Muitas pessoas temem que a ajuda prestada a muitos países para o desenvolvimento das usinas nucleares aumente a possibilidade de uma guerra nuclear. Isto porque os reatores não só geram energia elétrica, mas produzem também o 94^239 Pu, como subproduto formado pela captura de nêutrons pelo 92^238 U, que é barato, já que o 94^239 Pu pode ser usado como combustível de uma bomba nuclear. Descreva como se forma este isótopo do plutônio mediante uma cadeia simples de reações envolvendo captura de nêutron pelo 92^238 U e decaimento beta? A energia média desprendida pela fissão do 94^239 Pué 180 MeV. Quanta energia será desprendida (em MeV ) se todos os átomos em 1,0 kg de 94^239 Pu puro sofrerem fissão?

Passo 1

O exercício pede duas coisas:
  1. Mostrar a cadeia de reações que gera o isótopo 94^239Pu a partir do 92^238U por captura de nêutron e decaimentos beta.
  2. Calcular quanta energia, em MeV, seria liberada se 1,0 kg de 94^239Pu puro fissionasse completamente, sabendo que cada átomo libera em média 180 MeV.
Conteúdo: reações nucleares (captura de nêutron e decaimento beta) e cálculo de energia a partir do número de átomos (uso da massa molar e da constante de Avogadro).

Passo 2

Formação do 94^239Pu:
  1. Captura de nêutron pelo urânio-238:
^23892U + ^10n ;longrightarrow; ^23992U
  1. Decaimento beta do urânio-239 (meia‐vida ~23 min):
^23992U ;xrightarrowbeta^-; ^23993Np + e^- + barnue
  1. Decaimento beta do netúnio-239 (meia‐vida ~2,4 dias):
^23993Np ;xrightarrowbeta^-; ^23994Pu + e^- + barnue
Explicação rápida: captura de nêutron aumenta a massa atômica; no decaimento beta um nêutron vira próton, aumentando o número atômico em 1.

Passo 3

Agora, calcular o número de átomos em 1,0 kg de ^239Pu:
– Massa molar do ^239Pu: n = 1000;g239;g/mol approx 4,184;mol
– Número de mols em 1000 g:
N = n times NA approx 4,184 times 6,02times10^23 approx 2,52times10^24;átomos
– Usando a constante de Avogadro , o número total de átomos é
á

Passo 4

Cada átomo de ^239Pu libera em média 180 MeV. Então a energia total é
Erm total = N times 180;MeV approx 2,52times10^24 times 180 approx 4,54times10^26;MeV

Resposta

A energia liberada pela fissão completa de 1,0 kg de 94^239Pu é aproximadamente
boxed4,5times10^26;MeV

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