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• COMO FUNCIONA A RADIAÇÃO
O dicionário de física descreve radiação como: “Designação genérica da energia que se propaga de um ponto a outro do espaço, no vácuo ou em um meio material, mediante um campo periódico ou um conjunto de partículas subatômicas”, assim podemos dizer que radiação pode ser representada por qualquer forma de energia que se propaga com uma certa velocidade. Genericamente existem duas formas de radiação: a corpuscular; a eletromagnética.
Estas apresentam uma variação grande de energia e são criadas pela natureza, mas desde o fim do século 19 algumas delas passaram a ser produzidas pelo homem.
A radiação eletromagnética pode ser distinguida de acordo com sua energia ou freqüência intrínseca, sendo que os tipos mais conhecidos são: ondas hertzianas ou de rádio (e TV), microondas, infravermelho, luz visível, ultravioleta, raio X e raio gama. Já a radiação corpuscular, conhecida na forma de partículas com massa, tem como tipos mais conhecidos elétrons, pósitrons, prótons, nêutrons, mésons pi, múons, dêuterons e partículas alfa e beta.
No espectro eletromagnético as radiações são distribuídas pela freqüência ou pelo comprimento de onda, que é inversamente proporcional à freqüência. A linha vermelha, com forma senoidal, indica o comprimento de onda de cada radiação, assim os raios gama são os que possuem menor comprimento de onda.
Alguns tipos de radiação eletromagnética interagem com os seres vivos de forma que não os prejudica, como por exemplo, a luz, ondas de rádio e de TV, mas “unidas” a dispositivos eletrônicos têm uma influência gigantesca sobre a humanidade e sua segurança.
Partículas
Elétron – partícula com carga negativa, massa em repouso igual a 9,1091 x 10-31 kg e spin semi-inteiro (½).
Pósitron – antipartícula do elétron. Possui as mesmas características do elétron, mas tem carga positiva.
Próton – partícula com carga positiva, massa igual a 1,6725 x 10-27 kg e spin semi- inteiro (½). Nêutron – partícula de carga nula, massa 1,6748 x 10-27 kg e spin ½.
Méson – classe de partículas elementares de massa de repouso entre a do elétron e a do próton. São instáveis e se formam em reações nucleares que envolvem altas energias. Existem os seguintes mésons: múon ou méson mu, píon ou méson pi e káon ou méson K.
Dêuteron – partícula subatômica constituída por um próton e um nêutron. É um núcleo de deutério.
Partícula alfa – é um núcleo de hélio 4, assim é constituída de 2 prótons e 2 nêutrons.
Partícula beta – é um elétron acelerado
Para falar sobre radiação produzida pela natureza é importante entendermos algumas coisas sobre a teoria do Big Bang. Essa teoria afirma que toda a matéria do universo estava concentrada e num determinado instante houve uma grande explosão (big bang). Ela foi tão forte que seria impossível qualquer observação anterior a este evento, mas a interpretação correta do que ocorreu depois desse cataclismo ajuda os pesquisadores a entender tudo o que ocorre no universo hoje, inclusive os diversos gêneros de radiação natural.
Pela teoria do Big Bang depois de 10-5 segundos do início “da formação do universo”, partículas subatômicas começaram se formar e 3 minutos mais tarde prótons e nêutrons passaram a se unir para constituir os núcleos mais leves, sendo que este processo durou 10.000 anos. Após esse tempo a temperatura do universo já havia caído, e os elétrons conseguiram se ligar aos núcleos já criados, assim os primeiros átomos (hidrogênio, hélio e lítio) começaram a se formar. Depois de 1 bilhão de anos iniciou-se a formação de estrelas e galáxias, onde os demais elementos da tabela periódica foram originados.
A seguir vamos indicar sucintamente como são produzidas as diferentes radiações na natureza.
- Forças responsáveis pelo decaimento radioativo Alguns tipos de radiação corpuscular (partículas alfa e beta) e um dos tipos de radiação eletromagnética (raio gama) podem ser compreendidos a partir da síntese dos elementos. Para entender como o núcleo de um átomo é originado precisamos saber que dentro dele age uma força nuclear, que é bastante complexa e somente agora está sendo compreendida. A parte principal desta força é conhecida como interação (ou força) forte, responsável pela estabilidade do núcleo, pois mantém unidos os núcleons (prótons e nêutrons) em seu interior, mas esta força é de alcance muito curto (10-15 m). Assim, somente os núcleons que estão próximos sentem essa interação. Neste ponto é importante lembrar que os nêutrons são eletricamente neutros, enquanto os prótons possuem carga positiva, assim sofrem a influência da força elétrica de repulsão, que tem um alcance bem maior que a anterior. Dessa forma, prótons que estão bem próximos sentem a interação forte, já aqueles que se encontram mais distantes uns dos outros estão sujeitos à interação elétrica (ver figura 3).
