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u nid ad eT aú diat iv idade
Copftulo2
A rodiotividade oftifieiçl A lÍonsmuÌoçõo dosolemenÌos leyos Em 1919,Rutherfordtornou realo sonhodosantigos alquimistas: l,dnslo mar um elemento em outro. Vejamoscomo eÌefez isso: Rutherfordcolocouüma amostrade um material radiativo, o polônio, em um recipiente.contendo |lr'Ír'ogânio. Após algum tempo vedficou que o nitrogênio transformarâ-se em oxigênio.
Como explicat essefato?
(1 8 / rr9 3 i). queas tisiDonedsì0iìdês, demonstrcu e lëm Íìâssa FníüIas âlÍasâ0positúas Íìâi0Íque0 átomo dehidÍ09âni0; daí,suph. dsvado à prcsênç!desásháliofie) nos ìâ. queEsaspsnículas le aisEdiaiiu0s. eEB núcleNde álomos dehélio;tal supNiqão, aliós, Íoi comFNada maìs taÍdc. Rúlhertod tew discípulos lam0sor, tais como Mosehy, Chadwick, Geiga, Bohrerr. Foisepultádo naAhadia deWstminíDi, de Nêwton e de tord FóÍimoàs lumbas Kelvin.
O que ocoÍe é nma /eaçãonuclear,otr seia,o polônìoemìlepartículasalfa, as quais_ bombardeândoo nitrogênio,tíânsformam-noem oxigênio,conformea equação:
Note que ocorre: 14 + 4 = 17 + I J conseÍvaçãodamassa: conservação 7 + 2 = I + | da carga: f EssatÍansfoímaçãode um elementoem outÍo recebeo nomede trunsmutaçAo.
A descoberlu do noufÍon Em 1932,Sir JamesCrddrictr, concluindoum trabalhoiniciadoem 1924por elemesmo e RutheÍford, descobriuuma partículaeletricamente neutra e de massâaproximadamente igual à do próton, à qual foi dado o nome de nêutron. EssÃpaÍticiÌa foi obtida atra vésdo bombaÌdeamentode uma âmostrade boro ll com particulasaÌfa.
J ll+ 4 = 1 4 + 1 t 5+2=7+0
Capnú o 2 - A Íãd'atividadeaftifìciâl
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O nêutron,dentreoutras formas,pode tambémserobtido bombardeaÍrdoseberilio 9 com particulasalfa. Observe: ;Be + 1a -r:c+àn A produçàode nêutronsé paÍticLìlarm€nte importantenas pesquisas que se reaÌizam com bombardeamento de núcleos,pois, sendoeletricamente neutros,os nêutronsnão são repeÌidospelo núcÌeopositivoa ser bombardeadoe tambémnão interagemcom as cargas negativasda eletrosfera.
0 primeiro isõlopo rodiolivo oÍiiÍiciol Em 1934,um casalde pesquisadores franceses,JeanFredericJoÍot Cur,te(1900-1958) e IíeneJoliot-Cuie (18971956), buscandoprovasda existênciâ do pósirron( * ?r9), parricula semelhante ao elé1ron,porém de cargapositiva,bombardeouüma lâmina de alüminio 2? com partículasalfa, obtendo,por algunsminutos,um isótoporadiativodo fósforo, o /ós, Joro 30. Qualquerum poderiainteÍpretaro faro comoum acidente,masnão o jovemcasal.arr, boscìentistâsde criteriosaformâção, "Pergunto a mim mesmose Íão criamosradiatividadeartificial", djsseFrederica E era exAtamente o que haviam feito,
âlum inio2T
Um átomo es1ávet de aluÌnínio(ilAl) possrd13 prótonse 14 nêutrons.Ao'.engoli', uma partículaalfa, seunúcleoficâ pesadodemaise expeleI nêurron.O átomo pâssa,en, tão, a conter15 prótonse 15 nêurronsque é um átomo insrávelde fósforo, isro é. o fósfo ro 30(i3P) pÌimeiro isótoporadiarivocriadoem laborarório. Os JoÌiot Curi€ confirmarammaistârdea existênciado fósforo 30 Doranáliseouímica e fìxaramo acontecimento atravèsde fotogÍafiascolhidasem cámaradi vapor (cámarâde Observea equaçãodessahistóricareação:
+4= +2=
t?l aniÍicial
30+ I 1 5+ 0
I
326
u.idãdê7 aÌadiatividade
O fósforo 30 d€sintegra-sepor emissãode pósitron, transformando-se em silicio 30, comÌuma meia-vida de 2 min 3Os. Veja:
iF -
ìl s i +.?13
A descobertada radiatividade artificial t€m grande significado e importância nã pesquisa nuclear. A produção de isótopos radiativos artificiaìs é impoÍtante, poÍ exemplo, na medicina, mais especificamentenos tratameítos por Íadiaçõeï a radíoterupia, O casalJoüol-Curie,por suadÌrpladescoberta simultânea(o pdmeiÌo isótoporadiatj vo anificial e o pósitron),recebeuo prêmioNobel de Química,em 1935.
