O Decaimento Alfa, Beta, Gama e Captura de Elétrons Datação pelo Carbono 14 Reações Nucleares

Transcrição

1 CPÍTULO 3: Física Nuclear lgumas Propriedades dos Núcleos Carga e Massa O Tamanho dos Núcleos Estabilidade Nuclear Energia de Ligação Radioatividade Os Processos de Decaimento Radioativo O Decaimento lfa, Beta, Gama e Captura de Elétrons Datação pelo Carbono 4 Reações Nucleares Lista de exercícios sugerida Capítulo 3: Exs.: 3, 4, 5, 8,, 9, 4, 4, 47, 5, 53, 55, 56, 58, 59

2 O que é Radiação? Radiação: Propagação de energia no espaço. Tipos de Radiação: - Eletromagnética ou de Partículas, que podem ser: - ionizante ou não ionizante Eletromagnética (ONDS): Não necesitam um meio material para propagar-se. Ondas eletromagnéticas (LUZ) Partícula: pode representar toda entidade de matéria (energia) que apresenta massa, carga, spin.

3 RDITIVIDDE: emissão de energia (na forma de partícula ou radiação eletromagnética) pela desintegração de núcleos de átomos instáveis. Fenômeno natural de busca do estado de mais baixa energia (decaimento); Fenômeno de perda de energia, pela emissão de radiação eletromagnética ou de partículas

4 RDITIVIDDE: emissão de energia (na forma de partícula ou radiação eletromagnética) pela desintegração de núcleos de átomos instáveis. Fenômeno natural de busca do estado de mais baixa energia (decaimento); Fenômeno de perda de energia, pela emissão de radiação eletromagnética ou de partículas

5 RDITIVIDDE: emissão de energia (na forma de partícula ou radiação eletromagnética) pela desintegração de núcleos de átomos instáveis. Radiação eletromagnética ou de partículas Parte da energia do sistema (instável) se converte em energia cinética da(s) partícula(s) e/ou radiação eletromagnética

6 Radiatividade α (alfa), β (beta), γ (gama) Decaimento γ-gama não muda o número atômico (Z) γ X X Z Z * Decaimento α (alfa) e β (beta) muda o número atômico He Y X Z Z 4 4 * M U e e e n p e p n ν β ν β Z Z U D Z CONSERVÇÃO de CRG e MSS ν β ν β : : e Y X e Y X Z Z Z Z

7 Radiatividade α (alfa), β (beta), γ (gama) Decaimento γ-gama não muda o número atômico (Z) γ X X Z Z * Decaimento α (alfa) e β (beta) muda o número atômico He Y X Z Z 4 4 M U Z Z ν β ν β e Y X e Y X Z Z Z Z : : U D Z CONSERVÇÃO de CRG e MSS e e e n p e p n ν β ν β

8 Seção 3.4 Exercício Identifique o nuclídeo ou partícula (X) que está faltando: 65 ( a) X 8Ni γ 4 ( b) 84Po X α 56 ( c) X 6Fe e ν 9 9 ( d ) 48Cd X 47g 4 ( e) N He X O ν X * Z Z X X 8 γ Z X Z 4 Y 4 He β β n p p n e e ν ν e e

9 Seção 3.4 Exercício Identifique o nuclídeo ou partícula (X) que está faltando: (a) Um raio gama tem carga zero (Z), não tem prótons ou nêutrons (). Para manter os valores de Z e do sistema conservados é necessário Z8 e 65 para X. Este é o número atômico do Níquel e o núcleo dev estar em um estado excitado: 65 (b) partícula alfa tem Z e 4 e é representada por: que resulta: 8 é o número atômico do chumbo. * Ni ( a) 8Ni 8Ni γ ( b) Po X α Po X He * 4 He (c) O pósitron é representado por e e isto é, tem a mesma carga do núcleo com Z. Um neutrino é representado por e não tem carga, e não ν contém prótons ou nêutrons. ssim, por conservação: ( c) X Fe e ν

