Lixo atômico

Enquanto as reações de fissão nuclear acontecem nos reatores, vão se acumulando centenas de isótopos radioativos, o que vai diminuindo aos poucos, a eficiência da usina. Por essse motivo, o combustível nuclear precisa ser, periodicamente, trocado... uma vez que, o então resíduo, ainda que contenha radioisótopos, não é mais capaz de sustentar o funcionamento da usina. É o que chamamos de rejeito nuclear ou lixo atômico.
Alguns desses radioisótopos apresentam meias-vidas curtas... logo, em questão de pouco tempo, já não mais representarão perigo; outros, porém, podem levar até milhares de anos para atingir níveis seguros de radiação, tais como o estrôncio, o plutônio e o césio.
Estamos, então, diante de um dos maiores problemas no que diz respeito à energia nuclear: o que fazer com esses isótopos radioativos até que deixem de ser perigosos? Onde armazená-los? É sabido que somente depois de 20 meias-vidas a radioatividade emitida por resíduos nucleares atinge valores aceitáveis para exposição biológica. Para o caso do estrôncio - 90 , um dos resíduos mais perigosos, isso significa algo em torno de 600 anos!!
Em boa parte das usinas nucleares eles são simplesmente guardados em tanques de resfriamento junto à propria usina.






Angra 1 e 2: lixo atômico
em depósito provisório

A BOMBA ATÔMICA

A explosão de uma bomba desse tipo tem por base a enorme quantidade de energia liberada na fissão nuclear. O desenvolvimento da bomba (como a que marcou o final da 2ª Guerra Mundial) foi possível, graças ao Projeto Manhattan, que sob o comando dos norte-americanos, concentrou milhares de homens e alguns dos mais brilhantes cientistas da época.


(vídeo: Como funciona uma bomba atômica)

Após a explosão um vento fortíssimo começa a soprar, trazendo um calor quarenta vezes mais sufocante que um dia quente de verão, capaz de derreter peças de metal e vidro!...No céu se vê uma bola de fogo mais brilhante que o Sol, que cresce até apresentar mais de um quilômetro de largura e queima por alguns segundos a temperaturas que só se verificam nas estrelas!! A onda de choque gerada pelo aumento da pressão doar, gera ventos que chegam à velocidade de mais de 1500 km/h, formando um vendaval que destrói tudo que fica em seu caminho, inclusive, fortes construções de concreto.

* Na foto ao lado vê-se o que restou de uma pessoa que se encontrava sentada na escada no momento da explosão da bomba atômica sobre Hiroshima: uma sombra!!!!

Segundos depois da detonação forma-se como consequência da enorme diferença de pressão originada pelos ventos iniciais, um deslocamento de ar quente no sentido do centro da explosão, o que funciona como um granda aspirador, sugando os destroços de tudo que foi devastado. Esse deslocamento de ar atinge alguns quilômetros de altitude; por fim, a nuvem carregada de destroços acaba por se resfriar e começa o caminho de volta à superfície: é nesse momento que se forma o "cogumelo atômico".

Saldo após a explosão sobre Hiroshima: 6 quilômetros quadrados de devastação, mais de 78 mil mortes instantâneas e quase 70 mil feridos - números que se tornariam mais que o dobro ao longo dos anos, como consequência da exposição diária à radiação ionizante, principalmente do tipo gama.

Hiroshima antes da explosão ........... e, segundos após a explosão

Nos dias que se seguiram, outros milhares de pessoas sofreram com cansaço extremo, dores de cabeça, náuseas, vômito, febre, manchas na pele, queda de cabelos, gengivas sangrando, queimaduras, etc....

Três dias depois da explosão em Hiroshima, outra bomba atômica de mais de 20 quilotons - essa, com um combustível nuclear à base de plutônio em vez de urânio - matou aproximadamente 70 mil pessoas, em Nagasaki.

O Japão, diante de tantas perdas, se rendeu... e terminava um dos eventos mais vergonhosas da história da humanidade: a Segunda Guerra Mundial....

A fissão nuclear e a bomba atômica

Em 1934, o casal Curie-Joliot descobriu que era possível transformar elementos não radioativos em outros, radioativos, por meio de reações nucleares feitas em laboratório - uma transmutação - onde utilizaram partículas alfa no bombardeio dos átomos a serem transmutados.

