Trabalho escrito - Radiação

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  • 1. Radiação Nuclear Introdução Em 1895, Roentgen descobriu um tipo de radiação que atravessava corpos opacos, apesar de serem absorvidos em parte por eles. Esses raios têm a propriedade de excitar substâncias fosforizantes ou fluorescentes, impressionam placas fotográficas e aumentam a condutividade elétrica do ar que atravessam (ionização). Como eram de natureza desconhecida, foram denominados Raios-X. Em 1896, Becquerel estabeleceu que sais de Urânio emitem radiações análogas aos Raios-X e que impressionavam chapas fotográficas, o que já havia sido observado em 1867 por Saint Victor, sem que se pudesse tirar proveito dessa descoberta, dada a limitação do conhecimento científico então. Outros elementos pesados, com massas próximas à do urânio, como o rádio e o polônio, também tinham a mesma propriedade. O fenômeno foi denominado radioatividade e os elementos que apresentavam essa propriedade foram chamados de elementos radioativos. Após esses e outros estudos, Rutherford e Soddy apresentaram a teoria das transformações radioativas em 5 artigos publicados de novembro de 1902 a maio de 1903. Com esses trabalhos, as linhas gerais da nova visão sobre a radioatividade haviam já sido estabelecidas. Muitos aspectos foram esclarecidos nos anos seguintes. 3
  • 2. Definição É qualquer propagação de energia, através do espaço, a partir de uma fonte em todas as direções. São produzidas por processos de ajustes que ocorrem no núcleo ou nas camadas eletrônicas, ou pela interação de outras radiações ou partículas com o núcleo ou com o átomo. As radiações nucleares podem ser de vários tipos, mas, principalmente: partículas alfa (α), partículas beta (β) e radiação gama (γ). Partículas alfa (α) Um dos processos de estabilização de um núcleo com excesso de energia é o da emissão de um grupo de partículas positivas, constituídas por dois prótons e dois nêutrons, e da energia a elas associada. São as partículas alfa, núcleos de hélio (He), um gás chamado nobre por não reagir quimicamente com os demais elementos. Estas partículas liberadas possuem alta energia cinética, ou seja, alta “energia de movimento”, pois o núcleo, além de liberar os prótons e nêutrons, também libera energia, na forma de energia cinética das partículas. No entanto, essas partículas possuem baixo poder de penetração. • Obs.: As partículas alfa são produzidas em reações nucleares ou decaimentos radioativos. Partículas beta ( β − , β + ) Outra forma de estabilização, quando existe no núcleo um excesso de nêutrons em relação a prótons, é através da emissão de uma partícula negativa, chamada β- ou partícula beta, resultante da conversão de um nêutron em um próton. No caso de existir excesso de cargas positivas, é emitida uma partícula beta positiva, chamada pósitron, resultante da conversão de um próton em um nêutron. Portanto, a radiação beta é constituída de partículas emitidas por um núcleo, quando da transformação de nêutrons em prótons (partículas beta) ou de prótons em nêutrons (pósitrons). Em comparação com a partícula alfa, a partícula beta possui maior energia cinética e poder de penetração, pois contém menos massa e assim, ela perde menos energia. Porém tem menor poder de ionização. • Ex.: A metralhadora de elétrons no tubo de televisão pode também ser considerada uma fonte de radiação beta, a qual é absorvida pelo fósforo recobrindo dentro do tubo para criar luz. Radiação gama ( γ ) Geralmente, após a emissão de uma partícula alfa ou beta, o núcleo resultante desse processo, ainda com excesso de energia, procura estabilizar- se, emitindo esse excesso em forma de onda eletromagnética de comprimento de onda muito curto, da mesma natureza da luz, denominada radiação gama. Esta radiação é altamente penetrante porque não possui massa. Isso acontece por ela não ser partícula, mas sim uma onda, além do fato dela não possuir cargas elétricas. 4