bronzeamento artificial (a radiação proveniente desses dispositivos será tratada na próxima seção). Os raios UV, procedentes do sol, ao penetrar em nosso planeta são atenuados pelo ozônio existente nas camadas da atmosfera terrestre. O processo de criação da radiação UV é o mesmo da criação da luz visível diferindo apenas na energia do fóton que é emitido do átomo. Essa radiação é essencial para o desenvolvimento das plantas, pois provoca a fotossíntese e no caso dos animais e seres humanos tem um fator muito importante na fixação do cálcio e na síntese da vitamina D, mas seu excesso pode ser muito prejudicial. A radiação UV é dividida em três partes: UVA, UVB e UVC, que são classificadas de acordo com o malefício que provocam à saúde dos seres vivos. Os raios UVC (radiação germicida) são os mais perigosos para a saúde, mas são quase que totalmente absorvidos pela camada de ozônio quando entram na atmosfera. Os raios UVB atingem a superfície terrestre numa quantidade um pouco maior e a radiação UVA é a que chega até nós em maior quantidade. A radiação ultravioleta tipo C penetra muito pouco na pele. A radiação UVB penetra um pouco mais, chegando até a epiderme, e pode ser responsável pelas queimaduras na pele, geradas quando o tempo de exposição ao sol é maior. Já o raio UVA é o mais penetrante, pois consegue atingir a derme, sendo responsável pelo bronzeamento. Esses três tipos de UV podem provocar vários malefícios à pele de pessoas que se expõem ao sol, devido ao trabalho ou só por lazer, entre os quais estão: formação de catarata e de câncer de pele, aparecimento de rugas, envelhecimento precoce da pele, reações fotoalérgicas, danos no DNA, entre outros.
Nesta seção vimos alguns tipos de radiação que são produzidas pela natureza, como são seus mecanismos de formação e alguns efeitos decorrentes delas sobre os seres vivos ou sobre a matéria. Na próxima seção apresentaremos, de forma semelhante as radiações que são produzidas pelo homem.
Radiação produzida artificialmente Para entender como funciona cada radiação produzida de forma artificial vamos fazer, quando for interessante, um breve passeio pela história do homem na descrição de cada tipo de radiação.
- As radiações infravermelha e luminosa
A necessidade fez com que os seres humanos fossem obrigados a produzir alguns tipos de radiação. Tudo começou com o homem primitivo que sobrepujou o medo para conseguir produzir fogo. Este era uma fonte de radiação térmica e luminosa (infravermelha e luz visível) que ajudou o homem a sobreviver e desenvolver suas habilidades. A era industrial fez com que esses dois tipos de radiação fossem muito desenvolvidos.
A radiação infravermelha hoje é usada para diversos fins. Em nossos lares, por exemplo, na secagem de objetos, na preparação de alimentos, no aquecimento ambiente etc. A construção de dispositivos que transformam radiação infravermelha em luz visível possibilitou grandes avanços nas áreas de segurança e de pesquisa, uma vez que com câmeras ou lentes de infravermelho qualquer ser que emita calor pode ser localizado, mesmo que não haja luz no local que ele se encontra.
A radiação luminosa também teve grande desenvolvimento depois da descoberta da eletricidade, e a partir daí a vida humana modificou-se, pois as horas de trabalho puderam se estender. A lâmpada, que é um dispositivo capaz de emitir luz visível, era inicialmente incandescente, mas hoje é possível encontrar lâmpadas com princípios de funcionamento, tamanhos e formatos muito diferentes e com vários propósitos de utilização. Hoje nos parece impossível viver sem uma boa fonte de luz!
A luz visível é obtida através da transição de um elétron de um átomo. Este elétron, que se encontra em um nível de energia maior decai para nível de energia menor. Para fazer essa mudança de níveis, o elétron deve perder energia, que corresponde exatamente à diferença de energia desses dois níveis. Ele perde essa energia emitindo um fóton, cuja energia está na região da luz visível.
O laser é um dispositivo que controla as propriedades da luz que foi produzida por ele. Para o caso específico deste dispositivo podemos dizer que a luz gerada ali tem características muito específicas, por isso o feixe de luz produzido por um laser pode ser usado em inúmeras áreas.
Provavelmente esse é o tipo de radiação eletromagnética mais difundido e diversificado. Dentre as aplicações mais usadas podemos citar o apontador laser (“caneta” usada para apontar detalhes em apresentações), leitores de CD e DVD, impressoras a laser, além disso há ainda importantes aplicações na medicina, na indústria, na estética, no comércio, etc.
- Radiação ultravioleta (UV) produzida pelo homem
A radiação UV é produzida exatamente da mesma forma que a radiação luminosa, apenas com a diferença que a energia do fóton de UV emitido é maior que a energia do fóton de luz visível. Assim é possível construir alguns dispositivos que emitam radiação UV. O primeiro deles é a lâmpada de luz negra. Essa luz geralmente é usada para entretenimento, pois dá um efeito fluorescente em roupas brancas. A luz negra corresponde à radiação tipo UVA. As lâmpadas fluorescentes comuns também emitem uma pequena quantidade de radiação UV, uma vez que elas possuem um pouco de mercúrio dentro do tubo.