.t-ffiExercÍclorcsolvidoiffii*W ERg) Compìsteas equaçóesnuclearcs,descobindo quaisâs partículasrepresentadasporx e y:
a ) ? 3 a r +o * ? g P +x b ) ? l a r+ n - ? ÌMs+y +l
o
Ga ma
o
o
+'l
o
?p 3v
+l
1
]H
Deutério
+1
2
iH ouiD
Trítio
+1
3
iH ouir
i3 Ar+ia * ?3P +án b) ?3al+ 3n - iiÌúe + ây = Z=1 +O=12+Z dacarsa: .l conseruação 27 +1=27+A=A=1 conservaçao oa massa: t ?ZÌús+lp
ia ou âHe
o
-l
a) ?3ar+ ,4o- ?3P+ âx dâcaísa: 13 + 2 = 15 + Z + Z = O J conseruâção damassa:27+4=30+A-A:1 t conseruação
? 3 a +ón r -
1
+2 Beta
jp
o
Elótron Parô rêsolverquestõ€s deste tipo, é importanteque vocè tenhâ êm mêntê ã notação das princÈ pais sntÌdades envolvidas êm rcaçõesnucleares(veja a tsbela
l
capítulo2 A râdiátividad€ ánìíciár
327
írr{êExercíclosde oqendizogern W EA?E)Compìete areqüaçôes nucleafts, Ìeconheeodo ! ôt a ) i; c + Ì H- ' iN+ i{ b) i; N+ p - Lic + y
0?lAr + x- fAÌ +iH d ) ilAr + y- i j Ms+jHe e)ilP - lXsi+ x 0 iiNa +D* i i Ms+y
quis eslão f,Al0) Dadas aseqüã9õs, identfique eÍadarl a)jtNi+ ìH tco+4 b)'?c+?H 'tN+n d;1cÌ+d-;[Fe+n 0 ) ì L r +p -
e) ilAì + He
ibe+ n
-
jlsi + n
[431) Descub'a os núnerosa6nico e denassaques ião faltmdúnasequâqõ.s: a)rN + c -i ro+ p b) ' B e+ a - 6C + n c)rLP + i H -rP + p
EA29)Na desinlegragão naiumldo uúnio 23E$o observadasasseguirles Èiapas sucessivar: ,;ju M+a queindiqn desintegades [A]2) DadasasequaçoB ÍâM --Y + , diativ6, dqcubnquala emi$ãoqueocorEm ca, rúmsos edenassadeMeY? os atômico 4 Quab b) O queM é emrelação a Y? a):ilBi - :liPo c) 'iìPo * 'liPb c) Identifique or eleÌnentos M e Y, consultando â labelapedódica. b) ,JAc riíFr d) ,iãRa
-
-
0s elemoilos nolurois e onlÍiciois Até 1937já haviarnsido identificados88 elementosencontradosna natuÌezae. Dor is so,châmados de e/errerlo\nalrríÌr\,Denrreerses elemento', o de maiornumeroarómicoè o urânìo(rru). A s€guir,em menosde uma décadaforam sintetizâdos, atÍavésde transmu taçãonucleâr,quatro €lementosque preenchiamaÌgunsbuÍacosna tabelaperiódica: . . . .
tecnécio(4rTc),sintetizadoem 1937; frâncio (siFr), sintetizadoem 1939; âstatinioGJAI), sintetizadoem 1940; promécio(ó1Pm),sintetizadoem 1945.
Esseselementos,como âindanão foram detectados de maneirasatisfatóriana natureza,sãoconsideíados elementosafiificíalJ, Como apresentâmnúmeros atômicosinferioresa 92, são denominadose/ê mentos cisurAnicos. Algun(elementos de número\arômico\superiores a 92 já foram criados,e outros mais serãoainda cÌiados.Esses€lementosaíificiais sãochamadose/e, mentos lransurâni.os. veja:
i6 .; f i 1i.; Ã ì r . . . . . i ; i i . . ,H. . . . . . . . i; i;j '"ir/-'aníiDiais elsmentos cisuÉnicos douÍânioì lanles
{19121. ConsideÍado um ddsgÍand6quimic0s moddn6,parlichou ativamente da desm. hEnadN dd p mêi.oselemelÍos tlamurâ. Ganhou 0 pÌêmi0 Í'{obelem l95l etE. balha M Unìee6idsdê d. Califómia, umdos maiores anlG ,ìundisis dapaquisa sobrc
328
UnidadeT
Aradiatividade
EnoÍgio nucleoÍ Os meiosde obtençâode eneÍgiatêm sido a grandepreocupaçào prinda humanialade. cipalmenienestâsegundametadedo sécuÌoXX. Denrrear sotuçòes enconrradas, umaãeLas é a energìaprovenientedos núcleosatômicos,a ereryìanüclear,atÍaeêsdasÍeaçõesde tt_ A energianucìeartalyezsejao caminhono processode desenvolvimerto da civiÌização. Vejamos,então, o significadodas reaçares.
Fissdo nucleor Fissãonuclearé a denominaçãodada ao pÍoces so em queocorreruptura do núcleopormeio d€ bombardeamentocom paÍtículas. A primeira evidênciasurgiu em 1932, qüando Enrico lcelm,observouque átomosde urânio, bombardeadoscom nêutrons,produziamum materialradiativo. Em 1938,Otto 11a,/, n e FÍitz Sírassmancoís tatarama presençade bário (Z = 5ó) na expeÍiência de FeÍmi e, em 1939,Lìse Meilnet e Otto Frìsch obselvaram que o núcleobombardeadose dividia, hâven, do liberaçãode energia.Nessemesmo ano, Niels Bob e lohn Wheekr enrnciala'm a. teoria da fissão Observeo esquema:
1954). 11901 Flsicoitaliano, abandonou a hátianâ foi umdosôÌquiretos daúamadã /iúle ,it4b4 lendodi qidoa coníruçáo dopd Em1938rocúê!o pÉmioNobel. Em1939Íoinomeado prcÍe$ddeFísi m daUnÍeísidade deColúmhÌa. MoreúalarsdopoÍ cãncer em 1954, lendoEcèhido muÍashonh'iasdavido a suasDodribuitões nosFnposdatiricae da 0ulnicanucloâÍ. 0 êlemenro denúmerc âtômico 100databela foidenomi. FÌìódica nâdolé.dir erÌìsuahomenagsm.
n ú c l edoe ríl B a
ì@'--
:Ë
núcreo de'?ltU O núcÌeode 1rru, atingido pelo nêutron,divìde-seem dois outÌos núcÌeosradiativos, pÌoduzindonêutronslivÌes e libeÍandouma grandequartidadede energia:
,iiu + àn Ì1:Ba +:txr * zeÌì* rj*Jìãì"'''.* qKr pode havera foÍmaçãode outÍos núcleos,cujos númerosde Em lugar de raoBa e massavariamentÍe 72 e 158,podendosef formados2, 3 ou maisnêutÌonslivres.
