Radioatividade

Faculdade de Ciências da Universidade do Porto RADIOATIVIDADE APLICAÇÕES, VANTAGENS E DESVANTAGENS Mestrado em Ensino da Física e da Química no 3º Ciclo do Ensino Básico e Secundário

ORIENTADORA: DOUTORA ANA MARIA MELO VENTURA REIS COORDENADOR: DOUTOR PAULO SIMEÃO DE CARVALHO Manuel Joaquim Coelho Barros Março 2014

Índice ................................................................................................................................................... 2 1. Descoberta da radioatividade ....................................................................................................... 3 2. Fontes de radiação ......................................................................................................................... 4 2.1. Ocorrências naturais .................................................................................................................. 4 2.1.1.Radiação terrestre ................................................................................................................ 4 2.1.2.Radiação cósmica ................................................................................................................ 5 3. Decaimento radioativo ................................................................................................................... 6 3.1. Decaimento α ............................................................................................................................ 6 3.2. Decaimento β- ............................................................................................................................ 7 3.3. Decaimento β+ ........................................................................................................................... 7 3.4. Captura eletrónica ...................................................................................................................... 7 3.2. Emissão γ ................................................................................................................................... 8 4. Lei do decaimento radioativo ........................................................................................................ 8 5. Reações nucleares ........................................................................................................................... 9 5.1. Fissão nuclear ............................................................................................................................ 9 5.2. Fusão nuclear ........................................................................................................................... 10 5.3. Ocorrências artificiais .............................................................................................................. 11 5.3.1 Reatores nucleares. ............................................................................................................ 12 5.3.2.Acidentes em instalações nucleares ................................................................................... 14 6. Perigosidade da radiação ionizante ............................................................................................ 14 7. Aplicações da radiação ionizante ................................................................................................ 15 7.1. Medicina .................................................................................................................................. 15 7.2. Indústria ................................................................................................................................... 17 7.3. Arqueologia ............................................................................................................................. 17 8. Conclusões..................................................................................................................................... 18 9. Referências bibliográficas ........................................................................................................... 19

2

1. Descoberta da radioatividade

A 8 de novembro de 1895, W.C. Roentgen estava a trabalhar no laboratório, da

Universidade de Wurzburg, com um tubo de raios catódicos e conseguiu observar que estes raios atingiam um alvo colocado no interior do tubo que podiam atravessar corpos opacos e excitar uma tela fluorescente ou um filme fotográfico. Por não saber a proveniência destes raios, Roentgen batizou-os de raios X. Esta descoberta, abriu as portas à deteção radioativa.

Antoine-Henri Becquerel (1852-1908) descobriu o fenómeno da radioatividade ao

desenvolver experiências com urânio. O seu pai, Edmund Becquerel (1820-1891), já se interessava pela fluorescência de sais de urânio e em 1880 Henri Becquerel reparou que um composto de urânio, sulfato de potássio e uranilo, K2UO2(SO4)2.2H2O apresentava fluorescência quando excitado pela luz U.V. Era um fenómeno idêntico ao dos raios X e concluiu que este composto emitia um tipo de radiação, capaz de atravessar um papel negro e manchar uma chapa fotográfica. Becquerel apercebeu-se ainda da capacidade que a radiação proveniente dos sais de urânio, tinha para ionizar gases e conduzir a corrente elétrica. [1]

Marie Curie nasceu em Varsóvia, a 7 de dezembro de 1867. Ainda jovem mudou-se para

Paris. Licenciou-se em Ciências Matemáticas e Física, na Universidade de Sorbonne. Casou-se em 1895 com Pierre Curie, professor de Física. [2] Através do incentivo de Henri Becquerel, começou a estudar as radiações emitidas pelos sais de urânio por ele descobertas. Em conjunto com o seu marido, começou a examinar materiais que produziam este tipo de radiação e tentou identificar novos elementos, que supostamente existiam em minerais como a pechblenda, (variedade de uraninita, a partir da qual se extrai o urânio purificado e concentrado sob a forma de sal amarelado, sendo conhecido como “yellowcake”). [3] A decomposição química e o fracionamento da pechblenda, levou à descoberta de um novo elemento radioativo. Marie Curie afirma, “Cremos que a substância que retiramos da pechblenda contêm um metal ainda não identificado. Se a existência desse novo elemento for confirmada, propomos dar-lhe o nome de polónio, nome do país de origem de um de nós”, [4] mais tarde descobriram um novo elemento o rádio, quimicamente semelhante ao bário que viria a ser identificado através da espetroscopia. O rádio foi encontrado numa fração de bário separado quimicamente da pechblenda (uranite) que continha 75% de U3O8 e concluíram que o rádio podia ser concentrado a partir do bário através da cristalização fracionada.[1]

