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Questões de Concurso sobre Física Atômica e Nuclear
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Ano:
2015
As usinas PWR Angra 1 e Angra 2 geram energia elétrica utilizando um reator nuclear de água pressurizada. Supondo que a potência térmica gerada no núcleo do reator seja de, aproximadamente, 2.000MW e a usina seja capaz de gerar 600MW de energia elétrica, é correto afirmar que a eficiência dessa usina está em torno de
A
90%.
B
3,5%.
C
30%.
D
2,4%.
E
0,7%.
Em 1987, houve um grave acidente em Goiânia envolvendo o elemento césio-137, que contaminou mais de 120 pessoas. Esse episódio é considerado um dos mais graves acidentes envolvendo material radioativo registrados. Considerando que a meia-vida do césio-137 é de cerca de 30 anos, analise as afirmativas a seguir e assinale a alternativa correta.
I. Atualmente, os níveis de radiação estão bem próximos da metade da radiação emitida inicialmente.
II. A radiação é resultado do decaimento dos átomos para um outro elemento mais estável.
III. A contaminação ocorreu porque houve espalhamento de partículas do material radioativo.
Estão corretas as afirmativas:
A
I e II, apenas.
B
II e III, apenas.
C
I e III, apenas.
D
I, II e III.
Alguns núcleos atômicos podem emitir radiação, e ela é de três tipos: radiação alfa, radiação beta e radiação gama. A radiação alfa é constituída por partículas α, núcleos do átomo de He, a radiação beta é constituída por elétrons, e a radiação gama, por fótons de alta energia. Em um laboratório, estão sendo medidas propriedades de partículas radioativas, e um feixe passa por uma região com um campo elétrico. Na Figura, estão representadas as linhas de força do campo elétrico e, em tracejado, três trajetórias.
A identificação possível das partículas que descrevem as trajetórias 1, 2 e 3, respectivamente, é:
A
alfa, beta e gama
B
alfa, gama e beta
C
gama, beta e alfa
D
gama, alfa e beta
E
beta, gama e alfa
As usinas nucleares brasileiras Angra 1 e Angra 2 operam com um reator do tipo PWR, que é o mais utilizado no mundo. Sobre os reatores PWR, assinale a alternativa correta.
A
Power Water Reactor – reator que utiliza água pesada como moderador e, na transferência de calor, para geração de energia.
B
Power Waste Regenerator – produz plutônio a partir da absorção de um nêutron pelo U-238, capaz de, simultaneamente, manter a reação em cadeia e produzir uma quantidade igual ou maior do combustível que consome.
C
Power Wave Reactor – utiliza sódio líquido como refrigerador sem moderador.
D
Pressurized Water Reactor – reator térmico com água leve em alta pressão e temperatura, a qual serve como moderador e refrigerador.
E
Pressurized Waste Reactor – reator que produz pastilhas pressurizadas de plutônio a partir dos rejeitos de urânio. As pastilhas de plutônio podem ser utilizadas como pequenas fontes de energia para satélites, estações de tempo remotas e em outras localidades isoladas.
Ano:
2015
A história da física nuclear teve início com a descoberta da radioatividade. A radioatividade envolve processos de desintegração espontânea de núcleos atômicos instáveis, sendo que cada tipo de emissão está associado a determinado tipo de estabilidade nuclear. No gráfico abaixo, que representa uma carta de nuclídeos, vê-se a representação de três transições nucleares (X → Y), em que as transformações nucleares convertem um núcleo pai X em um núcleo filho Y . Sobre as transições 1, 2 e 3, indicadas no gráfico (Z x N) , é correto afirmar que elas representam, respectivamente, os seguintes decaimentos:
A
α, β- e β+.
B
α, β+ e β-.
C
β-, β+ e α
D
β+, β- e α.
E
β-, α e β+.
A incerteza mínima na energia de um estado excitado de um átomo é uma grandeza conhecida como largura natural do estado. Se a vida média de um dado estado excitado de um átomo é de 10-8s, sua largura natural, em eV, é
Dado: ℏ = 6,58.10-16 eV.s
A
3,29x10-8
B
6,58x10-8
C
1,32x10-7
D
4,14x10-7
E
6,62x10-7
Em uma planta nuclear, é correto afirmar que um moderador é utilizado para
A
reduzir a velocidade de movimento dos nêutrons rápidos por meio de colisões elásticas.
B
aumentar a temperatura dos nêutrons ejetados nas reações em cadeia, transformando-os em nêutrons térmicos.
C
diminuir a energia 2 MeV dos nêutrons térmicos ejetados no processo de fissão.
D
capturar os nêutrons que estejam em intervalos críticos de energias, resultando na remoção do nêutron, definitivamente, da reação em cadeia.
E
absorver nêutrons para regular a potência produzida pelo reator e para compensar a tendência do reator em parar com a reação em cadeia, devido ao acúmulo dos produtos de fissão.
