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Usina Nuclear Isar, Alemanha

Piscina de combustível nuclear usado

Turbina de uma usina nuclear

Radioatividade

Radioatividade

Definimos radioatividade como a emissão espontânea de partículas (partículas alfa, partículas beta, nêutrons) ou radiação (gama, captura K), ou ambas ao mesmo tempo, a partir da desintegração de certos nucleídeos que os formam, devido a um arranjo em sua estrutura interna

O decaimento radioativo ocorre em núcleos atômicos instáveis, ou seja, aqueles que não possuem energia de ligação suficiente para manter o núcleo unido devido a um excesso de prótons ou nêutrons.

A radioatividade pode ser natural ou artificial. Na radioatividade natural, a substância já a possui no estado natural. Na radioatividade artificial, a radioatividade foi induzida por irradiação.

Tipos de radiação

Entre os elementos leves, as radiações mais frequentes são:

A radiação a é característica de elementos pesados.

Cada tipo de emissão radioativa tem um poder diferente de penetração na matéria e um poder diferente de ionização (capacidade de arrancar elétrons de átomos ou moléculas com os quais colide). Eles podem causar sérios danos aos seres vivos.

Partículas alfa

As partículas alfa (α) ou raios alfa são uma forma de radiação corpuscular ionizante de alta energia e com baixa capacidade de penetração devido à alta seção transversal. Eles consistem em dois prótons e dois nêutrons unidos por uma força forte. Partículas alfa pertencem à família Elion. O decaimento beta é mediado por uma força fraca, enquanto o decaimento alfa é mediado por uma força forte.

As partículas alfa são normalmente emitidas por nuclídeos radioativos de elementos pesados, por exemplo, isótopos de urânio, plutônio de tório, rádio, etc., em um processo chamado decaimento alfa. Às vezes, essa decomposição deixa os núcleos em um estado excitado e, consequentemente, o excesso de energia pode ser eliminado com a emissão de raios gama.

Os raios alfa, devido à sua carga elétrica, interagem fortemente com a matéria e, portanto, são facilmente absorvidos pelos materiais e podem viajar apenas alguns centímetros no ar. Eles podem ser absorvidos pelas camadas mais externas da pele humana e, portanto, não ameaçam a vida, a menos que a fonte seja inalada ou ingerida. Nesse caso, o dano seria maior do que os causados ​​por qualquer outra radiação ionizante. Se a dose fosse alta o suficiente, todos os sintomas típicos do envenenamento por radiação apareceriam.

Partículas beta

A radiação beta é uma forma de radiação ionizante emitida por certos tipos de núcleos radioativos.

A radiação beta assume a forma de partículas beta (β), partículas de alta energia, expelidas de um núcleo atômico em um processo conhecido como decaimento beta. Existem duas formas de decaimento beta, β - e β +, que emitem respectivamente um elétron ou um pósitron.

No decaimento β, um nêutron se torna um próton, um elétron e um antineutrino de elétrons.

No decaimento β + (observável em núcleos ricos em prótons), um próton interage com um antineutrino eletrônico para obter um nêutron e um pósitron (o decaimento direto de prótons no pósitron ainda não foi observado).

A interação das partículas beta com a matéria geralmente tem um alcance de ação dez vezes maior e um poder ionizante igual a um décimo em comparação à interação das partículas alfa. Eles estão completamente trancados com alguns milímetros de alumínio.

Raios gama

Os raios gama são radiação eletromagnética produzida pela radioatividade. Eles estabilizam o núcleo sem alterar seu conteúdo de prótons. Normalmente a radiação geralmente acompanha outro tipo de emissão. Eles penetram mais profundamente do que a radiação beta, mas são menos ionizantes.

Os raios gama podem causar sérios danos ao núcleo das células, portanto são usados ​​para esterilizar equipamentos e alimentos médicos.

Radionuclídeos

Um radionuclídeo é o conjunto de núcleos radioativos da mesma espécie. Todos os núcleos radioativos que formam um radionuclídeo têm uma radioatividade bem definida, comum a todos eles, que os identifica; da mesma maneira que um tipo de reação química identifica os elementos que participam.

Radioatividade - partículas emitidas

Quantitativamente, a radioatividade é um fenômeno estatístico. Por essa razão, para avaliá-lo, devemos observar o comportamento de um conjunto de núcleos da mesma espécie. Pela lei dos grandes números, uma constante radioativa λ é definida como a probabilidade de desintegração de um núcleo por unidade de tempo.

Com essa definição, o número N de núcleos radioativos da mesma espécie encontrado em uma substância no instante t é dado por N = Não · e-λt, onde não é o número de núcleos radioativos que existia antes do final do tempo t. Na realidade, dificilmente uma substância radioativa é formada por um único radionuclídeo, embora cada um de seus componentes em desintegração seja transformado em um núcleo diferente que, por sua vez, também pode ser radioativo.