  • 3. O poder de ionização desta radiação pode ser inferior ao das partículas beta e alfa. Isso irá depender do quão energético a radiação gama for. Por sua vez, o dano causado pela radiação gama é bem maior do que os causados pelas radiações de partículas, pois, como já foi dito, esta radiação possui alta energia, o que lhe confere alto poder de ionização. Isso é devido ao fato das moléculas e átomos possuírem elétrons, os quais podem ser retirados. No entanto, para serem retirados é necessária uma energia quantizada que possibilite a ionização do composto (átomo ou molécula). E é aí que a radiação gama pode quebrar a molécula. Logo, a sua capacidade de provocar danos é maior. 5
  • 4. Elementos Radioativos Naturais Na natureza existem elementos radioativos que realizam transmutações ou desintegrações sucessivas, até que o núcleo atinja uma configuração estável. Isso significa que, após um decaimento radioativo, o núcleo não possui, ainda, uma organização interna estável e, assim, ele executa outra transmutação para melhorá-la e, ainda não conseguindo, prossegue, até atingir a configuração de equilíbrio. Em cada decaimento, os núcleos emitem radiações dos tipos alfa, beta e/ou gama e cada um deles é mais organizado que o núcleo anterior. Essas seqüências de núcleos são denominadas séries radioativas ou famílias radioativas naturais. No estudo da radioatividade, constatou-se que existem apenas 3 séries ou famílias radioativas naturais, conhecidas como Série do Urânio, Série do Actínio e Série do Tório. A Série do Actínio, na realidade, inicia-se com o urânio-235 e tem esse nome, porque se pensava que ela começava pelo actínio-227. As três séries naturais terminam em isótopos estáveis do chumbo, respectivamente, chumbo-206, chumbo-207 e chumbo-208. Artificiais Uma série de elementos radioativos não é encontrada na natureza. Um exemplo bastante conhecido é o Plutônio (Pu 239), resultante da absorção de um nêutron por um núcleo de urânio (U 238), em um reator nuclear. Nas aplicações industriais e na medicina, os mais conhecidos são o Cobalto 60 e o Césio 137. 6
  • 5. Estrôncio-90 O estrôncio-90 radioativo, produzido pelo homem, liberado por vazamentos ou explosões nucleares pode causar sérios problemas quando assimilado. Uma vez na corrente sangüínea, ele é confundido com o cálcio e absorvido pelo tecido ósseo, onde será fixado. Agora fazendo parte dos ossos, ele emite sua radiação e acabará por provocar sérias mutações cancerígenas nos tecidos formadores de sangue encontrados na medula óssea. Este elemento tem uma meia-vida de 29 anos. Esse é o tempo suficiente para que ele penetre nas cadeias alimentares e se acumule nos organismos. 7
  • 6. Ações humanas E radioatividade foi desvendada e dominada pelos cientistas, e sua utilização disseminou-se, seja para benefício do homem, seja com fins maléficos. Desde sua descoberta, a radioatividade vem sendo associada ao aumento do câncer nas populações expostas tanto a fontes naturais quanto a fontes artificiais usadas de modo inadequado, ou em acidentes como a explosão do reator nuclear de Chernobyl, na Ucrânia (1986), ou a abertura de uma cápsula de césio radioativo (Cs-137) de uso medicinal em Goiânia (1987). A energia nuclear Na metade do século 20, os cientistas descobriram uma nova fonte de energia: a energia nuclear. A maioria dos núcleos dos átomos na natureza é estável, graças a uma energia armazenada que mantém suas partículas unidas. Porém, alguns elementos como o urânio e o tório têm núcleos instáveis – suas partículas podem facilmente se desprender, de forma espontânea, liberando energia em forma de ondas ou partículas. A energia liberada é chamada de radiação e o fenômeno dessa emissão, radioatividade. Os cientistas descobriram uma forma de acelerar esse processo artificialmente, liberando grandes quantidades de energia, a partir da fissão nuclear. Neste processo, a divisão de núcleos dos átomos libera nêutrons que dividirão outros núcleos e liberarão mais nêutrons. Esta reação em cadeia provoca a liberação contínua de energia. A partir dessa descoberta, desenvolveu-se a tecnologia nuclear, que possibilitou a criação das usinas nucleares e das bombas atômicas. Posteriormente, os pesquisadores descobriram a fusão nuclear. Neste caso, os núcleos de vários átomos de hidrogênio se