Radiatividade

Radiatividade

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. O irradiador possui uma blindagem deurânio exaurido ou de chumbo, de espessura suficiente para blindar asradiações,de modo que o nível de exposição do lado externo seja oestabelecido por normas de radioproteção.

A obtenção de uma gamagrafia obedece um procedimento bastantesimples.

Filmes radiográficos são fixados por adesivos no local a serradiografado e o ponto dechegada da fonte é estabelecido fixando-se aextremidade de uma mangueira de malha metálica flexível ( duto )

, quepossui sua outra extremidade acoplada ao irradiador. Um cabo de aço, emseu interior, empurra ( ou puxa) o rabicho com a fonte radioativa, acoplado.

Esta fonte se encontra alojada dentro da blindagem e só dela sai quando retiradas as travas, acoplado o duto guia da fonte, e o duto de 10 a 20metros de comprimento, que retira ou recolhe a fonte por acionamento demanivelas. Durante a movimentaçãoda fonte do irradiador até o alvo, otempo de exposição do filme e o seu recolhimento, os operadorespermanecem a uma grande distância, monitoram o nível de radiaçãocontinuamente e delimitam com barreiras físicas a área de operação.

Estaoperação de exposição e recolhimento é realizada para cada radiografia.Por ser um equipamento portátil e operar, em geral, em situações e ambientes inóspidos e quase sempre no período noturno de trabalho, podeproduzir acidentes graves, por falhas do equipamento e de procedimentotécnico. Mais de 75% dos acidentes com estas fontes foram provocadas porfalhas humanas, como falhas na monitoração da fonte, perda e resgate dorabicho sem seguir os procedimentos adequados.

Medidores nucleares

São dispositivos que usam fontes de radiação associadas a umdetector, numa geometria tal que permite por atenuação ou espalhamentoda radiação, saber se o material medido está ou não presente no nível pré-estabelecido.

Existem muitos tipos de medidores e muitas aplicações. Osmais conhecidos serão descritos de modo resumido.

Medidor de nível Para realizar o controle do nívelcorreto de uma bebida embaladanuma envólucro de alumínio utiliza-se uma fonte radioativa de baixaatividade ( 100 mCi) e um detector. As “latinhas” enfileiradas numa correiatransportadora de alta velocidade, interceptam o feixe de radiação que saida fonte e é registrado no detector. Se o líquido estiver acima do nívelestabelecido, o feixe será atenuado bastante em comparação com apresença só de gás, quando um pouco vazia.

Quando não preencher orequisito, uma pequena alavanca retira a lata do roteiro de empacotamento.

O mesmo princípio de variação brusca da atenuação do feixe deradiação que atravessa as paredes do invólucro e do material depreenchimento é utilizado, para controle de níveis de silos de grande portepara grãos, refinarias, usinas de processamento de coque e materiais paraalto-forno.

Os parâmetros que variam são: tipo de fonte, atividade e tipo deradiação utilizada. Para materiais degrande espessura e dimensões,utilizassefontes de maior atividade e radiação gama com maior energia. Porexemplo, Ra-226, Co-60, Cs-137, com atividade entre 1 a 5 Curies, parasilos e depósitos. Para materiais de de baixa densidade e pequenasdimensões, como medidores de nível de latas, espessuras de papel,pesagem de cigarros, detectores de fumaça, utiliza-se o Am- 241 e o Sr-90,com atividades entre 100 a 300 mCi, e as radiações gama de baixa energia,beta de alta energia ou alfa.Os riscos de acidentessão reduzidos devido à baixa atividade dasfontes e os arranjos mecânicos de construção. Entretanto, não se pode sernegligente com fontes com atividade da ordem de Curie.Medidor de densidade e/ou umidade.

