Radiatividade

Radiatividade

(Parte 1 de 5)

Trabalho apresentado ao Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Pará- Campus Tucuruí, sob orientação do Professor Helder na disciplina Biofísica, para obtenção parcial de nota final na referida disciplina.

INTRODUÇÃO5
HISTÓRICO6
EVOLUÇÃO TEMPORAL DAS PRINCIPAIS DESCOBERTAS8
TIPOS DE RADIAÇÕES9
Radiação Alfa9
Radiação Beta10
Radiação Gama1
APLICAÇÕES DA RADIAÇÃO NA MEDICINA12
Radioterapia12
Radiologia diagnostica13
Medicina Nuclear14
Raios X15
Tomografia16
Mamografia16
Braquiterapia18
Aplicadores18
Radioisótopos19
Esterilização de instrumentos médicos19
APLICAÇÕES DA RADIAÇÃO NA INDUSTRIA20
Radiografia industrial20
Medidores nucleares21
Medidor de nível21
Detectores de fumaça23
Detectores de contaminação23
Irradiadores industriais de grande porte23
Aceleradores de elétrons25
APLICAÇÕES DA RADIAÇÃO NA AGRICULTURA EPESQUISA BIOLOGICA25
Geocronologia e datação26
Geração de energia26
Sanitização de esgotos28
Aplicações agronômicas28
Indústria29
Em hidrologia29
Portos, aeroportos e fronteiras30
Conservação de alimentos30
EFEITOS BIOLÓGICOS DAS RADIAÇÕES IONIZANTES30
Efeitos da radiação ionizante nos serem humanos31
Classificação dos efeitos Biológicos31
Efeito Estocástico31
A probabilidade de ocorrência é função da dose;31
Efeito Determinístico32
Efeitos Somáticos e Genéticos32
Efeitos imediatos3
Efeitos tardios:3
Hormese3
Efeitos da exposição pré-natal3
Propriedades dos sistemas biológicos34
Reversibilidade34
Transmissividade:34
Fatores de Influência:34
Os tipos de exposição radioativa nos seres humanos pode ser34
Sistema de Proteção Radiológica34
Cumulativos35
Evidências que as Radiações Ionizantes causam câncer nos seres humanos35
CONSIDERAÇÃO FINAL35

São ondas eletromagnéticas ou partículas que se propagam com alta velocidade e portando energia, eventualmente carga elétrica e magnética, e que, ao interagir podem produzir variadosefeitos sobre a matéria.

Elas podem ser geradas por fontes naturais ou por dispositivos construídos pelo homem. Possuem energia variável desde valores pequenos até muito elevados. As radiações eletromagnéticas mais conhecidas são: luz, microndas, ondas derádio AM e FM, radar, laser, raios X e radiação gama.

As radiações sob a forma de partículas, com massa, carga elétrica, carga magnética mais comuns são, feixes de elétrons, feixes de prótons, radiação beta, radiação alfa. Das radiações particuladas semcarga elétrica, a mais conhecida é o nêutron.

A radioatividade é um fenômeno pelo qual algumas substâncias ou elementos químicos são capazes de emitir, espontaneamente ou não, através de seus núcleos, determinadas partículas e/ou ondas ( que recebem a denominação genérica de ‘radiações’)

, as quais têm a propriedade de sensibilizar placas fotográficas, ionizar gases e substâncias, produzir fluorescência, atravessar corpos opacos à luz ordinária etc.

A radioatividade é uma forma de energia nuclear e sua formanatural ocorre espontaneamente na natureza. Isto se deve, pois alguns átomos, tais como os do são naturalmente grandes e “instáveis”,

perdendo ( emitindo ) constantemente radiações.

Na área da saúde, esta propriedade dos núcleos atômicos é utilizada com diversas finalidades, sejam elas diagnósticas ou terapêuticas. De uma forma geral, a radioterapia ( principalmente ) e a radiologia são as áreas médicas que mais se beneficiam dos efeitos das radiações. Mapeamento com radiofármacos, radioterapia, braquiterapia, uso de aplicadores e radioisótopos são exemplos da utilização da radioatividade na medicina.

Mas a aplicação da radioatividade vai muito além da saúde. Na indústria e na agricultura, por exemplo, diversos processos são realizados graças a esta propriedade atômica.

Para se ter uma idéia da diversidade do seu uso na indústria, o controle de qualidade da textura e das partes soldadas de tubulações, chapas metálicas e peças fundidas pode ser feito pelo processo de gamagrafia, uma espécie de radiografia industrial, onde ao invés de raios-X são utilizados radiação gama de média e alta energia.

