Radiações - introdução, histórico e aplicação

Radiações - introdução, histórico e aplicação

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CAPÍTULO 1 HISTÓRICO DAS RADIAÇÕES IONIZANTES E SUAS APLICAÇÕES

1.1 DESCOBERTA DOS RAIOS X

W.C. Roentgen descobriu acidentalmente os raios X em novembro de 1895 quando fazia experiências em seu laboratório na cidade alemã de Wuzburg. Verificou a presença de um novo tipo de raios cuja origem não sabia explicar e por isso, foram chamados de raios “X”.

Roentgen ficou fascinado e entusiasmado com sua descoberta e em menos de um mês, registrou em filme inúmeras vezes a imagem da mão de sua mulher Bertha. Esta seria a primeira radiografia de um ser humano. O equipamento utilizado foi desenvolvido por ele próprio e pode ser visto na figura abaixo.

Primeiro equipamento utilizado em experiências com os raios X

O Brasil foi um dos primeiros países a utilizar os raios X e já no ano seguinte, foi publicado o estudo científico “Dos raios X no ponto de vista médico-cirurgico” na Faculdade de Medicina do Rio de Janeiro. Em 1897 chegou ao Brasil o primeiro aparelho de raios X. Vários trabalhos foram publicados pelo médico José Carlos Ferreira Pires, pioneiro do uso dos raios X no Brasil. Naquela época, uma radiografia de tórax demorava cerca de 30 minutos e uma de crânio 45 minutos.

1.2 DESCOBERTA DA RADIOATIVIDADE

O esquecimento de uma rocha de urânio sobre um filme fotográfico virgem, levou à descoberta de um fenômeno interessante: o filme foi queimado por alguma “coisa”, na época chamada de raios ou 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 do núcleo 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 por exemplo, o câncer. No tratamento, uma determinada dose de radiação é aplicada ao paciente para matar as células cancerígenas.

As pesquisas sobre a radioatividade foram iniciadas com a descoberta dos raios X em 1895. Poucos meses depois, o físico francês Antoine Henri Becquerel (1852-1908), professor de física do Museu de História Natural da França, descobriu que um determinado material, o urânio, emitia radiações espontaneamente.

Os dez anos posteriores à descoberta de Becquerel foram de grandes avanços. Em 1897, o britânico Joseph John Thomson descobriu o elétron. Dois anos depois, em 1898, o casal Pierre e a sua mulher, a polonesa Marie Curie, estudando os componentes do minério de urânio encontram fontes radiativas muito mais fortes que o próprio elemento. Desse modo, descobriram novos elementos químicos ao qual chamaram rádio (Ra) - verificaram que o rádio podia provocar ferimentos sérios e até fatais nos seres humanos que dele se aproximavam - demonstraram que o tório (Th) também apresentava o fenômeno da radioatividade. O polônio foi assim batizado em homenagem à Marie Curie, por ser polonesa.

1.3 Evolução temporal das principais descobertas:

•1895 - Descoberta dos raios X (W.C. Roentgen) •1895 - Primeiro registro radiográfico.

•1896 - Descoberta da radioatividade (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 α e β (Rutherford) •1898 - Descoberta dos raios γ (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

1.4 OUTRAS APLICAÇÕES DAS RADIAÇÕES IONIZANTES a)Esterilização de instrumentos médicos

Instrumentos médicos podem ser esterilizados de três maneiras: a primeira consiste em colocar os instrumentos em uma autoclave e utilizar vapores, a segunda consiste em utilizar produtos químicos líquidos onde são imersos os instrumentos e a terceira seria utilizando fontes radioativas.

