ENERGIA NUCLEAR E A SUA DUPLA FACE

INTRODUÇÃO

A energia nuclear, desde o término da Segunda Grande Guerra tem sido associada a destruição em massa, conforme os acontecidos em Hiroxima e Nagazaki.

Entretanto, essa poderosa enrgia destruidora, também se trata de uma energia criadora, pois sem ela não haveria o universo, nem tão pouco as estrelas.

São as estrelas que em casos especiais, após seu ciclo final de vida, tornam-se super-novas e expelem matéria pelo universo. Tal matéria é quem forma novas estrelas e planetas, criando, dessa forma, sistemas solares e propiciando que ocorra em algum lugar o evento da vida.

Uma vez que as estrelas fornecem o calor necessário a fim de que ocorram as reações bioquímicas precursoras e mantenedoras da vida, se tratam da principal fonte de energia para a organização da vida em moléculas, células, tecidos, órgãos, sistemas, organismos, ecossistemas e biosfera.

Neste tópico, nos ateremos a descoberta da energia nuclear pelo homem e seus maus e bons usos.

Histórico da energia atômica

Teoria Atomística foi edificada inicialmente no quinto século antes de Cristo pelos filósofos gregos Leucipo e Demócrito.

Na sua Teoria Atomística, Demócrito afirma que o Universo tem uma constituição elementar única que é o átomo, partícula indivísivel, invisível. impenetrável e animada de movimento próprio. As vibrações dos átomos provocam todas as nossas sensações.

Lito Lucrécio Caso, célebre poeta romano (95-52 AC), reproduziu em seus poemas as idéias de Demócrito no seu livro "DE RERUM NATURA", muito divulgado na época do Renascimento.

Somente no início do século XIX, os pesquisadores em química retornaram à hipótese atômica.

Esta hipótese foi proposta por John Dalton em 1803 e a teoria atómica apresentada no livro "A NEW SYSTEM OF CHEMICAL PHILOSOPHY". Os postulados fundamentais de Dalton são os seguintes:

modelo de Dalton

a) — Os elementos químicos consistem de partículas discretas de matéria, os átomos, que não podem ser subdivididos por qualquer processo químico conhecido e que preservam a sua individualidade nas reações químicas;

b) — Todos os átomos do mesmo elemento são idênticos em todos os aspectos, particularmente em seus pesos; elementos diferentes têm átomos diferentes em peso. Cada elemento é caracterizado pelo peso dos seus átomos;

c) — Os compostos químicos são formados pela união de átomos de diferentes elementos em proporções numéricas simples, isto é: 1:1, 1:2, 2:1, 2:3, etc. Com a finalidade de interpretar as leis volumétricas de Gay-Lussac (1805-1808), em 1811, Amadeo Avogadro, Conde de Quaregna e Cerreto, professor de foiça de Turim, Itália, estabeleceu a hipótese da existência de moléculas que correspondem ao agrupamento de átomos. Os gases que têm moléculas formadas de um único átomo são monoatômicos, de dois átomos, diatômicos. etc. Após o ano de 1834. a interpretação das leis de Eletrólise, de Michael Faraday, permitiu que se concluísse que os átomos transportavam cargas elétricas.No ano de 1869,o químico russo Dmitri Men-deleev apresentou uma classificação periódica dos elementos na qual os átomos eram distribuídos em função dos seus pesos atômicos.

O primeiro modelo de átomo foi apresentado por J. J. Thomson (*1856- +1940). Tal modelo é conhecido como o do "pudim de ameixas". O átomo é constituído por um núcleo positivo (o pudim) no qual se acham inscrustados os elétrons (as ameixas).

modelo de Thomson

J. J. Thomson é um dos principais físicos do período de transição entre a Física Clássica do Século XIX e a Física Moderna do Século XX. Foi o fundador da Escola Eletrônica de Cambridge e dirigiu o Laboratório de Física dessa universidade até 1918, quando foi substituído por seu assistente Rutherford. Dividiu com Lorentz a honra de haver iniciado o estudo do elétron, um dos capítulos da física de maior fecundidade no início do século, tendo recebido por seus trabalhos o Prémio Nobel em 1906. Por intermédio da utilização de campos elétricos e magnéticos, determinou a relação entre a carga e a massa das partículas constituintes dos raios catódicos, e identificou que eram feixes de elétrons.

Robert A. Millikan, físico americano, professor da Universidade de Chicago, trabalhou durante nove anos (1909-1917) na determinação da carga do elétron na sua célebre experiência da gotícula de óleo. Teve também grande importância para o desenvolvimento da física atómica, as descobertas do RAIO-X e da RADIOATIVIDADE.

Roentgen, em 1895, descobriu um tipo de radiação que atravessava corpos opacos, apesar de serem absorvidos em parte por eles. Esses raios têm a propriedade de excitar substâncias fosforizantes e fluorescentes, impressionam placas fotográficas e aumentam a condutividade elétrica do ar que atravessam. Como eram de natureza desconhecida, foram denominados de Radiação X ou Raios X. H. Poincarré apresentou, em 1896, na Academia de Ciências de Paris e na "Revue Génerale des Sciences" os resultados desses estudos.

Henri Becquerel (*1852-+1908), entusiasmado com a apresentação de Poincarré. intensificou seus estudos sobre materiais fosforecentes e fluorescentes. Nos seus trabalhos, Becquerel. no mesmo ano de 1896. estabeleceu que os sais de urânio emitem radiações análogas às dos Raios-X e que impressionavam chapas fotográficas. Quase trinta anos antes ,(1867),Niepce de Saint Victor descobriu que radiações emitidas por um sal de urânio impressionavam uma chapa fotográfica. Infelizmente, os conhecimentos científicos da época não permitiram tirar maiores proveitos da descoberta.

Os raios de Becquerel foram estudados, também, por Kelvin, Beattle, Smoluchwski, Elster, Geitel, Schmidt e o célebre casal Curie (Pierre Curie * 1859-+ 1906, e Maria Slodowska Curie * 1867-+1934).

Em 1898, Madame Curie, em Paris, descobriu, ao mesmo tempo que Schmidt, na Alemanha, que entre os elementos conhecidos, o Tório apresentava características radioativas do urânio. O casal Curie já explicava a ra-dioatividade como uma propriedade atómica.
Ajudados por Belmont, separaram quimicamente vários elementos radioativos e descobriram, em 18 de julho de 1898, o Polónio, nome que foi dado em homenagem à pátria de Maria Slodowska Curie. O rádio foi descoberto por Madame Curie em 1910, após longo trabalho, já que,para extrair 1 grama do elemento,teve que tratar aproximadamente 10 toneladas de mineral.

No estudo da radioatividade natural, veriticou-se a existência de 3 tipos de radiação:

RAIOS OU PARTÍCULAS ALFA— Partículas positivas são desviadas em um campo magnético em sentido contrário dos raios catódicos. Foi Rutherford,em 1903, que determinou o seu desvio através de um campo elétrico ou um campo magnético, e que as partículas alfa constituem núcleos de hélio. A interpretação da desintegração alfa foi realizada por Gamow em 1927, utilizando a teoria do efeito túnel.
As partículas alfa, por terem massa e carga elétrica relativamente maior, podem ser facilmente detidas, até mesmo por uma folha de papel; elas em geral não conseguem ultrapassar as camadas externas de células mortas da pele de uma pessoa, sendo assim praticamente inofensivas. Entretanto podem ocasionalmente, penetrar no organismo através de um ferimento ou por aspiração, provocando, nesse caso lesões graves. Tem baixa velocidade comparada a velocidade da luz (20 000 km/s). Compõe-se de dois prótons e dois nêutrons.

RAIOS OU PARTÍCULAS BETA — São mais penetrantes que as partículas alfa. São elétrons, e foram estudados inicialmente por Giesel. Meyer, Schweidler. Becquerel. Kauf mann e Bragg. O estudo da desintegração beta, um dos trabalhos mais importantes da física nuclear, foi realizado por Fermi em 1934.
As partículas beta são capazes de penetrar cerca de um centímetro nos tecidos, ocasionando danos à pele, mas não aos órgãos internos, a não ser que sejam engolidas ou aspiradas. Tem alta velocidade, aproximadamente 270 000 km/s. Compõe-se de elétrons livres.

RAIOS GAMA — São radiações eletromagnéticas emitidas pelo núcleo, ou seja, são fótons altamente energizados. Inicialmente foram confundidas com os Raios-X.

Assim como os raios X, os raios gama são extremamente penetrantes, sendo detido somente por uma parede de concreto ou metal. Tem altíssima velocidade que se iguala a velocidade da luz (300 000 km/s). è energia oriunda do núcleo atômico.

RAIOS X - Não são gerado por desintegração atômica, mas por fenômenos físicos que ocorrem dentro da estrutura do átomo no espaço ocupado pelos elétrons.

A geração dos raios-X é provocada por um potencial elétrico de alguns milhares de volts. Quando este potencial cessa, não há produção de raios-X espontaneamente, sendo esta a grande diferença para as reações nucleares. Filmes fotográficos podem ser impressionados pelos raios-X, o que ocorre nas radiografias.

Rutherford verificou que eram radiações eletromagnéticas,pois não sofriam desvio ao atravessar campos elétricos ou magnéticos e não apresentavam massa de repouso.

Ernest Rutherford (nasceu em Nelson, Nova Zelândia, em 1871, e morreu na Inglaterra em 1937) estabeleceu o modelo atual de átomo. Foi um dos físicos mais importantes do nosso século. Fez seus estudos na Austrália e na Inglaterra. Em 1898, foi nomeado professor em Montreal e,em 1907, em Manchester. Como dissemos anteriormente, ocupou a cátedra deixada por J. J. Thomson em Cambridge,em 1918,e foi Diretor do Laboratório Cavendish. Recebeu o Prêmio Nobel em 1908 e, em 1931,foi tornado nobre pelo Rei da Inglaterra. Sua experiência,para a determinação do modelo de átomo de J. J. Thomson, constituiu um dos capítulos mais interessantes da física nuclear.

experiência de Rutherford modelo de Rutherford

Foi realizada em 1911, utilizando o espalhamento de partículas alfa por núcleos pesados. Resultados dos desvios das trajetórias, as partículas alfa permitiram o estabelecimento do seu modelo nuclear, que é análogo ao nosso sistema planetário. O núcleo central é positivo;e em torno dele gravitam partículas negativas: os elétrons.