Outros exemplos são os medidores nucleares( p.ex., os medidores de nívelpara realizar o controle do nível correto de uma bebida embalada num envólucro de alumínio utiliza-se uma fonte radioativa de baixa atividade ( 100 mCi) e um detector)

As “latinhas” enfileiradas numa correia transportadora de alta velocidade interceptam o feixe de radiação que sai da fonte e é registrado no detector. Se o líquido estiver acima do nível estabelecido, o feixe será atenuado bastante em comparação com a presença só de gás, quando um pouco vazia. Quando não preencher o requisito, uma pequena alavanca retira a lata do roteiro de empacotamento) , os irradiadores industriais de grande porte ( para esterilização biológica ) e os aceleradores de elétrons. Na agricultura, podemos citar a utilização de fertilizantes marcados com radioativo-que pode indicar a velocidade de captação dos nutrientesdo solo pelas plantas-, além de processos que promovem a conservação de alimentos e insumos agrícolas por irradiação. Outras formas de utilização da

radioatividade incluem a geocronologia e datação ( p.ex., Carbono-14)

, e a geração de energia ( reatores nucleares, como os utilizados nas usinas de Angra I e I)

O esquecimento de uma rocha de urânio sobre um filme fotográfico virgem, levou àdescoberta de um fenômeno interessante: o filme foiqueimado por alguma “coisa”, naépoca chamada de raiosou radiações.

Essa descoberta foi chamada posteriormente de radioatividade e os elementos que apresentam essa propriedade foram chamados de elementos radioativos. A palavra radioatividade vem do latim: radius ( = "raio") e é a desintegração espontânea donúcleo atômico de alguns elementos, resultando em emissão de radiação.

A radiação é emitida por muitos outros elementos, além do urânio,-rádio, potássio, tório, carbono e iodo são apenas alguns desses elementos-chamados radioativos. Toda a radiação pode ser prejudicial aos seres vivos ( humanos e animais) porque danifica as células vivas. Quanto maior for o nível de radiação recebido, maior será o dano. As pessoas têm usado essa capacidade destrutiva da radiação para tratar de algumas doenças, como porexemplo, o câncer. No tratamento, uma determinada dose de radiação é aplicada ao paciente para matar as células cancerígenas.

Em 1896, o físico francês Antoine-Henry Becquerel constatou que o sulfato

, extraído domineral pechblenda, também provocava velamento de chapas fotográficas envoltas de papel preto ou com lâminas finas de metal, num fenômeno semelhante ao observado com os raios- X. Becquerel atribuiuesta propriedade à emissão de algum tipo de raio capaz de

atravessar a proteção e atuar sobre o filme ( raios deBecquerel)

. Em 1897, o casal Marie e Pierre Curie extraiu e purificou o urânio do minério

. Eles verificaram que asimpurezas deste minério eram mais ativas que o próprio urânio. Dessasimpurezas, foram isolados dois novos elementos: oPolônio e o Rádio, sendo este último muito mais ativo que os demais. O fenômeno de emissão de energia por estassubstâncias foi, então, denominado radioatividade ( "atividade do Rádio")

. Já entre os anos de1898 e 1900, Ernst Rutherford e Paul Villard, utilizando um dispositivo semelhante ao esquematizado ao lado ( figura 1)

, descobriram, pelo comportamento frente às placas carregadas, que a emissão natural das substâncias radioativas podia ser de três tipos,assim denominadas:

, de carga positiva e massa elevada, posteriormente identificada como núcleos de átomos de Hélio;

, de carga negativa e massa menor que da partícula alfa, identifica posteriormente como elétron; e

, sem carga elétrica, identificada posteriormente como radiação eletromagnética, com frequência de aproximadamente 1021 Hz.

Em 1934, o casal Frédéric Joliot e Irène Curie ( filha de Pierre e Marie Curie) anunciou a descoberta da radioatividade artificial. Eles constataram que alguns núcleos atômicos bombardeados com determinados tipos de radiações de partículas tinham sua estrutura interna alterada e passavam a apresentar propriedades radioativas. Os procedimentos de transmutação artificial dos elementos químicos resultaram na obtenção de isótopos artificiais e radioativos da maioria dos átomos conhecidos e na descoberta de numerosos átomos novos, como os transurânicos

( Neptúnio, Plutônio, Amerício etc.)