Assim quando passamos algum tempo sob uma luz fluorescente devemos tomar o cuidado de proteger nossa pele. Uma fonte de radiação UVC são as lâmpadas de descarga de mercúrio, que são utilizadas em hospitais para a esterilização de objetos.
Outra fonte de radiação ultravioleta dos tipos A e B são as câmaras de bronzeamento artificial, sendo que as quantidades de UVA dessas máquinas são maiores do que aquelas que
As ondas de rádio abrangem uma região de comprimento de onda extensa, sendo que os valores desses comprimentos de onda são bastante grandes quando comparados aos das outras ondas eletromagnéticas, assim seu poder de penetração não é grande. No caso de radiações eletromagnéticas como raios X, raios gama, luz visível, radiação ultravioleta as fontes têm tamanhos nucleares ou atômicos, mas no caso das ondas de rádio a fonte possui dimensões macroscópicas. O transmissor deste tipo de ondas converte sinais analógicos ou digitais de ondas sonoras em ondas eletromagnéticas, que são enviadas para longe dele através de uma antena de transmissão. Já o receptor desse tipo de radiação utiliza uma antena receptora, que capta a radiação eletromagnética enviada e a transforma em sinais digitais ou elétricos. Depois da radiação luminosa esta é a radiação mais usada e difundida em nossos dias. Uma pequena lista dos inúmeros aparelhos que utilizam as ondas de rádio e que usamos todos os dias é mostrada aqui. Dessa lista constam: babás eletrônicas, telefones sem fio e celulares, controles remotos de portões automáticos de garagem, radioamador, colares para a localização de animais selvagens, controles remotos de brinquedos, receptores GPS, transmissores de TV, radares, fornos de microondas, etc. O interessante neste tipo de radiação é que cada tecnologia possui uma banda de comprimento de onda (ou como se usa nesta área, de freqüência).
es
tódicos – feixes de elétrons que são emitidos por um catodo e acelerados por rença de potencial.
ento de onda – a distância entre dois máximos ou dois mínimos de uma onda .
cia – número de oscilações que um sistema oscilante efetua na unidade de tempo.
clídeo – átomo caracterizado por um número atômico (Z) e um número de massa e é radioativo.
atômico (Z) – número de prótons existentes em um nuclídeo.
de massa (A) – número de núcleons presentes em um nuclídeo.
A radiação pode ser caracterizada como ionizante e não-ionizante, sendo a principal diferença entre elas a energia e, portanto a freqüência ou, se você preferir, o comprimento de onda. A radiação não-ionizante (parte da eletromagnética) é caracterizada por não possuir energia suficiente para arrancar elétrons dos átomos do meio por onde está se deslocando, mas tem o poder de quebrar moléculas e ligações químicas. Dessa radiação fazem parte os tipos: radiofreqüência, infravermelho e luz visível. A radiação ionizante é definida como aquela que tem energia suficiente para interagir com os átomos neutros do meio por onde ela se propaga. Em outras palavras: essa radiação tem energia para arrancar pelo menos um elétron de um dos níveis de energia de um átomo do meio, por onde ela está se deslocando. Assim esse átomo deixa de ser neutro e passa a ter uma carga positiva, devido ao fato de que o número de prótons se torna maior que o de elétrons. O átomo
neutro se torna um íon positivo. A radiação ionizante pode ser classificada em dois grupos: aquela que tem carga elétrica associada e a neutra. Alguns tipos de radiação corpuscular como partículas alfa e beta, elétrons e prótons possuem carga, assim se referem ao primeiro grupo, já o nêutron é uma partícula sem carga e por este motivo se enquadra no segundo. Alguns tipos de radiação eletromagnética também são ionizantes, como os raios UV, X e gama, mas como não possuem carga também fazem parte da segunda categoria.
As diferenças entre cada tipo estão no método de produção, no poder de penetração e na interação com a matéria. Com relação a este último item podemos afirmar que as partículas eletricamente carregadas interagem diretamente com a matéria, produzindo ionização direta, já as partículas neutras e os fótons (não possuem carga e têm massa de repouso nula) das ondas eletromagnéticas provocam ionização indireta. Por exemplo, um nêutron, com uma determinada quantidade de energia, interage com o núcleo de um átomo do meio por onde passa, transferindo toda ou parte de sua energia.
O núcleo em recuo, por ser carregado, vai provocar os efeitos. Assim, o nêutron indiretamente provoca a ionização do material. Dessa forma ele pode ser considerado uma partícula ionizante. Pode acontecer de partículas não carregadas e ondas eletromagnéticas não interagirem com nenhum átomo do meio por onde se propagam. As partículas carregadas sempre vão interagir e perder energia gradativamente.