Ano:
2015
O ciclo de combustível nuclear refere-se a todas as atividades que ocorrem na produção de energia nuclear. Sobre o ciclo de combustível nuclear, assinale a alternativa correta.
A
Devido à grande quantidade de minério de Urânio, o ciclo de combustível aberto é adotado em todas as usinas atualmente, isso devido ao elevado custo na produção de plutônio do ciclo de combustível fechado. O combustível utilizado no ciclo aberto que é descartado do reator é tratado como resíduos de alto nível.
B
Em um ciclo fechado, o combustível gasto no reator nuclear termal é reprocessado em reatores rápidos, os quais são dedicados à reprodução de combustíveis à base de urânio e plutônio, evitando a geração de rejeito nuclear. Esse tipo de processo fechado é largamente utilizado pelos países em desenvolvimento devido ao baixo custo gerado pelo reaproveitamento do combustível.
C
Após tratamento, o bolo amarelo (yellowcake) é convertido para o hexafluoreto de urânio (UF6) , utilizado na forma gasosa no processo de enriquecimento de urânio.
D
O processo de enriquecimento de urânio é um processo difícil que consiste em aumentar a concentração do isótopo de urânio-235 por meio de reações nucleares que resultam na extração de 3 nêutrons do isótopo de urânio-238.
E
Dentre os vários métodos de enriquecimento, os mais comuns são a difusão gasosa e a centrifugação a gás. O método de centrifugação a gás teve um papel importante como técnica de enriquecimento de urânio durante a Guerra Fria, tornando-se, atualmente, obsoleta em relação à difusão gasosa.
Ano:
2015
A usina nuclear difere da térmica convencional basicamente quanto à fonte de calor. O funcionamento de uma usina PWR baseia-se no resfriamento do núcleo do reator por meio de um circuito primário de água de alta pressão. A água aquecida sob alta pressão do circuito primário passa por um gerador de vapor que transforma em vapor a água de um circuito secundário. O vapor movimenta uma turbina que aciona o gerador elétrico. O vapor que trabalha na turbina passa pelo condensador e é refrigerado, realimentando o ciclo. Esse modelo de geração de energia com vapor é conhecido como ciclo de Rankine. É correto afirmar que a eficiência do ciclo de Rankine ideal poderá ser aumentada quando se
A
aumenta a temperatura média do calor rejeitado ou se diminui a temperatura média do calor recebido.
B
diminui a temperatura média do calor rejeitado ou se aumenta a temperatura média do calor recebido.
C
aumenta a pressão do condensador e superaquece o vapor.
D
diminui a pressão durante a adição de calor e superaquece o vapor.
E
aumenta a pressão durante a adição de calor, se aumenta a pressão do condensador e com o resfriamento do vapor.
Considerando os três tipos de radiação alfa, beta e gama, é correto afirmar que o poder de penetração é
A
alfa > beta > gama.
B
alfa < beta < gama.
C
alfa < beta > gama.
D
alfa > beta < gama.
E
alfa = beta < gama.
O combustível nuclear utilizado pelos reatores PWR e BWR é fabricado a partir do urânio natural. Para utilizar o urânio em um reator nuclear, é necessário realizar uma série de processos químicos e físicos para convertê-lo da forma mineral em que se encontra na natureza até a forma que será utilizado no reator nuclear. Sobre esses processos, é correto afirmar que o(a)
A
minério de urânio contém aproximadamente 0,1% do elemento urânio; para extração dos isótopos de urânio, o minério é moído e, após tratamento químico, forma uma pasta amarela, yellowcake, composta somente de octóxido de triurânio (U3O8).
B
yellowcake é composto principalmente por hexafluoreto de urânio (UF6) e resíduos dos produtos do urânio decorrentes de decaimento, tais como rádio-226, radônio-222 e alguns isótopos de polônio.
C
hexafluoreto de urânio (UF6) é usado para aumentar a concentração do urânio-235 empobrecido de 0,7% para um elevado enriquecimento de 3,5%, a qual é suficiente para todas as aplicações militares ou pacíficas.
D
A difusão gasosa e centrifugação gasosa do hexafluoreto de urânio (UF6) são dois métodos de obtenção do urânio enriquecido, que produzem alta quantidade de material altamente radioativo. Comparando ambos em relação à unidade de trabalho de separação SWU (Separative Work Unit), a difusão gasosa é o processo mais vantajoso, pois requer somente 2% da energia por SWU utilizada na centrifugação gasosa.
E
O triurânio de octóxido (U3O8) é convertido em hexafluoreto de urânio (UF6), composto usado para aumentar a concentração do isótopo radioativo de urânio.