Alguns dispositivos possuem uma fonte que emitea radiação emdireção ao material sob controle e colhem, num detector, a radiaçãoespalhada ou induzida por fluorescência. Com isto, se pode avaliar o teorde umidade de um material ou a sua densidade. Nestes medidores, a fontee os detectores estão montados num único equipamento portátil edevidamente blindado. São utilizados, por exemplo, na avaliação do nívelde compactação durante o processo de concretagem de barragens em construção.

Com o uso de fontes de nêutrons, os materiais mais hidrogenadoscomo água, óleo, petróleo, podem espalhar e moderar melhor os nêutronsdevido à igualdade das massas de nêutron e próton, nas colisõessucessivas. Assim, um detector de nêutrons térmicos diferencia as regiõese locais onde existe muita moderação de nêutrons e,portanto, a presençade materiais muito hidrogenados. Usinas de processamento de coque,contendo coque e gás, tem seus depósitos monitorados com fontes denêutrons e detectores montados num mesmo lado do silo. Os sinais sãoenviados para uma central de controle.Os processos de espalhamento e moderação de nêutrons podemservir de indicadores de água, petróleo, durante a perfuração de um poço.

Neste caso dispositivo com fonte e detector se encontram alojados na ponta do sistema de perfuração.Os riscos associados a estes medidores são pequenos, exceto poratuações negligentes no seu transporte , operação e manipulação. Eventualmente pode ocorrer perdas de fontes. Algumas necessitam serresgatadas.

Detectores de fumaça

São dispositivos dotados de uma fonte radioativa emissora deradiação alfa, de baixa atividade, e um sistema de detecção que produz umsinal elétrico. Na presença de fumaça, atingindo um nível pré-estabelecido,ele pode iniciar um sinal de alarme ou mesmo disparar um sistema comsprayde água. O risco associado a este tipo de medidor é mínimo.

Detectores de contaminação

Além dos detectores utilizados em instalações e laboratórios queutilizam materiais radioativos e nucleares para monitorar as superfícies,pessoas, objetos e fontes, existem outros, até mais sensíveis, eminstalações da indústria convencional. Por exemplo em indústriassiderúrgicas que utilizam sucata e ferro velho, como matéria prima. Neste caso, como são cargas volumosas transportadas por carretas,os detectores de NaI( Tl ) são granes, numerosos e dispostos em toda aextensão de um grande portal, pelo qual passa o caminhão com toda suacarga. Caso exista algum material radioativo na carga, ele será detectadofacilmente, impedindo que seja fundido junto com outros materiais.

Irradiadores industriais de grande porte

São instalações fixas ou móveis para tratamento, em larga escala, de materiais e alimentos que necessitam de esterilização biológica,modificação de algumas de suas propriedades físico-químicas ouimpedimento de brotação ou apodrecimento.

Na esterilização de seringas descartáveis, preservativos,absorventes, material cirúrgico, etc., são utilizados feixes intensos deradiação gama de alta energia, provenientes de fontes de altíssimaatividade. Nos irradiadores industriais de grande porte o conjunto de varetascontendo pastilhas metálicas de Co-60, pode atingir atividade de até 3milhões de Curies.

O processo de esterilização é constituído da aplicação de doseelevadas de radiação nas caixas e containers,cheios dos materiais, quepassam durante um intervalo de tempo, defronte ao feixe, movidos por umaesteira transportadora. As caixas são irradiadas de um lado e do outro paragarantir a homogeneidade das doses aplicadas, na faixa de atévárioskiloGrays.

A fonte é constituida de várias varetas de aço inox, dispostas numarranjo semelhante a de um secador de roupa de apartamento, contendopastilhas empilhadas de Co-60 metálico, em seu interior. Quando recolhida,fica no fundo de uma piscina cheio de água ,que funciona como blindagempara os operadores no processo de manutenção e ajustes.