O poder de penetração da radiação ionizante está diretamente relacionado com a energia inicial que ela tem e com a interação que ela sofre durante seu movimento. Por exemplo, a partícula alfa possui duas cargas positivas, dessa forma ela perde energia para os átomos do meio muito rapidamente e isto implica em um alcance bem pequeno (no ar não ultrapassa alguns centímetros e no corpo humano chega somente à superfície da pele). Essa partícula também pode ser considerada pesada em comparação às demais, assim se movimenta em linha reta, e tem alto poder de ionização, ou seja, ela deposita grande quantidade de energia por centímetro que percorre (grande densidade de ionização).
A partícula beta tem apenas uma carga positiva e massa pequena, assim não se movimenta em linha reta e sua interação com a matéria é menor que a da alfa, resultando num alcance de aproximadamente 1 metro no ar. O poder de ionização da partícula beta é mais baixo do que o da alfa e sua densidade de ionização é baixa. Como mencionado anteriormente os nêutrons são partículas eletricamente neutras, com isso seu poder de ionização é pequeno e mesmo ionizando o meio por onde estão se propagando seu poder de penetração é muito grande. Materiais ricos em hidrogênio como a água e a parafina servem como blindagem para os nêutrons.
Neste ponto você pode estar se perguntando: Se os nêutrons são freados por um elemento tão leve como o hidrogênio, por que eles têm alto poder de penetração? Isto ocorre porque o poder de penetração de uma partícula (ou radiação) está diretamente relacionado com a energia que ela perde quando se propaga por um material.
Através da força elétrica isso pode ocorrer mais facilmente, mas no caso dos nêutrons esta força não age, pois eles são neutros. Nesse caso a única forma de transmitirem sua energia é através de colisões. Se a colisão for elástica um nêutron consegue transferir parte de (ou toda) sua energia para um átomo e assim diminuir seu alcance.
Como a colisão elástica é favorecida quando os dois integrantes possuem massas muito parecidas, o átomo com melhor possibilidade de “parar” o nêutron será o hidrogênio (possui apenas um próton em seu núcleo). Dados da literatura mostram que são necessárias 18 colisões elásticas em um material composto de hidrogênio para diminuir significativamente a energia de um nêutron, já se o material for composto de oxigênio este número aumenta para 152, enquanto que podem ocorrer até 2.172 colisões se o material for composto de urânio.
- Na medicina nuclear – através de tratamentos terapêuticos, como a radioterapia, e na esterilização de materiais cirúrgicos (como luvas, seringas, etc.), eliminando bactérias por meio de radiação. Este método pode ser prejudicial para alguns materiais como o plástico, pois quando irradiado pode ter sua estrutura molecular modificada de modo que se torna quebradiço;
- Em exames diagnósticos (como os raios-X o PET e os traçadores radioativos);
- Na agricultura – onde algumas técnicas conseguem obter novas variedades de plantas, através da irradiação de semente e plantas. Também no controle e eliminação de insetos, esterilizando os machos por meio da irradiação;
- Na indústria do petróleo – usando a radiografia e a gamagrafia para detectar descontinuidade em chapas e tubulações;
- No estudo da poluição atmosférica – isto é feito utilizando-se o método PIXE (Particle Induced X ray Emission), que consiste em irradiar com prótons ou partículas alfa uma amostra de ar coletado;
- Na medição da espessura e densidade de materiais, na medição de nível de líquidos e na detecção de fumaça – a primeira baseia-se no fato de que a radiação que atravessa o material pode perder energia ou sofrer espalhamento antes de ser detectada. Assim a quantidade de radiação que chega ao detector pode fornecer informações sobre a espessura e a densidade do material. A medição do nível de um líquido também utiliza radiação ionizante e um detector. Nos detectores de fumaça o princípio utilizado é parecido com o da determinação da espessura;
- Na geração de energia – através de reatores nucleares. Existe uma série de outras aplicações para radiações ionizantes, que não apresentaremos aqui, mas que podem ser encontradas na Internet, em livros e em apostilas. Pelo que vimos o uso desse tipo de radiação trouxe uma grande melhora na qualidade de vida das pessoas, mas sempre devemos ter em mente que a diferença entre o uso seguro ou inseguro de uma fonte radioativa depende de alguns fatores. Na próxima seção vamos aprender alguns detalhes a esse respeito.
- Exposição à radiação Dependendo da intensidade e do tempo de exposição, qualquer tipo de radiação pode ser prejudicial à saúde. Isto se torna mais claro quando lembramos que a mídia escrita e falada tem informado sobre os riscos que a radiação proveniente de celulares (radiofreqüência) pode causar quando usada de forma inadequada. Mas as radiações que provocam danos mais graves, a longo e/ou curto prazo, à saúde de pessoas ou animais quando expostos de maneira inadequada são as radiações ionizantes.