Entre 1913 e 1915, Niels Bohr, em Copenhague, estudando o problema da estabilidade do átomo de Rutherford, estabeleceu uma teoria na qual havia a aplicação de hipóteses quânticas no movimento dos elétrons. Ficaram célebres, em Ciência, os postulados de Bohr relativos às órbitas eletrônicas. O átomo de Bohr apresentou uma perfeita aplicação ao estudo da espectroscopia atómica de núcleos hidrogenóides. Os postulados de Bohr têm os seguintes enunciados:

modelo de Bohr

a ) — Um sistema atômico possui um número de estados (órbitas) nos quais os elétrons não emitem radiação. São chamados de estados estacionários do sistema, isto é, a energia permanece constante. O primeiro postulado contraria as leis da eletrodinâmica clássica;

b) — Qualquer emissão ou absorção de radiação deve corresponder à uma transição entre dois estados estacionários. A variação de energia entre dois estados estacionários é um número inteiro de quanta*.

c) — O momento angular do elétron em órbita é um número inteiro de h (constante de Planck) dividido por 211.
*Quantum — produto da constante de Planck pela frequência da radiação. A ideia original da teoria de quantum é de Max Planck (1901) e foi utilizada no estudo da radiação do corpo negro.

Ao final do século XIX, as propriedades elétricas e magnéticas haviam sido unificadas em uma teoria eletromagnética por James Maxwell. Esta teoria provou que a luz é uma forma de onda eletromagnética que se propaga pelo espaço, assim como o são o raio X ou o ultravioleta.

Com as regras para o comportamento da matéria e das ondas definidas, restaria aos físicos apenas o trabalho de aplicá-las. Não haveria fenômenos que não pudessem ser explicados; haveria apenas o trabalho de desenvolver as técnicas existentes para sistemas complexos.

Entretanto, dois fenômenos ainda estavam sem explicação: o experimento de Michelson e Morley, que procuravam determinar a velocidade da luz que incidia na Terra vinda de diferentes direções, e o estudo da distribuição de energia da luz emitida por sistemas conhecidos como corpos negros.

Foram justamente as tentativas de explicar estes experimentos que levaram a elaboração das duas novas teorias, que alterariam radicalmente a Física como era conhecida até então: a Teoria da Relatividade e a Teoria Quântica.

experimento de Michelson e Morley

O primeiro experimento indicou que a velocidade da luz que atinge a Terra é a mesma em qualquer direção, fato que levou Einstein a considerar que a velocidade da luz é a mesma para qualquer referencial o que resultou na elaboração da Teoria da Relatividade Especial.O segundo experimento refere-se a radiação eletromagnética emitida por corpos que reemitem toda a radiação que incide sobre eles. Este experimento permite então o estudo da forma como a radiação e o corpo interagem.

O problema foi analisado pelo físico Max Planck, e levou a uma revolução na teoria física ao revelar que o comportamento de pequenos sistemas obedecem regras que não podem ser explicadas pelas leis das teorias clássicas. O mundo atômico e sub-atômico não obedeceriam as regras do nosso mundo do dia-a-dia, sendo necessária novas interpretações as quais nossa intuição não se aplicava mais.

O estudo sobre radiação de corpos negros, que levou a origem da teoria quântica, tinha algo de absoluto, pois segundo a definição de Kirchhoff, professor de Planck, a característica de um corpo negro perfeito é sua capacidade de reemitir toda radiação que incide sobre ele; é um emissor e absorvedor perfeito. A radiação emitida é estudada para diferentes temperaturas do sistema. Quando um corpo é aquecido, emite radiação cuja natureza muda com a temperatura. Um metal por exemplo, quando aquecido pode emitir radiação visível, na forma de luz vermelha, ou invisível a nosso olhos, como o infravermelho.

Vários resultados experimentais estavam disponíveis em torno de 1890 mostrando, a diferentes temperaturas, como a energia radiante é emitida para diferentes freqüências. As tentativas de explicar o comportamento da radiação não foram bem sucedidas. Os trabalhos teóricos realizados utilizando os conhecimentos da mecânica clássica e da termodinâmica não podiam explicar os resultados obtidos (ver figura abaixo).

Planck verificou que uma nova forma de encarar o modo como as partículas da caixa geravam a radiação eletromagnética seria necessária para explicar o comportamento da radiação emitida por corpos negros.

escala de Planck

Classicamente espera-se que as partículas da caixa oscilem com qualquer energia (permitida para uma dada temperatura), e assim emitissem radiação a qualquer comprimento de onda ou freqüência. No entanto, para que Planck obtivesse sua fórmula, as partículas oscilando só poderiam emitir a radiação por pacotes, e a energia destes seria proporcional à freqüência na forma E = h f. A constante h ficou conhecida como constante de Planck. Assim, a energia emitida seria discretizada, ou, quantizada.

A hipótese da discretização das energias de partículas vibrando, por parte de Planck, não encontrava nenhum análogo na época. Era tão radical que, mesmo reproduzindo exatamente uma observação experimental, não foi aceita até que viesse a ser adotada por Einstein em 1905. Também é uma primeira indicação de que as regras que valem para nosso mundo macroscópico não valem para o nível atômico. É inclusive um exemplo de como a natureza mostra surpresas que fogem a nossa previsão conforme a investigamos em maiores detalhes

A mecânica quântica ou mecânica ondulatória começou a ser estruturada por L. de Broglie, em 1924, com o seu postulado que resolvia o problema da dualidade onda-corpúsculo: — A toda onda está associado um corpúsculo e a todo corpúsculo está associada uma onda.

Um aspecto que chamou a atenção de de Broglie, foi o fato de que as regras de quantização envolviam números inteiros. Ora, sabia-se, desde muito tempo, que os números inteiros eram fundamentais em todos os ramos da física onde fenômenos ondulatórios estavam presentes: elasticidade, acústica e ótica. Eles são necessários para explicar a existência de ondas estacionárias, de interferência e de ressonância. Seria, portanto, permitido pensar que a interpretação das condições de quantização conduziriam à introdução de um aspecto ondulatório no comportamento dos elétrons atômicos. Dever-se-ia fazer um esforço para atribuir ao elétron, e mais geralmente a todos os corpúsculos, uma natureza dualística análoga àquela do fóton, para dotá-los de um aspecto ondulatório e de um aspecto corpuscular interligados pelo quantum de ação (a constante de Planck).

Para chegar à sua relação fundamental, de Broglie considerou a questão mais simples possível, isto é, um corpúsculo em movimento retilíneo uniforme, com energia e momentum conhecidos. Como se pode ver em qualquer livro de física moderna, na proposta de de Broglie o comprimento de onda da onda associada a um corpúsculo de momentum p é dado por l = h/p.

De Broglie demonstrou que a velocidade da onda associada é dada por V = c²/v, onde v é a velocidade do corpúsculo.

Agora, dado o comprimento de onda dessa onda, qual será sua freqüência, n ?

Equação de de Broglie

Como se sabe,

ln = V = c²/v

n = c²/lv = pc²/hv

Da relatividade, tem-se que

p = m_ov/g,

onde g = (1-v²/c²)^1/2. Logo,

n = m_oc²/hg = E/h

Portanto, o comprimento de onda da onda associada a um corpúsculo é o quociente entre seu momentum e a constante de Planck, enquanto a freqüência é o quociente entre sua energia e a constante de Planck.

Outras questões reforçavam o sentimento de de Broglie na direção da dualidade partícula-onda. Até àquela época, o elétron não tinha manifestado qualquer propriedade ondulatória, de modo que atribuir ao elétron estas propriedades, sem evidência experimental, poderia parecer uma fantasia de valor científico duvidoso. Todavia, de Broglie percebeu que a introdução do caráter ondulatório no comportamento de corpúsculos materiais já poderia ter sido feita no final do século passado, uma vez que a teoria de Jacobi permitia à dinâmica clássica agrupar as trajetórias possíveis de um ponto material, em determinado espaço, de tal modo que as trajetórias de um mesmo grupo sejam similares à propagação de uma onda, no sentido da ótica geométrica.

Esse paralelismo, formalmente apresentado no capítulo 9 do livro de Goldstein, conduz à seguinte conclusão: o princípio da mínima ação em mecânica é inteiramente equivalente ao princípio de Fermat na ótica geométrica. É interessante notar que, considerando-se a relação

E = hn

e a relação de de Broglie, pode-se chegar, a partir da teoria de Hamilton-Jacobi, à equação de Schrödinger. Portanto, a ótica geométrica está para a ótica física, assim como a mecânica clássica está para a mecânica ondulatória. A mecânica clássica é aplicável quando o comprimento de onda é muito pequeno (comparado às dimensões espaciais da situação física).

A mecânica ondulatória deve seu desenvolvimento a Schrödinger (1926) e a Heisemberg,com a mecânica das matrizes (1925).

Indo além de De Broglie, em 1926 Schrödinger definiu uma equação que descrevia o comportamento ondular completo de uma partícula, em três dimensões. O resultado não apenas reproduziu os resultados de Bohr para as energia do átomo hidrogênio, como explica com grande precisão as propriedades dos átomos em geral, e, consequentemente, abriu as portas para uma descrição matemática de sólidos, líquidos, semicondutores, e assim em diante.

Na formulação de Schrödinger não é possível determinar a trajetória de uma partícula, o que levou a interpretações que vão totalmente além de nossa concepção macroscópica. Este resultado já havia sido apresentado no trabalho de outro fundador da Teoria Quântica, Werner Heisenberg.

