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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.
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.
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.
Após tratamento, o bolo amarelo (yellowcake) é convertido para o hexafluoreto de urânio (UF6) , utilizado na forma gasosa no processo de enriquecimento de urânio.
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.
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.
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
aumenta a temperatura média do calor rejeitado ou se diminui a temperatura média do calor recebido.
diminui a temperatura média do calor rejeitado ou se aumenta a temperatura média do calor recebido.
aumenta a pressão do condensador e superaquece o vapor.
diminui a pressão durante a adição de calor e superaquece o vapor.
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
alfa > beta > gama.
alfa < beta < gama.
alfa < beta > gama.
alfa > beta < gama.
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)
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).
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.
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.
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.
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
2
3
5
8
16
A difração de raios-X é uma técnica de análise cristalográfica de materiais que consiste em projetar um feixe de raios-X de comprimento de onda por volta de um angstrom através de uma amostra e analisar o padrão de difração resultante. Considerando essa breve descrição da técnica, assinale a alternativa incorreta.
A distância entre os planos cristalinos do material definirá a difração que os raios-X sofrem, possibilitando descobrir o padrão e a orientação dos cristais do material.
Materiais amorfos, isto é, sem estrutura cristalina, não são bem analisados por essa técnica.
O posicionamento da amostra em relação à fonte de raios-X altera o resultado da difração entre os planos cristalinos.
Essa técnica também pode ser utilizada em amostras liquidas.
Dada a função periódica f (t) = sen²(t), assinale a opção que corresponde ao Coeficiente de Fourier "a0" .
Dado: t ∈ (0, π)
f (t+π) = f(t), ∀t∈ ℜ
1/2
π/
1/4
5π/
1/π
Os raios gama podem ser entendidos como radiação eletromagnética de frequência mais alta que a dos raios X.
A radiação gama
origina-se no decaimento de elétrons em camadas mais internas dos átomos.
origina-se em decaimentos radioativos no interior dos núcleos dos átomos.
possui menos energia que os raios X.
é menos penetrante que os raios X.
é uma radiação não ionizante.
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.
Nenhuma, pois todos os núcleos sofrem decaimento.
Aproximadamente 125 núcleos radioativos.
Aproximadamente 250 núcleos radioativos.
Aproximadamente 500 núcleos radioativos.
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
fissão do 235U ocorre liberação de grande quantidade de calor, que dá continuidade à reação.
fissão de 235U ocorre liberação de energia, que vai desintegrando o isótopo 238U, enriquecendo-o em mais 235U.
fissão do 235U ocorre uma liberação de nêutrons, que bombardearão outros núcleos.
fusão do 235U com 238U ocorre formação de neutrino, que bombardeará outros núcleos radioativos.
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:
Espalhamento elástico, produção de pares e espalhamento Compton.
Efeito fotoelétrico, espalhamento Compton e produção de pares.
Espalhamento Compton, efeito fotoelétrico e produção de pares
Produção de pares, espalhamento elástico e espalhamento Compton
Efeito fotoelétrico, espalhamento elástico e espalhamento Compton
Um átomo, em seu primeiro estado excitado, pode decair para o seu estado fundamental pelos processos de
emissão espontânea e absorção espontânea.
emissão estimulada e absorção estimulada.
decaimento beta e emissão espontânea.
decaimento beta e emissão estimulada.
emissão espontânea e emissão estimulada.
Em 1905, ao explicar o efeito fotoelétrico, Albert Einstein atribuiu propriedades corpusculares às ondas luminosas. Quase duas décadas mais tarde, Louis de Broglie atribuiu propriedades ondulatórias às partículas. De acordo com de Broglie, a um elétron que se movesse em movimento retilíneo uniforme com momento linear de módulo p deveria estar associada uma onda com um certo comprimento de onda λ. Sendo h a constante de Planck, a relação proposta por de Brolgie entre λ, p e h é
λ = h p
λ = p/h
λ = h/p
λ = h/p2
λ = p2 /
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.
ZXA → Z+1YA + –1e0 + νe
ZXA → ZYA-1 + 0e1 + νe
ZXA → Z-1YA + +1e0
ZXA → Z–1YA + +1e0 + νe
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,
V, V e F.
F, V e V
V, F e F.
V, V e V
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
espalhamento – Elétrons – carga
ionização – Fótons – energia
Espalhamento – Elétrons – energia
ionização – Elétrons – energia
Ionização – Fótons – carga
Considere as afirmações referentes à Física Moderna.
I. Os fótons (quanta do campo magnético) têm características de onda e, ao mesmo tempo, de corpúsculo.
II. O efeito fotoelétrico consiste na emissão de fótons por uma superfície metálica quando é atingida por elétrons.
III. A energia de uma onda eletromagnética de frequência f pode apenas possuir valores múltiplos de uma energia mínima igual a h. f, sendo h a constante de Planck.
Está correto o que se afirma APENAS em
I
II.
III.
I e II.
I e III.
Observe o gráfico a seguir.

Num experimento para estudar o efeito fotoelétrico em um dado metal, varia-se a frequência da luz incidente sobre o metal e mede-se o potencial negativo necessário para reduzir a corrente fotoelétrica a zero (o chamado potencial de frenagem). O gráfico acima mostra o resultado do experimento para o caso desse metal. Sendo assim, pode-se afirmar que a função trabalho, em eV, é:
Dado: constante de Planck
h=4,14x10-15eV• s
1,10
4,10
4,55
4,90
15,9
O que é emitido quando um núcleo de 92U238 se transforma em um núcleo de 91Pa234?
Apenas uma partícula alfa.
Apenas uma partícula alfa e uma partícula beta.
Apenas uma partícula alfa e duas partículas beta.
Apenas um próton e três nêutrons.
Apenas quatro prótons.
O diagrama a seguir mostra os níveis de energia permitidos para elétrons de um certo elemento químico.

Durante a emissão de radiação por este elemento, são observados três comprimentos de onda: λA, e λB λC.
Sabendo-se que λA < λB < λC , pode-se afirmar que λCλA é igual a
E1E3
E3E3−E2
E3−E1E3−E2
E1E2