3

Ernest Rutherford (1871-1937) provou que taxa de emissão de radiação não era constante, mas diminuía exponencialmente com o tempo e que os processos radioativos eram acompanhados de mudanças nas propriedades químicas dos átomos. Foi premiado com o Nobel da Química em 1908, devido à sua investigação sobre a desintegração dos elementos radioativos e química das substâncias radioativas.

2. Fontes de radiação.

2.1. Ocorrências naturais.

Grande parte da radiação a que nos encontramos sujeitos é proveniente de fontes naturais, como o Espaço, a Terra, o ar que está à nossa volta e a cadeia alimentar.

2.1.1. Radiação terrestre.

Todos os elementos de origem natural cujo número atómico é superior a 83 (Bismuto) são

radioativos. Existem elementos radioativos naturais que não têm isótopos estáveis como, por exemplo o urânio. Estes elementos têm decaimentos sucessivos, até alcançarem um núcleo estável mais leve, constituindo uma cadeia ou sequência radioativa.

Há três cadeias que se podem encontrar na natureza, a do urânio, tório e actínio.

Fig.1. Séries radioativas naturais.

Fonte : http://qualidadeonline.wordpress.com/category/radioatividade/

O urânio de número de massa 238 depois de 14 decaimentos (8 emissões α, 6 emissões β) dá origem a um núcleo estável de Chumbo (Pb) com número de massa 206.

4

O tĂłrio de nĂşmero de massa 232 dĂĄ origem a um nĂşcleo estĂĄvel de Chumbo (Pb) com nĂşmero de massa 208.

O actínio de número de massa 227 då origem a um núcleo eståvel de chumbo (Pb) com número de massa 207. [1] 2.1.2. Radiação cósmica.

Os radionuclĂ­deos cosmogĂŠnicos formam-se devido Ă interação da radiação cĂłsmica, com os gases presentes na atmosfera. A radiação cĂłsmica ĂŠ constituĂ­da, por um fluxo de partĂ­culas de alta energia proveniente do espaço interestelar. Os raios cĂłsmicos colidem com os ĂĄtomos da atmosfera e originam uma “cascataâ€? de neutrĂľes e protĂľes, que ao interagirem com os nĂşcleos de oxigĂŠnio, azoto e carbono dĂŁo origem a outros elementos, alguns deles isĂłtopos radioativos.

Fig. 2. Raios cĂłsmicos que interagem com nĂşcleos leves e originam novos elementos.

Fonte: https://indico.cern.ch/conferenceDisplay.py?confId=99542 Cosmic Ray detectors for Education !" !C

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+ 1p â&#x;ś !!đ??ľđ?‘’ + 2 Â !!đ??ťđ?‘’2+ [5] Â

Em termos de contribuição Ă exposição do ser humano os mais importantes sĂŁo o 3H , o 14C, o 7Be e o 22Na. [5] Â

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5 Â

3. Decaimento radioativo A maior parte dos núcleos são combinaçþes eståveis de nucleþes, mas algumas das combinaçþes de protþes e neutrþes originam núcleos inståveis ou radioativos. Estes núcleos inståveis, tendem a formar configuraçþes eståveis emitindo partículas e radiação eletromagnÊtica.

Fig.3. NuclĂ­deos estĂĄveis e radioativos.

