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Questão de Física — Física Quântica e Nuclear — VUNESP 2024

FísicaFísica Quântica e Nuclear
Código
vu203417
Banca
VUNESP
Órgão
UNIFESP
Ano
2024
Cargo
Fis ( )
O tanque de decaimento de 16N de um reator nuclear de pesquisas tem a função de retardar o retorno da água de resfriamento que passou pelo núcleo do reator, permitindo tempo para o decaimento radioativo do 16N formado pela reação nuclear 16O (n, p) 16N com o 16O da água, reduzindo assim as taxas de dose de radiação na sala de máquinas e no saguão da piscina do reator. A meia -vida do 16N é 7,13 s, o que permite que, durante o tempo de permanência no tanque (aproximadamente 120 s), ocorra o decaimento de praticamente todos os isótopos de 16N produzidos. O valor Q, em MeV, para a reação 16O (n, p) 16N é igual a – 9,64 MeV. Sendo Q < 0, a reação exige uma energia limiar (threslhold), que é igual a 10,25 MeV. Sendo mn, mp, MO e MN a massa do nêutron, próton, 16O e 16N, respectivamente, a energia limiar, Eth, pode ser calculada por:
  1. AEth=Q(mnMO)E_{th} = Q \left ( \frac{m_n}{M_O} \right)
  2. BEth=Q(1+mnMO)E_{th} = Q \left ( 1 + \frac{m_n}{M_O} \right)
  3. CEth=−Q(1+mn+mpMO+MN)E_{th} = -Q \left ( 1 +\frac{m_n + m_p}{M_O + M_N} \right)
  4. DEth=−Q(1+mnMO)E_{th} = -Q \left ( 1+\frac{m_n}{M_O} \right)
  5. EEth=−Q(1+mpMN)E_{th} =-Q \left ( 1+ \frac{m_p}{M_N} \right)
Revelar gabarito e comentário

GabaritoD — E_{th} = -Q \left ( 1+\frac{m_n}{M_O} \right)

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