Cálculo da potência térmica de decaimento alfa para os radioisótopos Pu238 e Am241 com aplicação em geradores termoelétricos de radioisótopos

Resumo

O presente trabalho apresenta uma análise a respeito da produção de potência térmica radioativa utilizando os radioisótopos plutônio 238 e amerício 241, com o objetivo de uso em geradores termoelétricos a radioisótopos (RTG). Através da lei do decaimento radioativo foi deduzida a expressão para a potência térmica radioativa em função do tempo, a qual permitiu a dedução de uma equação que calcula o tempo estimado para que o decaimento reduza a potência, permitindo calcular o tempo prático de uso do sistema nuclear. Como exemplo, foram calculados e comparados os valores de atividade, potência inicial e tempo prático para os óxidos de plutônio (𝑃𝑢𝑂₂) e de amerício (𝐴𝑚₂𝑂₃). No caso, o 𝑃𝑢𝑂₂ já vem sendo utilizado há décadas pela NASA como combustível de RTG para diversas missões de exploração robótica, como a Pioneer, a Voyager, a Galileo, a New Horizon, dentre tantas outras. Enquanto o 𝐴𝑚₂𝑂₃ vem sendo considerado como combustível de RTG em diversos estudos recentes, feitos principalmente na University of Leicester, Reino Unido. Foi concluído que apesar de possuir maior potência inicial, o 𝑃𝑢𝑂₂ possui um decaimento muito mais rápido que o 𝐴𝑚₂𝑂₃, o que propicia algum questionamento sobre a relação custo-benefício entre estes compostos.