Fonte: Â http://pt.wikipedia.org/wiki/NĂşcleo_atĂłmico

Os principais tipos de emissĂŁo de radiaçþes nucleares sĂŁo: 3.1. Decaimento Îą As partĂ­culas Îą sĂŁo nĂşcleos de   !!đ??ťđ?‘’. O decaimento Îą ĂŠ um processo em que o nĂşcleo emite uma partĂ­cula Îą e dĂĄ origem a um nĂşcleo filho que tem menos dois neutrĂľes e dois protĂľes que o nĂşcleo progenitor.

Se X for o nĂşcleo pai e Y o nĂşcleo filho, o processo de decaimento pode ser expresso por: Â ! !đ?‘‹ Â

!! →  !!! +  !!đ??ťđ?‘’ !! !!!đ?‘Œ

[6]

A energia disponĂ­vel no decaimento Îą ĂŠ dada por: QÎą = [ M (A,Z) – M (A - 4, Z- 2) – MÎą ] c2 O !"# !"đ?‘ˆ Â

Â

!"# !"đ?‘ˆ

emite

uma

partĂ­cula

Îą

e

desintegra-se

da

seguinte

maneira

!! →  !"# + !!đ??ťđ?‘’ !! , as partĂ­culas Îą sĂŁo extremamente estĂĄveis. !"đ?‘‡â„Ž

6 Â

3.2. Decaimento βOs nĂşcleos que tem um nĂşmero excessivo de neutrĂľes se comparados com os isĂłtopos estĂĄveis Se X for o nĂşcleo pai e Y o nĂşcleo filho, o processo de decaimento pode ser expresso por:  ! !đ?‘‹ Â

→  !!!!đ?‘Œ ! +  β- + ν

[6]

A energia disponĂ­vel no decaimento β- ĂŠ dada por: Qβ- = [M (A,Z) – M (A, Z+1)] c2 O !"!đ??ś  Ê um emissor β- e desintegra-se de acordo com o esquema: !" !đ??ś Â

→  !"!đ?‘ ! + đ?›˝ ! + ν

ν – antineutrino – partícula neutra e de massa muito pequena.

3.3. Decaimento β+ Os núcleos que tem um número relativamente grande de protþes, podem ser inståveis e emitir positrþes (carga +e) .

Se X for o nĂşcleo pai e Y o nĂşcleo filho, o processo de decaimento pode ser expresso por: ! !đ?‘‹ Â

→  !!!!Y ! + � ! + ν [6]

A energia disponĂ­vel no decaimento β+ ĂŠ dada por: Qβ+ = [M (A,Z) – M (A, Z-1) – 2me] c2 O !!!đ??ś  Ê um emissor β+ e desintegra-se de acordo com o esquema: !! !đ??ś Â

→  !!!B ! + � ! + ν

ν - neutrino – partícula neutra e de massa muito pequena.

3.4. Captura eletrĂłnica Um protĂŁo no interior do nĂşcleo captura um eletrĂŁo das camadas mais interiores, como a camada K e tem como resultado, a reação nuclear de um protĂŁo, segundo a equação : đ?‘? + đ?‘’!→ n Se X for o nĂşcleo pai e Y o nĂşcleo filho, o processo de decaimento pode ser expresso por: ! !đ?‘‹

+  đ?‘’ ! →  !!!!đ?‘Œ

[6]

A energia disponĂ­vel na captura eletrĂłnica ĂŠ dada por: QCE = [M (A,Z) – M (A, Z-1)] c2 Um exemplo de captura eletrĂłnica : !! !!đ?‘ đ?‘Ž

Â

+  đ?‘’ ! →  !! !"đ?‘ đ?‘’

7 Â

3.5. Emissão γ Resulta da libertação de energia em excesso por um núcleo de um åtomo emitindo ondas eletromagnÊticas de elevada frequência. A emissão γ esta associado a decaimentos como o ι e β se os nuclídeos filhos estiverem num estado excitado.

Um exemplo de decaimento Îł : !!! !!! ∗  !"đ?‘…đ?‘› → !"đ?‘…đ?‘›

!!! ∗  !"đ?‘…đ?‘› -

+�

representa um nĂşcleo de radĂŁo no estado excitado. [7]

4. Lei do decaimento radioativo Em 1900, Rutherford descobriu que a taxa de emissão de radiação não era constante mas diminuía exponencialmente com o tempo.