O trifólio é o símbolo da radiação ionizante
Só é possível se referir à intensidade da radiação ionizante quando conhecemos as grandezas e as unidades que a representam. A necessidade desse conhecimento se tornou evidente desde o início do estudo das radiações (final do século 19). Abaixo seguem as descrições das grandezas usadas para medir a radiação:
A primeira grandeza a tratarmos aqui é a atividade. Ela representa o número de núcleos de uma amostra radioativa que sofreram desintegração por unidade de tempo. Sua unidade de medida no Sistema Internacional é o becquerel (Bq), que equivale a uma desintegração por segundo. Antigamente usava-se o curie (Ci) como unidade da grandeza atividade e o fator de conversão entre as duas unidades é: 1 Ci = 3,7 x 1010 Bq.
A segunda grandeza é a exposição. Ela é definida como a quantidade de carga elétrica, gerada pela radiação através da ionização, por unidade de massa do ar. A unidade dessa grandeza foi primeiramente definida como roentgen (R), mas no Sistema Internacional de Unidades usa-se
coulomb por quilograma (C/kg) e o fator de conversão entre essas unidades é 1 R = 2,58 x 10-4 C/kg. Essa grandeza é definida para raios X ou gama no ar.
Era necessário definir outra grandeza para representar a quantidade de radiação que uma pessoa recebeu. Ela foi denominada dose, que é dividida em duas partes: dose absorvida e dose equivalente. Dose absorvida é a quantidade de energia cedida pela radiação ionizante por unidade de massa da matéria. Essa grandeza é definida para qualquer tipo de radiação ionizante em qualquer meio por onde ela se desloque e usada em radioterapia. No Sistema Internacional de Unidades utiliza-se como unidade o gray (Gy). Esta equivale à unidade joule por quilograma (J/ kg). Não há fator de conversão entre elas, assim 1 Gy = 1 J/kg. Diferentes tipos de radiação podem provocar os mesmos efeitos biológicos para quantidades bem diferentes de doses absorvidas. Por exemplo, é necessária uma dose maior de radiação gama do que de nêutrons para provocar o mesmo efeito no organismo.
A dose equivalente, usada em proteção radiológica, é obtida através do produto entre a dose absorvida e o fator de qualidade, que expressa a proporcionalidade entre o dano sofrido e o número de ionizações produzidas por unidade de comprimento do meio onde a radiação se propaga. Esse fator é adimensional e possui diferentes valores para diferentes tipos de radiação, a saber: vale 1 para radiações X, beta e gama e 20 para radiação alfa (esses valores estão tabelados em publicações técnicas do ramo). A unidade da dose equivalente no Sistema Internacional de Unidades é o sievert (Sv), sendo que os fatores de conversão entre o Sv, o J/kg e o rem (roentgen equivalent man) são: 1 Sv = 1 J/kg = 100 rem.
- Efeitos biológicos e sintomas
Desde a descoberta do raio X os pesquisadores perceberam que a radiação (no caso ionizante) podia ser muito perigosa, principalmente após a Segunda Guerra Mundial, devido às explosões nucleares nas cidades japonesas de Hiroshima e Nagazaki. Estudos mostraram que os efeitos biológicos decorrentes da exposição que o organismo humano pode sofrer ao entrar em contato com a radiação ionizante são decorrentes da interação da radiação com os átomos e as moléculas das células expostas. ]
A interação entre radiação e corpo humano está dividida em quatro estágios. O primeiro é físico, e nele a radiação transfere energia para os átomos do organismo, fazendo com que estes sofram ionização e excitação. Este é seguido de um estágio físico-químico, onde há a ruptura das ligações químicas das moléculas, e radicais livres são formados. O terceiro é químico e ocorre quando os radicais livres se ligam a outras moléculas importantes das células. Já o quarto estágio é responsável por efeitos bioquímicos e fisiológicos. Após um tempo, que pode ser variável, surgem lesões no nível celular ou orgânico. O organismo humano tem grande poder de regeneração, assim dependendo da dose ele pode se recuperar sozinho.
A observação dos efeitos provocados pela exposição a diferentes doses e/ou intervalos de tempo mostra que os efeitos podem ser somáticos (alterações que ocorrem nas células e que podem ser observáveis no indivíduo irradiado) ou hereditários (podem ser transmitidos aos descendentes do indivíduo irradiado, que teve alterações em suas células reprodutoras).
Os efeitos somáticos são divididos em duas categorias (imediatos ou tardios), que dependem da dose absorvida:
Efeitos somáticos agudos ou imediatos são o resultado de uma alta dose de radiação recebida em um tempo pequeno e aparecem no organismo do indivíduo em um intervalo curto de tempo (horas, dias ou semanas). Se a irradiação for localizada vai afetar somente a região que recebeu radiação. É o caso em que a pele sofre irradiação e fica com a aparência de ter sofrido uma queimadura intensa. Se a irradiação for sobre todo o corpo, podem ocorrer sinais e sintomas que levam a um quadro designado síndrome aguda da radiação, que dependendo da intensidade da radiação pode provocar sintomas diferentes, que vão desde vômitos até a morte.
vários a opinião pública teve pouca informação. Mas dois deles foram bem marcantes para os brasileiros: o primeiro conhecido como o pior acidente nuclear da história, ocorreu em Chernobyl (Ucrânia) em 26 de abril de 1986. O segundo foi o acidente de Goiânia (capital do estado de Goiás) em 13 de setembro de 1987, onde houve a violação de uma fonte de césio 137, que tinha atividade de 50,875 x 1012 Bq ou 1.375 Ci.
