Questões de Concurso sobre Radioatividade: Reações de Fissão e Fusão Nuclear, Desintegração Radioativa e Radioisótopos

Na relação entre Kerma (K) e Dose Absorvida (D) algumas condições têm que ser estabelecidas para que o kerma de colisão, Kc, seja igual à dose absorvida, D. Uma dessas condições vem a ser:

Existem radiações que não alcançam o potencial de ionização das biomoléculas. Essas radiações são, respectivamente:

O urânio é empregado como fonte de energia em reatores nucleares. Para tanto, o seu mineral deve ser refinado, convertido a hexafluoreto de urânio e posteriormente enriquecido, para aumentar de 0,7% a 3% a abundância de um isótopo específico — o urânio-235. Uma das formas de enriquecimento utiliza a pequena diferença de massa entre os hexafluoretos de urânio-235 e de urânio-238 para separá-los por efusão, precedida pela vaporização. Esses vapores devem efundir repetidamente milhares de vezes através de barreiras porosas formadas por telas com grande número de pequenos orifícios. No entanto, devido à complexidade e à grande quantidade de energia envolvida, cientistas e engenheiros continuam a pesquisar procedimentos alternativos de enriquecimento.

ATKINS, P.; JONES, L. Princípios de química: questionando a vida moderna e o meio ambiente. Porto Alegre: Bookman, 2006 (adaptado).

Considerando a diferença de massa mencionada entre os dois isótopos, que tipo de procedimento alternativo ao da efusão pode ser empregado para tal finalidade?

Para fazer um diagnóstico médico por imagem de um paciente, o Físico Médico precisa calcular a meia vida física do radiotraçador Na²⁴ usado para mapear o coração e lesões vasculares.

Em um determinado paciente, o Físico tem conhecimento que 88% da atividade do radiotraçador de Na²⁴ já decaíram, sendo sua constante de decaimento radioativo é $\lambda$ = 0,046 h^-1. A meia vida da fonte de Na²⁴ radioativo para o diagnóstico será de:

Um determinado radioisótopo possui constante de decaimento radioativo igual a k = 0,20 dia^-1 .

Considerando-se uma massa inicial de 3,0 g desse radioisótopo, o seu tempo de meia vida e a massa restante após um período de 5 dias são, respectivamente,

Dado:

ln2 = 0,692

e^-1 = 0,368

A química nuclear é fundamental para o desenvolvimento da energia nuclear. A química proporciona as técnicas de preparação e recirculação dos combustíveis nucleares e de remoção de resíduos radioativos perigosos. A química nuclear é utilizada na medicina para o tratamento de câncer e para a produção de imagens dos órgãos internos de corpos vivos. Ela é usada na química para a investigação dos mecanismos das reações e na arqueologia para a datação de objetos antigos. A química nuclear é também usada nas estratégias militares de alguns países. Além disso, esse material traz subsídios para o complexo debate político, ambiental e econômico sobre o uso da energia nuclear. Sobre a química nuclear, marque V para as afirmativas verdadeiras e F para as falsas.

( ) Os núcleos que têm números ímpares de prótons e de nêutrons são os mais estáveis.

( ) O nuclídeo produzido pelo decaimento α do polônio-211 é ₈₂Pb²⁰⁷.

( ) A fusão de núcleos pesados e a fissão de núcleos leves são processos exotérmicos.

( ) A perda de massa de um nuclídeo torna possível calcular sua energia de coesão nuclear.

A sequência está correta em

Um acordo nuclear assinado em 2015 entre os países da China, Estados Unidos, França, Reino Unido, Rússia, Alemanha e Irã foi violado em 2021 pelo último país, que começou a produzir urânio metálico com a justificativa de que seria usado como combustível para um de seus reatores.

Um dos processos que pode ser usado para obter urânio metálico, seria através de uma reação envolvendo a redução do tetrafluoreto de urânio pelo cálcio metálico produzindo o metal em questão e fluoreto de cálcio. A quantidade de calor, em kcal, envolvida na produção de 1 kg de urânio dever ser aproximadamente igual a:

(Dados: Entalpias de formação do UF₄ (g) e do CaF₂ (s) são respectivamente iguais a - 453,5 Kcal/mol e - 292 kcal/mol; U= 238 g/mol, Ca= 40 g/mol, F= 19 g/mol)

No ano de 2016 um novo sítio arqueológico foi descoberto no Brasil, na zona rural de São Manuel (SP), e pode representar um importante dado sobre a chegada dos humanos à América. Para estimar a idade dos objetos encontrados, amostras de carvão que estavam junto ao material foram enviadas para análise em laboratório nos EUA, que procedeu a datação por radiocarbono. Esse radioisótopo possui tempo de meia-vida de 5730 anos e, em uma fonte de material recente, apresenta 18,2x10³ desintegrações em um período de 20 horas.

