Radioatividade e energia nuclear

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histórico resumido da radioatividade e sobre a energia nuclear.

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Radioatividade e energia nuclear

  1. 1. INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE MATO GROSSO.CAMPUS FRONTEIRA OESTE/PONTES E LACERDA – MT DEPARTAMENTO DE ENSINO. CURSO DE TÉCNICO INTEGRADO EM QUÍMICA. ENERGIA NUCLEAR Professor: Adnaldo Brilhante
  2. 2. Para entender como estaenergia têm um papeltão importante hoje,devemos nos remeter aopassado... E mais, temosque compreender nossoastro mais importante, osol.Raios X Em 1895, Wilhelm Conrad Roengten, usando um tubo com vácuo, umfilamento incandescente e alta voltagem, acelerou os elétrons emitidos dofilamento. Ao atingir a tela do tubo, grande parte da energia desses elétrons eratransformada em energia térmica, mas uma parte se transformava emenergia radiante. A radiação emitida, muito mais penetrante do que a luz, não era percebidapelo olho humano, mas podia sensibilizar uma chapa fotográfica.
  3. 3. Esquema do aparelho de raios X Primeira radiografia, da mão da esposa de Roentgen, com seu anel de casamento.
  4. 4. Em 1896, acidentalmente, Becquereldescobriu a radioatividade natural, aoobservar que o sulfato duplo de potássio euranila: K2(UO2)(SO4)2 , conseguiaimpressionar chapas fotográficas. Isso davauma 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).
  5. 5. 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 deramconta de que o comportamento anômalodos elementos radiativos era devido aofato de que se transformavam emoutros elementos, e que produzemradiações alfa, beta e gama.
  6. 6. Tipos de radiações: 1-Emissões alfa (2α4) : partículas com carga elétrica positiva, constituídas de 2 prótons e 2 nêutrons. Velocidade média : 20000 km/s . Poder de penetração : pequeno, são detidas por pele, folha de papel ou 7 cm de ar. Poder ionizante ao ar : elevado, por onde passam capturam elétrons, transformando-se em átomos de Hélio.
  7. 7.   2-Emissões beta ( -1 β 0 ) : partículas com cargaelétrica negativa e massa desprezível (elétronsatirados 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 + neutrinoVelocidade média: 95% da velocidade da luz.Poder de penetração : 50 a 100 vezes mais penetrantesque 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 causardanos sérios
  8. 8. 3 - Emissões gama (0γ0) : são ondaseletromagnéticas, da mesma natureza da luz,semelhantes ao raio X. Sem carga elétrica nemmassa.Velocidade: igual à da luz= 300 000 km/s.Poder de penetração: alto, são mais penetrantesque raios X São detidas por 5 cm de chumbo(Pb)Danos à saúde: máximo, pois podem atravessar ocorpo humano, causando danos irreparáveis.
  9. 9. 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
  10. 10. Vantagens Substituir fontes de energia
  11. 11. Menos poluente
  12. 12. Pouco espaço para construçãoUsina Nuclear de Angra dos Reis
  13. 13. Menor quantidade de material
  14. 14. Desvantagens
  15. 15.  Desenvolvimento de Armas de Destruição em massa.  Hiroshima e Nagasaki Vazamento nuclear.@ Goiânia @Three Miles Island@ Chernobyl
  16. 16. Entretanto, o que poderia seruma grande inovação para obem da humanidade torna-sealgo também perigoso para aprópria humanidade.
  17. 17. Período de semidesintegração ou Meia vida (P) É o tempo necessário para que a quantidade de uma amostra radioativa seja reduzida à metade P P P P ... mo mo mo mo mo mo m = 2 4 8 16 x 2 t=x.P
  18. 18. 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
  19. 19. Consumo EnergéticoConsumo no Brasil (esquerda) e no mundo (direita)
  20. 20. 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 fordescontrolada, a reação será explosiva; é o que acontece nas bombasatômicas.@ Num reator nuclear, a reação em cadeia é controlada com o uso debarras de substâncias moderadoras, como, por exemplo, a grafite.
  21. 21. Lixo Atômico@ Depois da fissão nuclear na usina, o que resta são átomosradioativos de plutônio, iodo, césio e dezenas de outroselementos.@ O plutônio emite radiação alfa que, quando absorvida pelosossos humanos, causa câncer em poucos dias@ O plutônio precisa ser armazenado em câmaras deconcreto e chumbo até que pare de oferecer tanto risco –cerca de 24 000 anos!
  22. 22. Controle da Reação de Fissão Nuclear em Cadeia
  23. 23. Vaso de Contenção
  24. 24. Edifício de Contenção
  25. 25. Fusão nuclearA fusão nuclear é uma reação em cadeia em quenúcleos leves se fundem para formar núcleos maispesados, ocorrendo grande liberação de energia.A energia liberada pelas estrelas provém de reaçõesde fusões nucleares.No Sol, o hidrogênio se transforma em hélio comliberação de energia.
  26. 26.  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.
  27. 27. @ A massa de hélio formada é menor doque a do hidrogênio envolvida. A diferençade massa é transformada em energia.@ A fusão é cerca de 8 vezes maisenergética que a fissão.@ Devido à repulsão eletrostática entre os núcleos dehidrogênio, são necessárias temperaturas da ordem de milhõesde kelvins para a aproximação dos núcleos.@ Este valor corresponde à temperatura no núcleo dasestrelas, onde a matéria é uma “gás” de íons positivos eelétrons, chamado de plasma.@ A temperatura é tão alta que não existe material que possaconstituir um recipiente capaz de suportar uma reaçãoenvolvendo plasma.
  28. 28. Essas reações são as mesmas que ocorre em berçários de Estrelas
  29. 29. Reator de fusão nuclear
  30. 30. Dentro do Reator de Fusão
  31. 31. O Combustível Nuclear
  32. 32. Usos das reações nucleares-Produção de energia elétrica: os reatores nucleares produzemenergia elétrica, para a humanidade, que cada vez dependemais dela. Baterias nucleares são também utilizadas parapropulsão de navios e submarinos Funcionamento de uma Usina Nuclear
  33. 33. -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.
  34. 34. -Aplicações na Agricultura ; uso de C14 para análise de absorção de CO2durante a fotossíntese; uso de radioatividade para obtenção de cereaismais resistentes; etc.-Aplicações em Geologia e Arqueologia: datação de rochas, fósseis,principalmente pelo C14.-Aplicações na indústria : em radiografiasde tubos, lajes, etc - para detectartrincas, falhas ou corrosões. No controlede produção; no controle do desgaste demateriais; na determinação devazamentos em canalizações, oleodutos;na conservação de alimentos; naesterilização de seringas descartáveis;etc.
  35. 35. Fim

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