Radioatividade
De que são feitas as coisas, a terra, as plantas, a gente? A
pergunta é a mesma desde há muito tempo! A resposta é que vem mudando à medida
que mais conhecimento se acumula sobre o assunto permitindo novas interpretações
de fenômenos que eram supostamente conhecidos.
No tempo de Aristóteles dizia-se que eram quatro os elementos que
compunham todo o tipo de matéria: terra, ar, fogo e água. Mas mesmo
neste tempo já se sabia da existência de outras substâncias como cobre, prata,
ouro e enxofre, que não podiam ser decompostas em nenhum dos quatro elementos
propostos como fundamentais. Estas substâncias, cobre, ouro, prata, ferro,
chumbo e mercúrio, conhecidas desde há muitos milhares de anos, são hoje reconhecidas
como sendo elementos. Embora o número de elementos seja relativamente pequeno,
o número de combinações que se pode fazer com eles é muito grande e é isto
que origina o número tão grande de substâncias diferentes.
Mas se um elemento não pode ser separado em constituintes mais simples, o
que ocorre se dividirmos um pedaço de um dado elemento, ouro por exemplo,
em pedaços cada vez menores? O último pedacinho que ainda é ouro é chamado
de um átomo de ouro e, portanto, átomo é o menor pedaço que ainda guarda as
propriedades do elemento.
Mas de que são constituídos os átomos? A resposta mais atual
e acessível diz que um átomo é constituído por um núcleo cercado por um envoltório
de elétrons. E este núcleo é composto por prótons e neutrons. Estes constituintes
dos átomos são chamados por nomes diferentes porque possuem propriedades diferentes.
A pergunta pode continuar, mas muitas respostas ainda não foram encontradas.
Existe um ramo da física chamado de Física de Partículas, que é especializado
neste tipo de perguntas e trabalha febrilmente na obtenção das respostas.
Resumindo: de acordo com as teorias modernas dizemos que
a matéria é formada por elétrons, prótons e neutrons. A diferença entre um
elemento químico e outro é determinada pelo número de prótons que seu núcleo
possui. Se dois átomos tiverem mesmo número de prótons, mas diferente número
de neutrons, eles são do mesmo elemento, mas não são a mesma coisa. Quando
isto ocorre dizemos que são isótopos. As vezes é interessante se referir aos
diferentes tipos de núcleos chamando-os de nuclídeos.
Radioatividade é um processo no qual um núcleo com Z prótons e N neutrons
pode se transformar em outro núcleo com Z e N diferentes. Esta transformação
é chamada desintegração nuclear, sendo acompanhada por emissão de radiação.
Por este motivo, estes núcleos instáveis são chamados radioativos.
A radioatividade foi descoberta pelos cientistas no final do século passado.
Até aquela época predominava a idéia de que os átomos eram as menores partículas
de qualquer matéria e semelhantes a esferas sólidas. O responsável pela descoberta
do fenômeno da radioatividade foi o físico francês Henri Becquerel, em 1896.
Becquerel realizou diversos estudos e verificou que sais de urânio emitiam
radiação semelhante à dos raios-X, impressionando chapas fotográficas. Se
um átomo tiver seu núcleo muito energético, ele tenderá a estabilizar-se,
emitindo o excesso de energia na forma de partículas e ondas.
A descoberta da radiação revelou a existência de partículas menores que o átomo: os prótons e os nêutrons, que compõem o núcleo do átomo, e os elétrons, que giram em torno do núcleo.
Essas partículas, chamadas de subatômicas, movimentam-se com
altíssimas velocidades.
Descobriu-se também que os átomos não são todos iguais. O átomo de hidrogênio,
por exemplo, o mais simples de todos, possui 1 próton e 1 elétron (e nenhum
nêutron). Já o átomo de urânio-235 conta com 92 prótons e 143 nêutrons.
As radiações alfa e beta são partículas que possuem massa, carga elétrica e velocidade. As duas principais maneiras de um núcleo se desintegrar são através da emissão de uma partícula alfa ou de uma partícula beta. Esta última é um elétron que sai do núcleo com uma grande velocidade. Este elétron origina-se no núcleo quando um neutron (carga 0) se desintegra transformando-se em um próton (carga +), em um elétron (carga -) e num neutrino (que é uma partícula sem massa e sem carga muito difícil de ser detectada), (eis a resposta para a pergunta: De que são feitos os neutrons?). O próton permanece no núcleo e o elétron é ejetado.