iiu + ln -
'fxe + ïSr + 2ln +
'\*4r.! --j
,3lu +
ln -
'*Ba + ï:Kr + 3àn +
{
enersia J
CàoíÌulô2-A râdiahvidadââdificiàl
329
Como o r;U, bombardeadopelo nêutron,sofre Íuptura, dizemosque ele ênm núcteo n!U. EntreÌanto,o':;lu, que não é Íis Jíssilor físsíonáyel,o mesmoÌÌão ocorrendocom o sil, bombardeadopor um nêutron,produz núcleosde dois elementosârtificiais,dos quais um é fïssil. ObseÍve:
gF
+.1
'#',@ -@ .@ "@ H:ri" 'Ílnp
'ílp'
Eìltão, o processode fissãonucleaÍqueocorrecom o ï:U ocorretambémcom o t;:Pu. As pesquìsas sedesenvolvem e a humanidadedepositâesperanças nessemétodode ottençãode energia.Entretanto,eÌe é uma faca de dois gumes:quandocontroÌadoem um reator ou usìna nuclear, temoseneryía úlíl; Íí\as deixando,o acontecersem controle, desenvolve-seuma Ìeaçãoem cadeia,acompanhadade explosãoia bombaatômìca. Obseweo quadÍo informativo abaixo:
O primeiro reator foi construidopor EnÍico Femi e Leo Szilard. No mundo existem,atualmente,c€ntenas d€ r€atores em funcionamento. O BrasiÌiniciou um programade energiâ mÌclearconstruindoos dois primeiros reâtoresem AngÍa dos Reis (RJ), um dos quaisjá se encontraem testes.
A pÍìmeirabomba atômicâde restefoi detonadaa 16 dejuÌho de 1945,no desertode AÌamogordo,no Novo México (EUA). MilitaÌmente foi usadano fim da SegundaCuerraMündiaÌ, contraas cidadesjapon€sasde Hiroshima e Nagasâki. Em Hiroshima foi úsada a bombâd-e-'l:Ur6-8-r945)e em Nagâsa ki, â de 'i;Pu (9-8-1945).
-! 33O
unidadê7 a radiatividade
No processode fissão ocorÍe Umareaçãoem cadeid. TeoÍicamente, bastariâ apenasum nêutron para iniciar o processo, mas nâ prática €xige-seüma massamínima para que isso Essa fisssa mínima, a.ií7â da qual há detonação com reaçãoem cadeia, é denominada A massacriticado urânio teria o volumeaproximadod€ uma laranja. Observea comparaçãoabaixo, paÌa que vocêentendao significado da reaçãoem cadeia:
f
.L*,-a
.=l--{ \^-í
,."
Um fósforo acesoinicia o processo,ou seja,o fósfoÍo âcesoacendedois outros, os quaisacenderão outrosqüatro,que,poÌ suavez,acenderâo outrosoito. e assimDor diante.tormndo o Drocesso incontrolável.
"b -'
"'b'-l'f,i:" ,
-Ql / i' cade6
oí1i7Èé
{F
'"..i,q.ït; reaçâo
nãdcdtÌDlsda
Um átomo de urânio (rru) rec€beum nêutrone se quebra,libertandodois nêu trons. Essesdois nêutronsatingemoutrosdoisátomosdeurânio, os quaissequebram libertandoquâúo nêutrons,que, por sua v€2,atingirãomais quârro áromosde urâ, nio, que libertaÍão oito nêutrons,e assimpor diante, tornando o processoincontÌoláveÌ. Com issovocêpodeentenderque fósloros,assimcomoátomosfissionáveis, podemseí perigososou seguros.Tudo dependede vocêsaberdominar o processo(combustãodo lós foro e fissãodo urânio). A energialìberadanuma explosãonuclearé medidaem comparaçãocom o efeiroeneÌgéticoproduzidopelo expìosivoTNT. I I quiloton: eleito eneryéticoigrìaÌ a I 000 torìeladasde TNT ll megato efeito eneteéticoigual a 1 0O0000 de ton€ladâs de TNT
Capitulo2
A radiaiivi&de adif c'al
3:11
A bombaatômìcalançadasobreH;roshimâtinhaa potênciade20 quilotons,ou seja,o €quivaìentea 20 0O0toneÌadasde TNT. Num reatornuclear,basicamente na fissãonucleartransfoÍmaa a energiadesprendida águaìiquidaem vapoÍ de água.Essevapor movimentauma !ürbina, qu€,por slÌavez,Ì)ro duz energiaeìétÍjca:
Fusõo nuclooÍ Fusão nuclearé â denominaçãoalada ao processoem que ocorrea reuniãode núcleospequenospara formarem um núcÌeo maior. Esseprocessoé o que ocorreno Sol, onde núcleosde hidrosênioleve(prótio) se lundem, iormando núcleosde hélio, com liberaçãode grandequantidâdede energia. Â equaçãorto processoque ocorreno Sol é: 4 fl -
': 'l'ti"i-1I-{€ + 2 ?s + 2j1} +J €nersia i'
Essareaçãonão pode ser realizadaar tificialmente,pois exige uma temperaturâ elevadissima. Entretanto,a partir de 1950 os cientistasiniciaram lesquisas no sentido de obteremuma reaçãosemelhante, Assim,em 1952conseguiramrealìzara pÍimeira fÌìsàonâo-controlada,que constiÍ\ì. a pÍimeiÍa bomba clehìdrogênìo. Observealgumasdasreaçõespossíveis de fusão:
iH + ì H
,
-
iH + Ì H :He + lHe -
:He + ôn +
i-.le2!.!.,i.....,
j.-.. energra '.
.,(,:,
I
.
