Questões de Concurso sobre Física Atômica e Nuclear

Considere o modelo da gota líquida para a fissão nuclear, em que um núcleo esférico de carga Q e raio R se divide em dois fragmentos esféricos idênticos, cada um com carga Q/2 e raio r, que se afastam para o infinito. A variação da energia potencial eletrostática ΔU liberada nesse processo, considerando apenas a repulsão coulombiana e sabendo que a energia inicial é U_i = $\frac{3}{5}\frac{1}{4\pi {ϵ}_0}\frac{Q^2}{R}$, corresponde a uma fração da energia inicial igual a:

A tomografia por emissão de pósitrons (PET) é um exame de diagnóstico por imagem, utilizado na medicina nuclear, para estudar a atividade metabólica de tecidos e órgãos. Nesse procedimento, o paciente recebe um radiofármaco que emite pósitrons. Quando um desses pósitrons encontra um elétron presente nos tecidos do corpo, ocorre um processo de aniquilação entre matéria e antimatéria. Nesse processo, as duas partículas (pósitron e elétron) desaparecem e suas massas de repouso são convertidas em energia, originando dois fótons que têm momentos de mesmos módulos e sentidos opostos, sendo detectados pelos sensores do equipamento e usados para formar a imagem do exame.

A ordem de grandeza da frequência mínima de cada fóton criado é, em Hz, igual a

Os nêutrons desempenham papel fundamental em aplicações nucleares, especialmente em reatores. Por não possuírem carga elétrica, sua interação com a matéria ocorre de maneira distinta das partículas carregadas, envolvendo fenômenos específicos que determinam sua velocidade, possibilidade de captura e capacidade de provocar reações nucleares.

Sobre os principais mecanismos de interação dos nêutrons com os núcleos atômicos, assinale a opção incorreta.

A figura a seguir apresenta um espectro de raios gama característico, obtido com um detector HPGe de alta resolução, para uma fonte radioativa cuja energia de emissão principal é conhecida por ser maior que 2 MeV.

Considerando as interações da radiação com o detector e seus arredores, assinale a opção que apresenta corretamente as características espectrais associadas aos índices de (a), (b), (c), (d) e (e):

Um especialista em detecção de radiações ionizantes ficou responsável por investigar amostras que haviam sido analisadas por espectrometria alfa, beta e gama.

Durante a análise dos resultados, o especialista observou os espectros obtidos e verificou que cada tipo de radiação apresenta uma assinatura característica, conforme ilustrado nos gráficos a seguir.

Os gráficos que melhor representam as espectrometrias alfa, beta e gama, respectivamente, são

Durante a avaliação da blindagem de uma sala de irradiador industrial, deseja-se verificar se a espessura da blindagem é suficiente para reduzir a exposição do operador a uma fonte selada de Cs-137, que emite fótons gama de energia média 0,5 MeV, incidindo sobre uma barreira de concreto de 10 cm de espessura. O coeficiente de atenuação linear para o concreto de 0,5 MeV é ɥ = 0,200 cm^-1 . Como o campo de radiação é amplo e inclui radiação espalhada proveniente das paredes adjacentes, o fator de crescimento (build-up) é igual a B = 5,0 (Dado:e^-2 = 0,1353).

Com base nesses dados, o percentual da intensidade total transmitida (I/I₀) levando em conta o efeito de espalhamento é

Assinale a alternativa correta sobre física nuclear.

No modelo de Bohr para o átomo de hidrogênio, os estados estacionários são selecionados através da quantização de uma grandeza física clássica, que é o:

Uma amostra arqueológica de matéria orgânica possui uma razão de isótopos C¹⁴/C¹² igual a 1/4 da razão encontrada em organismos vivos em equilíbrio com a atmosfera. Sabendo que o Carbono-14 é um emissor beta com meia-vida T_1/2 = 5.730 anos, a idade estimada da amostra é:

No modelo de Bohr para o átomo de hidrogênio, a energia do estado fundamental para n=1 é E₁ . A energia do primeiro estado excitado para n=2 é dada por:

A compreensão da estrutura da matéria envolve a análise dos modelos atômicos propostos ao longo da história e da organização dos elementos químicos na tabela periódica. Esses modelos e classificações explicam propriedades como reatividade, raio atômico e comportamento eletrônico dos elementos. Com base nesses fundamentos, assinale a alternativa correta.