Usando uma formulação diferente, mas equivalente a de Schrödinger, determinou o chamado princípio da incerteza. Segundo este, quando maior a precisão na determinação experimental da posição de um elétron, menor a precisão na determinação de sua velocidade, e vice-versa.







Como ambos são necessário para definir uma trajetória, este conceito teria que ser descartado. Muitos físicos passaram a assumir que o elétron não estaria necessariamente em lugar nenhum, até que fosse detectado em um experimento. As informações que podem ser obtidas passam a ser em qual região do espaço é mais provável encontrar o elétron. Esta probabilidade estaria relacionada com o modulo da função de onda associada ao elétron para uma dada energia. O resultado se mostrou correto, mas levou também a um conflito, pois passou-se de uma formulação determinista para uma estatística. Não se determina mais onde o elétron está, mas qual a probabilidade de que esteja em uma região do espaço.

A mecânica quântica e a Teoria da Relatividade de A. Einstein (1905) constituem poderosas ferramentas para o desenvolvimento da micro física, tanto no campo da física atómica como da física nuclear.

As duas teorias: da Relatividade Restrita e da Relatividade Geral - sustentam a noção de que não há movimentos absolutos no Universo, apenas relativos. Para Einstein, o Universo não é plano como na geometria, nem o tempo é absoluto, mas ambos se combinam em um espaço-tempo curvo. Enquanto para a geometria clássica a menor distância entre dois pontos é a reta, na teoria de Einstein é a linha curva.

Na verdade, as duas teorias formam uma só, mas são apresentadas por Einstein em momentos diferentes. A Teoria da Relatividade Restrita é proposta em 1905. Com base nela são postulados o princípio da relatividade - isto é, que as leis físicas são as mesmas em todos os sistemas de referência inerciais - e o princípio da constância da luz. De acordo com a relatividade restrita, se dois sistemas se movem de modo uniforme em relação um ao outro, é impossível determinar algo sobre seu movimento, a não ser que ele é relativo. Isso se deve ao fato de a velocidade da luz no vácuo ser constante, sem depender da velocidade de sua fonte ou de quem observa.

Com isso se verifica que massa e energia são intercambiáveis - o que resulta na equação mais famosa do século: E = mc² (energia, "E", é igual à massa, "m", multiplicada pelo quadrado da velocidade da luz, "c²"). Um dos empregos dessa fórmula é na energia nuclear, seja em reatores para produzir eletricidade, seja em armas nucleares. Uma massa pequena de urânio ou plutônio, de alguns quilos, basta para produzir uma bomba capaz de destruir uma cidade, pois a quantidade "E" equivale a "m" multiplicado pelo quadrado de 300 mil km/s.

Também se depreendem da relatividade restrita fenômenos de que o senso comum duvida: para um observador parado, um relógio em movimento parece andar mais devagar do que um relógio estacionário, ou a massa de um objeto aumentar com sua velocidade. A Teoria da Relatividade Geral , de 1916, amplia os conceitos a outros sistemas, como os sistemas de referência acelerados, e às interações gravitacionais entre a matéria. Einstein explica essas interações como resultado da influência dos corpos - como os planetas - na geometria do espaço-tempo curvo (um espaço de quatro dimensões, sendo a quarta, o tempo). A confirmação prática disso vem em 1919, quando é possível notar a curvatura da luz das estrelas ao passar perto do Sol durante um eclipse solar .

Esta Teoria, desenvolvida matematicamente por Einstein, leva a conclusões tais como:

(1) velocidade da luz no vácuo é constante e independe da velocidade relativa da origem e do observador ;

(2) a velocidade da luz é um máximo que a velocidade de um corpo material nunca poderá atingir;

(3) as formas matemáticas das leis da Física são invariáveis em todos os sistemas inertes;

(4) a massa de um corpo depende da sua velocidade, ou seja, existe equivalência de massa e energia e de mudança de massa, dimensão e tempo com o aumento de velocidade;

(5) o tempo é uma quarta dimensão, relativa ao espaço " Uma extensão da teoria de Einstein inclui gravitação e o fenômeno da aceleração relativa.

O problema da constituição do núcleo foi um dos capítulos mais importantes e difíceis da física nuclear. Em 1916, Proust sugeriu,como Dalton, que todos os pesos atómicos deveriam ser números inteiros.

Como o hidrogênio era o átomo mais leve, os átomos deveriam ser constituídos de átomos de hidrogénio. Posteriormente, como na radioatividade natural, verificou-se a saída de partículas negativas (elétrons) do núcleo, e foi estabelecida uma hipótese da constituição do núcleo por prótons e elétrons.

A primeira desintegração artificial foi obtida por Rutherford,em 1919, bombardeando átomos de nitrogênio com partículas alfa. Verificou Rutherford que havia a produção de oxigénio 17 e a saída de um próton. Determinou-se posteriormente, por razões quânticasra impossibilidade da existência de elétrons no interior do núcleo.

Rutherford propôs existência, no núcleo, de uma partícula neutra, composta de um próton e um elétron. à qual deu o nome de nêutron. Em virtude de problemas relacionados as conservações de momento angular intrínseco e energia, foi proposto a existência de novas partículas: o neutrino e o anti-neutrino. Assim, poderemos escrever que:

nêutron — próton + elétron + anti-neutrino próton — nêutron + positron + neutrino

O neutrino e o anti-neutrino foram evidenciados por R. Davis, em 1955, e Cowan, Reines, Harrison, Kruse e McGuire,em 1956.

O positron, que é uma partícula de massa igual a do elétron e de carga positiva, foi imaginada por Dirac na resolução da sua equação relativa ao estudo do momento angular intrínseco do elétron (SPIN).
O positron foi determinado,experimentalmente, em 1932, por Anderson,no estudo de radiação cósmica.

Em 1935, Yukawa apresentou a sua TEORIA DO CAMPO MESÔNICO para explicar o problema das forças nucleares. Em 1947, na Inglaterra, no estudo de raios cósmicos, e em 1948 nos Estados Unidos da América, em laboratório, foi descoberto o Meson- pi.

Nestas experiências, devemos destacar o nome do brasileiro Cezar Lattes que participou ativamente nesta descoberta. Este acontecimento foi de grande importância para o desenvolvimento da Física no Brasil e motivou a Criação do CENTRO BRASILEIRO DE PESQUISAS FÍSICAS (C.B.P.F.), atualmente um dos centros de pesquisa do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (C.N.P.q).

A existência do nêutron foi verificada experimentalmente em 1932. por Chadwik. Hoje, aceitamos como constituintes do núcleo as partículas próton e nêutron: é a hipótese próton-nêutron. Essas partículas constituintes do núcleo são denominadas nucleons.

O Prêmio Nobel recebido por Fermi, em Estocolmo, contribuiu de maneira categórica para a sua ida à América. Fermi recebeu uma comunicação reservada de Niels Bohr, no verão de 1938, de que seria agraciado com o Prêmio Nobel pela produção de elementos transuranianos resultantes do bombardeamento de urânio por nêutrons. A comunicação contrariava o sigilo que cerca o Prêmio Nobel. Foi feita com a finalidade de evitar as represálias que haviam sido postas em prática pelo governo da Alemanha, com outros pesquisadores agraciados pelo prêmio.

Enquanto se desenrolavam em Estocolmo as cerimônias da entrega do Prêmio Nobel, na Alemanha. Otto Hahn e Fritz Strassman faziam a descoberta mais importante da Física Nuclear: a fissão do núcleo.





A comunicação foi apresentada à Revista "Naturwissenschaften" no dia 22 de dezembro de 1938. Eles determinaram, sem qualquer sombra de dúvida, a presença de bário como produto do bombardeamento do urânio por nêutron.


Antes de publicar o trabalho, Hahn e Strassman comunicaram a descoberta a Frisch e a Lise Meitner que se encontravam na Dinamarca, pois foram obrigados a abandonar a Alemanha.





Pela presença de bário, Lise Meitner, que trabalhara muitos anos com Otto Hahn, concluiu então que o bário era um dos fragmentos que resultavam da fissão do urânio. Meitner trabalhava com Niels Bohr, em Copenhague. Este fato terá grande importância na História da Energia Nuclear. Da Suécia. Fermi dirigiu-se a Copenhague, tendo sido recebido cordialmente na casa da família de Niels Bohr. Partiu da Europa no navio Franconia e desembarcou,no dia 2 de janeiro de 1939, em New York. Disse, ao desembarcar, para Laura: "Fundamos o ramo americano da família Fermi". Foi recebido,no desembarque, pelo Professor G. B. Pegram. Chefe do Departamento de Física da Universidade de Columbia.

Fatos da história no uso da energia nuclear

1896 - Descoberta a radioatividade;
1898 - Isolados o polônio e o rádio. Descoberta a radiação gama;
1902 - Confirmada a desintegração radioativa espontânea;
1910 - Uso ingênuo de materiais;
1920 - radioativos na medicina e indústria;
1911 - Concebida a idéia de usar traçadores radioativos;
1926 - Uso de radiação para o tratamento de câncer;
1934 - Primeiro radionuclídeo artificial. Primeira fissão do urânio com nêutrons;
1936 - Uso em terapia de radioisótopos produzidos em ciclotron;
1939 - Carta de Einstein sobre a possibilidade de os alemães construírem a bomba atômica;
1941 - Início do programa nuclear norte-americano;
1942 - Início da construção de um reator nos Estados Unidos;
1945 - Lançamento das bombas atômicas sobre Hiroshima e Nagasaki;
1967 - Brasil assina Tratado para a Proscrição de Armas Nucleares na América Latina e Caribe;
1968 - Estabelecido pela AIEA o Tratado de Não-proliferação;
1972 - Assinado com os Estados Unidos acordo para a construção de Angra 1;
1981 - Autorizado funcionamento provisório de Angra 1;
1982 - Brasil passa a produzir bolo amarelo (yellow cake);
1984 - Angra 1 entra em operação comercial;
1987 - Brasil inicia produção de urânio enriquecido. Acidente em Goiânia com césio-137
1988 - Inaugurado o reator MB/01 concebido e construído no Brasil;
1991 - Brasil e Argentina assinam acordo para uso pacífico da energia nuclear;
1994 - Entra em vigor o Tratado para a Proscrição de Armas Nucleares na América Latina e Caribe;
1995 - Brasil passa a produzir o radiofármaco tálio-201;
2000 - Início de operação de Angra 2;
2004 - Entra em operação a usina de enriquecimento nuclear em Resende (RJ).