,, _,./_
jHe + r! /"!4""
1He + ziH +
ì i enerera i ,-" '')
processos Parainiciar esses de fusaoüsa-se,comoenergiade ativação,a energiaprovepesquisas quevinienreda explosãode umabombaatômica.Atualmentesãodesenvolvidas samobteÍ oulros métodosd€ ativação;alé o momentoessafusãonão pôdesercon!Íolada€ fim de oblermos€neÌeiaútil.
-l 332
!nidâdê7 -A râdiãrividade
Dessemodo, podemosdizeÌ que a bomba atôinicâ nâda mais é que a espoletada bombâ de hi&ogênio, libeÊndo a energianecessári a paraa tusão-Umâ vezocoÌrida estatusão,, energiâ liberada é extemamente grande. Já forâm detonâdasbombâs de hidroqênio de ate 500megâtons. Observação: Já se sonba,há alguns ânos, com a construção de um reâtor nucl€ar de fusão. Mâs. Dara queocorraa tusáo.a tempeÍar!ua mmimaé de J00 mrlhòes Je grau\Cetsius. e art agoã só se conseguiuatingir 200 milhões de gÍâus Celsius,por uma frâçãojlfi!11Àdetempo. Nâ Universidad€de SãoPaulo existeum reatorde pesquisade fusão,onde foì consesuidaa tempeütura de I ,6 milMo de graus Celsius.
0 quoírÍop-o moisnovoporçúo domoléÍio O LaboratóÌioNacionaldo Acelerador Fermi (Fermilab), centro de pesqujsasnoÍeamericanode ffsica de âltâs cnergiâs,anunciou no último 2 de março Ìrm fato cientifico revolucionáÌio: a descobertâde uÌÌa raríssimafolma de matériâ, tuì Írovo tipo de qua*, batizadorop. Desde 1932,sabe se que o núcleo dos átomosé formadopor prótonse nêutrons, tidos na épocacomo partículâs elementares, isto é, indivisíveis.Mâs, no inicio da décâdâ de 70, ficou evidenciado que essâsduâs partÍcuÌâs,por suâvez, tambémtêm estlutum intema. São constituídaspor partículas menores,chaÌnadasquarks, Experiênciaspermitiram a identjfica çãode cincotipos distintosde quarks.O p e o d.rÌu sãoos mais comunse formam os prótons e nêütrons. O rtftÌ nge, o charn e o òotron (esseúltimo descobertoem 1978) completama Ìista dos quarksconlìecidos Após cercade quìnzeanosde buscas, com pequerìossucessos útercâlândograndes ftustrações,a descobertade mais um quark não é apenâsânunciada.Ela é largameütefestqâdâpeÌasduâsequipesdo FermìÌab, com ceÌca de quatrocentoscientistas cadâuma, que independentementeproduzimm a evidênciâ de que o quark rop existeSobrcvoando Ilìinois (EUA), é possível ver um enoÌmeanel peÍfeitamenteciÌcular e com 2 km de diâmeho, râsgandoâ monotoÌnâ dâsterras platÌasdaqueleestado-
[ . Ì Cadâequipe ocupa seupavilhão de trabaÌho ao longo do ânel. em dois setorcs diametraÌmente opostos,conhecidoscomo áreasexperimentâisB-Zero e D-Zerc. O gnnde anel, conhecido como Tévatrcn, é um aparatovital para a pesquisa de particulas.Ao longo de seus6,3 Lrn de extensão,feixes de prótons (partículas com cargaeÌétÌicapositiva)e ântiprórons(antiparticulasdo próton, ou sejâ,prótoÍÌs.com cârganogatrva)sãoaceÌerados em sentidos opostosâté atingirem altíssimâsenergjas. Os feixesde prótonse antipútons viâjam aumaveÌocìdadepraticamenteiguât à velocidadeda luz (300 000 kÌÌr/s).Eles se cíuzam frontalÌnente, bem no centro das áreâscxperimentajs B-Zero e D-Z.3ro.Exatamentc âi está o foco dasatençòesdc todos quepâÍticipamdessapesquisa. A câda milésimo de segrndo aproximadamente,um póton arrebenta-seem coÌisãoviolentâ e frontâl contra suâ ânripaïtícula. Matéria e antimatériâ aniquilamse completaÌÌìente,num transienreinsrantâneo de puraÌadiâção.No casodo Tévarron, â colisãoé tão vioÌentâque esselrânsiente radiativochegââ ter densidadede energia comparadaàquela do universo nascenre, cercade um milésimo de segundodepois do "BigBang". | . I Essâ colisão pÍóton-antipúton é extraoÍdinfuia.Não há nenhum fato em
cápiruo2 a radìârvidadeartiriciat 333
nossaexperiênciacomum que se assemelhe a eÌa. Seu trânsientede radiação,brutâlmente energético,imediatamentese remâterìaÌizaem um chüveirode novaspaÌticr âs àsvezes,cercâde hezentas , que expÌodem em todas as direções, numa constataçãodireta dâ equivâlênciâenergiâ-matédâ propostâ peÌo físico alemão AÌbert Einstein (1879-1955)em sua fór-
ê
ÌÌlula n = mcz (onde E é a energia, m a massae r a velocidâde da lÌrz). Essâspartículasqüe emergemdâ coÌisão sãode extÌemointeÌessepâÍa os Írìsi cos.A paÍir de suaânáÌisesãodeduzidasas propriedadesdâs menorese mais tundamentais sementesda matériâ, bem como as leis segxndoâs {ìuâisessaspaÍículas inte-
a
@ -l 3
E
@
ô
@
ô
e
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@
@
-l
334
unidadeT aradiatividade
[...] Para começâÌ,o qrÌâÍk tdp é uma espéciede peça frndamental de um quebracabeças.isto é, de umateoÌia que organizâ toda â forma de matériâ existent€no universo. Essateoria é conhecidâcomo o 'modelo padÌão' dasparticrúaselementaresDe forma simplifìcada, esse ÍnodeÌo pode ser üsto como uma versãomodema e atual dâ tabeìapeÌiódica dos eÌementos.No Ínodelo pâdÌão, as pârticìÌlas apresentam-se âgora em duas{amíÌias: a dos quarks e â dos leptons. São seis06 léptons conlìecidos, sendoo mais famoso de todos o elétror (partícula de calga elétdca negatila que gira em tomo do núcÌeo atómico). [...] PaÌa que a estÌuturâ matemática do modelo padrão ten1rastatus de teolja,
sem anomalias ou inconsistênciasinleÍnas, é precisoque as famíliasdos léptonse dos quarks apresentem-seem três subfamilias de dois constituintescad €spécie de espeÌhono qual uma família rcflete-se na ouEa. O quark ,op agoÉ compÌeta de lbrmâ espetacularesseelegant€ [...] O modelo padrão faciÌmente âcomoda um m€canismo teórico por Ìneio do qu.alse pode deduzir ÌÌma pÌefeíência na fomâção de matéíja sobre antimatéria duÉÍte a génesedo unìverso.O esiudodesse .mecanismoé um dos principais objetivos €m experimentos atuaÌmente €m curso nos EUA, na Euopa e no JapãoAdaptadode:Arthü. K, A, i,1&iê1. CiênciaHoje, 1a\logl:70-2,abL 1995.