10 Seção 3.4 Exercício Identifique o nuclídeo ou partícula (X) que está faltando: ( ) d Cd Cd e X 9 47 g 9 47 g ν ν ( e) N N 4 4 He He X H 7 8 O 7 8 O

11 Captura de elétrons: EXEMPLO: Z X e Z Y ν o processo implica : p e n ν e CONSERVÇÃO de CRG e MSS

12 Seção 3.4 Exercício 5 O núcleo escrita como: 5 8 O Z X e Z Y ν desintegra-se por captura de elétrons. reação nuclear é (a) Escreva o processo que está ocorrendo para uma partícula dentro do núcleo. (b) Escreva o processo de desintegração referindo-se a átomos neutros (c) Verifique a conservação de cargas e massas atômicas

13 Seção 3.4 Exercício 5 5 O núcleo 8 O desintegra-se por captura de elétrons. reação nuclear é escrita como: ν X (a) Escreva o processo que está ocorrendo para uma partícula dentro do núcleo. (b) Escreva o processo de desintegração referindo-se a átomos neutros. (c) Verifique a conservação de cargas e massas atômicas. ( a ) p e n ν 5 ( b) Para núcleos: O O atom e Z Z e N atom ν N ν Y adicione 7 elétrons de cada lado para obter ( c) 5 8 p O e e n 5 7 ν N ν

14 nível de RDIOPROTEÇÃO, qualitativamente, temos: alfa beta gama

15 RDITIVIDDE - TIPOS Natural do meio ambiente (sem intervenção humana) Radiatividade Natural (~896), foi descoberta pelo físico francês Henry Becquerel (85-98). Becquerel desconfiou que o Urânio emitia radiações, ao deixar filmes fotográficos em presença desse elemento radiativo (urânio). Os filmes apresentavam manchas e Becquerel assumiu que poderiam ser devido a emissões pelos sais de Urânio. Isso é assim, o Urânio emite radiação expontâneamente (decai em energia); é um elemento radioativo natural. ssim, Bequerel (Bq) se converteu na unidade de radiatividade (decaimento/segundo)

16 Radiatividade rtificial (com intervenção humana): Ex.: Produção de radioisótopos em laboratório 8 p Núcleo estável F n usado na técnica PET

17

18 Radiatividade unidade SI derivada da Radiatividade é o becquerel (Bq), que equivale a um decaimento por segundo. Um curie (Ci) é aproximadamente a atividade de grama do isótopo do Radio (6Ra). Radio foi uma substância muito estudada pelos Curie (Marie e Pierre Curie). Daí o nome Radio-tividade. Bq desintegração por segundo ( s Bq Ci Ci G GBq Bq Ci )

19 O decaimento do Radio-6 é mostrado na figura abaixo. lém das regras para o número de massa e para o número atômico, a energia total do sistema precisa ser conservada no decaimento. Chamando de MX a massa do núcleo-pai; MY a massa do núcleo-filho; Mα a massa da partícula alfa. Podemos definir a energia de desintegração: Q ( MX MY Mα ) c Representa a diminuição na energia de ligação e aparece na forma de energia cinética do núcleo filho e da partícula alfa: ( MX MY Mα ) MeV u Q /

20 diferença de massa entre os núcleos separados e o núcleo (ligado) contendo esses nucleons, quando multiplicada pelo quadrado da velocidade da luz fornece a energia de ligação do núcleo. Matematicamente temos: E l m c Podemos calcular a energia de ligação de qualquer núcleo utilizando a expressão: E l onde M ( H ) :.785 [( m p.776) ( m e Z X [ ] 93,494 MeV / u ( ) ( ) ( MeV ZM H Nm M X ) n Z )] E E R R mc mc ( 7 )( Kg.9979 m s) MeV

21 Seção 3.4 Exercício Encontre a energia liberada no decaimento alfa: 38 9 M M M U 34 9 Th 4 He ( 38 ) 9U ( 34 ) 9 Th ( 4 ) He Q ( MX MY Mα ) c

22 Seção 3.4 Exercício Encontre a energia liberada no decaimento alfa: ( MX MY M ) Q α c Q 9 9 Q Q 4.7MeV ( ( 38 ) ( 34 ) ( 4 M U M Th M He) )c ( 4.6) u ( 93.5MeV / u)

23 Um núcleo pode alcançar um estado excitado em consequência de uma colisão com uma outra partícula. No entanto é comum que um núcleo esteja em um estado excitado após sofrer um decaimento alfa ou beta (por exemplo).