Próximo ao ano de 1935, Enrico Fermi, baseado em trabalhos de vários pesquisadores, montou o primeiro reator nuclear, no qual núcleos de Urânio-235, ao serem bombardeados por neutrons, dividiam-se em núcleos menores ( num processo denominado fissão nuclear)

, emitindo dois ou três neutrons novos e uma grande quantidade de energia. Nascia aí o embrião da energia atômica.

1895-Descoberta dos raios X ( W.C. Roentgen)

1895-Primeiro registro radiográfico.

1896-Descoberta daradioatividade ( H. Becquerel)

1896-Primeiro trabalho brasileiro sobre radiação.

1897-Descobertas dos raios catódicos ( J.J. Thompson)

1897-Primeiro equipamento de raios X chega ao Brasil.

1898-Descoberta do rádio e do polônio ( Pierre e Marie Curie) 1898–Descoberta das partículas a e b ( Rutherford ) 1898-Descoberta dos raios g ( Paul Villard) 1901-Primeiro prêmio Nobel de Física ( E. Roentgen)

1902-Suspeita da indução de doenças de pele. Primeiro limite: eritema.

1912-Descoberta dos raios cósmicos (

Hess) 1928-Suspeita de indução de efeitos genéticos.

1934-Primeiro limite formal às radiações.

1945–Primeira bomba atômica ( Hiroshima )

1971-Primeiro equipamento de tomografia computadorizada

Existem três tipos de radiação:alfa, beta e gama. Becquerel, Ernest

Rutherford, da Nova Zelândia, e Marie e Pierre Curie, da França, foram os responsáveis pela sua identificação.

Dependendoda quantidade de energia, uma radiação pode ser descrita como não ionizante ou ionizante.

Radiações não ionizante possuem relativamente baixa energia. De fato, radiações não ionizantes estão sempre a nossa volta. Ondas eletromagnéticas como a luz, calor e ondas de rádio são formas comuns de radiações não ionizantes. Sem radiações não ionizantes, nósnão poderíamos apreciar um programa de TV em nossos lares ou cozinhar em nosso forno de microondas.

Altos níveis de energia, radiações ionizantes, são originadas do núcleo de átomos, podem alterar o estado físico de um átomo e causar a perda de elétrons, tornando-os eletricamente carregados. Este processo chama-se "ionização".

Um átomo pode se tornar ionizado quando a radiação colide com um de seus elétrons. Se essa colisão ocorrer com muita violência, o elétron pode ser arrancado do átomo. Após a perda doelétron, o átomo deixa de ser neutro, pois com um elétron a menos, o número de prótons é maior. O átomo torna-se um "íon positivo".

Radiação Alfa

Os raios Alfa têm uma carga elétrica positiva. Consistem em dois prótons e dois nêutrons, e são idênticos aos núcleos dos átomos de hélio. Os raios alfa são emitidos com alta energia, mas perdem rapidamente essa energia quando passam através da matéria. Uma ou duas folhas de papel podem deter os raios alfa. Quando um núcleo emite uma partícula alfa, perde dois prótons e dois nêutrons. Por exemplo, a radiação alfa ocorre no U238um isótopo do urânio que tem 92 prótons e

146 nêutrons. Após a perda de uma partícula alfa, o núcleo tem 90 prótons e 144 nêutrons. O átomo com número atômico 90 não é mais o urânio, mas otório. o isótopo formado é o 12Th234

Fonte: google

1-As partículas alfa são núcleos de hélio. Consistem em dois prótons e dois nêutrons que se comportam como uma partícula única.

2-O núcleo do rádio, no qual prótons e nêutrons se unem para formar uma partícula alfa.

3-A partícula alfa é emitida pelo núcleo.

Radiação Beta

Alguns núcleos radioativos emitem elétrons comuns, que tem a carga elétrica negativa. Há os que emitem pósitrons, que são elétrons positivamente carregados.

As partículas beta se propagam com velocidade quase igual à da luz. Alguns podem penetrar mais de 1 cm de madeira. Quando um núcleo emite uma partícula beta, também emite um neutrino. Um neutrino não tem carga elétrica e quase não tem massa. Na radiação de partículas beta negativas, um nêutron no núcleo transforma-se em um próton, um elétron negativo e um neutrino.

O elétron e o neutrino são emitidos no instante em que se formam, e o próton permanece no núcleo. Isto significa que o núcleo passa a conter mais um próton e menos umnêutron. Por exemplo, um isótopo de carbono, o 6C14, emite elétrons negativos. O C14, tem oito nêutrons e seis prótons.

