Exercícios sobre Energia Nuclear - Estudando para o Enem

1.                           

                                                         O Lixo Atômico

Um dos grandes problemas ambientais de nossa sociedade diz respeito ao destino final do lixo que produzimos. Orgânico ou inorgânico, sólido ou semi-sólido, proveniente de residências ou de indústrias, o lixo é resultado da atividade humana, muito embora também possa ser gerado a partir de fenômenos naturais que carregam e espalham porções de terra, areia, pó e folhas.

Várias ações têm sido propostas visando à redução, à reciclagem e à reutilização do lixo. Esses procedimentos, no entanto, não são aplicáveis a um tipo de lixo: o lixo radioativo, gerado pelos reatores nucleares das usinas atômicas.

O lixo radioativo representa um problema ambiental sério, de solução difícil e que exige alto investimento. Afinal, a radiação emitida por uma substância, concentrada e não controlada, é extremamente prejudicial à nossa saúde, pois danifica as células do organismo, causando diversos tipos de doenças, algumas incuráveis.

Uma substância radioativa é constituída por núcleos atômicos instáveis que emitem radiação para adquirir estabilidade. Essa instabilidade está relacionada à proporção entre o número de prótons e o de nêutrons, do qual dependem também as radiações emitidas. Uma delas é a radiação alfa, formada por partículas com dois prótons e dois nêutrons. Outro tipo de radiação, a radiação beta, é um elétron emitido em grande velocidade pelo núcleo do elemento radioativo.

Em muitos núcleos, a emissão de partículas alfa e beta é seguida de emissão de energia em forma de uma onda eletromagnética denominada radiação gama.

O QUE É MEIA-VIDA?

Com a passagem do tempo, a capacidade de emissão de radiação de uma amostra diminui. A meia-vida é uma medida da taxa dessa diminuição. Como o nome sugere, meia-vida é o tempo necessário para que uma amostra perca metade de sua radioatividade original. O isótopo radioativo rádio-226, por exemplo, tem uma meia vida de 1620 anos. Assim, se considerarmos uma massa inicial de rádio-226, passados 1620 anos, metade dessa massa não será mais rádio-226, tendo se transmutado em outro elemento. Passado esse período, nos próximos 1620 anos, metade do rádio-226 remanescente se transformará em outro elemento, restando apenas um quarto da massa radioativa original de rádio-226 na amostra.

Veja outros valores de meia-vida.

ISÓTOPO RADIOATIVO E SUA MEIA-VIDA

Iodo-131 - 8 dias

Cobalto-60 - 5, 27 anos

Césio-137 - 30 anos

Urânio-228 - 4, 5 bilhões de anos

Nas questões seguintes, eventualmente, você precisará de informações e dados contidos no texto. Procure-os com atenção.

a) Observando a figura 1, relacione as radiações (alfa), (beta) e γ (gama) aos percursos 1, 2, e 3. Justifique sua resposta.

b) Quanto tempo será necessário para que uma amostra de Iodo-131 tenha sua atividade radioativa reduzida à quarta parte?

c) Considere uma massa inicial de 1600 mg de rádio-226 e faça o esboço do gráfico da função que relaciona a quantidade de massa radioativa de rádio-226, em mg, ao tempo, em anos. Nesse gráfico deve ser possível identificar claramente as coordenadas de, pelo menos, 5 pontos.

d) Partindo de amostra inicial de 1000 mg de césio-137, escreva uma sequência de quatro termos referentes aos valores das massas radioativas restantes de césio-137, após períodos de tempo iguais a uma, duas, três e quatro meias-vidas. Em seguida, sendo y a massa radioativa restante da amostra, em miligramas, e t o período de tempo decorrido, em anos, determine a equação matemática y=f(t).

Resposta: 

2 (ENEM-2003) Na música "Bye, bye, Brasil", de Chico Buarque de Holanda e Roberto Menescal, os versos 

"puseram uma usina no mar

talvez fique ruim pra pescar"

poderiam estar se referindo à usina nuclear de Angra dos Reis, no litoral do Estado do Rio de Janeiro. 
No caso de tratar-se dessa usina, em funcionamento normal, dificuldades para a pesca nas proximidades poderiam ser causadas 

a) pelo aquecimento das águas, utilizadas para refrigeração da usina, que alteraria a fauna marinha. 
b) pela oxidação de equipamentos pesados e por detonações que espantariam os peixes. 
c) pelos rejeitos radioativos lançados continuamente no mar, que provocariam a morte dos peixes. 
d) pela contaminação por metais pesados dos processos de enriquecimento do urânio. 
e) pelo vazamento de lixo atômico colocado em tonéis e lançado ao mar nas vizinhanças da usina. 

Resposta:  Alternativa A
Em funcionamento normal, a água do mar é utilizada para a refrigeração da usina, sendo, portanto, aquecida.
O aquecimento das águas pode alterar a fauna marinha.