Coube ao italiano Enrico Fermi, sugerir a substituição dessas partículas por nêutrons, já que a ausência de carga elétrica evitaria a repulsão nuclear, facilitando, então o processo.

Os cientistas alemães Otto Hahn e Fritz Strassman executaram a experiência imaginada por Fermi, isto é, obter o elemento de número atômico 93 a partir do bombardeio de U -238 com um nêutron, o que levaria o átomo de U -238 a emitir uma partícula beta. E, para surpresa, inclusive dos realizadores, foi detectada a formação de átomos de bário (Z = 56)! Foi quando a cientista austríaca Lisa Meitner concluiu que o núcleo de urânio havia se fragmentado em pedaços menores - um deles, o bário. O fenômeno foi então batizado de fissão nuclear. Estava, então , dado o primeiro passo, quase por acaso, para a produção da bomba atômica.



A estabilidade do núcleo atômico depende de muitos fatores, sendo, portanto, muito difícil fazer qualquer previsão quanto a essa propriedade;alguns fatos, contudo, puderam ser observados pelos cientistas:

• núcleos com números pares tanto de prótons quanto de nêutrons costumam ser mais estáveis do que aqueles que apresentam ao menos uma dessas quantidades em valor ímpar. É muito raro um núcleo estável com números ímpares de prótons e de nêutrons.



• para átomos com número atômico menor ou igual a 20, os isótopos mais estáveis apresentam a razão n/p ( nºde nêutrons/nº de prótons) igual ou próxima de 1.
  

Acompanhe:

carbono - 12 (estável) : n/p = 6/6 = 1.

carbono - 14 (radioativo) : n/p = 8/6 = 1,33...

Quando ocorre uma fissão nuclear, uma quantidade ENORME de energia é liberada ! Se 1g de trinitrotolueno sofre combustão, 2,80 kJ são liberados... se 1g de U -235 sofre fissão, 84 milhões de kJ serão liberados!!!

Reação em cadeia

A liberação de dois ou três nêutrons na fissão de cada núcleo de U -235 permite que eles caussem a fissão de mais alguns núcleos desse isótopo do urânio que, fissionados, vão liberar mais nêutrons, que, por sua vez fissionarão outros núcleos de U - 235, e assim por diante - trata-se de um efeito dominó, uma reação em cadeia capaz de liberar quantidades de energia e radiação sempre crescentes, atingindo proporções inimagináveis!!!

Para que a reação em cadeia prospere, é necessário, no entanto, uma massa mínima do isótopo que está sofrendo fissão, ou os nêutrons escapam para o meio externo, e a reação em cadeia é interrompida - é o que chamamos de massa crítica. Para o urânio, essa massa é de alguns quilogramas.

Enriquecimento do urânio

Entre os isótopos do urânio, o único que sofre fissão nuclear é o U -235. Ocorre que a abundância desse isótopo na natureza é em torno de 0,7% da massa das amostras de urânio natural; o resto é de U - 238. Para aumentar a proporção do primeiro nessa mistura,utilizam-se técnicas de enriquecimento de urânio. O urânio extraído da natureza é transformado, por meio de reações químicas, no U3O8, um óxido de cor amarela -o yellow cake....Em seguida, esse óxido é transformado no gás UF6 para que o urânio possa ser enriquecido.

A partir daí, há duas opções principais:

• enriquecimento do urânio por difusão gasosa
• enriquecimento do urânio por ultracentrifugação (opção adotada no Brasil, que utiliza uma ultracentrífuga que gira a 70 mil rotações por minuto com o gás UF6 em seu interior).

Depois que o urânio foi enriquecido, as moléculas de UF6 são convertidas a átomos de urânio metálico. Agora, no entanto, haverá uma fração de U - 235 muito maior que os 0,7% da mistura original.

Atingindo-se valores próximos a 90%, tem -se o enriquecimento suficiente para uma bomba atômica; já para as usinas nucleares, o enriquecimento exigido é de valores em torno de 3%.