O radionuclídeo inicial é chamado pai e o derivado, filho. Essa situação pode continuar ao longo de várias afiliações e todas elas são chamadas de família ou série radioativa. Nesse caso, a relação dada pelo número de núcleos radioativos presentes é mais complexa, pois, além de levar em consideração o número de cada um deles no momento inicial, é necessário considerar que, devido à desintegração de alguns, outros são formados.

O problema é simplificado quando você deseja alcançar o equilíbrio radioativo (também dito equilíbrio secular em séries radioativas naturais), que ocorre quando se passa um tempo suficientemente longo desde o início do processo de filiação, porque a taxa de decaimento é imposta pelo radionuclídeo que possui a menor constante radioativa.

Núcleos radioativos naturais

Na natureza, existem cerca de 300 nuclídeos diferentes, dos quais 25 são radioativos por um período suficientemente longo, de modo que ainda existem hoje; outros 35 têm um período muito mais curto e são criados e desintegrados continuamente nas séries radioativas.

Nucleares radioativos artificiais

Mais de 1000 radionuclídeos artificiais foram criados e identificados. As séries radioativas são chamadas de núcleo parental de período mais longo. Existem quatro. Três dessas séries radioativas são naturais: a de tório, a de urânio e a de actínio, que terminam em seus próprios isótopos de chumbo estáveis.

Esses isótopos, respectivamente, têm números de massa 208, 206 e 207. Quanto às séries de neptúnio, como os radionuclídeos que o compõem têm um curto período em comparação com a duração das idades geológicas, ele não é encontrado na natureza e foi obtido artificialmente O último nuclídeo desta série é o isótopo 209 do bismuto.

Origem da radioatividade

A radioatividade foi descoberta em 1896 por Antoine-Henri Becquerel, que, ao fazer estudos sobre a fosforescência das substâncias, observou que um mineral de urânio era capaz de ocultar placas fotográficas que eram armazenadas próximas a ela.

Os efeitos da radioatividade na saúde humana

Existem dois principais efeitos na saúde causados ​​pela radiação, que atuam a curto e longo prazo e também a distâncias cada vez menores.

A radiação causa problemas de saúde ao matar as células do corpo, e a quantidade e o tipo de dano causado depende da dose de radiação recebida e do tempo durante o qual a dose é estendida.

No caso de um acidente nuclear, os trabalhadores de emergência podem receber no máximo 100 millisieverts (mSv) por uma ação para salvar ativos. Se a ação de emergência é salvar vidas, é admitida uma exposição à radiação de no máximo 250 mSv.

Se uma pessoa recebe entre 250 millisieverts (mSv) e 1 peneira (Sv) em um único dia, é provável que a exposição radioativa cause sintomas de envenenamento por radiação. Esses sintomas de envenenamento por radiação podem ser náuseas, danos aos linfonodos e danos à medula óssea.

Se a dose radioativa for aumentada para 3 Sv, esses mesmos efeitos serão mais graves, com chance de contrair infecções devido a um número reduzido de glóbulos brancos no corpo; Com o tratamento, a sobrevivência é provável, mas não garantida.

As doses maiores, além dos sintomas mencionados acima, causarão sangramento, esterilidade e descamação da pele; uma dose não tratada de mais de 3,5 Sv será fatal e a morte é esperada mesmo com tratamento para doses superiores a 6 Sv.

O nível de radiação diminui com o quadrado da distância de sua fonte, para que alguém que esteja duas vezes mais distante de uma fonte externa receba um quarto da radiação.

Geralmente, receber uma dose alta em menos tempo causa danos mais agudos, uma vez que doses mais altas matam mais células, enquanto o corpo pode ter tido tempo para reparar algum dano ao longo de mais tempo entre as doses.

No entanto, o material radioativo que se espalha para uma área mais ampla pode causar efeitos à saúde a longo prazo por exposição prolongada, especialmente se eles entrarem na cadeia alimentar ou se forem inalados ou ingeridos diretamente.

Trazer materiais radioativos para o corpo também apresenta o maior perigo dos átomos que sofrem de decaimento alfa, uma vez que as partículas alfa não são muito penetrantes e são facilmente absorvidas por alguns centímetros de ar. Foi o emissor alfa polônio-210 que foi usado para assassinar Alexander Litvinenko em 2006.

Isótopos radioativos do iodo, que sofrem de decaimento beta, podem se acumular na glândula tireóide e causar câncer de tireóide. As tentativas para evitar isso envolvem a distribuição de comprimidos que incluem iodo não radioativo 127 e que inundam a tireóide, impedindo a absorção de iodo radioativo.

Para doses únicas, como as de exames médicos, o risco de desenvolver câncer posteriormente é estimado em cerca de 1 em 20.000 por mSv recebido.

Estima-se que a absorção de uma dose cumulativa de 1 Sv por um período mais longo possa causar câncer em 5% das pessoas.

No entanto, há divergências sobre se doses muito pequenas, comparáveis ​​ao nível de radiação de fundo, realmente contribuem para os efeitos na saúde.

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Última revisão: 15 de dezembro de 2018