OBJETIVOS

O trabalho acadêmico a seguir tem como objetivo reunir dados da literatura acerca

das características dos materiais radioativos. Visa, através de livros especializados e

artigos científicos da área, enfatizar, sobretudo, a história, obtenção, aplicações,

deposição e o ciclo de vida destes materiais.

INTRODUÇÃO

Material radioativo pode ocorrer na natureza, no entanto, a quantidade disponível é

muito limitada. O uso difundido deste começou com a construção dos reatores

nucleares, no principio da década de 40. Desde então, o uso de material radioativo

na pesquisa, medicina, geração de energia tem ampliado rapidamente. O impacto

desses materiais na pesquisa tem sido comparável ao do microscópio, ema nos

anteriores. Em razão do risco em potencial das radiações, a utilização desses

materiais deixa o público em geral em estado de alerta, e os benefícios que o uso

desses compostos radioativos pode trazer é incalculável, no entanto, os efeitos

benéficos somente podem ser avaliados se os seus perigos são dimensionados.

Tragédias como o acidente radiológico de Goiânia, e os acidentes nucleares de

Chernobyl (Ucrânia) e Fukushima (Japão) são exemplos recentes do poder

destrutivo dos materiais radioativos em doses maiores que as permitidas a seres

humanos.

REVISÃO

- HISTÓRICO

A história recente dos materiais radioativos ,tem origem na descoberta da

radioatividade que data de pouco mais de um século.

De acordo com Okuno (1988), a história das radiações inicia-se em 1895, com a

descoberta de raios X por Wilhelm Conrad Roentgen. Roentgen estudava descargas

elétricas através de um tubo de raios catódicos. Ele concluiu que o tubo emitia raios

muito mais potentes, ainda desconhecidos e que podiam até atravessar corpos

humanos e sensibilizar filmes fotográficos. Assim, foi descoberta uma forma

fantástica de se observar o interior dos corpos, causando uma verdadeira revolução

na área da Medicina diagnostica.

O segundo evento importante nessa área foi a comunicação feita à Academia de

Ciências de Paris, em fevereiro de 1896, por Antoine Henri Becquerel. Nessa época,

ele havia retomado as pesquisas realizadas por seu pai com substâncias

florescentes que absorviam luz para depois a reemitirem. Becquerel colocou um

acerta quantidade de sulfato de uranio e potássio, um sal de uranio, sobre uma

placa fotográfica, embrulhada em um papel preto, expondo o conjunto à luz solar

durante vários dias. Quando o filme foi revelado, a posição do mineral ficou

claramente marcada com manchas escuras. Sua primeira comunicação sobre esse

assunto foi feita com base nessa experiência. Ele continuou suas pesquisas, até que

um dia o céu ficou nublado e não conseguiu repetir a experiência. Becquerel,

guardou, então, o sal de uranio sobre um filme fotográfico em uma gaveta, na

ausência de luz. Mais tarde, ao revelar a chapa, ele teve uma grande surpresa.

Esperava, no máximo, umas manchas pouco escuras devidas à luz difusa e ao

pouco tempo de iluminação. No entanto, as manchas estavam muito mais escuras

do que quando o conjunto havia sido exposto ao sol. Diante disso, Becquerel

anunciou que os efeitos os efeitos inesperados só poderiam ser devidos aos raios

emanados espontaneamente pelo sal de uranio. Nos próximos dois anos, Becquerel

estudou as emanações do uranio, mostrando que elas não diminuíam com o tempo

e que tinham propriedades similares aos raios X.

Em novembro de 1897, Mme. Curie passou a procurar outros materiais que

emitissem os “raios de Becquerel”. De fato, logo a seguir, ela descobriu que o tório

também emitia esponteamente raios semelhantes aos do uranio e com intensidade

análoga. Propôs o uso do termo radioatividade, significando ativado por uma

radiação penetrante que preenche todo o espaço, para a emissão de “radiância”,

pelos corpos como o uranio e o tório, que foram chamados “radioelementos”. Em

meados de 1898, Pierre Curie, associou a sua esposa, Mme. Curie, nos estudos

desses fenômenos. Em julho do mesmo ano, em um artigo com o nome de ambos,

propuseram o nome Polônio a um novo elemento, que era 400 vezes mais radioativo

que o uranio. Quatro meses depois, anunciaram a existência de outro elemento

radioativo, ao qual propuseram o nome radio. Curie separou de centenas de quilos

de pechblenda, 100 mg de cloreto de radio que era espontaneamente luminoso e

teve um papel extremante importante na terapia do câncer.