P0Íummundo livredos0rm0snucleoÍes Cìentistctsde rálíos pdíses artmam que a não-prolííeração txãobasta Embora estejaem vigoÌ há 25 ânos e reuna I 78 paises,o Tratado de Não-ProÌiferação de Armâs Nucleares(rNP), hoje a únicâ baÌreita intemacional contra essetipo d€ ân]JÀ Ìrão contém üÌnâ âgeÌdâ brm definida pârâ o desarmamen.o nuclear. O acordosolicitâ qüe âs potênciâsnucleares estabeleçam,de boa-fé e em prazo não distante,condìçõespara a eÌiminaçãode seusarsenaisatômicos,mas o compromisso não foi cumpddo. Ao contnário,os aISenaisnuclearcsdos cinco paisesque tinhâm bombas atômicas em 1970 cresceÍam assÌrstadoramente,e hoje váriâs outras nações dominâm âs tecnologiâsde coÌìstrução de tâis âÌmas.Essa jndefinição tornâ necessáÌioum acordo mais âbÌangentee efeiivo, que garanta, além da úo-proliferação, üma agendafiÌal de desamâmento. O melhor caminho paü isso seÌia a rcalizâçãode ÌrmaConvençãoMundial de AÌmas Nucleares, semelhante às duas outras convenções sobr€ âÍmâs de grande poder de deslruição, ambas em fâse de homologaçãopelas nações:a das ârmâs químicase a dasamas bioÌógicas,
Parâ tomar viáveÌ Ìrma convenção qÌre elimine de uma vez por todas a âmeaça atômicâ, é preciso defìnìr claramenteas etapasde preparâ9ãodessaconvenção,os cdteri,os fmdrm€ntais d€ um acordô d€sse porte, e ainda conscientizaÌa opinião pública quanto à necessidad€de substituiÌ o TNP Essessão os prirçìpais objetivos do grupo de estudosoÍganizado,em novembro do ano passado, dumnte encontro prcmovido pela ÌnteriìationâlNetrvoÍk of Engineen and ScíentistsAgâinst Proliferâtion (Inesap) na cidade aÌemã d€ Mütheim. O gÌupo integÍado por 55 cientistas.ou engenlìeiÌos de 19 paises apresentou,em abiÌ dest€ ano, o seu esrudopieliminâr em NovaYork. Os cientistas partem da constâtâçãode que, nas rìaçõesindustdalizadas,a eliminâçãototal de ârmas nuclearescomeçâ â ser vista como unxprojetonecessário.Em paísescom arsenaisatômi vicção da opinião públìcade quetais ârsenais não contÍibuempâra â segurançanacionâI. Também vem sendo reconhecido que a existênciade aÌsenaislegitimados
capíturo2: A rádialìvidádê âniJiciat 335
peÌo TNP rcpresentaum fator de ìncentìvo à proliferaçãodessasarmas.A decisãopor üma convençãomundial, poÌ1anto,estaria de acordocom essaconsciênciâcoletivae ârndaobedeceriâao dispostono "aÌ1igo IV" do TNR que plevê o desamamento total de todos os paísessignatfuios. [...] O primeiro passo seria uma rcsolução, no âmbito das Nações Unidâs, definindo umâ agendapâra negocjaçõesna Conferência de Desarmamento da própda ONU. Esse foi o pÌocedimento âdotâdo nas negociaçôesdâs convençõesde outras aÌmasde destruiçãomaciça.O estâbelecimento de uÌna convençãonucleat mundiaÌ, entretarto, dependeráda efetivação de vários acordos intemacionais. Um deles, o de suspensãode testesnuclearcs,previsto paÍa 1996, foi homologado na Conferênciâ de Extensão do TNP Entre aqueles que âinda não foram n€gociados,os mais importantes são os de suspensãoda produção de explosivosrmclems, de elimjnaçâo gradlÌaì dos atuâis arsenâisatômicos e de controle de tecnologia de mísseis. I. Acordo pata a suspensãototal de pïodução de explosiws nuclea].es [-..] Essesmateriâissão:o uúnio altamente effiquecido em urânìo-235, o plutônio com qualquercomposiçãoisotópica e o rrírio. um eficiente catalisadordo pÌocesso de explosão.Nos EstadosUddos e na Rússjâ, os estoques dessesmâleíiaissãoenormes. II. Aco o .1eelínínaçaô gradual de arsePeÌosacordosatuaisentreos EstâdosUnidos e a Rússia, pâisesterâocercade --sses 6500 bombasnucÌeares no ano2003. Essâ quantidadeâinda superaem cinco â oito vezesa soma dos arsenaisdas demaisnações nuclearizadâs. EntetaDto, outro acordo, hoje em discussãoentrc os dois paises com maioresãsenais, paÍa eliminaçâode mais 1000 bombasnucÌeares,jápossibìlitâriâ â incÌusão das demais nacões nuclearizadâsem acordostutulos. lsrael. índiâ e Paquistão,paísesdetentoresde tecnologiâs nucleares,em condições de Ínontagem de arsenâis, certâmente acompanhariam França,Inglatera e China e participâriam de decisõesfutums.