Considerando que a análise do material brasileiro enviado tenha apresentado 5,2x10³ desintegrações para o mesmo período de tempo, é possível estimar que a idade da amostra analisada, em anos, é, aproximadamente, igual a

(Dado: log 3,5 = 0,54; log 2 = 0,30)

O nome dado às partículas ou ondas eletromagnéticas emitidas pelo núcleo durante o processo de reestruturação interna, para atingir a estabilidade, é:

Com a captura de elétrons das camadas K ou L, uma vaga no nível de energia eletrônica é deixada, elétrons externos do átomo caem em cascata para preencher os níveis atômicos dessas camadas e, geralmente, são emitidos um ou mais raios X característicos. Às vezes, os raios X podem interagir com outro elétron orbital, que pode ser ejetado do átomo. Este fenômeno é chamado de:

Na reação nuclear entre 1 átomo de rádio-226 e 1 átomo de cálcio-48, são formados 1 átomo de um determinado radioisótopo e 4 nêutrons.

O radioisótopo formado na reação é o

Uma mulher de massa m = 57,6 kg contaminou-se com uma amostra de Césio -137, ¹³⁷Cs. Esse elemento decai por emissão de uma partícula $\beta$- e a energia média liberada em cada desintegração é de 0,6 MeV. Com base em uma atividade de amostra igual a 3,0 x 10¹¹ desintegrações/h, a taxa de dose absorvida pela mulher, em mGy/h, considerando-se que todo o seu corpo estava exposto à radiação, é:

Em uma reação nuclear, ²⁸Si é submetido à captura de um nêutron seguido da emissão de uma partícula alfa. O produto dessa reação é

Um fóton de radiação apresenta comprimento de onda de 8,0 x 10^-7 m. A energia, em joules, desse fóton é aproximadamente igual a

Dado:

velocidade da luz no vácuo = 3,0 x 10⁸ m s^-1

constante de Planck = 6,6 x 10^-34 J s

“Energia nuclear ou atômica é a energia produzida nas usinas termonucleares, que utilizam o urânio e outros elementos, como combustível. O princípio de funcionamento de uma usina nuclear é a utilização do calor para gerar eletricidade”. (Fonte: Carolina Batista, em “Toda Matéria”). O calor é proveniente da energia liberada pela:

O radionuclídeo ${}_{55}^{135}$Cs decai através da emissão de radiação Beta (β^-), transformando-se em ${}_{56}^{135}$Ba.

Qual é a energia de desintegração para esse decaimento, em unidades de MeV, considerando-se as massas de 134,905977u e 134,905688u para ${}_{55}^{135}$Cs e ${}_{56}^{135}$Ba, respectivamente?

Dado

u^.c² = 931,5 MeV

Numa usina nuclear, de maneira simplificada, a fissão nuclear controlada do material radioativo produz calor que é usado para produzir vapor d’água que, por sua vez, aciona uma turbina que gera o movimento para produzir energia elétrica.

Considerando-se a usina como um sistema termodinâmico, nele ocorre um processo

Em relação aos fenômenos relacionados à radioatividade, assinale a afirmativa incorreta.

Um moderador de radioatividade é usado para o controle do processo de fissão nuclear, que gera o calor usado para se obter energia elétrica.

O moderador funciona

Numa aula de Química, o professor Antônio, discorrendo sobre fissão nuclear, usou como exemplo o reator do tipo PWR (Reator a Água Pressurizada) da usina de Angra dos Reis. Explicou que a fissão nuclear é o fenômeno no qual a ruptura de núcleos pesados em outros mais leves produz a liberação de grande quantidade de energia.

Considere-se a equação nuclear que pode representar esse fenômeno

Dessa forma, os números de massa e atômicos dos elementos Y e T estão, respectivamente, indicados em: