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APLICAÇÕES DA ENERGIA NUCLEARSAÚDE/INDÚSTRIA/MEIO AMBIENTE/PRODUÇÃO DE ALIMENTOS
Regina Pinto de Carvalho
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http://www.sbfisica.org.br/v1/arquivos_diversos/Livros-e-Estudos/aplicacoes-da-energia-nuclear-na-saude-2.pdf
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Átomos
Z elétrons, Z prótons, N nêutrons
Z: número atômico
Z
A = N + Z : número de massa
A
X
26
56
Fe
tamanhos:
• núcleo (nêutrons, prótons): 10-14m
• nuvem eletrônica: 10-10m
FUNDAMENTOS
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Núcleosprótons + nêutrons
a
rad massa carga penetr ioniz
b
g
me
4u
--
+2
+1
--
obs
He+2
e-,e+
rad e.m.
n
n
u
<< me
--
-- neutrino
nêutron--
--
um núcleo excitado pode emitir radiação
a42234
92
238
94 +→ UPu
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Decaimento exponencial
meia vida: N = N0 /2
N=N0e-lt
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RADIOISÓTOPOS
naturais
artificiais
RADIAÇÃO IONIZANTE
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RADIOISÓTOPOS
naturais
artificiais
RADIAÇÃO IONIZANTE
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Interação da radiação com a matéria
partículas carregadas:
• excitação eletrônica
• ionização
• absorção pelo núcleo
• desaceleração → emissão de radiação
nêutrons: captura pelo núcleo
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efeito fotoelétrico
produção de pares
fótons
Interação da radiação com a matéria
efeito Compton
fóton
incidente
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correnteionização
radiação
DETECÇÃO DA RADIAÇÃO
DETECTOR DE GEIGER-MÜLLER
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DETECÇÃO DA RADIAÇÃO
DETECTOR DE CINTILAÇÃO
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isótopo deoxigênio
abundância relativa
168O 0,99757
178O 0,00038
188O 0,00205
isótopo dehidrogênio
abundância relativa
11H 0,99985
21H 0,00015
isótopo decarbono
abundância relativa
612C 0,9893
613C 0,0107
ISÓTOPOS ESTÁVEIS
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ISÓTOPOS ESTÁVEIS
fracionamento de Rayleigh
𝛅 =𝐑𝐚𝐦𝐨𝐬𝐭𝐫𝐚 − 𝐑𝐩𝐚𝐝𝐫ã𝐨
𝐑𝐩𝐚𝐝𝐫ã𝐨∙ 𝟏𝟎𝟎𝟎
Unidade: Τ𝟎 𝟎𝟎 (𝒑𝒂𝒓𝒕𝒆𝒔 𝒑𝒐𝒓𝒎𝒊𝒍)
𝐑 =[𝐜𝐨𝐧𝐜. 𝐩𝐞𝐬𝐚𝐝𝐨]
[𝐜𝐨𝐧𝐜. 𝐥𝐞𝐯𝐞]
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ISÓTOPOS ESTÁVEIS
espectrômetro de massa
𝒎𝒗𝟐
𝑹= 𝒒𝒗𝑩