O acidente de Chernobyl foi decorrente da explosão do núcleo do reator que existia a 18 km da cidade, sendo que houve liberação de produtos radioativos por duas semanas. Os principais agentes de irradiação foram a chuva e a água e verduras contaminadas. Nesse acidente centenas de pessoas foram direta ou indiretamente contaminadas, sendo que 115 pessoas sofreram síndrome aguda da radiação; ao final de 8 meses 31 haviam morrido. Até hoje inúmeras pessoas possuem graves seqüelas daquele acidente. Na época, devido à alta contaminação de certos locais (raio maior que 30 km), o governo soviético evacuou cerca de 50.000 pessoas e alguns lugares próximos à usina não foram novamente ocupados. O acidente ensinou muito sobre cuidados adequados com vítimas contaminadas. Esses conhecimentos foram de extrema importância para que o número de vítimas fatais do acidente de Goiânia fosse diminuído.
O reator número 4 da usina nuclear de Chernobyl após a explosão e o sarcófago do reator, em dezembro de 1995.
Um ano e meio após o desastre de Chenobyl, aconteceu o acidente de Goiânia, onde um volume de chumbo, contendo césio 137 foi removido, por dois homens, do Instituto Goiano de Radioterapia (este volume estava abandonado ali). Eles romperam a fonte e após alguns dias esta foi vendida em um ferro velho, do qual o dono transportou-a para sua casa, onde várias pessoas tiveram contato com o material, na forma de pó aglomerado. Diferentemente do caso de Chernobyl, as pessoas não tinham conhecimento nenhum sobre os malefícios daquele volume de chumbo e de seu conteúdo. Assim houve vários agentes de contaminação, entre eles o contato pessoal com a fonte, à circulação de animais e ferramentas contaminados, além da ação ambiental como o vento e a chuva (em menor escala). A fim de descobrir o número de pessoas contaminadas, os técnicos da CNEN fizeram uma triagem com aproximadamente 13.000 habitantes da cidade. Deste total eles perceberam que 249 pessoas sofreram algum tipo de contaminação (interna e/ou externa) e 49 foram internadas - morreram 4 delas (2 por hemorragia e 2 por infecção), e uma teve o antebraço amputado. Além do cuidado com os moradores houve medidas defensivas para a descontaminação dos locais atingidos, além do monitoramento do suprimento de água. Para isso, 85 casas sofreram descontaminação significativa, 7 foram demolidas e tudo que foi de alguma forma contaminado foi devidamente acondicionado, transportado e armazenado perto de Goiânia entre concreto. Com esses dois acidentes podemos perceber que a radiação ionizante pode ser muito perigosa, principalmente se levarmos em conta que tanto no caso russo quanto no brasileiro a primeira finalidade dessas radiações era o uso pacífico, mas nos dois casos o descaso humano foi responsável pela morte, mutilação e incapacitação de inúmeras pessoas. Neste artigo pudemos ver que a radiação, de forma geral, é essencial para nossas vidas, pois em tudo que fazemos necessitamos dela. Lembre-se, você está lendo este artigo porque a radiação luminosa existe!
- (^) Como funciona a radiação nuclear
Introdução 0 0 1 F Você provavelmente já ouviu pessoas falarem a respeito da radiação tanto em ficção científica como na vida real. Por exemplo, quando a Enterprise aproxima-se de uma estrela em
"Star Trek" (Jornada nas Estrelas) um membro da tripulação avisa sobre os níveis de radiação. No livro de Tom Clancy, "The Hunt for Red October" (Outubro Vermelho), o submarino russo tem um acidente com o reator nuclear com vazamento de radiação, forçando a tripulação a abandonar a embarcação. Nas usinas nucleares de Three Mile Island e Chernobyl foram liberadas substâncias radioativas na atmosfera em acidentes nucleares.
A radiação nuclear pode ser ao mesmo tempo extramamente benéfica e altamente perigosa. Depende apenas de como ela é usada.