O número de núcleos radioativos dN que decaem Ê proporcional ao intervalo de tempo dt e ao número de núcleos presentes Ê dado pela equação: !" !

= −  đ?œ†dt

Îť – Constante de desintegração (s-1) Se N0 for o nĂşmero de nĂşcleos no instante t = 0 o nĂşmero de nĂşcleos remanescentes apĂłs o tempo t ĂŠ dado pela expressĂŁo: đ?‘ľ = đ?‘ľđ?&#x;Ž đ?’†!đ??€đ?’•

– Lei do decaimento radioativo [7]

A lei do decaimento radioativo pode ser representada graficamente, da seguinte forma:

Fig.4. Decaimento radioativo como função do tempo.

Fonte: http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/fisica-nuclear/fisica-nuclear-4.php

Para cada nuclĂ­deo hĂĄ um intervalo de tempo t1/2, tempo de semi transformação durante o qual o nĂşmero de nĂşcleos ĂŠ reduzido a metade do inicial. Â

8 Â

Substituindo đ?‘ =

!! !

đ?&#x;?

                đ?&#x;? đ?‘ľđ?&#x;Ž = đ?‘ľđ?&#x;Ž đ?’†!đ??€đ?’•đ?&#x;?/đ?&#x;?

na equação (1) obtÊm-se : ou � !"!/! = 2  ↔ Νt1/2 = ln 2 = 0,693

t1/2 = 0,693 / Ν Ν– constante de decaimento.

A atividade de uma substância Ê a taxa de desintegração dos núcleos radioativos e obtÊm-se da seguinte maneira: !" !"

= - ÎťNođ?’†!đ??€đ?’•đ?&#x;?/đ?&#x;? = - Îť N A= CÎťN

A atividade ĂŠ expressa em curies (Ci) .

O Curie define-se como a atividade de uma substância que se desintegra a um ritmo de 3,70000 x 1010 núcleos por segundo. [6] A unidade da atividade no S.I. Ê o Becquerel (Bq) que corresponde a uma d.s-1. (desintegração *segundo-1) e Ê igual a 2,7 x 10 -11 Ci. 5. Reaçþes nucleares.

Uma reação nuclear, carateriza-se por ser uma transformação onde ocorrem mudanças nos núcleos dos åtomos. As reaçþes nucleares envolvem alteraçþes no número de nucleþes de um åtomo. Estas reaçþes podem originar novos elementos (por alteração do número de protþes) ou novos isótopos (por alteração do número de neutrþes).

5.1. Fissão nuclear Núcleos pesados (Z > 92) podem sofrer fissão espontânea. A fissão como processo natural Ê 16 muito rara (o !"# !"U sofre fissão espontânea com uma meia-vida de aproximadamente 10 anos).

Núcleos pesados como o urânio e o plutónio colidem com um neutrão, o núcleo fica inståvel e divide-se em dois fragmentos. Dependendo da reação podem ser emitido 1, 2 ou 3 neutrþes.

Por exemplo: n + 235U → 236U 236

Â

U → 141Ba + 92Kr + 3n [8]

9 Â

Fig.5. Reação em cadeia.

Fonte: http://objetoseducacionais2.mec.gov.br/bitstream/handle/mec/16308/05_teoria.htm

O urânio que existe na natureza é constituído por 99,3% de

238

U e 0,7% de

235

U para, ser

passível de fissão com neutrões térmicos procede-se ao enriquecimento de urânio aumentando a percentagem de 235U em relação ao 238U. [8] 5.2. Fusão nuclear.

Para realizar uma reação de fusão nuclear é necessário aproximar dois núcleos que, devido ao facto de terem carga positiva têm tendência a repelir-se. Para obter energia a partir da fusão nuclear é preciso aquecer os nuclídeos, a temperaturas elevadas da ordem dos 100 milhões de graus Celsius (10 Kev). Temperaturas desta ordem de grandeza ocorrem no interior das estrelas e a matéria, nelas contida fica no estado de plasma. O plasma é um gás ionizado com eletrões e iões positivos que existe na natureza sob diversas formas, aliás 99 por cento da matéria do Universo encontra-se na forma de plasma, o quarto estado da matéria. Um dos maiores problemas dos reatores nucleares de fusão é manter o estado de plasma confinado o tempo suficiente, para que as reações ocorram.