Quando se desintegra, um nêutron se transforma em um próton, um elétron e um neutrino. Após a emissão do elétron e do neutrino, onúcleo contém sete prótons e sete nêutrons. Seu número de massa permanece o mesmo, mas seu número atômico aumenta de um. O elemento com número atômico sete é o nitrogênio. Assim, o 6C14 transforma-se no 7N14 após a emissão de uma partícula beta negativa.

Quando o núcleo emite um pósitron, um próton do núcleo transforma-se em um nêutron, um pósitron e um neutrino. O pósitron e o neutrino são emitidos no mesmo instante da sua formação, e o nêutron permanece no núcleo. Um isótopo de carbono, o 6C11, emite pósitrons. O C11 tem seis prótons e cinco nêutrons. Quando emite um pósitron, um próton se transforma em um nêutron, um pósitron e um neutrino. Após a emissão do pósitron e do neutrino, o núcleo contém cinco prótons e seis nêutrons. O número de massa permanece o mesmo, mas o número atômico cai de um. O elemento de número atômico cinco é o boro. Assim, o 6C11 transforma-se no 5B11 após a emissão de um pósitron e de um neutrino.

Fonte: google

As partículas beta são elétrons em alta velocidade emitidos por certos átomos radioativos. Os elétrons negativos formam-se pela desintegração de um nêutron. Os elétrons positivos formam-se pela desintegração de um próton.

A partícula beta é arremessada no instante em que se forma. Um neutrino, uma partícula quase sem peso,também é emitida.

Radiação Gama

Os Raios Gama não têm carga elétrica. São semelhantes ao raio-X, mas normalmente tem um comprimento de onda mais curto. Esses raios são fótons

( partículas de radiação eletromagnética) e se propagam com a velocidade da luz.

São muito mais penetrantes do que as partículas alfa e beta.

A radiação gama pode ocorrer de diversas maneiras. Em um processo, a partícula alfa ou beta emitida por um núcleonão transporta toda a energia disponível. Depois da emissão, o núcleo tem mais energia do que em seu estado mais estável. Ele se livra do excesso emitindo raios gama. Nenhuma transmutação se verifica pelos raios gama.

Fonte: google 1-Os raios gama são partículas, ou fótons, de energia eletromagnética.

2-Núcleo do radio.

3-Os raios gama são liberados quando um núcleo, após uma desintegração radioativa, fica num estado de alta energia.

Radioterapia

A radioterapiautiliza radiação no tratamento de tumores, principalmente os malignos, e baseia-se na destruição de tumor pela absorção de energia da radiação. O princípio básico utilizado maximiza o dano no tumor e minimiza o dano em tecidos vizinhos normais, o que se consegue irradiando o tumor de várias direções. Quanto mais profundo o tumor, mais energética deve ser a radiação a ser utilizada.

Tubos de raios X convencionais podem ser utilizados no tratamento do câncer de pele. A chamada bomba de cobalto nada mais é queuma fonte radioativa de cobalto-60, utilizada para tratar câncer de órgãos mais profundos. As fontes de césio-137, do tipo que causou o acidente de Goiânia, já foram bastante utilizadas na radioterapia, mas estão sendo desativadas pois a energia da radiação gama emitia pelo césio-137 é relativamente baixa.

A nova geração de aparelhos de radioterapia são os aceleradores lineares. Eles aceleram elétrons até uma energia de 2 MeV, que, ao incidirem em um alvo, produzem raios X com energia bem mais alta que osraios gama do césio-137 e mesmo do cobalto-60 e são, hoje em dia, bastante utilizados na terapia de tumores de órgãos mais profundos como o pulmão, a bexiga, o útero etc.

Na radioterapia, a dose total absorvida pelo tumor varia de 7 a 70 Gy, dependendo dotipo do tumor. Graças à radioterapia, muitas pessoas com câncer são curadas hoje em dia, ou se não, têm a qualidade de vida melhorada durante o tempo que lhes resta de vida.

Radiologia diagnostica

A radiologia diagnostica consiste na utilização de um feixe de raios X para a obtenção de imagens do interior do corpo em uma chapa fotográfica, ou em uma tela fluoroscópica, ou ainda em uma tela de TV.

O médico, ao examinar uma chapa, pode verificar as estruturas anatômicas do paciente e descobrir a existência de qualquer anormalidade. Essas imagens podem ser tanto estáticas quanto dinâmicas, vistas na TV em exames, por exemplo, de cateterismo para verificar o funcionamento cardíaco.

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