Durante airradiação, a fonte é elevada até o nível de percurso das caixas em movimento contínuo na esteira. Todo o sistema é controlado de fora, umavez que tudo deve serextremamente blindado devido a altíssima atividadeda fonte.Uma pessoa exposta por um segundo, num feixe deste tipo, morreriaem poucos segundos. Com tudo isto, trata-se de uma instalação bastantesegura, com poucos acidentes ocorridos no mundo. Estes irradiadores podem, dependendo da dose radiação aplicada,inibir brotação em tubérculos ( batata ) , bulbos ( cebola e alho)

; destruir tenia,trichinella em carnes ; matar e esterilizar insetos em cereais, farinha, frutosfrescos e secos; esterilizar larvas e reduzir a população de fungos em frutose vegetais; destruir salmonella em carnes, frango, ovos; reduzir a populaçãode micróbios em ingredientes e especiarias e preservar alimentosperecíveis, por longo período, sem refrigeração.

As unidades móveis, são mais utilizadas utilizadas para produtosagrícolas, na época de suas colheitas. São fontes de menor atividade quesão transportadas até o local, em blindagens apropriadas. A estruturamecânica para irradiação é também transportável.

Aceleradores de elétrons

Aceleradores de elétrons de baixa energia ( menor que 8 MeV) e defeixes intensos são utilizados para tratamento de materiais em indústrias,por exemplo na melhoria da capacidade de isolamento elétrico de fios comrevestimento de resina, plástico ouborracha, implementados por extrusão.

A eliminação de irregularidades e de bolhas de ar permite melhor compactação e homogeneidade de desempenho.Alguns materiais como, madeiras embebidas em polietileno, podemse tornar extremamente duras e resistentes à quebra, fricção ou arranhões,com a eliminação de átomos de hidrogênio e substituição de suas ligaçõesquímicas por ligação com átomos de carbono, mais forte, mas de modoaleatório, num mecanismo de “cross linking”, associado às fibras da madeira.

Estes aceleradores podem ser utilizados para tornar biodegradáveis,rejeitos e lixo, considerados de grande resistência no meio ambiente,quebrando as cadeias dos polímeros e anéis das moléculas químicas, pelairradiação.

Além da conservação de alimentos e insumos agrícolas porirradiação, muitas pesquisas biológicas são desenvolvidas utilizandoradioisótopos. A técnica de traçadores para o desenvolvimento de vacinas,espécies resistentes, medicamentos, etc., é muito utilizada em trabalhos dedesenvolvimento agrícola e ciências da saúde.

Fertilizantes marcados com fósforo-32 radioativo podem indicar a velocidade de captação dos nutrientes do solo pelas plantas e avaliar odesempenho de cada tipo, medindo-se com um detector, a variação donível de atividade das folhas e várias partes de uma planta.Nos laboratórios onde se realizam estas pesquisas, é muitoimportante para os técnicos o treinamento de manipulação correta e seguradas soluções e produtos radioativos, sob pena de sofrerem contaminação.

As atividades envolvidas nestes materiais radioativos se situam na faixa de 100 a 300 mCi. Assim, eles devem ser devidamente guardados, blindados, manipulados em capelas apropriadas e em áreas controladas.

Geocronologia e datação

Utilizando isótopos radioativos de meia-vida bem grande, inclusive daordem da idade da Terra, possuindo uma abundânciarazoávelpara permitirsua medição e o tipo adequado de radiação, pode-se determinar a idade deformação emodificação de elementos geológicos, como por exemplo,rochas, lavas, cristalização, mudança de eixo magnético da Terra, idade defósseis e formação de petróleo, carvão.

A datação de um animal ou planta com o C-14 se baseia no fato que, durante a sua vida, ele é absorvido junto com os alimentos, e assim,compensa, a quantidade que é perdida devido ao decaimento radioativo doisótopo. Em caso de morte, a absorção cessa abruptamente e, daí emdiante só ocorre o decaimento em taxa fixas. Medindo-se a radioatividaderestante na matéria orgânica morta, é possível calcular sua idade.