Ainda em 1898, Ernest Rutherford, iniciou os estudos para desvendar a natureza

dos “raios de Becquerel”. Um ano depois concluía que a emanação proveniente dos

materiais radioativos era complexo, sendo constituído por pelo menos dois tipos de

radiação: um deles, facilmente absorvido, e o outro muito mais penetrante, sendo

ambos desviados por campos magnéticos, só que em direções opostas. Por

conveniência, tais radiações foram chamadas, respectivamente, radiação alfa e

radiação beta. Hoje, elas são mais comumente denominadas partículas alfa e beta.

Em 1900, Paul Villard identificou um terceiro tipo de radiação, que recebeu o nome

de radiação gama, que a o contrario dos dois primeiros tipos, não sofria deflexão em

campos magnéticos. Foi também Rutherford que estabeleceu que a radiação gama

é uma onda eletromagnética de mesma natureza que os raios X, porem mais

energética.

Ate 1934, as radiações utilizadas na Medicina eram os raios produzidos por tubos de

raios X, e as radiações alfa, beta e gama, provenientes de radionuclídeos naturais.

Em 1934, Irène Curie, filha de Mme. Curie, e seu marido Frédéric Joliot produziram

pela primeira vez, os elementos radioativos fosfora-30 e nitrogênio-13,

bombardeando alumínio e boro, respectivamente, com partículas alfa emitidas por

uma fonte natural de polônio. Isto, é, eles conseguiram transformar elementos

comuns que não eram radioativos em elementos radioativos. Desde então, os mais

diferentes tipos de radionuclídeos têm sido produzidos, bombardeando elementos

não radioativos com partículas aceleradas em máquinas.

Hoje em dia, esses radionuclídeos são utilizados nas mais diversas áreas, podendo-

se citar entre as mais importantes a diagnose e a terapia de doenças, ensaios não

destrutivos, conservação de alimentos, esterilização de materiais cirúrgicos e

médicos, produção de nova variedade de plantas etc.

Entretanto, a radiação provoca danos nos seres humanos. Qualquer uso que se faça

dela deve, portanto, ser feito criteriosamente, com conhecimento de proteção

radiológica e com responsabilidade. No inicio da historia da radiação pouco se sabai

sobre os efeitos danosos quase nada sobre os efeitos tardios. Cientistas precursores

tiveram queimaduras na pele e muitos morreram precocemente com leucemia ou

algum outro tipo de câncer.

Entre 1917 e 1924, cerca de 800 moças trabalhavam em industrias de relógios em

New Jersey, pintando mostradores e ponteiros de relógio com uma solução

contendo rádio, que os tornava luminescentes. Elas afinavam o pincel nos lábios,

ingerindo, dessa forma, todos os dias um pouco de rádio. Ate 1950, havia registro de

41 mortes entre essas moças com destruição de ossos, câncer nos ossos e anemia

aplástica.

Durante a década de 1920, o rádio foi usado para tratamento das mais diferentes

doenças, tais como artrite, gota, ciática, nevralgia, lumbago, sífilis etc. em 1929, o

Conselho de Farmácia e Química da Associação Medica Americana, anunciou que

soluções de radio e radônio não podiam ser aceitas como agentes terapêuticos, por

falta de evidencias clinicas e claras

-OBTENÇÃO

Os materiais radioativos são obtidos da natureza de duas formas: os materiais

radiativos naturais e os artificiais.

Materiais radioativos naturais:

Para Luiz Tahuata e Elizabeth Santos de Almeida(1984), quando o mundo foi

originalmente formado, muitos elementos radioativos foram formados junto com os

elementos estáveis.

Entre aqueles materiais radioativos que ocorrem naturalmente, esta um dos isótopos

do potássio K40, o potássio que naturalmente com numero atômico igual a 19, tem 3

formas: K39, K40, K41. O K40 é somente 0,0118% de todo o potássio natural, e é

radioativo com uma meia-vida de 1,28 x 109 anos. Como essa meia-vida é muito

grande, o potássio é somente fracamente radioativo. Contudo o potássio é um

importante elemento nos organismos vivos, porque está associado ao tecido

gorduroso, e é possível estimar a gordura do corpo medindo sua quantidade de K40.

O uranio é o mais comumente conhecido material radioativo de ocorrência natural. O

uranio natural consiste de 2 isótopos: 99,28% de U238. O U238 tem uma meia-vida de

4,51 x 109 anos, e o U235 te uma meia-vida de 0,71 x 109. Existem trabalhos que

mostram que há cerca de 5 bilhões de anos, a quantidade de U235 e u238 deveria ter

sido igual. Isso é indicativo que esses elementos devem ter sido formados entre 4 e

6 x 109 anos atrás, que é o tempo de formação dos elementos da terra e do sistema

solar. Isto não se refere à formação do universo que, segundo astrônomos, deve ter

sido 3 ou 4 vezes essa idade.