No caso das fontes radioativas, os irradiadores mais utilizados são os irradiadores gama que utilizam fontes de cobalto ou césio de alta energia. Este método e bastante difundido e amplamente utilizado.

b)Sanitização de esgotos

O uso de fontes radioativas e de grande utilidade nas estações de tratamento de esgotos pois se sabe que a radiação ionizante mata bactérias e micoorganismos, sendo portanto de grande aplicação nessa área.

c)Arqueologia, paleontologia e conservação de obras de arte

As radiações ionizantes também podem ser utilizadas no estudo de múmias uma vez que se torna possível observá-las ser ter que abrir seu envoltório.

No que se refere à conservação de objetos antigos tais como livros e obras de artes, o uso das radiações ionizantes tem grande aplicação pois seu emprego destrói fungos e bactérias conforme pode ser visto na figura abaixo.

d) Aplicações agronômicas

Mediante o emprego da técnica de auto-radiografia pode-se estudar o modo como se distribuem os fertilizantes nas plantas. O método consiste em empregar fertilizantes que possuem na sua composição radionuclídeos que emitem radiação (por exemplo, o fósforo 32 que emite radiação β) e analisar a imagem obtida.

e)Recursos hídricos

O movimento das correntes marítimas, das marés assim como o movimento de correntes em rios pode ser rastreado agregando-se radionuclídeos as águas e monitorando sua dispersão e/ou velocidade através da detecção da radiação em diferentes pontos que se deseja avaliar.

f)Produção de energia elétrica

A produção de energia elétrica a partir do combustível nuclear em uma usina nuclear é uma importante aplicação das radiações ionizantes. No Brasil, existem duas usinas nucleares em funcionamento na região de Angra dos Reis que são responsáveis pelo fornecimento de aproximadamente 8% da energia gerada no País. Uma terceira unidade esta em discussão para ser implantada na mesma região.

g) Indústria

A principal aplicação industrial das radiações ionizantes se dá através de uma técnica chamada gamagrafia. Essa técnica consiste em irradiar peças metálicas com fontes de radiação γ, pois esse tipo de radiação tem alto poder de penetração. A gamagrafia apresenta vantagens sobre o uso de raios X, pois as fontes são portáteis e não precisam de energia elétrica para seu funcionamento. Sua principal aplicação esta na detecção de imperfeições em peças, principalmente em soldas. Em hidrologia pode-se controlar o nível de um líquido em um tanque empregando- se radiação γ. Coloca-se a fonte numa determinada altura e um detector do lado oposto. Quando o líquido ultrapassa essa determinada altura, haverá uma diminuição na detecção por conta da absorção da radiação pelo líquido. Sendo assim e possível monitorar a capacidade de um reservatório, por exemplo.

h)Portos, aeroportos e fronteiras

Atualmente tem sido de grande utilidade o uso de radiações ionizantes no controle de portos aeroportos e fronteiras. Seu uso permite avaliar o conteúdo de cargas assim como verificar se clandestinos estão escondidos misturados às cargas. O método também permite checar se uma pessoa esta ou não portando armas. Nas figuras abaixo são apresentados alguns exemplos desse uso.

i)Conservação de alimentos

A irradiação de alimentos é realizada principalmente com o emprego de cobalto 60. Sua aplicação inibe a germinação e a formação de brotos durante um longo período. Há uma redução da velocidade do processo fisiológico da maturação (frutas) e germinação (cebola, batata, etc..). Os efeitos bactericidas são atingidos pela redução no número de microorganismos responsáveis pela deterioração dos alimentos (peixes, ovos, carnes, etc...). O principal problema com esse método é o descrédito do público, que acredita que os alimentos se tornam radioativos e resistem a ingeri-los. No que se refere aos órgãos governamentais, constata-se também uma demora no processo de autorização para sua comercialização.

Origem das Radiações Ionizantes

Naturais ~ 70% Artificiais ~ 30%

Naturais:

•Radônio e Torônio: rochas, solos, sedimentos e minérios que contém concentrações significativas de urânio e tório. São gasosos. •Radiação Cósmica: proveniente do espaço sideral, freadas pela atmosfera.

Artificiais:

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