fundem e há a liberação de grandes quantidades de energia. É o mesmo processo que acontece nas estrelas, como o Sol. A energia de fissão nuclear já foi domada e pode servir para fins pacíficos, como a produção de energia elétrica. Já a energia de fusão ainda está em estudos, embora muito provavelmente também possam se adequar às mesmas finalidades. Reatores de fusão já estão em funcionamento dentro de laboratórios, só que a energia gasta para o controle da fusão é maior que a energia aproveitada. Ou seja, na relação custo x benefício, elas ainda deixam a desejar. • Vantagens: não causa efeito estufa ou chuva ácida e, além disso, o combustível que move as usinas nucleares, em geral o urânio, é abundante e bastam alguns quilos para gerar energia suficiente a um prédio de cinco andares. Ao contrário dos combustíveis fósseis usados em grande quantidade para gerar energia, e que emitem gases tóxicos. • Desvantagens: a principal desvantagem é a variedade de resíduos e 8
  • 7. materiais radioativos que as usinas nucleares produzem. Esse resíduo chamado de “lixo nuclear” precisa ser armazenado cuidadosamente, pois oferece grandes riscos de contaminação durante centenas de anos, os resíduos nucleares devem ser isolados em depósitos impermeáveis e, se isso não ocorrer, a probabilidade de desastres acontecerem é enorme. 9
  • 8. Benefícios e Prejuízos Benefícios Apesar dos efeitos nocivos à saúde, a radioatividade está presente em muitas áreas. Muitas pessoas fazem a associação da radioatividade com apenas coisas negativas como bombas atômicas ou armas nucleares, mas a energia nuclear é mais do que isso. Conheça algumas aplicações benéficas da radioatividade: Medicina Vários isótopos radioativos são usados na medicina. Um exemplo é quando vamos tirar radiografia com o intuito de verificar as condições de nossos órgãos internos, e introduzimos no organismo uma pequena quantidade de material radioativo. Os isótopos que apresentam essa característica são denominados radiotraçadores, eles possuem a propriedade de se acumularem em um determinado órgão. Assim, o radiologista poderá determinar o nível e a localização das radiações emitidas pelos isótopos após o paciente receber uma dose de material radioativo. As radiações beta (β) ou gama (γ) incidem sobre filmes fotográficos, e refletem imagens do órgão que se pretende estudar. Agricultura e alimentação Muitos alimentos frescos (carnes, peixes, mariscos, etc.), não podem passar por métodos convencionais de eliminação de bactérias como a pausterização térmica. Sendo assim, para impedir o crescimento de agentes produtores da deterioração, esses alimentos são submetidos a radiações que destroem fungos e bactérias. Prejuízos A criação e o uso de Bombas Atômicas e a periculosidade dos elementos nucleares se mal usados e armazenados contra a saúde dos seres vivos: 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. 10
  • 9. As partículas 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. 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. 11
  • 10. Catástrofes Bombardeamentos de Hiroshima e Nagasaki Os Bombardeamentos de Hiroshima e Nagasaki foram ataques nucleares ocorridos no final da Segunda Guerra Mundial contra o Império do Japão realizados pela Força Aérea dos Estados Unidos da América na ordem do presidente americano Harry S. Truman nos dias 6 de agosto e 9 de agosto de 1945. Após seis meses de intenso bombardeio em 67 outras cidades japoneses, a bomba atômica "Little Boy" (de urânio) caiu sobre Hiroshima numa segunda-feira. Três dias depois, no dia 9, a "Fat Man" (de Plutônio) caiu sobre Nagasaki. Historicamente, estes são até agora os únicos ataques onde se utilizaram armas nucleares. As estimativas do número total de mortos variam entre 140 mil e 220 mil, sendo algumas estimativas consideravelmente mais elevadas quando são contabilizadas as mortes posteriores devido à exposição à radiação. Mais de 90% dos mortos eram civis. O som emitido pela bomba, chamada de “Little Boy”, lançado pelo Bombardeiro B-29 Enola Gay, pilotado pelo coronoel Paul Tibbets Jr., matou mais de 250 mil pessoas somente em Hiroshima, pôde ser escutada das cidades vizinhas. Tudo, num raio de dois quilômetros, foi impiedosamente destruído, desde a vegetação até casas e prédios. Em Nagasaki, os danos humanos e materiais foram tão horríveis quanto em Hiroshima, foram mortos, nessa cidade, mais de 50 mil pessoas e aproximadamente 30 mil ficaram feridas. 12