L Acordo para um sistema de contrcle de tec Òlogia de nísseis A multiplicidade de equìpâmentoscapazes de tansportaÍ bombas atômicas e ÌânçáJas sobÌe aÌvos distantes dificulta o estâbelecimento de acotdos intemacionais parâ o controÌedessastecnoÌogias.Somenteo esfoÌço equivaÌente à instìtuição de outra convenção- uma Convençãode Mísseis Balísticos pemitiÌia dimensionaro controÌe e a eventual eliminação de mísseis paÌa Ìançamentode bombasnÌrcleffes. O pap€Ì dâ Améríca Latina Para surprcsa de muitos, a Amé.ica Latina ocupâumâ Ìiderânçamundiaì em acordos que superemos impassesatuaisdo TNP No continente existem hoje três acodos de não-pÌolitèÌâção ind€pendentes do TNP, torlos homoÌogadès pelos signaráriqs e de âlcance abralgente quanto às sâlvaguaÌdas contra bombas atômicas. Por oÍdem cronológicâ,elessãoo Tratadode TlateloÌco, o Acordo Bilâteral Bmsil-Argentilla e o Acordo QuâdnpâÍito que envoÌve a Argentina,o BüsiÌ, aAgência lnternacional de EnergiaAtômica (AIAE) e a Agência BrasiÌeiro-Argentinâ de Contabilidâde e Conlrole de Materiais Nuclearos(ABACC). vêm [. ] Os acordosÌatino-americanos atraindo o interesse de muitos países. A ABACC estásendoexâmiÍada como protótipo de agênciasde inspeçãoque poderiam reduzir as tensõesentre pâíses do Oriente Médio, da região sul dâásja c da peninsula da Coréiâ. Nessasregjões,o estabelecimento de acodos semelhantespermitiriâ umâ mâior Ìiberdâdede escoÌhadas instâlaçõesque seÍiam inspecionâdas. No Oriente Módio, por exemplo, tal acordo permjtjÌia inspeçõesem instalaçõesÍÌucìeaÌesde IsmeÌ e em ìnstaÌações químicas de paísesárabes.E na penínsulada Coréia poderiam ser negociâdasinspeções de instalaçõesnuclearcsda Coréiado NoÍe e de bâs€smilitmes da Coúia do Sul que possãn abdgaÍ ârmasnuclearesdos EstadosUnidos. Exrâído de: Fêrnândo c!È Souzê Bdr6. Ciênêìa Hoje, 201117):59-61,janJtev. 1996.
336
LJnidadeTa radiatividad€
VilriÍicoÉo deÍeieilos rudiotivos A necessidadede buscâÌ âlternâtivas para o armàzenâmenÌoseguro e permânentedosrejejtosüdiâtìvos originánosda operaçãodas usinasnucÌeoeléüicase do seu desmonte,no próximo século, bem como dos rejeitosmilitares,herdadoscom o fim da suerrâ fria, levou o SRTC (Savannú River TechnologyCenter) â inveslir bilhões de dóÌaresem pesquisae desenvolvimento de aÌternativaspara a solução desseproblema. O primeÈo objetivo em todo o gercnciamento de prcdutos râdiâtivosno SRTC é conveÍter os subprcdulos oÌiginários da prodüção das bombâsnucleâres em formas mais estáveispara armazenamento seguro por lonsos periodos.A chaveencontâda foi a vitrificâção-A tecnologiâda vitrificâção originou-senos anos50 quandocientistâs começaramos estudosdo acondìcionamento dos rcjeitos em vidro. A vitrificação qúmica possibilita â união de mat€riaisperigosos e/ou üdiâtivos, ou sua misturâ €m invólucros peÌmanentesde vjdÍo. Os rejeitos não são memmentedissolvidosno vìdro, eÌes são combìnadoscom o vidro tundido em nível molecular, tornando-se pârte do reticulâdocristâlino do vidro- As pesquisastêm mostrâdoque â vìtÌificação tem vìda supedora 10000 vezesa do concrcto, outra fornÌa tradiciorÌal de almazenamento de rejeiios mdiâtivos.Reâtoresexperimentâis de fusão de vjdÍo têm sido usa dosdesde1975parao aperfeiçoamento do processo.Os cientìstasdo SRTCtêm produzido mais de meio milhão de toneladas de produtos vìtrificados originários de despejosou rejeitos industriaisdos mais variados tipos. A tecnoÌogiâde vitrificaçãoé consideÌada a mais segurapela Agência de PÍoteçãoAmbiental dos EUA, pïâ manuseio e armazenamento de rcjeitos com alto nível de atiüdâde mdiativa. Muitos tipos de rejeìtos podem scr vjtri ficâdos,dos quaisdestâcam-se:
. lama ou tortas compostascom hidróxidos metáÌìcos, caÈonâtos, nitratos ou sili.resinas de trocâ iônica (orgânica ou inorgânica), filtros iÌìorgânicos, zeolitos; . amiânür oÌì fibrâ de vidro; . pó de incineradoresc fámacos; . soÌoou matedâìsgeológjcos; . concreÌo conutmlna(lo; . Írateriais com contaminaçãoradiativa; . rejeitos qúmicos; . rcjeitos originados da análise de produtos A habiÌidade da vitrjficação de rejeitos dependefundamentâlmentedâ camcterizaçãodo produto a ser trabalhado. Os cientistâs do SRTC analisam a composiçãode todo líquido ou sólido, incluindo metâisnobles, âctinídiose aquelesqüe exigem mânipuÌação remota, como os üdiativos- No processode cârâcterizâção dos rejeitos, buscandoa meÌhor forma de vitrificá-ìos, são utilizâdâs as mais âvançadâs tecnoÌogiâs de pesquisâ, que incÌuem espectroscopia de massa e atômicâ, cromatogrâfia gasosa,crcmatogrâfia iôni câ, espectroscopia eletrônìcâe dilÌaçãode mios X. O SRIC tem estudâdoo compo.tâmen io no vidro de pmtjcamentetodos os elemertos da tabeÌa periódica e utiliza um sistemâprópÌio parachegârà melhoÍ composição.O modelo utìÌìzadoâssegnrââlta viscosidadedo tundido gaÌantindoerande duâbììidade do invólucro finâI. Nos pÌobleÌnâsmâis complexos,o controle da composição é obtido por mcjo de um código OrogÍâmâ) computacional,desenvolvido no própdo SRTC, utjÌizardo parâmehos O SRTC tem umâ longa tradjção na tecnologiâde tusão,como Ìesültâdodo Ììso de diversosreatoresde fusão, equipados tanto pam sislemasde extrâçãode gâses secose úmidos (relâcjonadoscom particulados ácìdosou não existentesnos rc.jeitos).