A reação de fissão nuclear em cadeia inicia-se quando um núcleo de 92U235 absorve um nêutron, tornando-se instável, fundindo-se e liberando três nêutrons. Os núcleos resultantes da fusão iniciam, então, uma série de decaimentos beta, num processo cujos produtos finais são os núcleos estáveis 60Nd143 e 40Zr90. O numero total de partículas beta liberadas no processo de conversão de 92U235 em 60Nd143 e 40Zr90 é
A
2
B
3
C
5
D
8
E
16
Os raios gama podem ser entendidos como radiação eletromagnética de frequência mais alta que a dos raios X.
A radiação gama
A
origina-se no decaimento de elétrons em camadas mais internas dos átomos.
B
origina-se em decaimentos radioativos no interior dos núcleos dos átomos.
C
possui menos energia que os raios X.
D
é menos penetrante que os raios X.
E
é uma radiação não ionizante.
Ano:
2015
Suponha que uma amostra pura de um material contendo 1.000 núcleos radioativos seja colocada em uma caixa lacrada. Considere, também, que a meia-vida desse isótopo seja de 59 minutos. Diante do exposto, assinale a alternativa que apresenta, após 3 horas, a quantidade teórica de núcleos radioativos que não sofreram decaimento e, portanto, permanecem na caixa.
A
Nenhuma, pois todos os núcleos sofrem decaimento.
B
Aproximadamente 125 núcleos radioativos.
C
Aproximadamente 250 núcleos radioativos.
D
Aproximadamente 500 núcleos radioativos.
E
Aproximadamente 875 núcleos radioativos.
A bomba
reduz neutros e neutrinos, e abana-se com o leque da
_- reação em cadeia
ANDRADE, C. D. Poesia completa e prosa. Rio de Janeiro: Aguilar, 1973 (fragmento).
Nesse fragmento de poema, o autor refere-se à bomba atômica de urânio. Essa reação é dita “em cadeia” porque na
A
fissão do 235U ocorre liberação de grande quantidade de calor, que dá continuidade à reação.
B
fissão de 235U ocorre liberação de energia, que vai desintegrando o isótopo 238U, enriquecendo-o em mais 235U.
C
fissão do 235U ocorre uma liberação de nêutrons, que bombardearão outros núcleos.
D
fusão do 235U com 238U ocorre formação de neutrino, que bombardeará outros núcleos radioativos.
E
fusão do 235U com 238U ocorre formação de outros elementos radioativos mais pesados, que desencadeiam novos processos de fusão.
Na figura a seguir está representado o gráfico da importância relativa dos três processos mais relevantes de interações da radiação gama e X com a matéria.
As curvas mostram os valores de número atômico Z do meio absorvedor e energia do fóton incidente no meio para os quais dois tipos de interação são igualmente prováveis.
Na figura, 1, 2 e 3 correspondem, respectivamente, às regiões onde as seguintes interações são dominantes:
A
Espalhamento elástico, produção de pares e espalhamento Compton.
B
Efeito fotoelétrico, espalhamento Compton e produção de pares.
C
Espalhamento Compton, efeito fotoelétrico e produção de pares
D
Produção de pares, espalhamento elástico e espalhamento Compton
E
Efeito fotoelétrico, espalhamento elástico e espalhamento Compton
Um átomo, em seu primeiro estado excitado, pode decair para o seu estado fundamental pelos processos de
A
emissão espontânea e absorção espontânea.
B
emissão estimulada e absorção estimulada.
C
decaimento beta e emissão espontânea.
D
decaimento beta e emissão estimulada.
E
emissão espontânea e emissão estimulada.
O átomo X decai por emissão de pósitron para o elemento Y, onde Z é o número atômico e A é a massa atômica. Assinale a opção que expressa este decaimento.
A
ZXA → Z+1YA + –1e0 + νe
B
ZXA → ZYA-1 + 0e1 + νe
C
ZXA → Z-1YA + +1e0
D
ZXA → Z–1YA + +1e0 + νe
E
ZXA → Z+1YA + –1e0
Em relação ao detector Geiger Muller, assinale V para a afirmativa verdadeira e F para a falsa.
( ) Não distingue diferentes radiações incidentes.
( ) Pode ser utilizado somente para medir radiação gama.
( ) Permite discriminação em energia da radiação incidente pois esta produz pulsos de amplitudes diferentes.
As afirmativas são, respectivamente,
A
V, V e F.
B
F, V e V
C
V, F e F.
D
V, V e V
E
F, F e V.
Analise o fragmento a seguir.
“Raios X característicos são radiações eletromagnéticas de alta energia originadas em transições eletrônicas do átomo que sofreu excitação ou _____ após interação. _____ das camadas externas fazem transições para ocupar lacunas produzidas pelas radiações nas camadas mais internas, próximas do núcleo, emitindo o excesso de _____ sob a forma de Raios X.”
Assinale a opção que completa corretamente as lacunas do fragmento acima
A
espalhamento – Elétrons – carga
B
ionização – Fótons – energia
C
Espalhamento – Elétrons – energia
D
ionização – Elétrons – energia
E
Ionização – Fótons – carga
Gerar simulado