10

Fig.6 – Representação de um plasma.

Fonte: Fusão nuclear opção energÊtica para o futuro. Manso.M.E., Varandas. C.A.F http://nautilus.fis.uc.pt/gazeta/

Uma reação possível de produzir Ê a que ocorre entre o deutÊrio (2H) e o trítio (3H) os quais se fundem e originam um núcleo de HÊlio (4He). ! !H

+  !!H →  !!đ??ťđ?‘’ + n + 17,6 MeV

Esta reação jå foi utilizada em dois dispositivos experimentais de fusão, os tokamaks TFTR (Tokamak Fusion Test Reactor), nos Estados Unidos e JET (Joint European Torus), na Europa.

A fusĂŁo nuclear pode produzir uma energia limpa, segura praticamente inesgotĂĄvel e ĂŠ bastante atrativa economicamente. [9] 5.3. OcorrĂŞncias artificiais.

A primeira experiĂŞncia nuclear, da histĂłria foi realizada pelos Estados Unidos em 1945, um teste de uma bomba de plutĂłnio de implosĂŁo, o mesmo tipo de arma que viria a ser usada em Nagasaki, seguiram-se muitos outros testes nos anos 50 e 60. Estes testes foram a principal fonte, de emissĂŁo de radionuclĂ­deos artificiais para o ambiente.

Fig. 7. ExplosĂŁo da bomba atĂłmica de Nagasaki no JapĂŁo em 9 de Agosto de 1945 Fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/Bomba_nuclear

Â

11 Â

A quantidade de gases e partículas que são emitidas para atmosfera, quando se realiza um ensaio nuclear depende se é feito a céu aberto, no solo, subterrâneo ou subaquático. As maiores emissões resultam de ensaios atmosféricos, pois liberta-se a quase totalidade de gases e partículas.

Estas emissões diminuem, quando são realizados à superfície do solo e ainda mais quando são subterrâneas e subaquáticas.

Nos testes nucleares realizados no subsolo, estima-se que são emitidos para a atmosfera cerca de 5 PBq (1015 Becquerel) de

131

I. Nos testes realizados na atmosfera as emissões são da

ordem de 6,5 x 105 PBq . [10] Atualmente encontra-se em vigor o Tratado de Proibição Total de Ensaios Nucleares.

Enriquecer urânio implica aumentar a percentagem do isótopo 235U. O baixo enriquecimento de urânio, tem como finalidade ser usado como combustível para aquecimento de água a estado de vapor, que vão acionar turbinas nos reatores geradores de energia), a concentração de 235U altera-se de 0.7% para 3-5%. O 235U enriquecido acima dos 93% é utilizado para fins bélicos. [ 11] 5.3.1. Reatores nucleares.

Os reatores nucleares são sistemas onde se produz e controla uma reação nuclear em cadeia.

Os reatores térmicos têm todos os mesmos componentes básicos que são: 1. O combustível nuclear pode ser

constituído por materiais radioativos como urânio ou

plutónio. O urânio pode estar na forma natural e contêm aproximadamente 0,7% de !"# !"U ou enriquecido e contêm cerca de 90 % de !"# !"U. 1.1. Os elementos combustíveis são tubos metálicos onde foi introduzido combustível sob a forma de óxido de urânio. O núcleo do reator é constituído por uma série de elementos combustíveis. Ao utilizar o combustível a quantidade de !"# !"U diminui pois vai ser convertida em !"# !"Pu e em outros isótopos deste elemento. À medida que se utiliza o combustível os produtos resultantes da fissão nuclear permanecem nos elementos combustíveis e devem ser substituídos periodicamente.

2. O moderador pode ser água pesada ou grafite e tem como função desacelerar os neutrões do material combustível e diminuir a sua energia dos neutrões de 1 Mev para 0,1 eV. Os neutrões são desacelerados através de colisões elásticas com os núcleos do moderador até atingir o equilíbrio térmico.