Proteção
Geiger
O número de massa A é definido como a soma do número de prótons
e nêutrons. Portanto, a emissão de uma partícula beta não muda o número de
massa do nuclídeo que desintegrou.
No entanto o número de prótons do núcleo (número atômico Z) aumentou e como
é o número de prótons que caracteriza um dado elemento, quando um nuclídeo
emite um beta ele se transforma em um nuclídeo de outro elemento.
Exemplificando: o Cs-137 tem A = Z + N = 137, isto é, tem
55 prótons e 82 neutrons. Quando ele emite um elétron (partícula beta) passa
a ter Z = 56 e N = 81 continuando com o mesmo número de massa. Quem tem Z
= 56 é o elemento Ba-137. Diz-se então que o Cs-137 ao emitir uma partícula
beta decai para Ba-137.
Vejamos agora a partícula alfa: ela é composta por 2 prótons
e 2 neutrons tendo, portanto, a mesma constituição do "núcleo de hélio".
Quando um elemento emite uma partícula alfa, tanto o número de massa quanto
o número atômico diminuirão (o primeiro de 4 unidades e o segundo de 2 unidades).
Exemplificando: o U-238, 92 prótons e 146 neutrons, isto
é, tem Z = 92 e A = 238. Quando emitir uma partícula alfa passará a ter Z
= 90 (pois perdeu dois prótons) e A = 234 (pois perdeu dois prótons e dois
neutrons). O elemento que possui Z = 90 é o Th-234. Diz-se então que o U-238
ao emitir uma partícula alfa decai para Th-234.
Em muitos núcleos o decaimento através de partículas alfa e beta é seguido
da emissão de energia em forma de uma onda eletromagnética. Esta onda é chamada
radiação gama. Os raios gama são ondas eletromagnéticas (não possuem massa),
que se propagam com a velocidade de 300.000 km/s. Quanto à natureza esta radiação
é do mesmo tipo da radiação X (raios X) ou da radiação luminosa, por exemplo.
Comparando sua energia, no entanto, verifica-se que é muito maior do que a
luz visível e em muitos casos maior do que a dos raios X. Não é, no entanto,
sua energia que a caracteriza e sim sua origem. Isto significa que se observarmos
uma radiação X e uma radiação gama de mesma energia não a diferenciaremos
fisicamente. Sua caracterização é feita somente se soubermos se ela se originou
no núcleo ou no envoltório eletrônico.
Cada elemento radioativo se transmuta a uma velocidade que lhe
é característica. Meia-vida é o tempo necessário para que a sua atividade
radioativa seja reduzida à metade da atividade inicial.
Após o primeiro período de meia-vida, somente a metade dos átomos radioativos
originais permanecem radioativos. No segundo período, somente 1/4, e assim
por diante. Alguns elementos possuem meia-vida de frações de segundos. Outros,
de bilhões de anos.
Isótopos são átomos de um mesmo elemento químico, porém com
massas diferentes. Quando o isótopo é radioativo, é chamado de radioisótopo.
Radioisótopos para uso na indústria, na medicina, na agricultura e em pesquisas
científicas são produzidos artificialmente. Na medicina são chamados de radiofármacos.
Irradiação é a exposição de um objeto ou um corpo à radiação, o que pode ocorrer à distância, sem necessidade de contato. Irradiar, portanto, não significa contaminar.
Contaminação, radioativa ou não, caracteriza-se pela presença
indesejável de um material em local onde não deveria estar. No caso de materiais
radioativos, a contaminação gera irradiações.
Para descontaminar um local, retira-se o material contaminante. Sem o contaminante
o lugar não apresentará irradiação, nem ficará radioativo
Porque alguns núcleos são estáveis e outros radioativos?
No interior do núcleo, os prótons e os neutrons interagem muito intensamente,
disso resultando uma força chamada nuclear. Para esta interação não existe
diferença entre prótons e neutrons, estas partículas interagem de maneira
indistinta e às vezes as chamamos simplesmente de núcleons. Devido ao curto
alcance destas forças somente núcleons muito próximos interagem entre si.