24 sequência de eventos representa uma situação típica na qual ocorre um decaimento beta seguido de um decaimento gama. Isótopo radiativo B isótopo estável B C * 6 C 6 * C e γ ν figura mostra o esquema de decaimento do Boro-, que efetua um decaimento beta diretamente para o estado fundamental do carbono-, ou para um estado excitado, seguido por um decaimento gama para o estado fundamental.

25 Cálculos de Radiatividade unidade SI derivada da Radiatividade é o becquerel (Bq), que equivale a um decaimento por segundo. Um curie (Ci) é aproximadamente a atividade de grama do isótopo do Radio (6Ra). Radio foi uma substância muito estudada pelos Curie (Marie e Pierre Curie). Daí o nome Radio-tividade. Bq desintegração por segundo ( s Bq Ci Ci G GBq Bq Ci )

26 tividade é uma função exponencial da constante de desintegração (λ) que depende da meia-vida ou período de semi-desintegração (T). N N ( ) ( ) t( λ e ) t ( ) t ( t( ln )) ( ) ( ) t( λ t N e ) ( t ) onde e N e T ( t( ln )) T ln λ e T T ln λ t constante de meia-vida ou desintegração semi-vida um valor fixo para cada núcleo. é o tempo entre e

27 Lei Exponencial: tividade é uma função exponencial da constante de desintegração (λ) que depende da meia-vida ou período de semidesintegração (T). ( ) ( t( λ t )) e N N ( ) t ( t( ln )) ( ) ( ) t( λ t N e ) ( t ) onde t e N e T ( t( ln )) T ln λ e T T ln λ meia-vida ou constante de semi-vida desintegração um valor fixo para cada núcleo. é o tempo entre e

28 partir da equação: Mostre que: N λt ln N exp( λt) [ ] Considere que, depois de uma meia-vida t T O número de elementos radioativos em uma mostra diminui pela metade: N N

29 Na equação: substituindo N N exp( λt) N N e t T temos: N N e λt N N exp( λt) e λt lne λt ou ln λt ln [ ]. 693

30 N λ mol Ci N ln T exp( λt) [ ] exp( λt) massa( g) 3.7 Bq t é o tempo entre λn semi-vida ou meia-vida 6, 3 átomos e Os parâmetros principais que caracterizam os materiais radiativos são: O número atômico (Z) isótopo não estável. massa atômica (). meia-vida (T): é o tempo médio no qual a radiatividade se reduz à metade do seu valor inicial (desde partes do segundo até centenas de anos). Energia da radiação: medida em elétron volts (ev) ou em um múltiplo (KeV, MeV). tividade: as unidades de atividade são o becquerel (Bq) e o curio (Ci). Constante de desintegração (λ): unidade de /tempo

31 Os radionúclideos de uso mais corrente e suas meias-vidas são: Isótopo Carbono 4 Cerio 44 Cesio 37 Cobalto 6 Oro 98 Iodo 3 Iridio 9 Cripton 85 Fósforo 3 Polonio Promecio 47 Radio 6 Rutenio 6 Sodio 4 zufre 35 Tecnecio 99 Talio 4 Tritio Uranio 38 T ln[ ] 573 anos 85 dias 3 anos 5.6 anos.7 dias 8.4 dias 74 dias.6 anos 4.3 dias 8 dias.5 anos.6 anos ano 5 horas 87. dias,. 5 - anos, anos.3 anos 4,5. 9 anos λ T