3.Varetas de controle. As varetas de controle são constituídas por um material que tem a capacidade de absorver neutrões (B, Hf, Cd). As varetas são introduzidas ou retiradas do núcleo para regular o fluxo de neutrões.

12

4.Refrigerante. Para evitar que a temperatura no reator suba drasticamente deve-se fazer circular um fluido através do núcleo e do moderador. Esse fluido deve ter a capacidade de absorver lentamente os neutrões e pode ser água, água pesada ou um gás (He) ou (CO2).

A energia extraída pelo refrigerante vai ser utilizada para a produção de vapor que irá alimentar uma turbina e gerar eletricidade. Nos reatores de água em ebulição o vapor de água é gerado no interior do reator. Nos reatores de água pressurizada o fluido refrigerante flui através de um permutador de calor. O vapor que alimenta a turbina, flui num circuito externo ao reator. [6]

Fig.8. Reator de água em ebulição.

Fonte: http://fissionadosporfisica.blogspot.pt/2010/07/reatores-nuclerares.html

Fig.9. Reator de água pressurizada http://nleal.no.sapo.pt/Monograf/Radioactividade/centrais.htm

13

5.3.2. Acidentes em instalações nucleares Os acidentes nucleares que ocorreram em instalações civis e militares libertaram para a atmosfera elevadas quantidades de radionuclídeos artificiais, nalgumas situações ao nível da estratosfera promovendo o seu transporte a longas distâncias.

Os acidentes mais graves envolvendo reatores nucleares civis foram o acidente de Three Mile Island em 1979 nos Estados Unidos, o acidente de Chernobyl em 1986 na Ucrânia, o acidente de Tokaimura em 1999 no Japão e o de Fukushima em 2011 a 230 quilómetros de Tóquio.

No caso de Three Mile Island libertaram-se para a atmosfera cerca de 370 PBq de gases nobres (em particular de 133Xe) e 550 GBq de 131I. [10] No acidente de Chernobyl deu-se uma enorme explosão e o calor associado originou que uma quantidade elevada, de partículas radioativas alcançassem a estratosfera e fossem transportadas a longas distâncias. Foram emitidos para a atmosfera 630 PBq de

131

I, 70 PBq de

137

Cs. Cerca de

34% do 131I e 56% do 137Cs foram transportados e depositados noutros países. Para além destes dois radionuclídeos outros como

103,106

Ru,

125

Sb,

132

Te,

140

Ba,

144

Ce,

134,136

Cs e

140

La foram também

detetados noutros países. [10] O caso de Fukushima é diferente do de Chernobyl pois trata-se de uma libertação lenta de radiação, com escoamento para o Oceano Pacífico de águas radioativas.

Relativamente a acidentes nucleares em instalações militares os principais acidentes conhecidos, ocorreram em Kyshtym na Rússia e o de Windscale na Grã Bretanha ambos em 1957.

6. Perigosidade da radiação ionizante.

A radiação ionizante pode ser perigosa para os seres vivos. A radiação pode produzir efeitos nocivos no organismo dos indivíduos, por irradiação ou contaminação. A irradiação ocorre quando um individuo ou um objeto ficam expostos a radiações mesmo sem estarem em contato direto com o material radioativo.

A contaminação carateriza-se pela presença de material radioativo indesejável, num determinado local que pode produzir efeitos graves se entrar em contacto direto com o individuo ou se for introduzido no organismo. [12] Um corpo pode sofrer irradiação sem ficar contaminado.

Os efeitos biológicos das radiações ionizantes têm a ver com a possibilidade que elas têm de ionizar e fragmentar moléculas presentes no corpo humano, algumas muito pequenas como da água e outras muito grandes como a molécula do ADN. Estes efeitos dependem do tipo de radiação e da dose absorvida que varia de indivíduo para indivíduo e do tecido irradiado. O gray (Gy) é a unidade de dose de radiação absorvida e

14

corresponde à quantidade de radiação que deposita 1 J de energia por kg de material que atravessa.[13] Como os efeitos da radiação podem variar com o tipo e energia, para uma mesma dose absorvida, criou-se um conceito que comparasse os efeitos devidos às diferentes caraterísticas da radiação. Foi introduzida a dose equivalente, HT, (unidade Sievert, Sv).