Existe, também no núcleo, uma interação entre partículas com carga (prótons)
dando origem às forças elétricas que são muito fracas se comparadas às forças
nucleares. No entanto, sua atuação é de um alcance muito maior.
Quando prótons e neutrons estão no núcleo existe uma
competição entre estas forças: as forças nucleares de curto alcance
querem manter os núcleons juntos e a força elétrica quer separar os prótons
(partículas com carga) e portanto tenta desmanchar o núcleo. Para muitos núcleos
a força nuclear sai vencedora, mas para núcleos pesados há um delicado balanço
entre as duas forças opostas. Para núcleos com muitos prótons e muitos neutrons,
a força elétrica continua atuando sobre os prótons, mas a força nuclear, por
ser de curto alcance, não atinge todos os núcleons atuando apenas sobre alguns
núcleons muito próximos. Estes núcleos com A grande e instáveis podem se transformar
em núcleos com núcleons mais fortemente ligados através de um decaimento alfa
ou beta.
Nesses elementos fisicamente instáveis, os átomos, ao se desintegrarem, emitem
energia sob forma de radiação. Dá-se o nome radioatividade justamente a essa
propriedade que tais átomos têm de emitir radiação.
O urânio-235, o césio-137, o cobalto-60, o tório-232 são exemplos de elementos
fisicamente instáveis ou radioativos. Eles estão em constante e lenta desintegração,
liberando energia através de ondas eletromagnéticas (raios gamas) ou partículas
subatômicas com altas velocidades (partículas alfa, beta e nêutrons). Esses
elementos, portanto, emitem radiação constantemente.
Raio x
Radiografia
Os elementos radioativos, quando bem manipulados, podem ser
úteis ao seres humanos. O césio-137, por exemplo, é muito utilizado em tratamento
de tumores cancerosos.
A humanidade convive no seu dia-a-dia com a radioatividade, seja através
de fontes naturais de radiação (os elementos radioativos que existem na superfície
da Terra ou os raios cósmicos que vêm do espaço), seja pelas fontes artificiais,
criadas pelo próprio homem: o uso de raios X na medicina, as chuvas
de partículas radioativas produzidas pelos testes de armas nucleares, etc.
Os efeitos da radioatividade no ser humano dependem da quantidade acumulada
no organismo e do tipo de radiação. A radioatividade é inofensiva para a vida
humana em pequenas doses, mas, se a dose for excessiva, pode provocar lesões
no sistema nervoso, no aparelho gastrintestinal, na medula óssea, etc., ocasionando
por vezes a morte (em poucos dias ou num espaço de dez a quarenta anos, através
de leucemia ou outro tipo de câncer).
Existem vários tipos de radiação; alguns exemplos: partículas
alfa, partículas beta, nêutrons, raios X e raios gama. As partículas alfa,
por terem massa e carga elétrica relativamente maior que as outras citadas,
podem ser facilmente detidas, até mesmo por uma folha de papel. Elas em geral
não conseguem ultrapassar as camadas externas de células mortas da pele de
uma pessoa, sendo assim praticamente inofensivas. Entretanto, podem ocasionalmente
penetrar no organismo através de um ferimento ou por aspiração, provocando
lesões graves.
Ser atingido por radiação é algo sutil e impossível de ser percebido
imediatamente, já que no momento do impacto não ocorre dor ou lesão visível.
Bem diferente de ser atingido por uma bala de revólver, por exemplo, cujo
efeito destrutivo é sentido e contatado na hora.
A radiação ataca as células do corpo individualmente, fazendo com que os átomos
que compõem as células sofram alterações em sua estrutura. As ligações químicas
podem ser alteradas, afetando o funcionamento das células. Isso, por sua vez,
provoca com o tempo conseqüências biológicas no funcionamento do organismo
como um todo. Algumas conseqüências podem ser percebidas a curto prazo, outras
a longo prazo. Às vezes vão apresentar problemas somente os descendentes (filhos,
netos) da pessoa que sofreu alguma alteração genética induzida pela radioatividade.
