O documento discute o histórico do desenvolvimento da energia nuclear, desde as primeiras descobertas de raios-X e radioatividade natural até as aplicações atuais da fissão e fusão nuclear. Aborda os tipos de radiação, a meia-vida dos elementos radioativos, e os usos da energia nuclear na geração de energia, medicina, indústria e agricultura.

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. 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.
Raios X
Em 1895, Wilhelm Conrad Roengten, usando um tubo com vácuo, um
filamento incandescente e alta voltagem, acelerou os elétrons emitidos do
filamento.
Ao atingir a tela do tubo, grande parte da energia desses elétrons era
transformada em energia térmica, mas uma parte se transformava em
energia radiante.
A radiação emitida, muito mais penetrante do que a luz, não era percebida
pelo olho humano, mas podia sensibilizar uma chapa fotográfica.

3. Esquema do aparelho de raios X
Primeira radiografia, da
mão da esposa de
Roentgen, com seu anel
de casamento.

4. 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).

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 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.

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. 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

8. 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.

10. 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 @ Fusão
Elementos 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

11. Vantagens
 Substituir fontes de energia

12. Menos poluente

13. Pouco espaço para construção
Usina Nuclear de Angra dos Reis

14. Menor quantidade de material

15. Desvantagens

16.  Desenvolvimento de Armas de Destruição em massa.
 Hiroshima e Nagasaki
 Vazamento nuclear.
@ Goiânia @Three Miles Island
@ Chernobyl

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

18. 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

19. 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

20. Consumo Energético
Consumo no Brasil (esquerda) e no mundo (direita)

21. 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.

22. 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!

23. Controle da Reação de Fissão
Nuclear em Cadeia

27. Vaso de Contenção

28. Edifício de Contenção

29. Fusão nuclear
A 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.

30.  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.

31. @ 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.

32. Essas reações são as mesmas que ocorre em berçários de
Estrelas

33. Reator de fusão nuclear

34. Dentro do Reator de Fusão

35. O Combustível Nuclear

43. 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

45. -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.

46. -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.
-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.

47. Fi
m