:
34. 39. Fisso nuclear o processo de quebra dos ncleos grandes em ncleos menores, liberando uma grande quantidade de energia. A energia liberada na reao de fisso do Urnio-235 muito grande, muito maior do que aquela envolvida em reaes qumicas como, por exemplo,uma combusto.
35. 40. O DESENVOLVIMENTO DA FISSO NUCLEAR Projeto Manhattan: Plano secreto de construir a bomba atmica. O trabalho inicial do Projeto Manhattan foi a construo do primeiro reator nuclear existente no mundo. Ele foi construdo, secretamente, numa quadra de squash da Universidade de Chicago e consistia em um empilhamento de 40 toneladas de urnio natural e 385 toneladas de grafite, usada como moderador. Em 2 de dezembro de 1942, esse reator foi acionado pela primeira vez, marcando o incio da era nuclear.
36. 41. Foram montadas as primeiras bombas atmicas que deram origem tanto detonao experimental de Alamogordo (16 de julho de 1945) como s exploses sobre Hiroshima e Nagasaki (6 e 9 de agosto de 1945), que puseram fim Segunda Guerra Mundial.
37. 42. 2. A produo do urnio O urnio, encontrado na natureza sob a forma de dixido de urnio (UO2), uma mistura de 99,3% de 238 U e apenas 0,7% de 235U. Porm, o urnio-235 o nico istopo fssil (ou fissionvel),existente na natureza em propores significativas. O urnio-238, que o predominante na natureza, no fssil; pelo contrrio, ele absorve os nutrons, transformando-se em plutnio: Como feita, ento, a produo do urnio-235 destinado aos reatores e s bombas atmicas?
38. 43. necessrio um novo tratamento para separar o istopo fssil do istopo no-fssil. Este tratamento conhecido como enriquecimento do urnio. Um dos processos para realiz-lo consiste em transformar o dixido de urnio no gs hexafluoreto de urnio (UF6) e fazer este gs difundir-se por placas porosas. Com isso, consegue-se separar o (U235F6) do (U238F6). Em seguida, o gs hexafluoreto de urnio enriquecido volta a ser convertido em dixido de urnio. Este xido o que constituir finalmente o combustvel nuclear.
39. 44. 3. Como funciona a Bomba atmica. A reao em cadeia da fisso nuclear s conseguir se manter se a massa do material fssil for superior a um certo valor caracterstico chamado de massa crtica. A Massa Crtica de um material fissionvel a quantidade necessria para manter uma reao nuclear em cadeia auto-sustentada.
40. 45. 4. Reatores atmicos ou nucleares Um reator atmico , em princpio, uma bomba atmica funcionando devagar. A verso moderna do reator de Fermi so as usinas nucleares, ou termo- nucleares, nas quais a fisso nuclear ocorre de modo controlado e a energia liberada aproveitada para a produo de energia eltrica. A primeira usina tomo-eltrica brasileira est situada na Praia de Itaorna, em Angra dos Reis, Rio de Janeiro.
41. 46. Usina Angra I, No Estado do Rio de Janeiro.
42. 47. Usina Angra II, No Estado do Rio de Janeiro.
43. 48. Angra 3 ser a terceira usina da Central Nuclear Almirante lvaro Alberto (CNAAA), localizada na praia de Itaorna, em Angra dos Reis (RJ).
44. 49. A produo da energia eltrica pelos reatores nucleares interessante, pois, comparando, podemos dizer que: 1 g de carvo produz energia suficiente para manter acesa uma lmpada de 200W durante 1 min; 1 g de urnio produz energia para iluminar uma cidade de 500.000 habitantes, durante 1 h.
45. 50. 5. Lixo nuclear Nos produtos da fisso do Urnio-235 j foram identificados mais de duzentos istopos pertencentes a 35 elementos diferentes. Muitos deles emitem , e , representando um risco populao e necessitando, portanto, ser armazenados em recipientes de chumbo e/ou concreto e guardados em locais seguros por tempo suficiente para que a radiao caia a nveis no prejudiciais. Dentre os muitos nucldeos presentes no lixo nuclear, podemos destacar trs bastante perigosos para o ser humano: Estrncio-90, Iodo-131 e Csio-137.
46. 51. Fuso nuclear a juno de ncleos pequenos em ncleos maiores,e liberando uma quantidade muito grande de energia. So reaes desse tipo que ocorrem no Sol e nas estrelas, o que explica a quantidade imensa de energia que liberada por esses astros. No sol, bem como outras estrelas, est ocorrendo um processo chamado de fuso nuclear. O que Fuso?
47. 52. Para ocorrer fuso nuclear necessria uma temperatura muito elevada, pelo menos da ordem de 10 milhes de graus celsius.
48. 53. Uma das reaes que acontecem no sol : O sol uma imensa bola de hidrognio onde a temperatura suficiente para que ocorra a fuso dos tomos de hidrognio, formando tomos mais pesados e liberando a energia que chega at ns na forma de luz e calor.
49. 54. Na Terra, as reaes de fuso nuclear s foram conseguidas nas bombas de hidrognio (Bomba H). A primeira bomba de hidrognio foi construda sob orientao do fsico hngaro Edward Teller (1908- 2003) e explodiu em 1952. O esquema simplificado dessa bomba :
50. 55. Dentro da bomba de hidrognio, explode uma bomba atmica que produz a temperatura necessria para a fuso nuclear; ou seja, a bomba atmica funciona como espoleta da bomba de hidrognio. Desse modo, consegue-se produzir exploses.
51. 56. At hoje no se conseguiu controlar a fuso nuclear de modo a se construir um tipo de reator baseado em reaes desse tipo. h grande dificuldade em se obter temperaturas elevadssimas. como tambm dificlimo encontrar um recipiente que suporte tais temperaturas.
52. 57. Fiiim... At a prxima galera!