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Usina Nuclear Isar, Alemanha

Piscina de combustível nuclear usado

Turbina de uma usina nuclear

Radiação ionizante

Radiação ionizante

Uma radiação ionizante é aquela radiação formada por fótons ou partículas que interagem com a matéria, produzindo íons, direta ou indiretamente. Exemplos de radiação eletromagnética ionizante são os raios ultravioleta de maior energia, raios X e raios gama; enquanto como exemplos de radiação ionizante corpuscular, a radioatividade alfa e o decaimento beta podem ser usados. A radiação ionizante não é luz visível, nem raios infravermelhos, nem ondas de rádio rádio.

Eles são usados, desde sua descoberta por Wilhelm Conrad Röntgen em 1895, em aplicações médicas e industriais, e é a aplicação mais conhecida de dispositivos de raios-X ou o uso de fontes de radiação na área médica, tanto no diagnóstico (cintilografia) como no tratamento (radioterapia em oncologia, por exemplo) através do uso de fontes ou aceleradores de partículas.

A radiação ionizante é invisível e não é diretamente detectável pelos sentidos humanos; portanto, são necessários instrumentos para detectar a radiação, como os contadores Geiger, para detectá-la. No entanto, pode causar a emissão de luz visível imediatamente após a interação com a matéria, como a radiação Cherenkov e a radioluminescência.

A radiação ionizante é usada em vários campos, incluindo medicina nuclear, pesquisa, fabricação e construção, mas representa um risco à saúde se as medidas corretas contra a exposição indesejada não forem tomadas. A exposição à radiação ionizante causa danos aos tecidos vivos e pode causar mutações, doenças agudas por radiação, câncer e morte.

Origem da radiação ionizante

A radiação ionizante pode vir de substâncias radioativas, que emitem essas radiações espontaneamente, ou de geradores artificiais, como geradores de raios X e aceleradores de partículas. A radiação ionizante interage com a matéria viva, produzindo vários efeitos. O estudo dessa interação e seus efeitos é responsável pela radiobiologia.

Alguns elementos são mais adequados que outros para produzir essas reações. É o caso do urânio-235, com tendência a absorver qualquer nêutron que colida com ele. Quando isso ocorre, o urânio-235 ganha peso, fica mais instável e acaba quebrando em vários fragmentos, liberando outros nêutrons. Se esses nêutrons são absorvidos, por sua vez, por outros átomos de urânio-235, ocorre uma sequência de reações em cadeia, que gera quantidades significativas de radioatividade e energia.

Efeitos físicos da radiação ionizante

Podemos classificar os efeitos físicos da radiação ionizante em:

  • Efeitos nucleares
  • Efeitos químicos
  • Efeitos elétricos

Efeitos nucleares

Nêutrons, raios alfa e raios gama extremamente energéticos (> 20 MeV) podem causar transmutação nuclear. Os mecanismos relevantes são a ativação e fotointegração de nêutrons. Um número bastante grande de transmutações pode alterar as propriedades macroscópicas e fazer com que os alvos se tornem radioativos, mesmo após a remoção da fonte original.

Efeitos químicos

A radiação ionizante que interage com as moléculas pode levar a:

  • radiólise (ruptura de ligações químicas)
  • formação de radicais livres altamente reativos. Esses radicais livres, que possuem um elétron não emparelhado, podem reagir quimicamente com elementos vizinhos, subtraindo um elétron deles, mesmo após a radiação original ter parado.
  • destruição das redes cristalinas, tornando-as amorfas.
  • aceleração de reações químicas, como a polimerização, que ajuda a obter a energia de ativação necessária para a reação.

Em vez disso, existem alguns elementos que são imunes aos efeitos químicos da radiação ionizante, como fluidos monatômicos (por exemplo, fusão de sódio) que não possuem ligações químicas para quebrar e que não interferem na estrutura cristalina. Em contraste, compostos biatômicos simples com entalpia de formação muito negativa, como o ácido fluorídrico, se reformam rápida e espontaneamente após a ionização.

Efeitos elétricos

A ionização de materiais aumenta temporariamente sua condutividade. Esse é um perigo particular na microeletrônica semicondutora, usada em equipamentos eletrônicos, com o risco de correntes atrasadas que introduzem erros operacionais ou, no caso de fluxos altos, o próprio dispositivo é danificado permanentemente. A radiação de prótons no espaço também pode alterar significativamente o estado dos circuitos digitais.

Dispositivos destinados a ambientes de alta radiação, como equipamentos espaciais (extra-atmosféricos) e para a indústria nuclear, podem ser fabricados para suportar tais efeitos por meio de projeto, seleção de materiais e métodos de fabricação. Na realidade, os circuitos mais complexos que usam o software compensam erros devido à irradiação.

Efeitos da radiação ionizante na saúde

Nos casos em que a radiação ionizante afeta tecidos biológicos, pode causar danos à saúde. De fato, a radiação alfa tem um baixo poder de penetração; portanto, é facilmente interrompida pela camada superficial das células mortas da pele; portanto, não é perigosa para os seres humanos em casos de radiação externa. Em vez disso, torna-se perigoso em situações em que a fonte radioativa é inalada ou ingerida (radiação interna) porque, nesse caso, pode danificar diretamente os tecidos radiossensíveis.

Por outro lado, a radiação gama (fótons), que possui um poder de penetração muito alto, pode ser perigosa para os seres vivos, mesmo em situações de radiação externa. A quantidade de radiação absorvida por um corpo é chamada de dose absorvida e é medida em cinza.

Os danos que a radiação ionizante pode causar aos tecidos biológicos são de vários tipos e estão divididos em:

  • dano somático determinístico
  • dano somático estocástico
    • dano genético estocástico

O Instituto Nacional de Saúde estima que na Itália existem entre 1.500 e 9.000 mortes por ano devido ao câncer de pulmão devido à exposição a fontes naturais de radioatividade. Os regulamentos atuais contra a poluição estabelecem limites estritos à exposição individual, que também envolvem a exposição a materiais de construção comuns, como o tuff (que libera vapores de radônio).

Fontes de radiação ionizante

Fontes naturais de radiação ionizante:

  • Decaimento radioativo espontâneo de radionuclídeos.
  • reações termonucleares, como o sol.
  • Reações nucleares induzidas como resultado da entrada no núcleo de partículas elementares de alta energia ou fusão nuclear.
  • Raios cósmicos.

Fontes artificiais de radiação ionizante:

  • Radionuclídeos artificiais
  • Reatores nucleares.
  • Aceleradores de partículas (geram fluxos carregados de partículas, bem como radiação de fótons de bremsstrahlung).
    • Aparelho de raio-X como um tipo de acelerador, o freio gera raios-X.

Radioatividade induzida

Como resultado da irradiação e da reação nuclear induzida correspondente, muitos átomos estáveis ​​se tornam isótopos instáveis. Como resultado dessa irradiação, uma substância estável se torna radioativa e o tipo de radiação ionizante secundária será diferente da exposição inicial. Este efeito é mais pronunciado após a irradiação de nêutrons.

A cadeia de transformações nucleares

No processo de decaimento ou síntese nuclear, surgem novos nuclídeos, que também podem ser instáveis. O resultado é uma cadeia de transformações nucleares. Cada transformação tem sua própria probabilidade e seu próprio conjunto de radiação ionizante. Como resultado, a intensidade e a natureza da radiação de uma fonte radioativa podem variar significativamente ao longo do tempo.

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Última revisão: 28 de novembro de 2019