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𝜹𝟏𝟖𝑶 𝒅𝒂 á𝒈𝒖𝒂
ISÓTOPOS ESTÁVEIS
Lago Vitória (África)(baseado em documento IAEA – Water Resources Program)
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Antártida Austrália
𝜹𝟏𝟑𝑪 𝒅𝒐 𝑪𝑶𝟐
ISÓTOPOS ESTÁVEISconcentração de CO2 na atmosfera
1750 -> 2010
(dados EEA)
(dados NIWA, Nova Zelândia)
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APLICAÇÃO NA INDÚSTRIA - GAMAGRAFIA
𝟐𝟕𝟔𝟎𝑪𝒐 → 𝟐𝟖
𝟔𝟎𝑵𝒊 + −𝟏𝟎𝜷− + 𝝂𝒆 + 𝜸
𝑻 ൗ𝟏 𝟐= 𝟓, 𝟑 𝒂𝒏𝒐𝒔
Foto: CEA – CADAM, França)
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INDÚSTRIA QUÍMICA
𝟐𝟕𝟔𝟎𝑪𝒐 → 𝟐𝟖
𝟔𝟎𝑵𝒊 + −𝟏𝟎𝜷− + 𝝂𝒆 + 𝜸
𝑻 ൗ𝟏 𝟐= 𝟓, 𝟑 𝒂𝒏𝒐𝒔
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INDÚSTRIA PETROLÍFERA
𝑻 ൗ𝟏 𝟐= 𝟑𝟓 𝐡
𝟑𝟓𝟖𝟐𝑩𝒓 → 𝟑𝟔
𝟖𝟐𝑲𝒓 + 𝟏𝟎𝜷− + 𝝂𝒆
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𝟕𝟗𝟏𝟗𝟖𝑨𝒖 → 𝟖𝟎
𝟏𝟗𝟖𝑯𝒈 + −𝟏𝟎𝜷− + 𝝂𝒆 + 𝜸
𝑻 ൗ𝟏 𝟐= 𝟐, 𝟕 𝒅𝒊𝒂𝒔
𝟒𝟑𝟗𝟗𝒎𝑻𝒄 → 𝟒𝟑
𝟗𝟗𝑻𝒄 + 𝜸
𝑻 ൗ𝟏 𝟐= 𝟔 𝒉
Lagoa da Pampulha
TRANSPORTE DE SEDIMENTOS
(fonte: J.V.Bandeira, tese EE-UFMG, 2004)
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𝟏𝟑𝑻 → 𝟐
𝟑𝑯𝒆 + −𝟏𝟎𝜷− + 𝝂𝒆 𝑻 ൗ𝟏 𝟐
= 𝟏𝟐, 𝟑 𝒂𝒏𝒐𝒔
teor de trítio em curso d’águapróximo a um aterro sanitário
ESTUDOS AMBIENTAIS
(fonte: J.V.Bandeira, tese EE-UFMG, 2004)
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min110T2
1 =
g→+b −+ 2e
SAÚDE: RADIOFÁRMACOS
PET: Tomografia por emissão de pósitrons
p
18
8
18
9 OF n+b+→ +
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CULTURADatação com carbono-14
𝟕𝟏𝟒𝑵+ 𝟎
𝟏𝒏 → 𝟔𝟏𝟒𝑪 + 𝟏
𝟏𝒑
𝟔𝟏𝟒𝑪 → 𝟕
𝟏𝟒𝑵+ −𝟏𝟎𝜷− + ഥ𝝂 𝑻 ൗ𝟏 𝟐
= 𝟓. 𝟕𝟑𝟎 𝒂𝒏𝒐𝒔
𝟏𝟒𝑪 formado na alta atmosfera por bombardeamento do 𝟏𝟒𝑵
decaimento 𝜷−
Ossos, plantas fossilizadas, restos de alimentos, palha em tijolos antigos etc.
Datação através de contagem radioativa ou determinação da razão isotópica
𝟏𝟒𝑪𝟏𝟐𝑪
= 𝟏𝟎−𝟏𝟐𝟏𝟒𝑪𝟏𝟐𝑪
< 𝟏𝟎−𝟏𝟐(vivo) (morto)
absorção de 𝑪𝑶𝟐 por organismos vivos
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miografia da pirâmide de Khufu (Egito)
CULTURA
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Técnica do inseto estéril
criatório
larvas pupas de mosquitos
pupas de moscas da fruta
PRODUÇÃO DE ALIMENTOS
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Irradiação de alimentos
Radura = radiation + durus
(símbolo para alimentos irradiados)
Alimentos irradiados não se tornam necessariamente radioativos!
PRODUÇÃO DE ALIMENTOS
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OBRIGADA!