Questões de Concurso sobre Análise e Física de Reatores

O Acelerador Linear é um equipamento para tratamento de câncer por radioterapia, que utiliza radiação ionizante de forma direcionada para destruir células de um tumor ou impedir seu crescimento.

Dadas as afirmativas acerca da geração da radiação ionizante no acelerador linear,

I. Não utiliza elementos radioativos na geração, utilizando a conversão de energia elétrica para esse fim.

II. Utiliza fontes de radiação do tipo Irídio 192, inseridas próximo ao tumor para uma ação localizada.

III. Utiliza fontes de radiação do tipo Césio em conjunto com um colimador.

IV. Há possibilidade de controle dos níveis de radiação a serem utilizados no tratamento.

verifica-se que estão corretas apenas

Considere-se uma densidade de nêutrons térmicos igual a 10⁵ cm^-3 em um meio com uma seção de choque total igual a 0,4 cm^-1, para a energia. Sabendo que a velocidade dos nêutrons é de 2 x 10⁵ cm/s, a densidade da taxa de reação com o meio no volume genérico regular é:

A constante $C_2$ é determinada definindo-se:

O valor de reatividade com importância no comportamento dinâmico de um reator nuclear é aquele correspondente à fração de nêutrons atrasados, dado por $\rho \cong$ 700 pcm. Supondo que esses nêutrons não fossem considerados para atingir a criticalidade do reator, o fator de multiplicação ficaria em aproximadamente:

Para uma fonte com uma atividade de 100 Ci e a constante de taxa de dose igual a 1/37 mSv.m²/h.GBq, a distância para que a taxa de dose seja reduzida para 1 mSv/h é, em metros:

A condição de criticai idade pode ser estabelecida por meio da análise da composição do material ($B_2^m$) e da geometria do núcleo ($B_2^g$). Para que se tenha uma condição subcrítica, é preciso:

A técnica de ativação neutrônica pode ser empregada a partir de reatores de pesquisa, sujeitando a amostra a um fluxo de nêutrons com o objetivo de descobrir a composição química da amostra. Uma amostra sem nenhum radionuclídeo é exposta a um fluxo de nêutrons, $ø$₀m⁻² s^-1 , produzindo uma única espécie de radionuclídeo a uma taxa constante de R₀ s^-1 .

Qual é o tempo necessário para que essa amostra alcance 80% da sua atividade máxima?

Os processos de moderação de nêutrons em reatores térmicos têm como objetivo provocar perda da energia dos nêutrons por colisões de espalhamento com o moderador. Sabendo-se que os nêutrons nascidos da fissão nuclear possuem, em média, energia de 2MeV, e que, em cada colisão de nêutron com o moderador haja uma perda de 50% de sua energia, qual é o número, aproximadamente, de colisões, n_c, com o moderador para que a energia final do nêutron seja 1eV?

Dado

$\ell$n (2) = 0,693

$\ell$n (5) = 1,609

$\ell$n (10) = 2,302

As radiações consideradas de baixa transferência linear de energia (LET) são:

A equação de transporte de nêutrons não tem solução trivial. Para resolver esse problema, várias aproximações são realizadas, como, por exemplo, a aproximação da difusão. A condição fundamental para que seja aplicada essa aproximação é a:

De acordo com Bohr, um átomo não irradia quando em estado estacionário. A radiação só é emitida, em forma de fóton, quando um átomo sofre uma transição de um estado estacionário para outro de menor energia. Se as energias são expressas em termos de n_i e n_f, então a equação que relaciona o comprimento de onda e os níveis de energia pode ser expressa como:

$\frac{1}{\lambda }=\frac{m{q}^4}{8{\epsilon }_0^2{h}^{3}c}\left(\frac{1}{n_f^2}-\frac{1}{n_0^2}\right)$

Cada linha do espectro do hidrogênio pode ser associada a uma transição entre dois estados estacionários. As transições que envolvem o nível de energia final n_f = 2 são conhecidas como série de:

O livre caminho médio para um nêutron térmico em um material puramente absorvedor de seção de choque microscópica de absorção igual a 4,8 $b$ e de densidade de número de átomos igual a 0,15 x 10²⁴ $cm$^-3 é aproximadamente:

Usando-se a definição do fator de multiplicação efetivo, k, e admitindo-se que inicialmente existiam N₀ nêutrons no reator, o número de nêutrons, após n gerações, é

Abaixo, está representada uma reação de fissão.

$n+$ ${}_{92}^{235}U\to {}_{56}^{A}X{+}_Z^{92}Y+3n$

O número de massa (A) do átomo X e o número atômico (Z) do átomo Y são, respectivamente:

Admitindo-se que as larguras para emissão de radiação gama e de nêutrons, para o primeiro estado virtual de um isótopo qualquer, são, respectivamente, Γ_y = 0,076 eV e Γ_n = 0,024 eV, qual é a probabilidade relativa de que esse isótopo decaia do primeiro estado virtual por emissão de nêutrons?

Uma forma simples para o cálculo do fator de multiplicação consiste em utilizar a fórmula dos seis fatores, que são os apresentados a seguir.

I - fator de fissão rápida ($\epsilon$)

II - probabilidade de não fuga rápida (p_nfr)

III - probabilidade de escape da ressonância (p_e)

IV - probabilidade de não fuga térmica (p_nft)

V - fator de utilização térmica (ƒ_t )

VI - fator de reprodução térmica (η_t )

Sob a condição de meio infinito, o fator de multiplicação fica

A influência da qualidade de radiação nos sistemas biológicos pode ser quantificada por meio da Efetividade Biológica Relativa (RBE). Para um dado tipo qualquer de radiação e supondo constantes todas as variáveis físicas e biológicas, exceto o tipo de radiação, a RBE é definida pela relação adimensional:

A definição de densidade de corrente de nêutrons $\overrightarrow{J}(\overrightarrow{r},E,t)$ em termos da densidade de corrente angular$\overrightarrow{J}(\overrightarrow{r},E,\hat{\Omega },t)$ é expressa em:

A capacidade de penetração das radiações na matéria é demonstrada corretamente em:

Aproximando a massa do elétron para 10^·30$kg$ e considerando que se move com energia de 11,25 $KeV$, pode-se determinar que o comprimento de onda de Broglie é de:

Dados: $h$ =6,6 x 10^-34 J.s e 1e$V$= 1,6 x 10^-19 $J$