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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
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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)
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
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