O homem sempre conviveu com a radioatividade. Na superfície terrestre pode
ser detectada energia proveniente de raios cósmicos e da radiação solar ultravioleta.
Nas rochas, encontramos elementos radioativos, como o urânio-238, urânio-235,
tório-232, rádio-226 e rádio-228.
Até mesmo em vegetais pode ser detectada a radioatividade: as batatas, por exemplo, contêm potássio-40. As plantas, o carbono-14. No nosso sangue e ossos encontram-se potássio-40, carbono-14 e rádio-226.
Veja a seguir alguns exemplos das radiações em nosso dia-a-dia:
Alimentos: 25 mrem por ano
Radiografia dentária: 20 mrem
Energia solar: 11 mrem por ano
Área num raio de 1 km de uma usina nuclear: 5 mrem por ano
OBS: MREM = 1/1000 REM. REM é uma unidade de dose de radiação ionizante que produz o mesmo efeito biológico de uma unidade de dose de raios-X.
A radioatividade pode ser:
Natural - se manifesta nos elementos radioativos e nos isótopos que se encontram na natureza.
Artificial ou induzida - provocada por transformações nucleares artificiais.
Produz-se a radioatividade artificial ou induzida quando se bombardeiam certos núcleos com partículas apropriadas. Se a energia destas partículas tem um valor adequado, elas penetram no núcleo bombardeado formando um novo núcleo que, no caso de ser instável, se desintegra posteriormente. Foi descoberta pelo casal Joliot-Curie (Frédéric Joliot e Irène Joliot-Curie), bombardeando núcleos de boro e alumínio com partículas alfa. Observaram que as substâncias bombardeadas emitiam radiações após retirar o corpo radioativo emissor das partículas alfa. O estudo da radioatividade permitiu um maior conhecimento da estrutura dos núcleos atômicos e das partículas subatômicas. Abriu-se a possibilidade da transmutação dos elementos, ou seja, a transformação de elementos em elementos diferentes. Inclusive o sonho dos alquimistas de transformar outros elementos em ouro se tornou realidade, mesmo que o processo economicamente não seja rentável.
Lixo atomico
Entre todas as formas de lixo, os resíduos radiativos são os mais perigosos. Substâncias radiativas são usadas como combustível em usinas atômicas de geração de energia elétrica, em motores de submarinos nucleares e em equipamentos médico-hospitalares. Mesmo depois de esgotarem sua capacidade como combustível, não podem ser destruídas e permanecem em atividade durante milhares e até milhões de anos. Despejos no mar e na atmosfera são proibidos desde 1983, mas até hoje não existem formas absolutamente seguras de armazenar essas substâncias. As mais recomendadas são tambores ou recipientes impermeáveis de concreto, à prova de radiação, que devem ser enterrados em áreas geologicamente estáveis. Essas precauções, no entanto, nem sempre são cumpridas e os vazamentos são freqüentes. Em contato com o meio ambiente, as substâncias radiativas interferem diretamente nos átomos e moléculas que formam os tecidos vivos, provocam alterações genéticas e câncer.
Atualmente existem mais de quatrocentas usinas nucleares em operação no mundo a maioria no Reino Unido, EUA, França e Leste europeu. Vazamentos ou explosões nos reatores por falhas em seus sistemas de segurança provocam graves acidentes nucleares. O primeiro deles, na usina russa de Tcheliabínski, em setembro de 1957, contaminou cerca de 270 mil pessoas.
O mais grave, em Chernobyl, na Ucrânia, em 1986, deixou mais de trinta mortos, centenas de feridos e formou uma nuvem radiativa que se espalhou por toda a Europa. O número de pessoas contaminadas é incalculável. Mais de 100.000 pessoas foram retiradas da área da usina, num raio de aproximadamente 30 km.