O PROJETO MANHATAN

No dia 2 de agosto de 1939, Albert Einstein (um dos cientistas mais respeitados na época), atendendo a pedidos de outros cientistas, escreveu uma carta ao Presidente Franklin Roosevelt. Na carta, Einstein dizia que os EUA deveriam priorizar o desenvolvimento de uma bomba baseada em energia nuclear, antes que os alemães o fizessem.

Como resultado, nasceu o Manhattan Project, com o propósito de desenvolver a bomba atômica.

A primeira explosão nuclear da História aconteceu na madrugada chuvosa do dia 16 de julho de 1.945, numa área de testes de bombardeios do exército americano, em Alamogordo, Novo México.

Uma luz dura, vinte vezes mais brilhante que a do Sol, acendeu a noite e fez o céu, o deserto e as montanhas próximas ficarem brancos como papel. Apesar da hora, milhares de pessoas, em cinco estados vizinhos, viram o flash sem ter idéia do que estava acontecendo. Não se ouviu o som. Muito mais lento que a luz, o som veio muitos minutos depois. Um estalo seco como um tiro, seguido de um trovão. E uma imensa bola de fogo, com 2.000 metros de diâmetro, levantou-se de repente. Mudando de amarelo para laranja e depois para vermelho, a bola em poucos minutos alcançou 15 quilômetros de altura. Numa reação automática, manifestou-se o gênio do físico italiano Enrico Fermi (1.901-1.954).

Ele calculou quase a olho a energia da detonação : Deixando cair pequenos pedaços de papel, quando a onde de choque passou pela casamata em que estava escondido, mediu a distância a que os papéis foram lançados e estimou o poder da energia liberada em pelo menos 10 quilotons. O equivalente a 10.000 toneladas de dinamite. Uma conta excelente, naquelas circunstâncias : o número preciso, como se verificou mais tarde, era de 18 quilotons. De longe, a maior quantidade de energia já produzida de um só golpe pelo Homem. Foi um instante de imenso orgulho e alegria.

Os cientistas, técnicos, militares e políticos reunidos em Alamogordo pularam, gritaram e se abraçaram na lama que a chuva tinha deixado por toda parte. A montagem final da bomba, a partir do segundo semestre de 1.944, e o teste em julho de 1.945 tinham sido apenas as últimas etapas de uma longa corrida contra o tempo. Nos três anos anteriores, centenas de milhares de americanos tiveram que ser mobilizados, de engenheiros a trabalhadores da construção civil. Acima de tudo, exigiu-se a colaboração disciplinada de dezenas de físicos, químicos e matemáticos.

Um time de cérebros que contava com dez ganhadores do Prêmio Nobel. Sete já haviam sido premiados : o italiano Fermi, o dinamarquês Niels Böhr (1.885-1.962), o austríaco Isidor Rabi (1.898-1.988), o alemão Otto Hahn (1.879-1.968) e os americanos Arthur Compton (1.892-1.962), Ernest Lawrence (1.901-1.958) e Harold Urey (1.893-1.981). Três eram futuros escolhidos : o alemão Hans Bethe (1.906- ), o húngaro Eugene Wigner (1.902-1.995) e o americano Richard Feynman (1.918-1.988).

Além deles, outros figuravam entre os melhores cientistas da época, como o húngaro John von Neumann (1.903-1.957), um dos maiores matemáticos do século, e o próprio chefe científico do projeto, o americano Julius Robert Oppenheimer (1.904-1.967).

O time aceitou trabalhar voluntariamente, num regime de disciplina militar. Em Alamogordo, uma região seca e arenosa, habitat de escorpiões e cobras, quase deserta de gente, ficava apenas uma parte da equipe. Juntando cientistas, técnicos e soldados, a população chegava a 200. Vida duríssima e sigilo absoluto. Ninguém podia telefonar para fora sem autorização. Nem sair do alojamento, um punhado de barracos levantados às pressas pelo exército em 1.944. Aí, durante 10 meses, os pesquisadores trabalharam alegremente, com toda a boa vontade. No final de 1.938, o físico italiano Enrico Fermi aproveitou uma ocasião extraordinária para escapar da ameaça de perseguição que sentia em seu país, então sob domínio fascista.

Numa quebra de sigilo sem precedentes, mas justificável naquelas circunstâncias, ele havia sido informado de antemão que ganharia o Prêmio Nobel de Física daquele ano. Então, sabendo que conseguiria autorização para ir a Estocolmo, na Suécia, receber a láurea, planejou secretamente não voltar mais para a Itália. Fugiu com toda a família para os Estados Unidos. A chegada de Fermi foi decisiva para que a tecnologia do átomo fosse dominada em apenas três anos um feito, na época, inimaginável para a ciência. Ninguém conhecia melhor do que ele a ação de partículas recém-descobertas no núcleo atômico, chamada nêutrons, que teoricamente poderiam escapar de seu núcleo original e entrar em outro para quebrá-lo. Assim, liberariam a energia estocada lá dentro. Na prática, não era tão simples. O próprio Fermi sabia apenas que os nêutrons penetravam facilmente nos núcleos : Não sabia que os núcleos se quebravam.

A fissão nuclear, nome dado a esse fenômeno, foi comprovada em 1.939, um ano depois da sua fuga para os Estados Unidos. Mas Fermi tinha certeza, desde o início do século, de que o núcleo representava a mais densa concentração de matéria, seja do que for, representa 20 trilhões de calorias, o suficiente para fazer ferver 900.000 toneladas de água. É o que diz a fórmula descoberta por Albert Einstein em 1.905, E = mc². Energia (E) é igual à massa (m) multiplicada pela velocidade da luz ao quadrado (c2).

Em 1.939, a alemã Lise Meitner usou a fórmula de Einstein para calcular a força gerada durante a fissão do núcleo de urânio. Nem toda a matéria virava energia (a conversão não chega a 20%, ainda hoje), mas dava de sobra para projetar uma superarma.

Só faltava demostrar que, quando um átomo de urânio se quebra, seus fragmentos provocam sucessivamente a quebra de outros núcleos. Ou seja, uma reação em cadeia, que foi demonstrada por Fermi em 1.942. Daí em diante, a construção da bomba já não dependia tanto da ciência.

Era um problema de tecnologia e de dinheiro, especialmente para produzir e transformar o urânio comum em combustível (ele precisa ser enriquecido com variedades mais raras de urânio). A própria guerra, então, daria o empurrão final para a conquista da energia nuclear. Em meados de 1.942, os ditadores Adolf Hitler, da Alemanha, e Benito Mussolini, da Itália, haviam dominado toda a Europa continental, da França à Polônia. Diante de tamanha demonstração de força, o presidente dos Estados Unidos, Franklin Roosevelt, resolveu encomendar a arma atômica a uma unidade de engenharia do exército. A ordem foi dada em junho Em agosto, nasceu o Projeto Manhattan, cuja função era coordenar o trabalho de todos os físicos, químicos, engenheiros, técnicos e operários necessários para executar a ordem.

O gatilho da revolução atômica foi a ciência pura. Mas, depois de iniciada, teve de ser sustentada por uma mobilização monumental de recursos. Até cidades foram construídas. Algumas saíram do nada, em locais isolados, justamente para garantir o segredo. Existem até hoje. Outras, que também permanecem, foram refeitas. Hanford, então um povoado insignificante e perdido do mundo no estado de Washington, foi invadida, em 1.943 por 25.000 trabalhadores. Em menos de um ano, construíram 250 quilômetros de ferrovias, 600 quilômetros de estradas, casas para 40.000 operários e suas famílias, e uma fábrica de plutônio, combustível nuclear como o urânio. As cidades cresceram em diversos pontos do país, sempre com o mesmo fim : Alimentar a superbomba.

Das novas fábricas, saíam peças ou combustível. Dos laboratórios, números e medidas. Quantos quilos de urânio ou plutônio seriam necessários? Como detonar a explosão no momento exato? Até que ponto o urânio comum, extraído das minas, precisaria ser misturado com o urânio-235, mais radioativo? Em resumo, os cientistas já não faziam Física pura. Mas só eles eram capazes de manipular as equações descobertas na década anterior para desenvolver a tecnologia que estava nascendo.

A direção geral do Projeto Manhattan, que coordenava toda a operação foi entregue a um general do setor de engenharia do exército chamado Leslie Groves. Era um administrador competente e autoritário, conhecido por ter levantado o prédio do Pentágono, a secretaria militar do governo americano.

O general estava fora da luta, mas queria combater. Então, deram-lhe a função de "construir o armamento que acabaria com a guerra". Groves teve o bom senso de escolher um cientista brilhante para comandar o time de gênios : o físico Robert Oppenheimer, que também revelou admirável capacidade gerencial. Voluntariamente, os pesquisadores se submeteram a uma disciplina militar. Confinados aos locais de trabalho, moravam longe de suas famílias. Foram divididos em equipes para que uns não soubessem o que os outros estavam criando. Usavam nomes falsos e escreviam tudo em código. Ficavam proibidos até de pronunciar palavras denunciadoras, como "físico". A vontade de vencer a Alemanha gerou um espírito de cooperação fora do comum. Houve erros e contratempos.