32 Exercício: Cada semana, à mesma hora, um hospital recebe uma quantidade fixa de um isótopo radioativo com uma meia-vida de 8 dias. Um dia, um médico encontra um frasco selado, sem abrir, e sem nenhuma informação sobre o isótopo. Então, ele coloca o frasco em frente de um detector, que registra 4 desintegrações por segundo. o colocar outro frasco que acaba de ser entregue, o detector registra 475 desintegrações/s. Calcular o tempo que leva o frasco sem informação, no hospital. N N exp( λt) exp( λt) λ ln T [ ]

33 Exercício: Cada semana, à mesma hora, um hospital recebe uma quantidade fixa de um isótopo radioativo com uma meia-vida de 8 dias. Um dia, um médico encontra um frasco selado, sem abrir, e sem nenhuma informação sobre o isótopo. Então, ele coloca o frasco em frente de um detector, que registra 4 desintegrações por segundo. o colocar outro frasco que acaba de ser entregue, o detector registra 475 desintegrações/s. Calcular o tempo que leva o frasco sem informação, no hospital. 4Bq T t 475Bq 8 dias exp ( λt) exp exp ( λt) t (.866 t) ln t 8dias ; sendo ln λ T.866

34 Exercício: atividade de uma mostra de Flúor 8 ( 8 F), cuja meia-vida é T / minutos, é de 5 desintegrações por segundo quando sai do laboratório de onde se produz. Se a mostra se aplica a um paciente no hospital, 3 horas depois, quál é a atividade com a qual se irradia o paciente? N N exp( λt) exp( λt) λ ln T [ ]

35 Exercício: atividade de uma mostra de Flúor 8 ( 8 F), cuja meia-vida é T / minutos, é de 5 desintegrações por segundo quando sai do laboratório de onde se produz. Se a mostra se aplica a um paciente no hospital, 3 horas depois, quál é a atividade com a qual se irradia o paciente? T 5Bq min ln λ min t 3 horas [ ].693 exp 66s ( λt) 3 36s exp ( s) s s 68.7Bq (desintegrações/segundo) s

36 CPÍTULO 3: Física Nuclear lgumas Propriedades dos Núcleos Carga e Massa O Tamanho dos Núcleos Estabilidade Nuclear Energia de Ligação Radioatividade Os Processos de Decaimento Radioativo O Decaimento lfa, Beta e Gama Datação pelo Carbono 4 Reações Nucleares Lista de exercícios sugerida Capítulo 3: Exs.: 3, 4, 5, 8,, 9, 4, 4, 47, 5, 53, 55, 56, 58, 59

37 tividade é uma função exponencial do tempo e da constante de desintegração (λ) que depende da meia-vida ou período de semidesintegração T ( ) ( t( λ t )) e N ( ) e t ( ) ( λ t N e ) t N ( t ) onde ln t T ( ) ln t T N e ln λ e T T ln λ t constante de meia-vida ou desintegração semi-vida um valor fixo para cada núcleo. é o tempo entre e

38 Se um material radioativo contém núcleos radioativos em t, o número N de núcleos radioativos remanescentes no tempo t é dado por: N N e N λt taxa de decaimento, ou atividade de uma substância radioativa, definida por R no Serway, é dada por: dn dt N onde Nλ λ e λt é a e λt atividade em t meia-vida de uma substância radioativa T para que se desintegre metade de um número N (núcleos radioativos) é o tempo necessário dado de elementos

39 Na equação: N N exp( λt) Substituindo e metade de um número N dado de elementos o tempo transcorrido para que o número de elementos radioativos diminua à sua metade (por desintegração). temos: t T N N e λt λt N N N exp( λ t ) N e ln λ T [ ] lne λ T ou.693 ln T.693 λ