Em 1987, um balanço ainda não definitivo das conseqüências do acidente revelava sua extrema gravidade para o meio ambiente e para a saúde humana. Nos países da Escandinávia, milhares de toneladas de produtos agrícolas tiveram de ser destruídos e milhares de renas foram sacrificadas em função da contaminação radiativa. Na Itália, Iugoslávia e Áustria, entre outros países, foram suspensas as vendas de produtos hortigranjeiros, carne e leite das áreas onde os níveis de radiações se mostraram elevados. Estima-se que muitas doenças hereditárias, provocadas por mutações genéticas, atingirão milhares de bebês no futuro. O balanço trágico, portanto, evidencia que o acidente nuclear de Chernobyl deverá ficar perpetuado por várias gerações no patrimônio genético da humanidade.
Bomba
No Brasil, um vazamento na Usina de Angra I, no Rio de Janeiro, contaminou dois técnicos. Mas o pior acidente com substâncias radiativas registrado no país ocorreu em Goiânia, em 1987. O Instituto Goiano de Radioterapia abandonou uma cápsula com isótopo de césio-137, usada em equipamento radiológico.
Encontrada e aberta por sucateiros, em pouco tempo provocou
a morte de quatro pessoas e a contaminação de duzentas. A fonte radiativa,
uma pequena pastilha, com pó de césio 137, ficou exposta durante vários dias
e foi intensamente manuseada. Muitas áreas da cidade ficaram contaminadas
e várias casas tiveram até de ser demolidas.
Submarinos nucleares afundados durante a 2ª Guerra Mundial também constituem
grave ameaça. O mar Báltico é uma das regiões do planeta que mais concentram
esse tipo de sucata.
A ausência de comunicação imediata de problemas em usinas nucleares preocupa
militantes ecológicos e cientistas no mundo inteiro. Isso também acontece
no Brasil. Em março de 1993, a paralisação da Usina Nuclear de Angra I, em
Angra dos Reis (RJ), provocou um aumento anormal de radioatividade no interior
de seu reator. Pressionada, a direção da usina confirmou a informação, mas
garantiu que o problema não era preocupante. No caso de Angra, o incidente
serviu de alerta para o fato de ainda não se ter estabelecido um plano eficiente
para a população abandonar a cidade em caso de acidente grave.
Chernobil
Angra I
A poluição radiativa tem-se tornado motivo de grande preocupação
desde a última guerra mundial, uma vez que seus efeitos podem causar sérios
danos às populações vegetais e animais nas diversas regiões da Terra.
Os produtos radiativos podem ser lançados no meio ambiente através
de:
Explosões atômicas
Água utilizada para o resfriamento dos reatores de usinas nucleares
Detritos atômicos formados nessas usinas.
No rio Colúmbia (Estados Unidos), que recebe os efluentes da
usina nuclear da Honfard, constatou-se que a contaminação inicial de uma partícula
radioativa na água passava de 35 nos invertebrados aquáticos para 7.500 em
patos, atingindo até 200.000 nos ovos das patas, acarretando a esterilização
desses ovos.
Entre os vários poluentes radioativos, um dos mais perigosos é o estrôncio
90, que, além de apresentar uma meia-vida relativamente alta, é um elemento
metabolizado pelo organismo de forma semelhante ao cálcio.
A meia-vida é bastante variável entre os elementos radioativos, como se pode observar nos exemplos abaixo:
Iodo 131 - 8 dias
Iodo 129 - 10 milhões de anos
Estrôncio 90 - 28 anos.
Como "imitador" do cálcio, o estrôncio 90 - que pode
ser adquirido pela ingestão de leite e ovos contaminados, alojando-se nos
ossos. A radioatividade emitida pode alterar a atividade da medula óssea na
produção de células sangüíneas, com o perigo de levar o indivíduo a uma forte
anemia ou mesmo a adquirir leucemia.
O iodo radioativo (I129; I131), outro perigoso poluente, aloja-se em especial
na tireóide, reduzindo-lhe a atividade, além de provocar processos de cancerização
nessa glândula. Entende-se por que, depois do vazamento da usina nuclear de
Chernobyl, foi proibido o consumo de leite natural e de determinados legumes
não só na área diretamente afetada, mas também em países vizinhos, como a
Polônia e a Itália. Muitos europeus, para se defenderem da radiação, passaram
a ingerir iodo comum juntamente com a água. Essa substância aloja-se na tireóide,
"saturando-a" e diminuindo a possibilidade de concentração de iodo
radioativo na glândula.
Fonte: www.vivaterra.org.br