A divisão de tarefas por equipes que não se comunicavam não funcionou pois, entre cientistas, pensar significa trocar e debater idéias. O húngaro Leo Szilard simplesmente não obedeceu as restrições de segurança. E, apesar de ter sido o primeiro a propor a construção da bomba, foi ameaçado por Groves com a acusação de traidor.

O americano Richard Feynman, outro rebelde incorrigível, se divertia quebrando códigos secretos e abrindo os mais complicados cofres com perícia de arrombador. Edward Teller, da Universidade da Califórnia, futuro idealizador da bomba de hidrogênio, muito mais poderosa que a atômica, brigou com Oppenheimer também por causa da disciplina. Queria mais autonomia. Nada disso, porém, comprometeu a eficiência prodigiosa do projeto.

A euforia com o teste de Alamogordo, nos Estados Unidos, durou muito pouco. Foi uma emoção passageira. O estado de espírito dos cientistas era péssimo. Eles já sabia que o governo americano planejava um ataque nuclear ao Japão, o último inimigo ainda de pé (alemães e italianos já estavam vencidos na Europa). Numa carta à mãe, o físico Richard Feynman descreveu os sentimentos de quase todos : "Tudo estava perfeito, menos o objetivo". Oppenheimer, chefe da equipe científica, lembrou de um antigo texto hindu : "Eu me tornei morte / Destruidor de mundos".

O moral da equipe de gênios caía vertiginosamente nos últimos dias do Projeto Manhattan. O ânimo já vinha despencando desde a morte do presidente Franklin Roosevelt, em 12 de abril de 1.945, com quem os cientistas haviam concordado em trabalhar. Eles não se entenderam bem com o novo presidente, o vice de Roosevelt, Harry Truman. Em seguida, com a rendição dos alemães no dia 7 de maio de 1.945, a tensão aumentou ainda mais.

A derrota nazista, que o resto do mundo recebeu como uma boa notícia, virou fator de preocupação dentro do Projeto Manhattan. O que é fácil de explicar : Foi contra Hitler que eles tinham se unido e, com o ditador nazista fora do conflito, desapareciam as justificativas para a construção de uma arma tão arrasadora. E ainda faltava um mês para o teste de Alamogordo.

Foi então que, para tornar tudo ainda mais torturante, às vésperas do teste, veio a informação que o governo americano estudava a hipótese de empregar a nova arma contra o Japão. Era o início do pesadelo. Até ali, os cientistas alimentavam a ilusão de que o poder nuclear jamais seria de fato empregado. Na pior das hipóteses, aceitariam lançá-lo contra os nazistas. Truman vacilou entre argumentos contra e a favor. Por fim, decidiu-se. Era o final de julho. Dois anos antes, a máquina militar já começava a se mover.

Desde 1.943, a Força Aérea treinava o chamado Esquadrão 509, chefiado por um dos melhores pilotos de bombardeiro do país, o coronel Paul Tibbets. Na Boeng, em Seatle, ele escolheu pessoalmente o seu avião, o gigantesco quadrimotor B-29. O que havia de melhor na indústria americana. O objetivo do 509 era lançar uma bomba de 4.000 quilos sobre Hiroshima, fazer uma curva de 180 graus, mergulhar, acelerar e dar o fora. Hiroshima havia sido escolhida depois que o ministro da Guerra, Henry Stimson, descartou a opção por Kyoto, ex-capital e maior centro religioso do Japão.

Na madrugada de 6 de agosto de 1.945, já a caminho do Japão, mas sem saber bem por quê, a tripulação recebeu a ordem de lançar a bomba.

Ela partiu do avião às 8h16m da manhã e 43 segundos depois explodiu. A cidade ficou coalhada de incêndios. Perto do hipocentro, foco da detonação, gente virava cinza.





Quase ninguém, a menos de 5.000 metros do hipocentro, sobreviveu. Em toda a cidade, 50.000 edifícios ruíram. Mais tarde, durante anos, a radiação continuou matando.






















No dia 9 outra bomba atômica foi lançada sobre a cidade de Nagasaki.


















Até hoje surgem novas vítimas fatais do pikadon, o "raio-trovão", neologismo criado para descrever o indescritível. Elas já são mais de 200.000. "Os físicos conhecerão a vergonha".

























Seu autor, paradoxalmente, foi um dos arquitetos da bomba, o físico americano Robert Oppenheimer. Que nunca se arrependeu do que fez. Essa ambigüidade - a mistura de desonra com a falta de arrependimento - foi uma marca que pairou sobre a ciência e dividiu a sua história em duas partes. Antes e depois da bomba.

FISSÃO NUCLEAR

A palavra fissão significa partição, quebra, divisão. Fissão nuclear é a quebra de um núcleo atômico pesado e instável através de bombardeamento desse núcleo com nêutrons moderados, originando dois núcleos atômicos médios, mais 2 ou 3 nêutrons e uma quantidade de energia enorme.

Enrico Fermi, em 1934, bombardeando núcleos com nêutrons de velocidade moderada, observou que os núcleos bombardeados capturavam os nêutrons. Pouco tempo depois, após o bombardeamento de urânio com nêutrons moderados, a equipe do cientista alemão Otto Hahn constatou a presença de átomos de bário, vindo a concluir que, após o bombardeio, núcleos instáveis de urânio, partiam-se praticamente ao meio.

Como os nêutrons não possuem carga elétrica, não sofrem desvio de sua trajetória, devido ao campo eletromagnético do átomo. Estando muito acelerado, atravessariam completamente o átomo; estando a uma velocidade muito lenta, seriam rebatidos; mas com velocidade moderada, ficam retidos, e o novo núcleo formado, instável, sofre desintegração posterior com emissão de partículas beta.

Somente alguns átomos são capazes de sofrer fissão, entre eles o urânio-235 e o plutônio. A enorme quantidade de energia produzida numa fissão nuclear provém da transformação da matéria em energia.

Na fissão nuclear há uma significativa perda de massa, isto é, a massa dos produtos é menor que a massa dos reagentes. Tal possibilidade está expressa na famosa equação de Einstein: E = mc², onde E é energia, m massa e c a velocidade da luz no vácuo. No processo de fissão, cerca de 87,5% da energia liberada aparece na forma de energia cinética dos produtos da fissão e cerca de 12,5% como energia eletromagnética.

Reação em Cadeia e Massa Crítica Esse bombardeamento do núcleo de um átomo com um nêutron causa a fissão do núcleo desse átomo e a liberação de 2 ou 3 novos nêutrons. Esses nêutrons podem provocar a fissão de 2 ou 3 átomos que irão liberar outros nêutrons. A reação em cadeia só ocorre acima de determinada massa de urânio.

A mesma ocorre com velocidade máxima quando a amostra do material físsil é grande suficiente para a maioria dos nêutrons emitidos ser capturada por outros núcleos. Portanto, a reação em cadeia se mantém, se a massa do material é superior a um certo valor característico chamado massa crítica. Para o urânio-235 a massa crítica é de aproximadamente 3,25 kg.

Algumas vezes um núcleo que está muito além do cinturião de estabilidade se quebra em dois pedaços, em vez de emitir uma sucessão de partículas alfa. Esse processo, a fissão nuclear, é uma das maneiras, considerada pouco comum, pela qual o urânio 235 se desintegra espontaneamente.

Como se pode ver na equação, o núcleo de urânio se divide em dois fragmentos, libertando três nêutrons.

A fissão do urânio 235 descrita acima é um processo natural. A fissão pode ser induzida, entretanto, quando um núcleo de urânio 235 captura um nêutron lento ou térmico:

(reação 1)

(reação 2)

Essa equação representa uma das muitas maneiras pelas quais o núcleo de urânio 235 pode sofrer fissão induzida. Outras maneiras incluem

²³⁵U₉₂ + n →⁹⁴Sr₃₈ + ¹⁴⁰Xe₅₄ + 2n

235U₉₂ + n →⁹⁷Zr₄₀ + ¹³⁷Te₅₂ + 2n

²³⁵U₉₂ + n →⁸⁷Br₃₅ + ¹⁴³La₅₇ + 6n

Assim, os fragmentos de fissão são variáveis. Quando muitos nuclídeos de urânio 235 sofrem a fissão, inúmeros fragmentos, com as mais variadas massas, são produzidos. A fissão nuclear é o processo que produz energia nas bombas atômicas e nos reatores nucleares.

FISSÃO, FUSÃO E ENERGIA DE LIGAÇÃO NUCLEAR

Todos nós sabemos da enorme quantidade de energia que pode ser obtida de um processo nuclear. De onde esta energia provém e por que ela é tão poderosa? A resposta é dada pela equação de Einstein, E = mc² , baseada na idéia de que a massa pode ser convertida em energia e vice-versa. (Ou, talvez melhor, massa e energia são diferentes, mas são manifestações interconvertíveis).

VARIAÇÕES DE MASSA E ENERGIA NA FISSÃO NUCLEAR

Na fissão nuclear há uma significativa perda de massa, isto é, a massa total dos produtos é menor que a dos reagentes (aqui e aqui).

Podemos ver a quantidade de energia produzida pela fissão de um mol de átomo de urânio 235 é colossal. Ela é maior, por um fator de cerca de um milhão, que a energia desprendida numa reação química altamente exotérmica. Na fissão nuclear, cerca de sete oitavos desta energia aparece na forma de energia cinética dos produtos e de um oitavo como energia eletromagnética (radiante).

ENERGIA DE LIGAÇÃO NUCLEAR

A estabilidade de um núcleo é medida através da sua energia de ligação, a energia liberada quando ele é formado a partir dos componentes prótons e nêutrons.

Energia de Ligação Nuclear

(estudo aqui)

Dado um núcleo qualquer, a energia liberada quando da sua formação a partir dos seus prótons e nêutrons separados de uma distância infinita ou, o que dá no mesmo, a energia que deve ser fornecida a esse núcleo para separar seus prótons e nêutrons de uma distância infinita é o que se chama de energia de ligação de tal núcleo.