3 (ENEM-2004) O debate em torno do uso da energia nuclear para produção de eletricidade permanece atual. Em um 
encontro internacional para a discussão desse tema, foram colocados os seguintes argumentos:
I. Uma grande vantagem das usinas nucleares é o fato de não contribuírem para o aumento do efeito estufa, uma vez 
que o urânio, utilizado como “combustível”, não é queimado mas sofre fissão.
II. Ainda que sejam raros os acidentes com usinas nucleares, seus efeitos podem ser tão graves que essa alternativa de 
geração de eletricidade não nos permite ficar tranquilos.
A respeito desses argumentos, pode-se afirmar que
a) o primeiro é válido e o segundo não é, já que nunca ocorreram acidentes com usinas nucleares.
b) o segundo é válido e o primeiro não é, pois de fato há queima de combustível na geração nuclear de eletricidade.
c) o segundo é válido e o primeiro é irrelevante, pois nenhuma forma de gerar eletricidade produz gases do efeito estufa.
d) ambos são válidos para se compararem vantagens e riscos na opção por essa forma de geração de energia.
e) ambos são irrelevantes, pois a opção pela energia nuclear está se tornando uma necessidade inquestionável.

Resposta: Alternativa D

Em relação às afirmativas, pode-se dizer:
I: Nas reações de fissão, não ocorre a liberação de CO2 e óxidos de enxofre e nitrogênio, os principais responsáveis pelo efeito estufa e pela chuva ácida.
II: Como os combustíveis utilizados em usinas nucleares são radioativos, sempre há riscos para o meio ambiente e para os seres vivos, em caso de acidente.
Evidentemente, há riscos para o ambiente e para os seres vivos sempre que um acidente acontece em alguma obra de engenharia.
O progresso tecnológico proporcionou mecanismos de prevenção de falhas que permitem a operação de usinas termonucleares, com segurança, em vários países.
Assim, o primeiro argumento é claramente válido e o segundo, passível de discussão mais apurada. Dada a estrutura das alternativas, escolhemos a que melhor se adapta.

4 (ENEM-2005) Um problema ainda não resolvido da geração nuclear de eletricidade é a destinação dos rejeitos radiativos, o chamado “lixo atômico”. Os rejeitos mais ativos ficam por um período em piscinas de aço inoxidável nas próprias usinas antes de ser, como os demais rejeitos, acondicionados em tambores que são dispostos em áreas cercadas ou encerrados em depósitos subterrâneos secos, como antigas minas de sal. A complexidade do problema do  lixo atômico, comparativamente a outros lixos com substâncias tóxicas, se deve ao fato de
a) emitir radiações nocivas, por milhares de anos, em um processo que não tem como ser interrompido artificialmente.
b) acumular-se em quantidades bem maiores do que o lixo industrial convencional, faltando assim locais para reunir tanto material.
c) ser constituído de materiais orgânicos que podem contaminar muitas espécies vivas, incluindo os próprios seres humanos.
d) exalar continuamente gases venenosos, que tornariam o ar irrespirável por milhares de anos.
e) emitir radiações e gases que podem destruir a camada de ozônio e agravar o efeito estufa.

Resposta: Letra A. O “lixo atômico”, em grande parte, é formado por substâncias radioativas que se caracterizam pela emissão de ondas eletromagnéticas de alta energia. Por esse motivo, essas radiações são nocivas ao meio ambiente e à saúde humana.
O período de emissão dessas radiações pode atingir milhares de anos e não pode ser interrompido pela ação humana.

5. (ENEM-2011) O acidente nuclear de Chernobyl revela brutalmente os limites dos poderes técnico-científicos da humanidade e as ”marchas-à-ré“ que a ”natureza“ nos pode reservar. É evidente que uma gestão mais coletiva se impõe para orientar as ciências e as técnicas em direção a finalidades mais humanas.

                               GUATTARI, F. As três ecologias. São Paulo: Papirus, 1995 (adaptado).

O texto trata do aparato técnico-científico e suas consequências para a humanidade, propondo que esse desenvolvimento
a) defina seus projetos a partir dos interesses coletivos.
b) guie-se por interesses econômicos, prescritos pela lógica do mercado.
c) priorize a evolução da tecnologia, se apropriando da natureza.
d) promova a separação entre natureza e sociedade tecnológica.
e) tenha gestão própria, com o objetivo de melhor apropriação da natureza.

Resposta: Alternativa A
O texto propõe que as ciências e as técnicas sejam desenvolvidas tendo em vista necessidades mais humanas.
Para tanto, elas devem ser geridas e elaboradas de maneira coletiva, visando atingir objetivos mais amplos e socialmente adequados.

6 (ENEM-2013) A falta de conhecimento em relação ao que vem a ser um material radioativo e quais os efeitos, consequências e usos da irradiação pode gerar o medo e a tomada de decisões equivocadas, como a apresentada no exemplo a seguir.
“Uma companhia aérea negou-se a transportar material médico por este portar um certificado de esterilização por irradiação.”

Física na Escola, v. 8, n. 2, 2007 (adaptado).

A decisão tomada pela companhia é equivocada, pois
a) o material é incapaz de acumular radiação, não se tornando radioativo por ter sido irradiado.
b) a utilização de uma embalagem é sufi ciente para bloquear a radiação emitida pelo material.
c) a contaminação radioativa do material não se prolifera da mesma forma que as infecções por microrganismos.
d) o material irradiado emite radiação de intensidade abaixo daquela que ofereceria risco à saúde.

e) o intervalo de tempo após a esterilização é sufi ciente para que o material não emita mais radiação.

Resposta: Alternativa A
O equívoco da companhia aérea, ao negar o transporte do material médico que foi irradiado para fins de esterilização, foi considerar que esse processo o tornaria uma fonte de emissão radioativa.