Materiais nucleares, ou seja, substâncias que emitem radiação nuclear são razoavelmente comuns e muitas maneiras freqüentes no vocabulário cotidiano. Você provavelmente já ouviu e usou muito dos seguintes termos:
Urânio; plutônio; raios alfa; raios beta; raios gama; raios-X; raio cósmicos; radiação; energia nuclear; bombas nucleares; lixo nuclear; chuva radioativa; fissão nuclear; bomba de nêutrons; meia-vida; gás radônio; detectores de fumaça por ionização; datação com carbono-
Todos esses termos estão relacionados com elementos nucleares, sendo naturais ou feitos pelo homem. Mas o que é radiação, exatamente? Por que é tão perigosa? Neste artigo analisaremos a radiação nuclear para que você possa entender exatamente o que ela é e como afeta sua vida diariamente
- O que significa radiação nuclear
Vamos partir do princípio e entender de onde vem a palavra "nuclear" em "radiação nuclear". Isso é algo que você já deve saber: todas as coisas são feitas de átomos. Os átomos se unem para formar as moléculas. Assim, uma molécula de água é feita de dois átomos de hidrogênio e um de oxigênio, ligados em uma unidade. Por termos aprendido sobre átomos e moléculas no ensino fundamental, nos sentimos proficientes para falar deles. Na natureza, qualquer átomo encontrado será um dos 92 tipos existentes, também conhecidos como elementos. Cada substância na Terra (metal, plásticos, cabelo, roupas, folhas, vidro) é feita de combinações dos 92 átomos encontrados na natureza. A tabela periódica dos elementos que vemos nas aulas de Química é uma lista dos elementos encontrados na natureza, mais uma quantidade de elementos que podem ser produzidos pelo homem.
Dentro de cada átomo estão três partículas subatômicas: prótons, nêutrons e elétrons. Prótons e nêutrons unem-se para formar o núcleo do átomo, ao passo que os elétrons orbitam o núcleo. Elétrons são negativos e prótons são positivos e cargas opostas se atraem. Na maioria dos casos, o número de elétrons e prótons em um átomo é o mesmo, tornando o átomo de carga neutra. Os nêutrons são neutros. Seu propósito no núcleo é manter os prótons unidos. Em função de todos os prótons terem a mesma carga e naturalmente repelirem um ao outro, os nêutrons servem de "cola" para manter os prótons firmemente ligados ao núcleo.
O número de prótons no núcleo determina o comportamento de um átomo. Por exemplo, se você combinar 13 prótons com 14 nêutrons para criar um núcleo e, então, fizer girar 13 elétrons em torno do núcleo, você obtém um átomo de alumínio. Se você agrupar milhões de átomos dessa maneira, obterá a substância chamada alumínio; com ela você pode criar latas, filmes e revestimentos. Todo o alumínio que você encontra na natureza é chamado alumínio-27. "27" é o número de massa atômica (a soma do número de nêutrons e prótons no núcleo). Se você pudesse separar um átomo de alumínio, colocá-lo em uma garrafa e fazê-lo voltar vários milhões de anos, ele ainda seria um átomo de alumínio. O alumínio-27 é chamado de átomo estável. Até cerca de 100 anos, pensava-se que todos os átomos eram estáveis como ele.
Muitos átomos são encontrados em diferentes formas. Por exemplo, o cobre tem duas formas estáveis, o cobre-63, que compõe mais ou menos 70% de todo o cobre natural e cobre-65, perfazendo em torno de 30%. Os dois são chamados isótopos. Os átomos de ambos os isótopos
Decaimento radioativa
O decaimento radioativo é um processo natural. Um átomo de isótopo radioativo irá espontaneamente se decair em um outro elemento através de três processos comuns: decaimento alfa; decaimento beta fissão espontânea.
No processo, quatro diferentes tipos de raios radioativos são produzidos: raios alfa; raios beta; raios gama; raios de nêutrons
O amerício-241, um elemento radioativo bem conhecido por seu uso em detectores de fumaça, é um bom exemplo de um elemento que sofre a decaimento alfa. O átomo de amerício-241 emitirá espontaneamente uma partícula alfa. A partícula alfa é formada de 2 prótons e 2 nêutrons ligados, o que é equivalente ao núcleo do hélio-4. No processo de emissão da partícula alfa, o átomo do amerício-241 se transforma em um átomo de netúnio-237. A partícula alfa sai de cena a uma velocidade alta, talvez 16 mil km/s.
Ao analisar um átomo individual de amerício-241, é impossível prever quando ele irá eliminar a partícula alfa. Entretanto, num grupo grande de átomos de amerício, a taxa de decaimento pode se tornar bastante previsível. Sabe-se que metade dos átomos de amerício- decaem em 458 anos. Portanto, a meia-vida do amerício-241 é 458 anos. Cada elemento radioativo tem uma meia-vida diferente, variando desde frações de um segundo a milhões de anos, dependendo do isótopo específico. Por exemplo, o amerício-243 tem uma meia-vida de 7.370 anos.