Por outro lado, a relação E = mc², que Einstein demonstrou em 1905 e que já está verificada por um grande número de experimentos, significa que se um dado sistema ganha uma certa quantidade de energia E, sua massa aumenta de uma quantidade dada por E / c², e inversamente, se um dado sistema perde uma certa quantidade de energia E, sua massa fica diminuída de uma quantidade dada por E / c². Aqui, c representa o módulo da velocidade da luz no vácuo.
Então, sendo E a energia de ligação de um núcleo com Z prótons e ( A - Z ) nêutrons, de massa M(Z,A), pode-se escrever: Zm(p) + ( A - Z )m(n) = M(Z,A) + E / c² onde m(p) e m(n) são, respectivamente, as massas do próton e do nêutron. Daí, a energia de ligação fica: E = [ Zm(p) + ( A - Z ) m(n) - M(Z,A) ] c²

No caso de um núcleo naturalmente radioativo (núcleo pai), pode acontecer a dissociação espontânea em um núcleo menor (núcleo filho) e uma partícula a.
Por exemplo:

²²⁶Ra₈₈ ²²²Rn₈₆ + a

Como:

m(Ra) = 226,0254 u
m(Rn) = 222,0175 u
m(a) = 4,0026 u

vem:

E(Ra) = [ 88 ( 1,0078 ) + ( 226 - 88 ) 1,0087 - 226,0254 ] 931,4815 MeV
= 1734,0460 MeV

E(Rn+a) = [ 88 ( 1,0078 ) + ( 226 - 88 ) 1,0087 - 222,0175 - 4,0026 ] 931,4815 MeV
= 1738,9828 MeV

Como a energia de ligação do núcleo de rádio 266 é menor do que a soma das energias de ligação do núcleo de radônio 222 e da partícula a, a reação indicada acima é realmente espontânea.
Deve-se observar que:

E(Rn+a) - E(Ra) = [ - 222,0175 - 4,0026 + 226,0254 ] 931,4815 MeV = 4,9369 MeV

A massa do núcleo de rádio 226 é maior do que a soma das massas do núcleo de radônio 222 e da partícula a. Levando em conta a relação E = mc², isto significa, em termos energéticos, que o sistema no estado inicial tem uma energia maior do que no estado final, ou seja, o sistema passa de um estado a outro de menor energia e, portanto, mais estável.
Por outro lado, em termos da energia de ligação, a diferença E(Rn+a) - E(Ra), sendo positiva, indica que, para separar o sistema em seus constituintes básicos, a energia necessária é maior no estado final e, portanto, este é mais estável.
De qualquer modo, a reação indicada acima é espontânea.

ARMAS E REATORES NUCLEARES

Vimos que quando um núcleo sofre fissão, ele se divide em dois fragmentos e vários nêutrons. Se cada um desses nêutrons for capturado por um outro núcleo físsil, o processo continua e o resultado é uma reação em cadeia de reações, na qual a fissão súbita de muitos núcleos e a liberação resultante de enorme quantidade de energia produzem uma explosão nuclear.

Na chamada bomba atômica (nome não muito descritivo) uma certa quantidade, massa crítica, de nuclídeos físseis é repentinamente acionada pelo mecanismo da bomba e resulta na explosão nuclear.

Se a massa for menor que a massa crítica, muitos nêutrons se perderão e a reação em cadeia não se sustentará.

Uma maneira de disparar a bomba consiste em usar uma explosão química para ativar duas massas subcríticas separadas, contendo material físsil em ambas, e assim a massa crítica poderá ser atingida. Urânio 235 e plutônio 239 foram ambos usados em armas nucleares. O plutônio 239 é produzido pelo bombardeio de urânio 238, o isótopo mais comum do urânio com nêutrons:

O urânio 239 se desintegra em duas etapas, formando plutônio 239.

Em um reator nuclear, somente um dos nêutrons emitidos quando o núcleo sofre fissão é capturado por outro núcleo físsil. Dessa maneira a reação é mantida sob controle. A fissão continua, mas a uma velocidade mais baixa do que a de uma bomba.

O reator é mantido sob controle ajustando a posição de absorção de nêutrons nas barras de controle que são inseridas entre os elementos combustíveis nucleares do reator.

Essas barras são geralmente feitas de cádmio ou boro, dois elementos altamente eficientes na absorção de nêutrons. A figura mostra o esquema de um reator nuclear. Observe que o reator serve apenas como fonte de calor para ferver a água. Então, como numa máquina de energia convencional, o vapor aciona uma turbina geradora que produz eletricidade.

Energia de Ligação por Núcleon

Uma indicação da estabilidade nuclear resultante das interações coulombiana e nuclear forte é dada pelo gráfico da energia de ligação por núcleon, E / A, em função do número de núcleons, A. O gráfico de E / A contra A inclui tanto núcleos estáveis quanto núcleos radioativos.

O núcleo com a menor energia de ligação por núcleon é o do hidrogênio 2 (deutério) e o núcleo com a maior energia de ligação por núcleon é o do ferro 56. Assim, esse gráfico tem um máximo em A 56.

Os núcleons são mantidos juntos pela interação nuclear, de caráter atrativo, apesar do efeito contrário da interação coulombiana, de caráter repulsivo, entre os prótons.

Como E / A varia muito pouco com o aumento de A, para núcleos não muito pequenos, cada núcleon deve interagir atrativamente pela interação nuclear apenas com um certo número de outros núcleons de sua vizinhança imediata, e esse número é independente de A.

A diminuição lenta de E / A para A > 56 é conseqüência do aumento do número de prótons com o aumento de A e do alcance infinito da interação coulombiana, com cada próton interagindo repulsivamente com todos os outros prótons do núcleo.

A diminuição é lenta, apesar do efeito depender do número total de pares de prótons, porque a interação coulombiana é cerca de 100 vezes menos intensa que a interação nuclear.

Por outro lado, para núcleos com A <>

Assim, enquanto a interação nuclear contribui para a estabilidade do núcleo, a interação coulombiana contribui para a sua desestabilização.

Como o gráfico da energia de ligação por núcleon em função do número de núcleons apresenta um máximo em A 56, tanto processos de fusão de núcleos leves quanto processos de fissão de núcleos pesados podem levar a liberação de energia e podem, portanto, servir de fundamento tanto para a construção de reatores de geração de energia quanto para a construção de bombas com extremo poder de destruição.

FUSÃO NUCLEAR

Fusão Nuclear A palavra fusão significa junção, união, incorporação. Fusão nuclear é a junção de dois ou mais núcleos atômicos leves originando um único núcleo atômico e a liberação de uma quantidade colossal de energia.

Quanto maior a energia de ligação dos núcleos de um átomo, mais estável será o seu núcleo. A fusão de núcleos leves como o hidrogênio, o deutério ou o trítio, produzindo um núcleo de hélio, equivale a um aumento na energia de ligação (empacotamento) dos núcleos e, portanto, a uma maior estabilidade.

Essa maior estabilidade é conseguida à custa de uma perda de massa que é liberada do núcleo na forma de energia: E = mc².

As reações de fusão constituem a fonte de energia das maiores usinas do universo: as estrelas.

Embora uma estrela seja inicialmente apenas uma nuvem de hidrogênio, a contração, causada pela sua própria atração gravitacional, aumenta sua pressão, densidade e temperatura.

Os choques entre átomos aumentam em número e violência, até que eles passem a liberar seus elétrons.

A massa de núcleos e elétrons assim produzida é conhecida como plasma. Este é o quarto estado da matéria, sendo os outros três o sólido, o líquido e o gasoso. É no plasma que se realizam as reações de fusão.

Na curva das energias de ligação nucleares pode-se notar que a conversão de núcleos muito leves (no lado esquerdo da curva) em núcleos pesados também resulta num aumento de energia de ligação por núcleon e então poderá haver liberação de grandes quantidades de energia, ainda maiores que na fissão.

Tais reações são chamadas reações de fusão porque, nesse caso, os núcleos menores se fundem e formam núcleos maiores.

A fonte de energia solar é constituída de uma série de reações, cujo resultado final é a fusão de quatro prótons para formar um núcleo simples de ⁴₂He.

A reação, sem dúvida, ocorre em etapas. Uma possibilidade é:

ou mais provavelmente:

Fusão nuclear é o processo de formação de um núcleo a partir da colisão e posterior junção de dois núcleos menores.
Os núcleos que colidem devem ter, inicialmente, uma energia cinética que lhes permita se aproximar contra a repulsão coulombiana o suficiente para que a interação nuclear forte passe a ser efetiva e mais importante.
Como a repulsão coulombiana é tanto mais importante quanto maior a carga elétrica dos núcleos em colisão, a fusão nuclear pode ser provocada com mais facilidade entre núcleos com número pequeno de prótons.
De qualquer modo, a fusão nuclear com liberação de energia só ocorre se o número de núcleons do núcleo resultante é menor ou da ordem de 56.
A título de exemplo, seja a fusão de dois núcleos de oxigênio 16 para formar um núcleo de enxofre 32:

¹⁶O + ¹⁶O ³²S

Pela observação do gráfico E / A contra A tem-se aproximadamente 7,8 MeV e 8,6 MeV, respectivamente, para a energia de ligação por núcleon para os núcleos de oxigênio 16 e de enxofre 32. Assim, as energias de ligação dos sistemas inicial e final são:

E(O+O) = 2 ( 16 )( 7,8 MeV ) = 249,9 MeV

E(S) = 32 ( 8,6 MeV ) = 275,2 MeV

Ao passar do estado inicial para o final, o sistema sofre uma variação de energia dada por:

DE = E(S) - E(O+O) = 25,6 MeV

Como DE > 0, a energia de ligação do núcleo resultante é maior do que a soma das energias de ligação dos núcleos iniciais.
Em outras palavras, como uma energia de 275,2 MeV deve ser fornecida ao sistema no estado final (núcleo de enxofre 32) para separá-lo em núcleons infinitamente separados e uma energia de 249,6 MeV deve ser fornecida ao sistema no estado inicial (dois núcleos de oxigênio 16) para separá-lo em núcleons infinitamente separados, o sistema deve ter perdido (liberado) uma energia de 25,6 MeV.
Esse resultado se deve ao fato de as energias de ligação por núcleon dos núcleos iniciais serem menores do que a energia de ligação por núcleon do núcleo final, ou seja, a fusão nuclear com liberação de energia só ocorre se o número de núcleons do núcleo resultante é menor ou da ordem de 56, já que a curva E / A contra A tem máximo em A 56.