ç!q!!9q?:4lqdiaÌìvldadêârliriciâl
337
O esquemaao lâdo ilustra Ìrm reator de tusão modelo DWPF ütilizâdo tânto pârâ vittificação de rcjeitos altameníe radiativos qüânto pâÍa não radiativos.
A tecnologiâde vitrificação é transportável, isto é, os diversoscomponentes que Íàzem paÍe da "fábricâ" de ütrificâção sãomontâdosem contêinerestrânsportados para o Ìocal onde os rejeitos sãoprodlrzidos. Umâ vez interljgâdos,â unidâdevitrifica tudo o que estáârmazenadonos depósitos provisórìos,evitândocom jsto o custo e o risco de um transportede materiâl nocivo às pessoâse âo meio ambiente. O custode seajustara leis c Ícgulamenros, câdavez mâis restritivos,no que concerneao manuseioe estocagemdercjoitos contâlÌinâdos,estácâdavez mais elevado. A vitrificação pode aìnda parecermâis cara
do que as 1òrmâskâdÌcionais de arnìazeÌÌamento, tal como â concretagemem bârris de aço iro'ddável, porém elâ apresentâumâ reduçãode até 97% no volume compaÍadâ ao do cimento,além,é claÍo, da duÍâbilidaA vitrificaçãopossibiÌita dejá mencionâda. uma forma viável de processarrejeitosperigosose aindareduziras exigênciâslegais Adaptádô de: Savannah River Technology Center (SRTC), obtido èm seu sfte na lnteÍnet {http://www.src.sov/seneral/ sci tech/technoloqies/vitriÍication /deÍault,hlml), dez, 1996,
33a
ffi
Unid.dê 7 -A 6dial vidâde
Exercícíoscomplementares ffi!Íg-íj,Hs.ffiffi.Ëjiffiji,t$Ëílij
1ì NunespSP) A natureza das Ìadiáçóes €mitidãspetadesintégrâção sspontánèa do ,:1U podóse. estu dadaaÍavésdoãÍanjo experimenral mostradonãíjsura
A ãborturado bloco dê chumbo dirige o teixe dè râdiaçáoparô pôsr enrrê duas plãcasot€Íicamente cãfÊgadas,veriÍi€ndo-se a separâçáôèh rrês novos feixes,que aringêh o detecrornos pontos 1,2 e 3. a) Oual é o tipo d€ Ìadiaçãoqoe áringe o derecrorno ponto Í/ Justifiquè. b) Fõp.€sentandopor X ô novo núcleo formâdo, escr€va a €qu6ção batánceadadá roação nuctear responsávelpelâ r.diaÇãodetêctâdano ponto 3, 2l (FAAP-SPIO contadorceigêró um aparelhoque é usãdo para s€ber o nÍvêt de:
3) (UFCE)A expressáo"lusão nuclear" é equivãlenrea: a) lìqueÍâçáodos núcieos. c) quebra de núclêosÍormandonúcleôsmênôre6. d) reunìáode núcloosÍormêndonúclêos hãiore5. 4) (FAAPSP) Indiqueejuslifiquese a r€açêosbaÌxo coníh!i!m
,3:u+h -+ ,i3Kr+ 3h
êxèhplo detusão nuctear:
5) (FE|-SP)A bomba de hidrogênioé u m ãxemplo de re€çáonuclear: b) ondê ocore apenasemissãode raios alfa. c) ondêocor6 apenasemissãode rãios beta. e) onde ocore ãpênasem issãode ráio6 sama, 6) {FAAPSP) O que éíissão nucêa.? 7) {FAAP-SP}Ouâla diÍerençaentre radiatlvidâdedo Lrânio 235èsuá tssáo nucteár? al lUniÌáu SPì Erãmine a segu ntê proposiçáo: "A radiaçãogama apresêntâpequono compÌimento de ôôda, sendo mais pènêtranreque âtfâ, beta e
d) parcialh€nte coíetã. c) eíada, porque não existem Ìadiaçóesgâma.