A datação com carbono-14 mais polêmica foi a do Santo-Sudário. Os resultados indicaram uma idade correspondente à Idade Média, e não de2000 anos atrás, época da morte de Cristo. Alguns defensores,argumentaram que, a datação foi dos fungos e produtos de contaminaçãodo sudário e não das fibras do tecido de linho.

Outros pesquisadores,acreditam que foi um elemento elaborado na Idade

Média, época em queera muito comum a fabricaçãoe venda de lembranças de eventosimportantes, inclusive para fins de manipulação religiosa e comercial. Obviamente que esta datação não é conclusiva, mas indicativa.

Geração de energia

Os radioisótopos podem ser utilizados como elementos para gerarenergia térmica ou elétrica.Além das baterias que geram corrente elétrica em pequenas quantidades, existem os reatores nucleares que podem gerar até 1300.Megawatts por unidade.

Os reatores que usam a fissão emcadeia do U-235, se baseiam na transformação daenergia cinética dos fragmentos de fissão, em calor,dentro do elemento combustível. Desta forma, é bom esclarecer que,embora o U-235 seja um isótopo radioativo do urânio natural, suaradioatividade não contribui para o processo de geração de energia.

Inclusive, se os seus fragmentos de fissão não fossem radioativos, após transferirem, por colisões sucessivas, sua energia cinética para a pastilhade urânio enriquecido , sob a forma de calor, o reator nuclear talvez fosseconsiderado uma máquina perfeita de geração de energia. Infelizmente, istonão ocorre e, assim, muitos dispositivos e trabalho associado sãonecessários para blindar as radiações

( indesejáveis) e conter os rejeitosdos elementos combustíveis gastos.

O princípio básico de operação de um reator é a obtenção da reaçãonuclear de fissão do núcleo do U-235, ao capturar um nêutron. A energialiberada em cada fissão é cerca de 200 MeV. Assim, utilizando uma massae uma geometria adequada de combustível enriquecido de U-235,denominada massa crítica, buscase estabelecer o processo de reação defissão em cadeia, onde os nêutrons produzidos numa fissão, apósmoderação, atingem outros núcleos de U-235, fissionando-os.

Amanutenção da criticalidade da massa de combustível, permite a geração de grandequantidade de energia, sob a forma de calor que, posteriormente,é aproveitada para aquecer água e torná-la vapor num recipiente,denominado gerador de vapor. Este vapor aciona turbinas que, acopladas ageradores, geram eletricidade em grande escala.Comose pode observar, o reator é uma gerador termo-elétrico deenergia, onde a fonte de calor está situada dentro do vaso de pressão.

Aoinvés de ser proveniente da queima de gás, óleo ou carvão, como nas usinas convencionais, o calor provém da reação nuclear de fissão.Devido ao baixo nível de enriquecimento do U-235, de 1 a 3%, umreator nuclear nunca pode explodir como uma bomba atômica. Esta tem umnível de enriquecimento isotópico acima de

90%. Explosões de caráterquímicoe desastres de supercriticalidade podem ocorrer, conforme ocorreucom o reator de Chernobyl e de Thre Mile Island.

Acidentes em que ocorre a fusão do núcleo, por superaquecimento, acompanhado com uma explosão química que permite a liberação degrande quantidade de material radioativo ( fragmentos de fissão, produtosde ativação) para o ambiente, podem ocasionar a contaminação deextensas áreas, até países, e causar a morte de muitas pessoas.

Daí a necessidade de um procedimento rigoroso de licenciamento, inspecção e manutenção da qualidade, para evitar tais eventos.Pequenos reatores, podem ser feitos para acionar dispositivos quenecessitam de energia elétrica em satélites e estações espaciais, bemcomo navios e submarinos com fins militares. Nestes dispositivos oimportante é ocontrole dos efluentes e, no caso de satélites, a sua quedaem ambientes habitados, causando danos e contaminação radioativa.

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