A única aplicação “prática” de sucesso das reações de fusão foi nas chamadas bombas de hidrogênio ou termonucleares.

Um problema fundamental nas reações de fusão consiste em iniciá-la. Para conseguir que dois núcleos leves se fundam, eles devem ter energias extremamente altas, de tal maneira que as nuvens eletrônicas das regiões extranucleares dos átomos, não impeçam que os núcleos se aproximem. O que é necessário é uma temperatura extremamente alta, cerca de 10⁸º C.

Em uma arma termonuclear a reação de fissão é usada para prover as altas energias necessárias para iniciar a fusão. Num desses dispositivos, uma bomba de fissão é circundada por uma camada de deutereto de lítio. Os nêutrons de uma reação de fissão são capturados pelos núcleos de lítio e sob condições de alta energia, suprida pela reação de fissão, o produto trítio se funde com o deutério.

Em uma bomba chamada fissão – fusão – fissão, uma camada de ²³⁸₉₂U circunda o dispositivo de fusão. Normalmente esse isótopo de urânio não sofre fissão, mas em condições de alta energia ele o fará. A “vantagem” desse artefato é que ²³⁸₉₂U é relativamente barato porque ele é, sem dúvida, o isótopo mais abundante desse elemento.

O controle das fusão nuclear de maneira que possa ser usado em formas úteis de energia, constitui um problema que vem desafiando os cientistas e engenheiros há 45 anos.

Presumivelmente, es reações utilizando ¹₁H e ²₁H poderão ser empregadas; e, embora somente 0,015% do hidrogênio na Terra seja constituído de deutério, há água suficiente nos oceanos, fazendo com que a quantidade deste isótopo do hidrogênio acessível seja muito grande.

Mas, além da dificuldade da ignição de uma fusão nuclear, há o problema do recipiente para conter a mistura de reação a temperatura demasiadamente alta, suficiente para vaporizar qualquer material.

Ordinariamente, os experimentos estão sendo executados usando uma bateria de lasers de alta potência, todos dirigidos para uma pequeníssima amostra de hidrogênio. Espera-se que os lasers concentrem energia suficiente para iniciar a reação de fusão.

Outros experimentos estão sendo executados, nos quais misturas de ultra-altas temperaturas são confinadas em “garrafas-magnéticas”, um arranjo de campo magnético intenso que impede que a mistura escape.

A maior bomba até então broduzida foi a Tzar Bomb lançada em 1961 sobre a Nova Zembla. Tal bomba possua um poder de 57 megatons. Veja os videos abaixo.

http://www.youtube.com/watch?v=NiyUSv2Z07A&mode=related&search=

http://www.youtube.com/watch?v=UWx8mTzBzTM&mode=related&search=

http://www.youtube.com/watch?v=Pu88gb1EpmI&mode=related&search=

O Idealizador das bombas de hidrogênio foi Edward Teller, cuja primeira bomba foi detonada no atol de Bikini, em março de 1954, mostrou-se 700 vezes mais potente do que a de Hiroxima.




http://www.youtube.com/watch?v=ngq2jb79mPU&mode=related&search=

A RADIOATIVIDADE

A radioatividade foi descoberta pelos cientistas no final do século passado. Até aquela época predominava a idéia de que os átomos eram as menores partículas de qualquer matéria e eram semelhantes a esferas sólidas. A descoberta da radiação revelou a existência de partículas menores que o átomo: os prótons e nêutrons, que compõe o núcleo, e os elétrons, que giram em torno do núcleo. Essas partículas, chamadas de subatômicas, movimentam-se com altíssimas velocidades. Descobriu-se também que os átomos não são todos iguais. O átomo de hidrogênio, por exemplo, o mais simples de todos, possui 1 próton e 1 elétron (e nenhum nêutron). Já o átomo do urânio-235 conta com 92 prótons e 143 nêutrons isso no final do século XIX.

Existem na natureza alguns elementos fisicamente estáveis, cujos átomos, ao se desintegrarem, emite energia sob forma de radiação. Dá se o nome de radioatividade justamente a essa propriedade que tais átomos tem de emitir radiação ou seja transmitir energia através do espaço na forma de partículas ou ondas.

O urânio–235, o césio–137, o cobalto–60, o tório–232 são exemplos de elementos fisicamente instáveis ou radioativos. Eles estão em lenta e constante desintegração, liberando energia através de ondas eletromagnéticas (raios gama) ou partículas subatômicas com altas velocidades (partículas alfa, beta e nêutrons)

Pierre e Marie descobriram um elemento 400 vezes mais radioativo que o Urânio; eles obtiveram êxito em separar 1 grama de uma substância radioativa a partir de uma tonelada de minério. Essa substância ficou conhecida como Polônio, em homenagem à Marie que era polonesa. Chegaram à um elemento ainda mais radioativo: o Rádio.

O contador Geiger é o aparelho que permite detectar a contaminação por material radioativo. O contador é colocado próximo ao corpo da pessoa e a radiação emitida é medida.

RADIOATIVIDADE: RISCOS E BENEFÍCIOS

A humanidade convive no seu dia-a-dia com a radioatividade, seja através de fontes naturais ou artificiais. Os efeitos da radioatividade no ser humano dependem da quantidade acumulada no organismo e do tipo de radiação. A radioatividade é inofensiva para a vida humana em pequenas doses, mas se a dose for excessiva, pode provocar lesões no sistema nervoso, no aparelho gastrointestinal, na medula óssea etc, ocasionando por vezes a morte (em poucos dias ou num espaço de dez a quarenta anos, através de leucemia ou outro tipo de câncer)

Muitos tipos de radioatividade como o raio X, laser, e até mesmo a energia nuclear são utilizados na medicina, e salvam milhões de vida. Temos exemplos como: A energia nuclear em um avançado aparelho de tomografia cerebral. Uma solução radioativa injetada na veia do paciente faz com que o resultado seja mais preciso na procura de problemas cerebrais.

OS ELEMENTOS ARTIFICIAIS:

Um sonho dos velhos alquimistas era o de transformar chumbo em ouro. A aceitação da teoria de Dalton (1808) fez com que os cientistas passassem a acreditar que os elementos químicos eram imutáveis.

A primeira classificação dos elementos químicos foi elaborada por Mendeleiev.

Este descobriu que: "As propriedades físicas e químicas dos elementos, são funções periódicas de seus números atômicos".

A tabela periódica mostra a semelhança entre dois ou mais elementos. Se observarmos as propriedades dos elementos, notamos a semelhança entre algumas. Essas semelhanças se repetem em intervalos, sempre relacionados ao número atômico.

Na tabela, os elementos estão arranjados horizontalmente, em seqüência numérica, de acordo com seus números atômicos, resultando o aparecimento de sete linhas horizontais (ou períodos).

Cada período, à exceção do primeiro, começa com um metal e termina com um gás nobre. Os períodos diferem em comprimento, variando de 2 elementos, no mais curto, à 32 elementos no mais longo.

No começo do séc. XX os cientistas comprovaram que os fenômenos radioativos (nucleares) naturais transmutavam certos elementos químicos em outros.

Em 1919 Rutherford (descobridor do núcleo atômico em 1908) fez com que partículas alfa colidissem contra núcleos de nitrogênio e pela primeira vez havia-se conseguido transformar artificialmente um elemento químico (N) em outro (O).

A partir de então muitas transmutações foram provocadas com sucesso, originando isótopos radioativos de elementos já conhecidos, como elementos transurânicos, também denominados actinídeos.

Os trabalhos de Seaborg foram de grande relevância nesta área, sendo ele o descobridor do plutônio.

Os RISCOS DOS REATORES NUCLEARES:

Os reatores nucleares são projetados para terem segurança, quanto a temperatura e a formação de bolhas de vapor no seu núcleo, se a temperatura sobe, o reator perde taxa de reatividade ( taxa de fissões diminui ), assim se torna praticamente autocontrolável.

reator de fissão

reator experimental de fusão

As barras de controle quando totalmente acionadas são suficientes para impedir a reação em cadeia. O acidente nuclear se dá devido a falta de refrigeração no núcleo, liberando os produtos de fissão na forma gasosa ou no exterior do combustível no caso dos reatores PWR (do tipo dos de Angra) dificilmente atingirão de forma grosseira o meio exterior, devido a integridade dos seus vasos de pressão, das blindagens biológicas e da grossa contenção de concreto e de aço.

Boa parte da energia elétrica utilizada em todo o mundo vem da nucleo do átomo. As usinas nucleares se aproveitam da energia de fissão do urânio para aquecer grandes quantidades de água e produzir vapor. Com o trabalho exercido pelo vapor, então, é possível de movimentar os geradores elétricos. Embora já ocorridos, acidentes são raros, e esta é uma forma barata de energia. O grande problema é o lixo tóxico radioativo gerado, constantemente, pelo processo. No reator nuclear, mecanismos de controle (por captura de nêutrons) mantém a reação sempre no nível crítico, sem chegar no supercrítico.

O lixo atômico

Um dos grandes problemas ambientais ocasionados pela usina nuclear é o lixo atômico. Trata-se dos resíduos que decorrem do funcionamento normal do reator: elementos radioativos que “sobram” e que não podem ser reutilizados ou que ficaram radioativos devido ao fato de entrarem em contato, de alguma forma, com o reator nuclear. Para se ter uma idéia, uma usina nuclear produz por ano, em média, um volume de lixo de ordem de 3 m³. O suficiente para lotar um elevador residencial de um prédio de apartamentos.