  • 11. Chernobyl Na madrugada do dia 26 de abril de 1986, a equipe de plantão na usina nuclear de Chernobyl foi realizar um experimento na unidade 4. O objetivo do teste era verificar se as turbinas da usina poderiam produzir energia suficiente para manter as bombas de resfriamento funcionando na eventualidade de uma interrupção no suprimento de energia – até que o gerador a diesel de emergência fosse ativado. As bombas de resfriamento são muito importantes em um reator nuclear, já que impedem um excessivo aumento da temperatura do núcleo do reator, onde fica o combustível nuclear. Calor em excesso pode causar reações em cadeia espontâneas no combustível do reator e conseqüências imprevisíveis. Durante a condução do experimento, para evitar a interrupção no suprimento de energia do reator, os sistemas de segurança foram deliberadamente desligados. Os operadores também reduziram a energia do reator a 25% da sua capacidade para a realização do teste. No entanto, esse procedimento não saiu como planejado, e a energia caiu para menos de 1% da capacidade total. Tentou-se, por isso, aumentar gradualmente a quantidade de energia. Mas, 30 segundos depois do início do teste, produziu-se uma onda de energia inesperada. O desligamento de emergência do reator (que deveria ter parado uma reação em cadeia) falhou. Com o aumento brusco do nível de energia, os elementos combustíveis do reator entraram em reação em cadeia espontânea. Isso significa que os átomos do elemento combustível do reator ganharam energia para absorver um nêutron e quebrar o seu núcleo, liberando 2 ou 3 nêutrons, que por sua vez vão “quebrar” outros núcleos, e assim sucessivamente, de maneira sustentada, gerando cada vez mais energia. Com esse aumento exponencial de energia, o reator explodiu. A explosão foi tão violenta que o lacre de mil toneladas do prédio do reator foi jogado para longe. Com temperaturas acima de 2000°C, as barras de combustível se fundiram e o grafite pegou fogo. O grafite era o material usado como moderador nos reatores de Chernobyl. A substância moderadora em situações normais diminui a velocidade de nêutrons que permitem a fissão nuclear. O grafite queimou por nove dias, permitindo a liberação de imensas quantidades de radiação no meio ambiente. Não se sabe ao certo a quantidade de pessoas mortas em conseqüência do acidente e nem a quantidade de radiação liberada. Mas mesmo com as estatísticas das autoridades soviéticas sendo distorcidas, com o intuito de ocultar a real situação do problema, é fato que este acidente tenha liberado mais radiação do que até a explosão da bomba nuclear sobre a cidade de Hiroshima. Os isótopos radioativos mais comuns na região afetada pelo acidente de Chernobyl são o césio-137 e o estrôncio-90. 13
  • 12. O césio-137 tem meia-vida de 30 anos e, ao desintegrar-se, produz o isótopo bário-137m e emite radiações beta, enquanto o bário-137m emite raios gama. O estrôncio-90 tem uma meia-vida de 28 anos. Nos primeiros dias do acidente, o iodo-131 também estava presente, mas ele tem uma meia-vida curta (8 dias). Após o acidente foi construída uma estrutura de concreto e aço sobre o local acidentado e contaminado, o que recebeu o nome de sarcófago. O sarcófago tem a finalidade de impedir a liberação dos 95% do combustível nuclear ainda existente no local. 14
  • 13. Césio O Césio é um metal encontrado em forma estável na natureza em vários minerais. O mais conhecido isótopo é o Césio-137, mas há também o Césio-134. Que foi descoberto na Universidade da Califórnia-Berkeley na década de 30 por Glenn T. Seaborg e sua colega, Margaret Melhase. O Césio-137 é um dos produtos de fissão tanto do Urânio como do Plutônio. É um metal macio, maleável de cor branca prateada. É um dos três metais encontrados em estado líquido a temperatura ambiente (≅28ºC), tem uma meia vida de 30 anos e decai por emissão Beta e Gama em Bário-137. É utilizado na indústria em medidores de densidade, nível, espessura e para a caracterização de rochas na perfuração de poços de petróleo. Na medicina é utilizado em radioterapia no tratamento de câncer. 15
