Noções de Física Nuclear

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2 Noções de Física Nuclear

3 Concepções da estrutura do atômica
J. J. Thompson E. Rutherford

4 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

5 Núcleos estáveis e instáveis

6 Raios alfa, beta e gama Partículas Alfa
São compostas por dois prótons e dois nêutrons; São as partículas menos penetrantes

7 Partículas beta Trata-se da emissão de elétrons; São mais penetrantes e mais energéticas que as partículas alfa.

8 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.

9 Penetração

10 Raios - 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.

11 Interação 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

12 Os 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.

13 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.

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15 Fissão 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.

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

18 Reator Nuclear

19 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 anos.

20 Fusão 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

21 Vantagens 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.

22 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.

23 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.

24 Existem máquinas (tokamaks) para isso, mas...
O intervalo de tempo é curto.

25 Outras possibilidades (engenhocas)
Fusão a frio