Radioatividade e medicina

Uma das mais importantes ferramentas utilizadas em diagnósticos ultimamente, tem sido os rastreadores ou traçadores radioativos (radioisótopos que, usados em quantidades ínfimas, podem ser acompanhados por detectores de radiação dentro de um organismo vivo). Administrados ao paciente por via endovenosa ou oral, em pequenas doses para não representar perigo à saúde, eles se concentram na região do corpo que deve ser examinada, que poderá, então, ser investigada pela técnica da cintilografia, onde, em um aparelho chamado de câmara de cintilação, ocorre a emissão de uma pequena luminosidade (ou cintilação) quando a radiação proveniente do paciente é detectada, transformando esse sinal em uma imagem.

A cintilografia é diferente de outros métodos de imagem porque tem or objetivo avaliar a função dos órgãos: é o corpo por dentro, funcionando, em tempo real!
A avaliação funcional é baseada na capacidade que os órgãos e as células do nosso organismo têm de concentrar e metabolizar diferentes substâncias; ao administrarmos compostos contendo átomos radioativos semelhantes a essas substâncias, passamos a ser capazes de visualizar como nossos órgãos e células estão trabalhando: se um tecido doente perdeu a capacidade de concentrar alguma substância, a cintilografia mostrará isso como uma mancha na imagem - a "mancha fria".
Muitos compostos radioativos ou radiofármacos diferentes podem ser utilizados para estudar a função de diferentes estruturas, como por exemplo:

• flúor - 18 - utilizado em cintilografias cerebrais


• fósforo - 32 - utilizado em cintilografias do fígado, olhos e tumores


• tálio - 201 - utilizado em cintilografias do coração

A radioterapia

Além de auxiliar no diagnóstico de doenças, a radioatividade pode auxiliar no tratamento de algumas delas - o câncer, por exemplo. O cobalto - 60 é um dos radioisótopos mais utilizados na radioterapia externa - modalidade em que a radiação é emitida de fora pra dentro do corpo do paciente - uma vez que emite radiação gama, capaz de penetrar no corpo e atingir a região doente. Na radioterapia interna, o radioisótopo é ingerido ou administrado via intravenosa. Nesta modalidade, outros isótopos também são usados: iodo - 125 (meia - vida de 60 dias) ou o irídio - 192 (meia - vida de 74 dias).

Questões de Radioaticidade UFPE

01.) (UFPE/UNIVASF - 2008) a radiação gama consiste de :
a) partículas constituídas por elétrons, como consequência de desitegração de nêutrons

b) ondas eletromagnéticas emitidas pelo núcleo, como consequência da emissão de partículas alfa e beta

c) partículas constituídas por núcleos do elemento hélio

d) partículas formadas por dois prótons e dois nêutrons

e) partículas com massa igual à do elétron e sem carga

o2.) (UFPE - 2007 1ª FASE) O programa nuclear do Irã tem chamado a atenção internacional em função das possíveis aplicações militares decorrentes do enriquecimento de urânio. Na natureza, o urânio ocorre em duas formas isotópicas, o U -235 e o U - 238, cujas abundâncias são, respectivamente, 0,7% e 99,3% . O U - 238 é radioativo, com tempo de meia vida de 4,5 bilhões de anos. Independentemente do tipo de aplicação desejada.

Sobre o uso do urânio, considere a equação a seguir e analise as afirmativas:

1. O U - 238 possui três prótons a mais que o U - 235
2. Os três nêutrons liberados podem iniciar um processo de reação em cadeia.
3. O criptônio formadao tem número atômico igual a 36 e número de massa igual a 96.
4. A equação acima representa a fissão nuclear do urânio.
5. Devido ao tempo de meia vida extremamente longo, o U - 238 não ode , de forma alguma, ser descartado no meio ambiente.

Estão corretas apenas:

a) 2, 3, 4 e 5 b) 1, 3 e 4 c) 2, 4 e 5 d) 3, 4 e 5 e) 1, 2 e 5

Questões sobre radioatividade UPE

01.) (UPE - 99) Entre as alternativas a seguir relativas à radioatividade, assinale a verdadeira:
a) quando um núcleo radioativo emite uma partícula beta, seu número de massa aumenta de uma unidade e seu número atômico permanece constante.
b) na transmutação do U ( Z = 92, A = 238) em Pb ( Z = 82, A = 206 ), são emitidas 6 partículas beta e 8 partículas alfa.
c) o polônio Po ( Z = 84, A = 210 ) pertence à série do actínio.
d) depois de cem dias, 64,0 g de um isótopo radioativo decai a 2,0 g. Isso ocorre porque a meia - vida desse isótopo é igual a 20 dias.
e) bombardeando-se o Be ( Z = 4, A = 9 ) com um próton, obtém-se Be ( Z = 4, A = 8 ) acompanhado de um nêutron e de uma partícula beta.