40

41 Raios Cósmicos são partículas de alta energia que vem do espaço e na atmosfera superior produzem neutrons através de reações nucleares. Da reação de nêutrons com o Nitrogênio-4, presente na atmosfera, o Carbono-4 é gerado: 4 7 n N p razão do Carbono-4 para o Carbono- nas moléculas de dióxido de carbono CO em nossa atmosfera têm um valor constante de aproximadamente:.3 Todos os organismos vivos têm a mesma razão de C-4 para C-, pois estão trocando constantemente CO com suas vizinhanças. 4 6 C

42 Quando um organismo morre, não absorve mais CO ssim a razão entre C-4 e C- diminui como consequência do decaimento beta do C-4, que tem uma meia vida de 573 anos (tempo em que a quantidade de núcleos de C-4 em uma amostra diminui pela metade). Portanto, é possível determinar a idade do material medindo sua atividade por unidade de massa devida à desintegração do Carbono-4.

43 Medições da radiatividade: EX.: CONTDOR GEIGER-MÜLLER

44 CONTDOR GEIGER-MÜLLER,, ( t) desintegração por segundo ( s (Bq) (tempo (segundo,minuto,hora,dias,anos)) ) des./tempo

45 Seção 3.4 Exercício : Uma amostra viva em equilíbrio com a atmosfera contém um átomo de Carbono-4 (cuja meia vida é 573 anos) para cada 7.7 átomos de carbono estáveis. Uma amostra arqueológica de madeira (celulose C HO ) contém. mg de carbono. 3 ( g C) 6. núcleos de carbono - Quando a amostra é colocada dentro de um contador beta blindado com eficiência de contagem de 88%, são acumuladas 837 contagens em uma semana. Supondo que o fluxo de raios cósmicos e que a atmosfera da Terra não se tenham alterado apreciavelmente desde que a amostra foi formada, encontre a idade da amostra. 4 C.3 C um átomo de 4 C para cada 7.7 átomos de C

46 g de C mol.g N N N C C X.g g / mol.5 em 7.7 Em t átomos ( 3 6. átomos) de C ( 3 6. átomos/mol) átomos de carbono, dos quais é um átomo de 4 C ln 573 anos.5 átomos átomos ( 4 ) 9 C ( 4 ).37 ; λ C s λn, λn R No tempo "t", e λt λn R 95 ln ln(exp R anos ( )( 9 ) 7( 864s) 3.83 s.37 decaimentos 95 semana R exp 95 ln s semana ( λt) 4 ( λt) ) λt t 3. s anos átomos decaimentos semana

47 Reações Nucleares

48 Podem ocorrer reações nucleares quando um núcleo alvo X é bombardeado por uma partícula a, resultando em úm núcleo Y e em uma partícula emergente b : a antes ou X depois Y b X ( a,b)y chamada energia de reação Q é definida como a variação total na energia de repouso, que surge em consequência da reação, e é dada por: Q ( M M M M ) c a X Y b

49 Uma reação nuclear. ntes da reação, uma partícula a incidente, deslocase em direção a um núcleo-alvo X. pós a reação, o núcleo-alvo foi transformado no núcleo Y, e emerge uma partícula b do local da reação.

50 REÇÃO é chamada de exotérmica quando Q é positivo. é chamada de endotérmica quando Q é negativa. energia cinética mínima da partícula incidente necessária para ocorrer essa reação é chamada de limiar de energia. Considerando a ou X X ( a,b) ( )Y Y se ocorrer uma reação nuclear na qual as partículas a e b são idênticas, de tal forma que X e Y também serão idênticas, a reação é chamada de espalhamento. Se a energia cinética é conservada durante o espalhamento, isto é, Q, o evento é classificado como espalhamento elástico. b Q ( M M M M ) c a X Y b

51 Considerando a ou X Y X ( a,b)y b se ocorrer uma reação nuclear na qual as partículas a e b são idênticas, de tal forma que X e Y também serão idênticas, a reação é chamada de espalhamento. Se a energia cinética não é conservada durante o espalhamento, isto é, Q, o evento é classificado como espalhamento inelástico. Por exemplo, se o núcleo-alvo for excitado durante o evento (colisão), sua energia (do núcleo-alvo) será maior que a energia anterior à colisão, e portanto, a energia cinética das partículas finais será menor que no caso elástico.