HT/Sv = WR x (DR/Gy) DR – dose absorvida média por órgão ou tecido.

WR – equivalente biológico que depende do tipo de radiação e da sua energia A dose equivalente é expressa em J/kg no S.I. Os efeitos produzidos pela radiação ionizante nos seres vivos podem ser agudos ou a longo prazo. Um indivíduo pode apresentar sintomas de síndrome agudo de radiação ao ficar exposto a radiações durante algumas horas, semanas ou meses e são devidos a altas doses de radiação. Se a dose absorvida no corpo for: - 0,25 a 1 Gy o indivíduo pode apresentar náuseas e diarreias.

- 1 a 3 Gy pode contrair infeções causadas por agentes oportunistas.

- 3 a 5 Gy pode ter hemorragias, perda de pelos e esterilidade temporária ou permanente.

- 5 a 10 Gy pode levar á falência do sistema nervoso e cardiovascular e conduzir à morte em poucos dias. [13] 7. Aplicações da radiação ionizante.

7.1 Medicina A área da medicina que utiliza a radiação ionizante, para fins de diagnóstico e terapia designa-se por radiologia e divide-se em radioterapia, radiologia diagnóstica e medicina nuclear.

A radioterapia consiste em eliminar tumores malignos, através da absorção de energia radiante. O principio básico é destruir as células cancerígenas e evitar a sua proliferação.

Na radioterapia utilizam-se os Raios X para tratamento de cancros superficiais (cancro da pele). Para o tratamento de cancros localizados em órgãos mais interiores, como o pulmão, a bexiga e o útero utilizam-se outras fontes radioativas como o 60 Co ou o 137 Ce. Através do tratamento com radioterapia, muitos cancros têm sido eliminados e a qualidade de vida das pessoas com estas doenças tem sido melhorada. [14] Na radiologia de diagnóstico são utilizados feixes de raios X, com a finalidade de se obterem imagens do interior do corpo humano. Os tecidos com diferentes composições absorvem os raios X de maneira diferente. Ao serem atravessados por raios X tecidos mais densos (fígado) ou com elementos mais pesados como o Ca (ossos) absorvem mais radiação que os tecidos que apresentam uma densidade menor como o pulmão. [ 15]

15

O médico ao analisar essas imagens pode realizar o diagnóstico de determinadas doenças.

Com o aparecimento da tomografia

axial computadorizada gerou-se uma autêntica

revolução na área do diagnóstico por raios X. A TAC é um exame complementar de diagnóstico, que consiste em obter uma imagem que represente uma parte do corpo. Essa imagem é obtida através do processamento por computador de informação recolhida após expor o corpo a uma sucessão de feixes de Raios X. [15] As vantagens das imagens obtidas através da TAC em comparação com a radiologia convencional (Raios X) é que permitem a visualização e estudo de secções transversais do corpo humano, enquanto os raios X apenas permitem

a representação das estruturas do corpo

sobrepostas.[15]

Fig.10. Tomografia computadorizada é uma técnica de diagnóstico que usa Raio X para captar imagens de alta definição.

Fonte; http://www.euromedic.pt/serviços/exames-de-imagiologia/tac-tomografia-computorizada.aspx

A medicina nuclear utiliza radionuclídeos e técnicas de Física nuclear no diagnóstico, estudo e tratamento de doenças. A diferença entre a medicina nuclear e a técnica de Raios X está no facto de que utilização de radionuclídeos estar relacionada com a anatomia do corpo humano, enquanto os Raios X

se direcionam para o metabolismo e a fisiologia. Por exemplo

diagnóstico de doenças da glândula da tiroide, utiliza-se o

131

I e o

123

no

I, que permitem obter

informações que levam a identificar doenças como hipotiroidismo, hipertiroidismo ou a presença de algum tumor. [14] O (PET) tomografia por emissão de positrões é outro tipo de exame de diagnóstico que utiliza radionuclídeos, (flúor radioativo) que emitem um positrão ao desintegrarem - se e quando detetado permite obter imagens tridimensionais do corpo humano. [ 16]

16

7.2 Indústria Na indústria, os materiais radioativos são utilizados no controle de processos e produtos, controle de soldaduras e esterilização.