02.) (UPE - 2001) A constante radioativa de um elemento "W" é igual a 1/50 / dia.
Analise atentamente as afirmativas a seguir:

• I - Partindo-se de 50 átomos de "W", decorridos 50 dias, teremos ainda no sistema 10 átomos de "W".
• II - A meia - vida do elemento radioativo "W" é de 35 dias.
• III - 80,0 g do elemento "W" são reduzidos para 40,0 g após decorridos 35 dias.
• IV - A meia - vida do elemento "W" é igual a 0,02 dias.

São verdadeiras:

a) I , II e III b) II e III c) III e IV d) I e IV e) I , III e IV.

03.) (UPE - 2003) Analise as afirmativas a seguir e assinale a verdadeira:

a) A vida - média de um radioisótopo é aproximadamente 70% do período de semidesintegração

b) Quando, num conjunto formado por 5.000 átomos de um radioisótopo, 10 se desintegram por minuto, conclui-se que a constante radioativa desse radioisótopo é igual a 500 átomos por minuto.

c) Em 1982, Chadwick descobriu o isótopo - 12 de carbono, bombardeando o berílio com partículas alfa

d) O rádio - 226 tem vida média de 2300 anos, então sua meia - vida será, aproximadamente, 1610 anos.

e) Uma partícula gama é mais pesada que uma partícula alfa, fato esse decorrente de sua velocidade ser muito maior que a da luz.

Emissões Radioativas.... o outro lado da moeda.

A falta de conhecimento científico leva , muitas vezes , à criação de mitos , tais como , acreditar que um alimento que foi submetido à radiação jamais deva ser consumido por um ser humano... a exposição à radiação tornaria esse alimento também radioativo!
No entanto , a exposição de um alimento a raios gama, por exemplo, livraria o alimento da presença de microrganismos causadores de doenças, uma vez que, essa radiação é extremamente eficaz na quebra de ligações químicas, o que levaria os microrganismos à morte!
A utilização da radioatividade traz benefícios a muitas áreas no mundo em que vivemos... uma de suas mais conhecidas aplicações está na Arqueologia, na determinação da idade de fósseis e objetos. As emissões beta a partir do carbono - 14 é a técnica mais importante utilizada para aquele fim.

Há muitos anos existe na Catedral de São João Batista em Turim, Itália, guardado como relíquia, um manto que teria envolvido o corpo de Jesus Cristo após a sua crucificação - o Sudário de Turim . O teste de carbono -14 , no entanto, determinou que o manto teria pouco mais de 600 anos de idade.... novo demais para ser da época de Cristo!.... fato este que deu início a uma grande polêmica envolvendo a Igreja católica e os cientistas.

Desde 1946, ano em que o americano Willard Libby desenvolveu a técnica de datação baseada no valor da meia-vida do isótopo do carbono - 14, os cientistas passaram a ter em mãos um recurso extremamente útil para a determinação da idade de muitos materiais que apresentam carbono em sua composição!

Essa técnica funciona de maneira razoavelmente simples... já que a vida em nosso planeta é baseada no elemento carbono e, consequentemente, nos seus três isótopos : C - 12 (98,9%) , C - 13 (1,1%) , C - 14 ( bastante raro). Senão, vejamos: as plantas absorvem moléculas de gás carbônico (CO2) contendo esses isótoos, que, vão passar pela cadeia alimentar, dos vegetais para os animais... dessa forma, todos os seres vivos irão apresentar algum carbono-14 em sua composição, em valores muito pequenos - próximos a 10 partes por bilhão (10 ppb). Esta taxa permanece razoavelmente constante pois, a velocidade de decaimento desse radioisótopo é praticamente igual àquela em que o organismo vivo o repõe ppor meio de sua alimentação ( ou fotossíntese). Só quando o ser morre é que o C - 14 se desintegra sem mais ser reposto no organismo... funciona como um "relógio nuclear" que seria acionado no exato instante em que a morte ocorresse! Então, medindo-se o teor de C -14 em um fóssil ou objeto e comparando-o ao valor normal da taxa desse isótopo em um ser vivo, pode-se chegar à sua idade com uma boa margem de exatidão!