52 lém da energia e do momento, a carga total e o número total de núcleons também têm de ser conservados no sistema de partículas para uma reação nuclear. Por exemplo, considere a reação: que tem um valor de Q8.4MeV. 9 H ( p, α ) F O He Vemos que o número total de núcleons antes da reação (9) é igual ao número total após a reação (64). F O 6 8 ou lém disso, a carga total (Z) é a mesma antes e depois da reação. 4

53 Identifique os núcleos e as partículas X e X desconhecidos nas seguintes reações nucleares: ( a) ( b) X U He c n 4 Mg 9 38 Sr ( c ) H H X ' X n X n

54 Identifique os núcleos e as partículas X e X desconhecidos nas seguintes reações nucleares: ( ) 4 4 a X He Mg n ( b) 35 9 U n 9 38 Sr ( c) H H X ' X X n ( a) e Para X, 4-4 Z -, portanto X é Ne ( b) e Z , portanto X é Xe (c) - e Z -, portanto X só pode ser um pósitron e e X' ν

55 Um feixe de prótons de 6.6MeV incide sobre um alvo de Os prótons que colidem com o alvo produzem a reação 7 3 l ( Si 7 4 p l Si n tem massa de 6,9867u) Desprezando qualquer recuo do núcleo produzido, determine a energia cinética dos nêutrons emergentes. chamada energia de reação Q é definida como a variação total na energia de repouso, que surge em consequência da reação, e é dada por: Q M M m n H l [( M M ) ( M m )] H l.785u u.8665u Si n c

56 Um feixe de prótons de 6.6MeV incide sobre um alvo de Os prótons que colidem com o alvo produzem a reação 7 3 l ( Si 7 4 p l Si n tem massa de 6,9867u) Desprezando qualquer recuo do núcleo produzido, determine a energia cinética dos nêutrons emergentes. K Q ejeção K Q [( M M ) ( M m )] c H incidente l Si n

57 Um feixe de prótons de 6.6MeV incide sobre um alvo de Os prótons que colidem com o alvo produzem a reação 7 3 l ( Si 7 4 p l Si n tem massa de 6,9867u) Desprezando qualquer recuo do núcleo produzido, determine a energia cinética dos nêutrons emergentes. K Q Q K ejeção K [( M H M l ) ( M Si mn )] c [( ) ( ) ] u( 93.5MeV / u) Q 5.6MeV ejeção incidente 6.6MeV Q 5.6MeV.MeV energia cinética não se conserva parte é absorvida na reação (Q )

58 Reações Nucleares ESPLHMENTO ELÁSTICO (cuidado) ESPLHMENTO INELÁSTICO TRNSFERÊNCI DE NUCLEONS FISSÃO FUSÃO FUSÃO FISSÃO TRNSFERÊNCI ESPLHMENTO INELÁSTICO parte da energia cinética convertida em outra forma de energia

59 Fusão Nuclear é o processo pelo qual vários núcleos atômicos de carga similar se unem e formam um núcleo mais pesado. Simultaneamente se libera ou se absorvem grandes quantidades de energia.

60 Fissão Nuclear ocorre quando um núcleo pesado se divide em dois ou mais núcleos menores, além de alguns subprodutos como neutrons livres, fótons (generalmente raios gama) e outros fragmentos do núcleo como partículas alfa (núcleos de hélio) e beta (elétrons e pósitrons de altas energias).