O trítio (hidrogênio-3) é um bom exemplo de elemento que sofre a decaimento beta. No decaimento beta, um nêutron do núcleo transforma-se espontaneamente em um próton, um elétron e uma terceira partícula denominada antineutrino. O núcleo expele o elétron e o antineutrino, enquanto o próton permanece no núcleo. O elétron ejetado é chamado de partícula beta. O núcleo perde um nêutron e ganha um próton. Portanto, um átomo de hidrogênio-3, que sofre o decaimento beta, se torna um átomo de hélio-3. Se você clicar na figura "ir" abaixo, poderá ver a mudança do nêutron.
Na fissão espontânea, um átomo, na verdade, se divide em vez de eliminar uma partícula alfa ou beta. A palavra "fissão" significa "divisão". Um átomo pesado como férmio-256 sofre fissão espontânea em cerca de 97% das vezes que ele decai e, no processo, se transforma em 2 átomos. Por exemplo, um átomo de férmio-256 pode se tornar um átomo de xenônio-140 e um átomo de paládio-112 e no processo irá eliminar 4 nêutrons, conhecidos como "nêutrons imediatos", porque são ejetados no momento da fissão. Esses nêutrons podem ser absorvidos por outros átomos, causando reações nucleares, tais como decaimento ou fissão ou como bolas de sinuca, podem colidir com outros átomos e causar a emissão de raios gama.
A radiação com nêutron pode ser usada para transformar átomos não-radioativos em radioativos. Isso tem aplicações práticas na medicina nuclear. A radiação com nêutron também é feita nos reatores nucleares das usinas de energia, navios nucleares e aceleradores de partículas, aparelhos usados para estudar a física subatômica.
Em muitos casos, um núcleo que sofreu decaimento alfa, beta ou uma fissão espontânea, estará bastante energizado e, portanto, será instável. Ele eliminará sua energia extra na forma de um pulso eletromagnético conhecido como raio gama. Raios gama são parecidos com raios-X na maneira como penetram a matéria; porém, têm mais energia. Raios gama são feitos de energia e não de partículas em movimento como as alfa e beta.
Existem ainda os raios cósmicos, que bombardeiam a Terra o tempo todo. Esses raios têm origem no Sol e também em astros que explodem, como as estrelas. A maioria dos raios cósmicos (talvez 85%) são prótons, viajando próximos da velocidade da luz, enquanto talvez 12% sejam partículas alfa viajando também muito rapidamente, é a velocidade dessas partículas que lhes dá a habilidade de penetrar a matéria. Quando chegam à atmosfera, elas colidem com átomos de várias maneiras, gerando raios cósmicos secundários que têm menos energia. Estes
raios cósmicos secundários então colidem com outras coisas na Terra, incluindo seres humanos. Nós somos atingidos por raios cósmicos secundários todo o tempo, mas não somos afetados porque esses raios secundários têm energia mais baixa que os raios primários. Os raios cósmicos primários são um perigo para os astronautas no espaço.
Embora eles sejam naturais, no sentido que os átomos radioativos se decompõem naturalmente e os elementos radioativos são parte da natureza, todas as emissões radioativas são perigosas para os seres vivos. Partículas alfa, partículas beta, nêutrons, raios gama e raios cósmicos são todos conhecidos como radiação ionizante. Quando esses raios interagem com um átomo eles podem arrancar um de seus elétrons orbitais. A perda de elétrons pode causar todo tipo de problema, desde morte celular a mutações genéticas (que podem levar ao câncer), em qualquer ser vivo.
Em virtude das partículas alfa serem grandes, elas não podem penetrar muito fundo na matéria. Não conseguem penetrar numa folha de papel, por exemplo; assim, quando estão fora do corpo humano, são inofensivas. Entretanto, se você comer ou inalar átomos que emitem partículas alfa, elas podem causar um grande dano ao seu organismo.
As partícula beta penetram um pouco mais profundamente, mas da mesma forma, são perigosas apenas se inaladas ou ingeridas; partículas beta podem ser detidas por uma filme de alumínio ou vidro plástico. Raios gama, como os raios-X, são detidos pelo chumbo.
Os nêutrons, porque lhes falta carga, penetram muito profundamente, e são barrados mais eficientemente por grossas camadas de concreto, ou líquidos como água ou óleo combustível. Os raios gama e os nêutrons, em razão de serem tão penetrantes, podem ter efeitos severos nas células humanas e de animais. Você pode ter em algum momento ouvido falar de um dispositivo nuclear chamado bomba de nêutrons. Todo o conceito dessa bomba gira em torno de aperfeiçoar a produção de nêutrons e raios gama para que tenha o máximo efeito sobre os seres vivos.
Como vimos, a radioatividade é natural e todos nós possuímos algum tipo de radiação em nosso corpo, como o isótopo radioativo carbono-14, por exemplo. Existe, todavia, uma quantidade de elementos nucleares que foram manipulados pelo homem, e que podem ser benéficos ou prejudiciais. Do mesmo modo que a radiação nuclear nos auxilia em fatores importantes, tais como a geração de eletricidade, ou a detecção e tratamento de doenças na medicina, ela também nos expõe a perigos significativos.