O princípio da datação por carbono - 14, no entanto, apresenta restrições para a sua utilização; só poderá ser usado se:

• a amostra for originária de tecidos vivos, que um dia realizaram trocas gasosas com o ambiente;


• o objeto tiver mais de cem anos de idade ( que é o momento em que a atividade radioativa do C - 14 começa a ser perceptível ) e menos de 40.000 anos ( já que após a passagem de 7 períodos de meia - vida, o nível residual de radiação não pode mais ser detectado).

Outras técnicas de datação baseadas em fenômenos radioativos já foram capazes de revelar até a idade do nosso planeta: desta feita, utilizando o urânio - 238, que por uma longa sequência de emissões radioativas, se transforma no chumbo - 206, que é estável (não radioativo), processo que requer em torno de 4,5 bilhões de anos para se realizar! Análises das rochas mais antigas de nosso planeta indicaram que a proporção entre os átomos de urânio - 238 e de chumbo - 206 formado a partir do primeiro é de 1 : 1 . Isso significa que, desde o "nascimento" do planeta, metade desse isótopo de urânio presente nas rochas desintegrou-se formando chumbo - 206, o que corresponde a uma meia - vida do U - 238 , ou seja, 4,5 bilhões de anos!!!!!!

(Fonte : Planeta Química Ciscato & Pereira 1ª edição)

Emissões Radioativas

Na década de 1920, funcionárias de algumas fábricas americanas de relógios deveriam pintar com tinta luminescentenos números e ponteiros do mostrador de cada uma das peças produzidas, para que eles pudessem ser vistos no escuro. Na época, esse tipo de tinta continha sais de rádio - um elemento químico altamente radioativo - em sua composição. Ao molhar os pelos dos pincéis nos lábios, as "garotas-rádio" acabavam ingerindo pequenas quantidades desses sais todos os dias.
Uma dessas garotas contou que achou estranho quando, um dia, ao assoar o nariz, viu seu lenço brilhar no escuro... logo seus dentes começaram a cair... e, assim como muitas de suas colegas, morreu alguns anos depois, como resultado da exposição à radioatividade!

Em 1º de novembro de 2006, o ex-agente da KGB, Alexander Litvinenko, que se tornou um forte crítico do governo russo, começou a apresentar sinais de um misterioso envenenamento - sua garganta estava inchada e seus cabelos caíram! De acordo com os médicos de um hospital de Londres, o envenenamento teria sido causado pelo elemento polônio - 210. Litvinenko morreu menos de um mês depois!!!!

Se por alguma razão um material radioativo for inalado ou ingerido por alguém, no interior do coro podem-se formar radicais livres, que podem se ligar rapidamente a outras espécies químicas, buscando maior estabilidade. Assim, moléculas de DNA podem ter a sua constituição alterada e, consequentemente, também a informação genética que elas carregam, formando células defeituosas. Novas células formadas a partir da célula alterada, propagarão o mesmo defeito, levando à mutações e, em última instância, ao câncer.

O elemento rádio presente no pigmento utilizado em alguns relógios do início do século XX é um emissor de partículas alfa. A partir do momento em que é ingerido, o baixo poder de penetração dessas partículas as impede de atravessar a pele... presas no organismo,atacam e destroem os glóbulos brancos e vermelhos, instalando, então, rapidamente , um intenso quadro de anemia.

Basicamente , isso ocorreu com o espião russo Alexander Litvinenko... de maneira muito mais intensa. Apenas 1,0 micrograma de polônio - 210 correspondem a 3 quatrlhões de átomos radioativos! A quantidade desse elemento encontrada no corpo do espião seria capaz de matar cem pessoas!!!!!!!!

(Fonte: Planeta Química / Ciscato & Pereira 1ª Edição)

Aí, pessoal... a visita de vcs a este espaço é, pra mim, muito gratificante, porque representa a confirmação do objetivo desse blog: estimular o estudo da Química, trazer novidades, exercícios, questões de exames anteriores,etc. Assim, fiquem à vontade.. a "casa" é de vcs...aproveitem, deixem seus recados, façam sugestões, enfim, interajam... a "titia" agradece!!!!!!!!