âniticiâl 339 Capíilto2 - A rádidivÌdâdê
9) (FCl\,4SC-SP) Pêríodode sèmidêsintegEçáo {oú meiãvida)de um êlêmentoradialìvoé otempo dosátomosdo elementosodesintegra, a) a metãdèdaquantìdâdeìnjcìal b) rodosos àlomosdo eleFênlos d6ì nregí84, c) 6,02 1023 átomosdo €lsmentoe desintegram, o 'l moluo èlercnto 6êdesintêgrá. 'l o) (FCI\,1SC-5P) Â êquaçáolHe + i8e --+ 1:c + x rcpresentâa reâçáoq ue lêvouà dêscobêrtádâ partícu laX. ËssapanÍculaé um: e) elétron. d) púton. a) caiôn. b) ânion. c) nêútíbn. (Pr),é repr€sentado 11) (cesgranrio-RJ) o procêssodeÍissãodourãnro,èm queselormao prasiodímio
perá equação'z8tu+h -> rgPí+x +3h. X rêpresôntao elêmento:
ã)SBr
b) 38,ôce. c)Sas.
dÌ 8Fe.
eì Tse
12) (UnB) Considerãndoasequaçóesôbôixo:
ì ,6FD ---+ iiNi.B r) ,33u +ln + 1Í;Ba.fK,.3h [D 'Su + ïlnì +]re pod€mos ãÍirtur q!e: a) o cobalio 60 se desìntêgracom emissãode umô pârtículâ,dândoo seu isótopo,o nlqoel60. b) o urã nÌo 23 5sed es int egr ac om em is s ãodeum âp â r t í c u l a a l f a , d a n d o t ó r ì o 2 3 1 . c) o tório 231 ê o bárìo 141 são isólopos. porqoe ambos provêm da desintêgraçáo do átômo dê d) â rêaçãollrepresenia umãÍusáo nucleai 23tUaëtránslotma 131 (FEl-sP) Ouãntaspãniculâs alfa e beia, no totã l, são emìtidasquando o álomo de
ãÌé?Pa? 14) (PUc sP) Nafamília radisliva naturãldolório, parte-sêdo'?3;The chesa-seaô '?3lPb.os númerosde pâÍículâsalfae beta emitìdasnêssêpÍoceso sáo, respectivamente: a) 1 e1 .
b ) 4 e6.
c ) 6e4,
d) 12ê1 6 .
e) 16ê12.
15) (FMUsP) Ame ia- v ì dsdols óÌ op. r adiat iwï Nâ é de 1 m i n . E m q u a n t o sm i n ú o s r 2 g d e s s êi s ó l o p o se red uzema 3g ? a) 1.
h) 2.
c) 3.
Ul 4-
e) 5,
'l6l (Fuvest-sP) O lobalto 60 (?9co).usado em àospitais, têm meia_vÌdade cinco a nos calculequantos a09 desse molsde co ba lio 60 r €s t ãr ãoãpós v int eanos em um a a m o s Í a q u e i n i c i a ! m e n t e c o n t i n h 1
171 (C€ssrãnrìoRJ) Um elemenlo possui um rádioisótopo cuiâ me!â vidá é de 250 anos oue poÍcenta sem dâãmôsÍa inicialdess€ìsóÌopoexislirádepois de 1000anos? al25'/,,
bl 12,5%.
cl 1,25v",
dl 6,25%.
e) 4%
:
34O
Unidãdê7-AEdialividade
1a) (Unitã!-SPì Assinaleá álternrtivacoÍeta: a) Ouando um átômo€mire uma partícutaq,s€u Z aumenia2 unidãdeseseu Aaumentá 4unidades. b) Podêmos classilicár um elom6nto como râdioârivo quando seu isóropo mâis abundante emitir radiaçóeselêÍomagnéti€s e parrículas de seu núcteopará adquirn esabitidade, c) As partículasd são consrituídãsde2 prólonse2 ètéironsjeãs particuÌasp,por 1 p.óton e i etérror,. d) Oua nd ou mátom oem it eum á pár r í c ulãp, s eu Z d i m i n u i l u n i d ã d ê ês e u A ã u m e n t â l u n i d a d e . e) As pãíiculasú, p e ïsãoconsideradas ìdèntìcâsèm ssus núcteos e diferentes na quentidade oe êlétronsq ue possuem. 19) (UniÍotsCE)AtrênsÍorhação do'?3s6Ra em'?J:Poocorê com emissãodê: partículâ a) l alÍa. dì 2 pãrtícutasatÍa, b) 1 partículãbeta. e) 2 particutasbera. c) l partlculâalfa o I pãrticulabetâ. 20) (Vunesp SP) Em 1902.nutherÍord ê Soddy descobrirám a ocoÍência da transmutação rãdioarivâ invêstigândoo processoêspontôneo;
ïFa-+
ï3Rn+x.
A pôrtículaxcorêsponde a um: â) núcleodehélio, b) átomo dehidrogênio.
d) nêutrcn. e) etétron.
21Ì {Vun espSP) Oua ndoum át om odois ót opo228dor ó r i o l i b e r ã u m a p a r t i c u t a a t f a ( n ú c t e o d e h é t i o c o , , , 2 prótons e número de massâ 4),Íansforhã se êm um áromo de rádio, de âcordo con â equáçãoã
Os vãloresde z e y sáô, respectivamenre: al AA'22 A. b) 89 ê2 26 .
c ) 9O e224. d 91 e 22t .
ê) 92ê230.
22) {Un isa nto s-SP) Na Í eâç ãonuc learlHe + X ã) b) c) dì e)
número ârômico7 e númefo de massa 15. 7 prótonsê 7 nêuÍons. 3 prótons e 7 nêutrons. número atômico 7 e número de massa 16. I prótonse 18 nêutróns.
23Ì {PUc-sPì AequaçãonuclBarllN+d ã) um proton. b) um elérron.
-
] H+l l o , o e t e m e n t o x p o s s u i l
1ao + ..-será coretamente comptelâda com: d) uma panículaatfâ. e) uma partícutabeta.
24) (FEISP) Notra tam ênr odêc ét ut asc ânc er os asé us ã d o b o n b a r d e a m e n r od e p a Í r í c u t a sr a d i o a t i v â s emitidaspelo isótopo 60 docobâltó.As reaçóesenvotvidassão:
:?co+x i9co :9co+ y+!8Ni as pârticulasr e y sáo, respectivamente: a) ãtÍã ebeta, bì nèuÍon êbeta.
d beta e beta. e) nêurrónê nôutron.