7.3 Arqueologia A arqueologia utiliza material radioativo

14

C para a determinação da idade de fósseis e

datação de objetos e documentos.

A datação por carbono-14 (14C) Ê um mÊtodo radiomÊtrico que permite determinar a idade de objetos que contenham carbono, na sua estrutura molecular.

O (14C) aparece na

nossa atmosfera devido ao bombardeamento de ĂĄtomos

14

N por

neutrĂľes, provenientes de raios cĂłsmicos, segundo a equação: !" !đ?‘

+  !!đ?‘› → !"!đ??ś +  !!đ?‘?

[17]

O (14C) ĂŠ um isĂłtopo radioativo que se transforma em azoto-14 e emite partĂ­culas βsegundo a equação: !" !đ??ś

→ !"!đ?‘ + β- + Ď…

O período de desintegração deste decaimento Ê de 5730 anos. Devido a estas duas reaçþes a percentagem de Carbono-14 mantem-se constante. Com a morte de um organismo, a absorção de dióxido de carbono Ê interrompida e como o Carbono-14 Ê radioativo continua a decair, ao contrårio da quantidade de carbono-12 que permanece inalterada.

AtravÊs da comparação da atividade do isótopo 14C do carbono, entre um organismo vivo e um fóssil pode-se obter a idade do fóssil. [17]

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17 Â

8. Conclusões A energia nuclear não deve ser encarada como algo maléfico e destruidor, contudo não nos podemos esquecer do que aconteceu na segunda Guerra Mundial, com o lançamento das bombas atómicas sobre as cidades de Hiroshima e Nagasaki, para que não volte a acontecer. A Humanidade também não esquece os acidentes de Chernobyl e mais recentemente Fukushima, acidentes graves, que provocaram morte e destruição. Os cientistas estando alertados para os perigos e podem minimizar os riscos.

O cancro está a tomar proporções epidémicas e a Humanidade tem a obrigação de orientar os seus esforços para que os países subdesenvolvidos, disponham de serviços de radioterapia, física médica, medicina nuclear e imagiologia.

A energia nuclear tem que ser utilizada, para fins pacíficos e para promover a saúde .

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9. Referências bibliográficas: [1] FRIELANDER, G., KENNEDY, J.W., MILLER,J, M., (1999) 2ª Edition, Nuclear and Radiochemistry, [2] http://www.explicatorium.com/Marie-Curie.php [3] http://pt.wikipedia.org/wiki/Pechblenda [4] CURIE, P., CURIE, M.S. Sur une substance nouvelle radio-active, contenue dans la pechblende. Comptes Rendus, 127, 175-178 (1898).

[5] http://nautilus.fis.uc.pt/gazeta/revistas/30_1/vol30_fasc1_Art07.pdf [6] ALONSO, M., FINN, E.J., (2001) Física, Pearson Education.

[7] http://nautilus.fis.uc.pt/cec/teses/lucia/qnes/dados/hipertextos/01/Decaimento%20gama.htm [8] TIPLER, M,. (1999) 5th Edition.

[9]MANSO.,E.,VARANDAS., C.A.F Fusão nuclear opção energética para o futuro. http://nautilus.fis.uc.pt/gazeta/ [10] http://nautilus.fis.uc.pt/gazeta/ , A Radioactividade no Ambiente.

[11] http://www.revistamilitar.pt/artigo.php?art_id=81 [12] http://www.sjt.com.br/tecnico/gestao/arquivosportal/file/ENERGIA%20NUCLEAR%20%20APLICAÇÕES%20-%20CNEN.pdf [13] OKUNO, E,. Efeitos biológicos das radiações ionizantes. http://www.scielo.br/pdf/ea/v27n77/v27n77a14.pdf [14] http://www.coladaweb.com/medicina-e-enfermagem/aplicacoes-da-radiacao-na-medicina

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[15] http://pt.wikipedia.org/wiki/Tomografia_computadorizada [16] http://pt.wikipedia.org/wiki/Tomografia_por_emissão_de_positrões [17] RIBEIRO, D,. (2012), WikiCiências.

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