Radioatividade

Todas as coisas existentes na natureza são constituídas de átomos ou suas combinações.

Atualmente, sabemos que o átomo é a menor estrutura da matéria que apresenta as propriedades

de um elemento químico.

A estrutura de um átomo é semelhante à do Sistema Solar, consistindo em um núcleo,

onde fica concentrada a massa, como o Sol, e em partículas girando em seu redor, denominadas

elétrons, equivalentes aos planetas.

Como o Sistema Solar, o átomo possui grandes espaços vazios, que podem ser atravessados

por partículas menores do que ele.

A comparação com o sistema solar, embora sirva para dar uma idéia visual da estrutura do

átomo, destacando os “grandes espaços vazios”, não exprime a realidade.

No sistema solar, os planetas se distribuem quase todos num mesmo plano de rotação ao

redor do Sol. No átomo, os elétrons se distribuem em vários planos em torno do núcleo. Não é

possível determinar simultaneamente a posição de um elétron e sua velocidade num dado instante.

A ESTRUTURA DA MATÉRIA E O ÁTOMO

ESTRUTURA DO NÚCLEO

O núcleo do átomo é formado, basicamente, por partículas de carga positiva, chamadas

prótons, e de partículas de mesmo tamanho mas sem carga, denominadas nêutrons.

O número de prótons (ou número atômico) identifica um elemento químico, comandando

seu comportamento em relação aos outros elementos.

O elemento natural mais simples, o hidrogênio, possui apenas um próton; o mais complexo,

o urânio, tem 92 prótons, sendo o elemento químico natural mais pesado.

Os núcleos instáveis de uma mesma espécie (mesmo elemento químico) e de massas

diferentes, denominados radioisótopos, não realizam todas as mudanças ao mesmo

tempo.

OS ISÓTOPOS

O número de nêutrons no núcleo pode ser variável, pois eles não têm carga elétrica. Com

isso, um mesmo elemento químico pode ter massas diferentes. Átomos de um mesmo

elemento químico com massas diferentes são denominados isótopos.

O hidrogênio tem 3 isótopos: o hidrogênio, o deutério e o trítio.

 

1. • U-234, com 142 nêutrons (em quantidade desprezível);
2. • U-235, com 143 nêutrons, usado em reatores PWR, após enriquecido (0,7%);
3. • U-238, com 146 nêutrons no núcleo (99,3%).

RADIOATIVIDADE

O esquecimento de uma rocha de urânio sobre um filme fotográfico virgem levou à descoberta

de um fenômeno interessante: o filme foi velado (marcado) por “alguma coisa”
que saía da rocha, na época denominada raios ou radiações.
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.
Comprovou-se que um núcleo muito energético, por ter excesso de partículas ou de
carga, tende a estabilizar-se, emitindo algumas partículas.

As emissões de radiação são feitas de modo imprevisto e não se pode adivinhar o momento

em que um determinado núcleo irá emitir radiação.

Entretanto, para a grande quantidade de átomos existente em uma amostra é razoável

esperar-se um certo número de emissões ou transformações em cada segundo. Essa

“taxa” de transformações é denominada atividade da amostra.

UNIDADE DE ATIVIDADE

A atividade de uma amostra com átomos radioativos  é medida em:

Bq (Becquerel) = uma desintegração por segundo

Ci (Curie) = 3,7 x 1010 Bq

DESINTEGRAÇÃO OU TRAMUTAÇÃO RADIOATIVA

Como foi visto, um núcleo com excesso de energia tende a estabilizar-se,

emitindo partículas alfa ou beta.

Em cada emissão de uma dessas partículas, há uma variação do número de prótons no

núcleo, isto é, o elemento se transforma ou se transmuta em outro, de comportamento

químico diferente.

Essa transmutação também é conhecida como desintegração radioativa, designação

não muito adequada, porque dá a idéia de desagregação total do átomo e não apenas da

perda de sua integridade. Um termo mais apropriado é decaimento radioativo, que sugere

a diminuição gradual de massa e atividade.

Cada elemento radioativo, seja natural ou obtido artificialmente, se transmuta (se desintegra

ou decai) a uma velocidade que lhe é característica.

Para se acompanhar a duração (ou a “vida”) de um elemento radioativo foi preciso

estabelecer uma forma de comparação.

Por exemplo, quanto tempo leva para um elemento radioativo ter sua atividade reduzida

à metade da atividade inicial ? Esse tempo foi denominado meia-vida do elemento

Meia-vida, portanto, é o tempo necessário para a atividade de um

elemento radioativo ser reduzida à metade da atividade inicial.

