Noções de Física NuclearNoções de Física Nuclear

Concepções da estrutura do atômica

Concepções da estrutura do atômica

• J. J. Thompson

• E. Rutherford

Características gerais do núcleo

Características gerais do núcleo

• O raio de um núcleo típico é cerca de dez mil vezes menor que o raio do átomo;

• O núcleo contém mais de 99,9% da massa do átomo;

• Composição:

Núcleons

PRÓTONS

NÊUTRONS

Núcleos estáveis e instáveisNúcleos estáveis e instáveis

Raios alfa, beta e gamaRaios alfa, beta e gama

• Partículas Alfa- São compostas por dois prótons e dois

nêutrons;- São as partículas menos penetrantes

• Partículas beta- Trata-se da emissão de elétrons;- São mais penetrantes e mais energéticas que

as partículas alfa.

• Partículas gama- São mais penetrantes que a

partículas alfa e beta;- São mais energéticas;- Consideradas ondas

eletromagnéticas;- Ionizantes- São mais prejudiciais à

saúde comparada as demais.

PenetraçãoPenetração

Raios - XRaios - X

• Raios X são um tipo de onda eletromagnética.

• Analisando corpuscularmente, se diferencia da luz visível devido a energia dos fóton (têm frequência bem determinada por meio da expressão E = hf)

• Nossos olhos são sensíveis ao comprimento de onda da luz visível, mas não ao comprimento de onda mais curto, como os raios X;

• Os fótons dos raios X são produzidos pelo movimento dos elétrons nos átomos.

Interação com os tecidosInteração com os tecidos• Há absorção de fótons

pelos tecidos;• Um átomo maior tem mais

chances de absorver um fóton de raios X;

• Desta maneira, em átomos maiores, a absorção de raios X é maior

Os raios X fazem malOs raios X fazem mal

• Os raios X são uma forma de radiação ionizante.

• Quando raios X atingem um átomo, ele pode expulsar elétrons do átomo para criar um íon, um átomo eletricamente carregado.

• Então, os elétrons livres colidem com outros átomos para criar mais íons.

• A carga elétrica de um íon pode gerar uma reação química anormal dentro das células. Entre outras coisas, a carga pode quebrar as cadeias de DNA.

• Uma célula com uma cadeia de DNA quebrada pode morrer ou o DNA desenvolver uma mutação. Se várias células morrerem, o corpo pode desenvolver várias doenças.

• Se o DNA sofrer mutação a célula pode se tornar cancerígena - e este câncer pode se espalhar.

• Se a mutação é em um espermatozóide ou em um óvulo, pode causar defeitos de nascença.

• Por causa de todos esses riscos,atualmente os médicos usam os raios X moderadamente.

Fissão NuclearFissão Nuclear

• É uma forma especial de reação atômica em que os núcleos dos elementos pesados, o urânio ou o plutônio por exemplo, ao absorverem o nêutron passam a um estado de forte excitação.

• Passado um curto período dividem-se em dois fragmentos, formando-se em núcleos de átomos mais leves.

Mas por que o nêutron no processo de fissão nuclear? E não uma partícula alfa? E beta?

Reator NuclearReator Nuclear

Os resíduos...Os resíduos...

• Após a fissão nuclear na usina, sobram resíduos radioativos dos átomos radioativos de plutônio, iodo, césio, por exemplo;

• A radiação emitida pelo plutônio, raios gama, que quando absorvida pelos ossos humanos, causa câncer em poucos dias;

• Período de armazenamento: em câmaras de concreto e chumbo até por cerca de 24 000 anos.

Fusão NuclearFusão Nuclear• Neste processo dois núcleos leves são

combinados para formar um núcleo mais pesado. Um exemplo é a reação abaixo:

2H + 3H → 4He + n + ENERGIA

 

VantagensVantagens

• Existem duas vantagens principais em reações de fusão, quando comparadas com as de fissão:

- primeiro, os produtos da reação (no caso acima o hélio) são núcleos estáveis, e não radioisótopos como ocorre no caso da fissão.

- a segunda vantagem é que os núcleos envolvidos na fusão (no caso acima o deutério) são abundantes, e não precisam ser escavados em minas como o urânio.

Mas a sua obtenção é difícil...Mas a sua obtenção é difícil...• É preciso superar a forte “barreira” repulsiva

coulombiana (pois núcleos possuem cargas iguais e se repelem a distâncias maiores do que 10−15 m).

• A fusão pode ser alcançada simplesmente acelerando um núcleo até que ele tenha uma energia cinética suficientemente alta, e lançá-lo sobre outro núcleo.

• No entanto, para fins práticos este processo não produz energia suficiente que possa ser utilizada.

• Uma outra possibilidade é aquecer um gás formado pelos constituintes a serem fundidos a temperaturas tão altas que a agitação térmica faria com que os núcleos se aproximassem o suficiente para realizar a fusão.

• Este processo é de fato realizado no interior das estrelas, e é chamado de fusão termonuclear.

Existem máquinas (tokamaks) para isso, mas...

Existem máquinas (tokamaks) para isso, mas...

• O intervalo de tempo é curto.

Outras possibilidades (engenhocas)

Outras possibilidades (engenhocas)

• Fusão a frio