O Brasil registrou em sua história um dos maiores acidentes nucleares do mundo, que ocorreu em Goiânia (1987), após a retirada de uma fonte de Césio-137 (¹³⁷Cs) de um aparelho de radioterapia em desuso no Instituto Goiano de Radioterapia. Segundo informações divulgadas na época, a atividade radioativa da fonte era de aproximadamente 50,0 TBq (Terabecquerels).

Considerando uma fonte de ¹³⁷Cs que possui uma atividade inicial A₀ como a do instante do acidente, e meia-vida (T_1/2) de 30 anos, seja A a atividade remanescente dessa fonte após um período de 90 anos decorridos desde sua fabricação, é correto afirmar que a atividade remanescente, em Becquerels (Bq), é melhor representada por

No projeto e operação de reatores nucleares, o entendimento dos mecanismos de interação entre nêutrons e a matéria é fundamental para o controle da reação em cadeia, o dimensionamento de blindagens e a análise de segurança. Considerando os principais processos de interação, assinale a opção incorreta.

A escolha do detector de radiação adequado é crucial em física nuclear aplicada, radioproteção e análise ambiental, pois cada tipo de detector possui características distintas de resolução energética, eficiência e necessidade operacional, afetando diretamente a qualidade da medição.

Deseja-se selecionar o detector mais apropriado para três cenários distintos de medição de radiação ionizante. A tabela a seguir lista três tipos comuns de detectores:

Considerando as características desses detectores, analise os itens a seguir:

I. O Detector a Gás é a melhor escolha para a medição da taxa de dose de radiação em uma área de trabalho, embora não forneça informações detalhadas sobre a energia dos fótons.

II. O Detector cintilador apresenta a melhor resolução energética entre os três, permitindo a separação precisa de picos gama com energias muito próximas.

III. O Detector HPGe é o mais indicado para a detecção de raios gama de alta energia, exigindo, contudo, resfriamento criogênico para alcançar resolução ideal.

IV. Para a identificação isotópica de amostras ambientais que contenham diversos radionuclídeos, a alta resolução energética do Detector HPGe é preferível à eficiência intrínseca do Detector NaI(Tl).

Está correto o que se afirma em

Um especialista de radioproteção precisa usar os níveis de referência estabelecidos pela norma CNEN-NN-3.01 em uma situação de trabalho. Analise os itens a seguir e assinale V para verdadeiro e F para falso.

( ) O nível de registro é a dose mínima que, quando ultrapassada, deve ser registrada e analisada para fins de acompanhamento individual de exposição ocupacional.

( ) Segundo a CNEN-NN-3.01, o nível de registro corresponde a 1/10 do limite anual de dose efetiva para trabalhadores ocupacionalmente expostos, ou seja, 2 mSv por ano.

( ) A ultrapassagem do nível de investigação obriga a suspensão imediata das atividades até que se prove não haver risco radiológico ao trabalhador.

( ) Diferente do nível de investigação, o nível de intervenção se aplica a situações de exposição potencial ou de emergência radiológica, e não a condições normais de trabalho.

A sequência correta de preenchimento dos parênteses, de cima para baixo, é

Em um átomo excitado em sua eletrosfera, o excesso de energia é transferido diretamente para um elétron de uma camada mais externa, arrancando-o do átomo; esse fenômeno é caracterizado por

No tocante à atividade de uma substância radioativa, analise as afirmativas a seguir:

I. A atividade é proporcional ao número de núcleos instáveis existentes na amostra, diminuindo à medida que esses núcleos se desintegram.

II. O tempo de vida média é o tempo médio que um núcleo radioativo leva para decair, ou seja, o valor médio esperado do tempo de existência de um núcleo instável antes de se transformar.

III. Uma transformação por segundo não significa a emissão de uma radiação por segundo, pois, numa transformação nuclear, podem ser emitidas várias radiações de vários tipos e várias energias.

Está correto o que se afirma em