Isso significa que, para cada meia-vida que passa, a atividade vai sendo reduzida à

metade da anterior, até atingir um valor insignificante, que não permite mais

distinguir suas radiações das do meio ambiente. Dependendo do valor inicial, em muitas

fontes radioativas utilizadas em laboratórios de análise e pesquisa, após 10 (dez) meiasvidas,

atinge-se esse nível. Entretanto, não se pode confiar totalmente nessa “receita” e

sim numa medida com um detector apropriado, pois, nas fontes usadas na indústria e na

medicina, mesmo após 10 meias-vidas, a atividade da fonte ainda é geralmente muito

alta.

Exemplo facil

Um exemplo “caseiro” pode apresentar, de forma simples, o conceito de meia-vida: uma família de 4 pessoas

tinha 4 kg de açúcar para seu consumo normal. Logicamente, a função do açúcar é adoçar o café, o

refresco, bolos e sucos. Adoçar é a atividade do açúcar, assim como a emissão de radiação

é a atividade dos elementos radioativos.

Por haver falta de açúcar no supermercado, foi preciso

fazer um racionamento, até a situação ser normalizada,

da seguinte forma: na primeira semana, foram consumidos

2 kg, metade da quantidade inicial, e “conseguiu-se” fazer dois bolos, um pudim, refrescos, sucos, além de

adoçar o café da manhã. Na segunda semana, foi consumido 1 kg, metade da quantidade anterior e ¼ da

inicial. Aí, já não deu para fazer os bolos.

Na terceira semana, só foi possível adoçar os refrescos, sucos e café, com os 500 gramas então existentes.

Procedendo da mesma forma, na décima semana restaram cerca de 4 g de açúcar, que não dariam para

adoçar um cafezinho. Essa quantidade de açúcar não

faria mais o efeito de adoçar e nem seria percebida.

No exemplo citado, a meia-vida do açúcar é de uma

semana e, decorridas 10 semanas, praticamente não

haveria mais açúcar, ou melhor, a atividade adoçante

do açúcar não seria notada. No entanto, se, ao invés

de 4 kg, a família tivesse feito um estoque de 200 kg, após 10 meias-vidas, ainda restaria uma quantidade

considerável de açúcar.

Se o racionamento fosse de sal, a meia-vida do sal seria maior, por que a quantidade de sal que se usa na

cozinha é muito menor do que a de açúcar. De fato, leva-se muito mais tempo para gastar 4 kg de sal do que

4kg de açúcar, para uma mesma quantidade de pessoas (consumidores)

Exemplo Pratico

Vejamos o caso do iodo-131, utilizado em Medicina Nuclear para exames de tireóide,

que possui a meia-vida de oito dias. Isso significa que, decorridos 8 dias, atividade ingerida

pelo paciente será reduzida à metade. Passados mais 8 dias, cairá à metade desse

valor, ou seja, ¼ da atividade inicial e assim sucessivamente. Após 80 dias (10 meiasvidas),

atingirá um valor cerca de 1000 vezes menor.

Entretanto, se for necessário aplicar-se uma quantidade maior de iodo-131 no paciente,

não se poderia esperar por 10 meias-vidas (80 dias), para que a atividade na tireóide

tivesse um valor desprezível. Isso inviabilizaria os diagnósticos que utilizam material

radioativo, já que o paciente seria uma fonte radioativa ambulante e não poderia ficar

confinado durante todo esse período.

Para felicidade nossa, o organismo humano elimina rápida e naturalmente, via fezes,

urina e suor, muitas das substâncias ingeridas. Dessa forma, após algumas horas, o

paciente poderá ir para casa, sem causar problemas para si e para seus familiares.

Assim, ele fica liberado mas o iodo-131 continua seu decaimento normal na urina

armazenada no depósito de rejeito hospitalar, até que possa ser liberado para o esgoto

comum.

O LIXO ATÔMICO

Os materiais radioativos produzidos em Instalações Nucleares (Reatores Nucleares, Usinas
de Beneficiamento de Minério de Urânio e Tório, Unidades do Ciclo do Combustível Nuclear),
Laboratórios e Hospitais, nas formas sólida, líquida ou gasosa, que não têm utilidade, não
podem ser simplesmente “jogados fora” ou “no lixo”, por causa das radiações que emitem.
Esses materiais, que não são utilizados em virtude dos riscos que apresentam, são
chamados de Rejeitos Radioativos.

Na realidade, a expressão “lixo atômico” é um pleonasmo, porque qualquer lixo é formado
por átomos e, portanto, é atômico. Ele passa a ter essa denominação popular, quando é
radioativo.