Normalmente se coloca esse “lixo atômico” em grossas caixas de concreto e outros materiais para em seguida joga-las no mar ou enterrar em locais especiais. As condições de armazenamento desse lixo é algo sempre preocupante, pois essas caixas podem se desgastar com o tempo e abrir e contaminar o meio ambiente.

Tipos de lixo nuclear:

- lixo de alto nível: resíduos que contém productos gerados durante o processo de fissão, intensamente radioactivos. A radioactividade deste resíduo degenera-se com relativa rapidez no início, no entanto continuará perigoso durante muitos milhares de anos devido ao seu conteúdo actinídeo (os materiais actinídeos possuem uma radioactividade menos intensa mas têm uma duração de vida muito longa).

Parte deste lixo funde-se numa massa vítrea ou de carácter rochoso que é fechado em barris estanques. Estes barris são posteriormente armazenados definitivamente em grandes armazéns no subsolo, a grande profundidade.

- lixo de nível intermédio: produzidos em vários processos envolvendo materias

radioactivos, apresentam menos perigosidade que os resíduos de alto nível.

- lixo de baixo nível: produzidos por hospitais, laboratórios, indústrias e centrais

nucleares, podem ser manuseados com alguma precaução. Na Grã-Bertanha,

chegaram-se a lançar grandes volumes deste lixo para o mar.

A BOMBA ATÔMICA:

O Poder Destrutivo da Bomba

A ação destrutiva de uma bomba atômica pode ser descrita em 6 etapas:

1. O início da explosão de uma bomba atômica corresponde ao início da reação em cadeia que ocorre em pleno ar. A bomba é lançada normalmente a ordem de milhões de graus Celsius.
2. Após 0,0001 segundos, a massa gasosa que transformou a bomba emite elevadas quantidades alfa e raios ultravioleta, além de outras radiações eletromagnéticas, cuja luminosidade pode destruir a retina e cegar as pessoas que a olharem diretamente.
3. Entre 0,0001 e 6 segundos, a radiação já foi totalmente absorvida pelo ar ao redor, que se transforma numa enorme bola de fogo, cuja expansão provoca a destruição de todos os materiais inflamáveis num raio médio de 1 quilometro, assim como queimaduras de 1°,2° e 3°s graus.
4. Após 6 segundos, a esfera de fogo atinge o solo iniciando uma onda de choques e devastação que propaga através de um deslocamento de ar comparável a um furacão com ventos de 200 a 400 Km/h.

Após 2 minutos, a esfera de fogo já se transformou completamente num cogumelo que vai atingir a estratosfera. As partículas radioativas se espalham pela estratosfera levadas pelos fortes ventos e acabam se precipitando em diversos pontos da Terra durante muitos anos.

Construindo a Bomba Atômica:

TNT, Urânio, Fonte de Nêutrons.

A explosão do TNT provoca o impacto do urânio com a fonte de nêutrons, dando início à fissão nuclear.

FISSÃO NUCLEAR - Quebra de um núcleo atômico formando átomos novos e liberando grande quantidade de energia.

Urânio 235 + n -----Ba + Kr + 3n + muita energia calorífica ( Temperatura de 1000000 °C).

Os 3 nêutrons resultantes podem encontrar outro 3 núcleos de urânio e provocar 3 novas fissões, com formação de outros nove nêutrons, os quais provocam outras nove fissões e assim por diante. Trata-se de uma reação em cadeia.

Junto com o bário e criptônio formam-se dezenas de outros elementos químicos, inclusive artificiais, tais como tecnício (43), promécio (59) e plutônio (94). Essa mistura resultante recebe o nome de lixo atômico.

A CURA E DIAGNÓSTICOS ATRAVÉS DE RADIAÇÕES

Como já foi citado acima: A energia nuclear em um avançado aparelho de tomografia cerebral. Uma solução radioativa injetada na veia do paciente faz com que o resultado seja mais preciso na procura de problemas cerebrais.

Temos também o exemplo da radioterapia, técnica que consiste na utilização de fontes de radiação para tratamento de tumores, e a radioesterilizaçao que entre outras utilidades evita a rejeição de órgãos e esteriliza tecidos humanos destinados a implantes.

DESASTRES

CHERNOBYL:

Um dos piores acidentes nucleares acontecidos até hoje foi em Chernobyl, na Ucrânia em 1986. A explosão, fusão e incêndio de um reator nuclear provocou uma intensa contaminação do meio ambiente ocasionando mortes e doenças; a radiatividade foi propagada pelo vento através de milhares de quilômetros chegando até a Europa Ocidental e provocando a contaminação no leite e em diversos alimentos até hoje crianças sofrem as seqüelas das mutações genéticas provocadas pelo excesso de exposição a radiação tendo deformações na formação fetal e câncer.

GOIÂNIA:

Em 13 de setembro de 1987 foi encontrado em Goiânia um aparelho de radioterapia abandonado que continha uma fonte de cloreto de césio do Instituto Goiano de Radioterapia. A cápsula com cloreto de césio foi aberta vendida a um ferro-velho. Atraídos pela luminescência do césio, adultos e crianças o manipularam e distribuíram entre parentes e amigos. O "pó venenoso", contendo cloreto de césio, foi manuseado pelas pessoas que o deixavam onde colocavam as mãos os pés ou onde se sentavam; foi distribuído para ser levado para casa em vidrinho, colocado no bolso, esfregado no corpo. Foi varrido para baixo de armários, para a cozinha, para o quintal. Foi lavado pela chuva e carregado pelo vento.

Ao ser violada, perdeu, aproximadamente 90% do seu conteúdo, com o césio em pó espalhando-se num pequeno pedaço de tapete colocado sobre o chão, à sombra de duas mangueiras. Parte do material ficou no recipiente, mais tarde levado para outro local.

Um complexo encadeamento de fatos resultou na contaminação de três depósitos de ferro-velho, um quintal, uma repartição pública e diversas residências e locais públicos.A cápsula e seus fragmentos foram manipulados a céu aberto, o que contaminou diretamente o solo. Parte do material foi transportada inocentemente por pessoas, inclusive crianças, encantadas com a luz emitida por aquele pó sem cheiro, nem quente nem frio, sem gases, inofensivo.

Os primeiros sintomas da contaminação - náuseas, vômitos, tonturas, diarréia, apareceram algumas horas após o contato com o material. As pessoas procuravam farmácias e hospitais e eram medicadas como vítimas de alguma doença infecto-contagiosa.
Um dia depois o acidente foi descoberto e uma verdadeira operação de guerra foi montada para tentar descontaminar Goiânia, algumas pessoas morreram e outras ficaram com sérias doenças, animais foram sacrificados e os objetos contaminados foram enterrados com a com a devida proteção no estado do Pará.

Séries radioativas naturais

Elementos radioativos naturais - Todos com Z £ 84; parte dos que têm Z entre 81 e 83. São exceções os isótopos radioativos naturais com Z <>

Séries radioativas naturais

· Série do urânio ²³⁸U ® ²⁰⁶Pb (4n + 2)

·

Série do tório ²³²Th ® ²⁰⁸Pb (4n)

· Série do actínio ²³⁵U ® ²⁰⁷Pb (4n + 3)

Cinética das radiações

v = k·N
v = velocidade de desintegração ou atividade radioativa
k = constante radioativa
N = número de átomos do elemento radioativo

Meia-vida (t_1/2) é o tempo depois do qual metade dos átomos da amostra se desintegra.

k·t_1/2 = 0,693

Vida média = 1/k

A velocidade de desintegração ou atividade radioativa não depende de fatores externos como pressão e temperatura, nem da substância sob a qual se apresenta o elemento radioativo. Só depende do número de átomos N do elemento radioativo presentes na amostra.

Transmutação artificial (Rutherford, 1919)

¹⁴N + a⁴ ® ¹⁷O + ¹p

A partir dessa, muitas outras transmutações foram conseguidas.

Um pouco sobre a imbecilidade humana (mau uso da energia nuclear)


O início

http://www.youtube.com/watch?v=symCHFZpGC4

o meio

http://www.youtube.com/watch?v=Sha5iD2nliU
http://www.youtube.com/watch?v=DkvfcAlujZ0&mode=related&search=

http://www.youtube.com/watch?v=KcbYcwwqRrg&mode=related&search=

http://www.youtube.com/watch?v=bMQnALZKAG4&mode=related&search=

http://www.youtube.com/watch?v=kdPwTUp4-VA&mode=related&search=

http://www.youtube.com/watch?v=fLW_ismqZtc&mode=related&search=

http://www.youtube.com/watch?v=hfEMnx-Nz-w&mode=related&search=

http://www.youtube.com/watch?v=FFZvCJYDme0&mode=related&search=

http://www.youtube.com/watch?v=SZW5dX4FsPk&mode=related&search=

http://www.youtube.com/watch?v=ngq2jb79mPU&mode=related&search=

http://www.youtube.com/watch?v=9xoHbBkUGSQ

http://www.youtube.com/watch?v=AJbt1-7mS20&mode=related&search=

http://www.youtube.com/watch?v=_1FsiYhpZqg&mode=related&search=

http://www.youtube.com/watch?v=yDtHowdjOKs

http://www.youtube.com/watch?v=6JSLK-UnJyc

http://www.youtube.com/watch?v=Cc1POn3hSQU&mode=related&search=

http://www.youtube.com/watch?v=635tO3mJ2vo

http://www.youtube.com/watch?v=zq1RI_NXVMc

http://www.youtube.com/watch?v=etu5zGWwZTw&mode=related&search=


A imbecilidade mor

http://www.youtube.com/watch?v=UWx8mTzBzTM&mode=related&search=


O assassinato

http://www.youtube.com/watch?v=AtSt5XZ7fq4&mode=related&search=

http://www.youtube.com/watch?v=-KISiBHxv40