terça-feira, 29 de março de 2011

Bê-a-bá nuclear: Radioisótopos, Radiação, Atividade, Decaimento Radioativo, Calor de Decaimento.

Bom, vamos começar do começo! Lembrando das aulas de química do colégio, o NÚCLEO dos elementos químicos (aqueles da tabela periódica) é formado por PRÓTONS (partículas carregadas positivamente) e NÊUTRONS (partículas sem carga). O que diferencia um elemento químico do outro é basicamente o número de prótons. Podem existir átomos de um mesmo elemento com números de nêutrons diferentes. Tais átomos são chamados de ISÓTOPOS. Como exemplo de isótopos, podemos citar o Hidrogênio (1 próton e 0 nêutron), o Deutério (1 próton e 1 nêutron) e o Trítio (1 próton e 2 nêutrons).

Ok, mas e os radioisótopos? RADIOISÓTOPOS são isótopos radioativos, isto é, átomos que emitem radiação na forma de PARTÍCULAS ALPHA (núcleos de Hélio), PARTÍCULAS BETA (elétrons ou pósitrons) e RADIAÇÃO GAMA (fótons com energias muito altas). Eles emitem radiação porque seus núcleos - o conjunto de prótons e nêutrons - não estão em uma configuração estável – apresentam excesso de energia: emitindo a radiação, os prótons e nêutrons se reorganizam tentando alcançar posições mais estáveis.



Que tal VER a radiação? O vídeo abaixo mostra, de forma indireta, a radiação alpha proveniente de rochas com minério de Urânio em uma câmara de Wilson. Observe os rastros que aparecem de tempos em tempos!



Vale ressaltar que a todo o momento somos atingidos por radiação! Os chamados raios cósmicos, vindos do espaço, atravessam a atmosfera gerando uma cascata de outras partículas que chegam até nós! O vídeo abaixo mostra uma outra Câmara de Wilson detectando raios cósmicos.



Em uma amostra composta por muitos átomos de um mesmo radioisótopo, o número de desintegrações por segundo define a ATIVIDADE da amostra. Essa atividade é definida como a probabilidade de que cada átomo decaia em um segundo vezes o número de átomos que ainda não decaíram.

A atividade de uma amostra DECAI EXPONENCIALMENTE. Para entender isso, vamos considerar o Pu-238 (plutônio com 94 prótons+144 nêutrons, totalizando 238 nucleons), um radioisótopo com MEIA-VIDA de 87 anos. À medida que o Pu-238 decai, ele se transforma em outro elemento químico. Logo, o número de átomos de Pu-238 diminui com o tempo. A diminuição do número de átomos de um radioisótopo é EXPONENCIAL (cai muito rápido nos primeiros intervalos de tempo e depois vai caindo mais devagar). No caso do Pu-238, em 87 anos sua concentração cai pela metade, daí o termo meia-vida.

Essa radiação emitida pelos radioisótopos carrega ENERGIA que depois pode ser transferida ao meio em que a radiação se propaga. O meio pode receber essa energia como uma agitação de suas moléculas e átomos, o que se traduz em CALOR. Esse é o tal do CALOR DE DECAIMENTO! Pois bem, se a atividade diminui com o tempo, a radiação emitida e, consequentemente, o calor de decaimento também o fazem!

OBS.: No caso de Fukushima, os primeiros dias seguidos ao tsunami foram os mais críticos, pois a atividade dos produtos de fissão era maior e, consequentemente, o calor de decaimento também. Para evitar que o acúmulo de calor elevasse a temperatura a ponto de danificar os materiais estruturais do núcleo do reator, tornou-se necessário refrigerar o sistema. Mas esse é um assunto para outro post!

Para saber mais consulte: http://www.cnen.gov.br/ensino/apostilas/radio.pdf

5 comentários:

  1. Muito legal, Pam! Parabéns pela iniciativa.

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  2. Pam, pq na camara onde esta o minerio de uranio, também nao aparece os raios cosmicos?? Denise

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  3. Então Denise, os raios cósmicos aparecem também na câmara com o minério de Urânio. A dica para perceber quais rastros são de raios cósmicos e quais são de partículas alpha do minério é a direção e o sentido do rastro! Se o rastro "sai" do minério, ele tem grandes chances de ter sido causado por uma partícula alpha proveniente do decaimento do minério de Urânio.

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  4. Este comentário foi removido pelo autor.

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  5. Parabéns pela iniciativa. Este trabalho é mportante para vários estudantes. Continue. JM

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