61

62 queima de uma tonelada ( Kg) de carvão pode produzir 3.3 J de enegia. fissão de um núcleo de urânio 35 produz uma energia média de cerca de 8 MeV. Qual massa de urânio produz a mesma energia que uma tonelada de carvão? ev.6 U (35g) 9 J 6. 3 núcleos de urânio - 35

63 queima de uma tonelada ( Kg) de carvão pode produzir 3.3 J de enegia. fissão de um núcleo de urânio 35 produz uma energia média de cerca de 8 MeV. Qual massa de urânio produz a mesma energia que uma tonelada de carvão? núcleo U X X 35g ev J.6 6 núcleos X 9.9 X ev g J.6 8 MeV núcleos.6 MeV MeV X 9 ev 3.6 MeV 8MeV

64 produção de electricidade em centrais nucleares Uma usina de energia nuclear tem quatro partes: O reactor em que ocorre a fissão nuclear O gerador de vapor no qual o calor produzido pela fissão é usada para ferver a água turbina que produz eletricidade com a energia do vapor O condensador no qual o vapor é resfriado, e convertido em água líquida.

65 Obtenção de energia por fissão nuclear convencional. O sistema mais usado para gerar energia nuclear utiliza o uranio como combustível. Em concreto se usa o isótopo 35 do uranio que é submetido a fissão nuclear nos reatores. Neste processo o núcleo do átomo de uranio (U-35) é bombardeado por neutrons e se rompe originando dois átomos de um tamanho aproximadamente metade do uranio e liberando dois ou três neutrons que incidem sobre átomos de U-35 vizinhos, que também se rompem, originando uma reação em cadeia. fissião controlada do U-35 libera uma grande quantidade de energia que se usa em uma planta nuclear para converter água em vapor. Com este vapor se move uma turbina que gera eletricidade.

66 reação nuclear tem lugar no reator, onde grupos de varetas de combustível intercalados com dezenas de barras de controle compostas de um material que absorve neutrons. Introduzindo estas barras de controle, se controla a taxa da fissão nuclear, ajustando às necessidades de geração de energia elétrica.

67 O uranio se encontra na natureza em quantidades limitadas. É portanto um recurso não renovável. Costuma-se achar quase sempre junto à rochas sedimentarias. Existem depósitos importantes deste mineral mérica do Norte (7-8% das reservas mundiais) e ustrália ( - %).

68 O uranio contêm três isótopos: U-38 (99,8%), U-35 (,7%) e U-34 (menos que,%). Dado que o U-35 se encontra em pequena proporção, o mineral deve ser enriquecido (purificado e refinado), até aumentar a concentração de U-35 até uns 3%, sendo assim útil para a reação. O uranio que será utilizado no reactor se prepara em pequenas pastilhas de dióxido de uranio de alguns milímetros, cada uma das quais contêm a energía equivalente a uma tonelada de carvão. Estas pastilhas se colocam em varetas, de aproximadamente 4 metros de comprimento, que se reunem em grupos de 5 a varetas. O reactor nuclear típico pode conter umas 5 destas agrupações de varetas.

69 O armazenamento de resíduos radioactivos Com os avanços tecnológicos e experiência no uso de usinas nucleares, a segurança está aumentando, mas um problema de difícil solução permanece: seja no armazenamento a longo prazo dos resíduos radioactivos gerados nas centrais nucleares, seja no uso diário (operação) ou ainda no desmantelamento, quando a planta já completou seu ciclo de vida e deve ser cerrada. Problemas de vazamento e contaminação radioativa

70 Fusão Nuclear Quando dois núcleos atômicos (por exemplo, de hidrogênio) interagem para formar um maior (por exemplo hélio) uma reacção de fusão nuclear ocorre. Tais reações, como estudado, tem lugar no sol e nas outras estrelas, emitindo enormes quantidades de energia. energia nuclear deste processo poderia ser solução para o problema da energia, o combustível necessário é o hidrogênio, que é abundante. principal dificuldade é que essas reações são muito difíceis de controlar porque temperaturas de dezenas de milhões de graus Celsius são necessárias para induzir a fusão e, ainda assim, apesar de ser investigada com grande interesse, ainda não há reactores trabalhando nestas condições. fusão é um processo que também, em princípio, produz muito pouca contaminação radioactiva.