  • 14. Acidente de Goiânia No dia 13 de setembro de 1987, na cidade de Goiânia, em Goiás, dois catadores de lixo encontraram uma máquina em um instituto de radioterapia que por hora encontrava-se abandonado. Neste aparelho estava acoplada uma cápsula que continha elemento radioativo (cloreto de césio-137) e que fora levado por estes dois catadores a fim de vender a maquina que era composta de metal e lhes renderiam dinheiro na venda em um ferro velho. Quando barganhado no ferro velho e depois de aberto pelo dono, o mesmo encontrou um pó branco, parecido ao sal de cozinha, que quando no escuro, brilhava numa cor azulada. Maravilhado com este fenômeno que o mesmo denominou como “sobrenatural”, levou o pó para casa e chamou os conhecidos para que pudessem ver o elemento que havia encontrado e que não se assemelhava em nada com o que conheciam. Algumas horas depois, muitas das pessoas que foram expostas a esta radiação apresentaram sintomas como vômito, diarréia e tonturas. Sem saber por que estavam passando mal, foram ao hospital onde os médicos diagnosticavam como uma virose e receitavam remédios para a mesma. Porém a esposa do dono do ferro velho, ao ver sua filha muito doente resolveu colher uma amostra do pó que seu marido encontrara na máquina e levou à vigilância sanitária da cidade. Com isso e após muitas pesquisas, foi diagnosticado que se tratava de um problema nuclear e que as pessoas que foram contaminadas necessitavam urgentemente serem tratadas. As primeiras medidas foram isolar as pessoas e seus pertences e fornecer a população, uma substancia que supostamente eliminaria a radiação no organismo, processo o qual se daria através da urina e fezes. Quanto aos objetos e roupas, todos foram altamente lavados para que retirassem boa parte da radiação. Algum tempo depois algumas pessoas vieram a óbito, devido a não ter suportado a radiação liberada pelo material. Todas as roupas, objetos e pertences dos moradores infectados foram isolados em barris e containeres que poderão ser abertos somente daqui a 180 anos, devido ao receio de contaminação. Após o incidente cerca de 600 pessoas morreram, e até hoje, boa parte da população ainda necessita de tratamento para manter-se estável. As pessoas que foram contaminadas reclamam da ausência do governo e do ministério público, que não fornece suporte, remédio e tratamentos para os infectados, porém em contraponto o governo afirma subsidiar a medicação necessária, porem alega que toda a doença que as pessoas adquirem posteriormente, está interligada ao acidente do Césio-137. 16
  • 15. Conclusão A radiação nuclear é vista, pelos leigos, apenas como matéria prima de bombas atômicas ou como principal causa de acidentes catastróficos, porém, se bem manuseada e armazenada, pode fornecer benefícios significativos à raça humana. Por um lado cura e otimiza vidas, por outro, pode causar doenças e perdas irreversíveis. Para acreditar na segurança da energia nuclear precisa-se confiar na competência humana e isso não é fácil, diante de tantos exemplos traumáticos do mau manuseamento dessa fonte energética. Não podemos negar que essa radiação tem muita utilidade, mas, ainda hoje, não foi totalmente domada e o seu uso gera discussões mundiais em que o principal tema se expressa na frase: “Vale a pena correr o risco da extinção humana em nome de alguns benefícios preciosos?” 17
  • 16. Bibliografia QuiProcura <www.quiprocura.net> Segurança e Trabalho < www.segurancaetrabalho.com.br > Pixel Press < www.pixelpress.org/chernobyl > Mundo e Educação < www.mundoeducacao.uol.com.br > Aprende Brasil < www.aprendebrasil.com.br > Biodiselbr < www.biodieselbr.com> GreenPeace < www.greenpeace.org > Brasil e Escola < www.brasilescola.com > Info e Escola < www.infoescola.com > Passeiweb < www.passeiweb.com > Mundo Vestibular < www.mundovestibular.com.br > 18