A presença na atmosfera de gás radônio Rn222 e de radionuclídeos produtos de seu

decaimento, bem como de poeiras de minério contendo a serie do tório, causam os

principais problemas na mineração de uranio a céu aberto.

O rádio, com uma meia-vida de somente 1.600 anos, também ocorre naturalmente

em rochas. Quando o uranio decai por emissão alfa, o produto-filho também é

radioativo. De fato, existe uma longa sequencia de elementos radioativos (cadeia ou

série radioativa) quando o urânio, decai, ate chegar ao chumbo, que é estável. O

rádio é um dos elementos ao longo dessa cadeia, e assim é encontrado em minério

de uranio. As series radioativas naturais são mostradas na figura 1.1.

Figura 1.1-Séries Radioativas Naturais-CNEN-Apostila Educativa-Radioatividade

Materiais Radioativos Artificiais

Com o desenvolvimento de reatores nucleares e máquinas aceleradoras de

partículas, muitos radioisótopos puderam ser “fabricados” (produzidos), utilizando-se

isótopos estáveis como matéria prima. Isso significa que ocorre a transformação de

um elemento que não ocorreria naturalmente na natureza, mas que pode ser

induzido em laboratório.

Conforme Christiano Alvernaz (2010), quando uma série de elementos radioativos

não é encontrada na natureza, é denominada artificial. Um exemplo bastante

conhecido é o Plutônio (Pu239), resultante da absorção de um nêutron por um núcleo

de urânio (U238), em um reator nuclear. Nas aplicações industriais e na medicina, os

mais conhecidos são o Cobalto-60 e o Césio-137.

O primeiro é um metal duro, de cor cinza azulada, encontrado de forma estável (não

radioativo) na natureza. Tem características parecidas com o ferro, podendo

inclusive, ser magnetizado. O isótopo radioativo mais conhecido é o Cobalto-60,

descoberto por Glenn T. Seaborg e John Livingood, na Universidade da California -

Berkeley, na década de 30. O Cobalto não radioativo ocorre em vários minerais, e foi

utilizado durante centenas de anos para dar coloração azulada a cerâmicas e ao

vidro. O radionuclídeo Cobalto-60 é produzido para uso comercial em aceleradores

lineares, mas também surge como produto da operação de reatores nucleares,

quando materiais estruturais, como o aço, é exposto à radiação. Sua meia-vida é de

5,27 anos e decai em Níquel-60 por emissão beta e gama. O Cobalto-60 é utilizado

em muitas aplicações, em radiografia (gamagrafia) industrial, como medidores de

nível, de espessura, esterilização de objetos e alimentos e em radioterapia em

hospitais. Nas aplicações médicas e industriais, o Cobalto-60 (assim como outros

radionuclídeos) é encapsulado em metal blindado, recebendo o nome de fontes de

radiação.

Já o césio é um metal encontrado em forma estável na natureza em vários minerais.

O mais conhecido isótopo é o Césio-137, mas há também o Césio-134. Foi

descoberto na Universidade da Califórnia - Berkeley na década de 30 por Glenn T.

Seaborg e sua colega, Margaret Melhase. O Césio-137 é um dos produtos de fissão

tanto do Urânio como do Plutônio. É um metal macio, maleável, de cor branca

prateada. É um dos três metais encontrados em estado líquido a temperatura

ambiente (~28º C). Tem uma meia-vida de 30 anos e decai por emissão beta e

gama em Bário- 137. É utilizado na indústria em medidores de densidade, nível,

espessura e para a caracterização de rochas na perfuração de poços de petróleo.

Na medicina é utilizado em radioterapia no tratamento de neoplasias.

APLICAÇÕES

Presentemente os materiais radioativos estão sendo largamente empregados em

pesquisas na medicina, biologia, química, agricultura e na indústria, que podem vir a

ter um importante efeito em nossa civilização. Mesmo um breve resumo de todas as

possiblidades seria extenso. e teria que sofrer correções varias vezes por ano. Aqui

serão apresentadas somente algumas de suas mais interessantes aplicações.

Em um artigo, Nuvarte Setian afirma que o iodo radioativo tem sido, há mais de 50

anos, usado no tratamento de adultos portadores de doença de Graves. Porém, este

uso tem sido evitado em crianças e adolescentes por muitos endocrinologistas, com

receio da possibilidade de aparecimento de leucemia e câncer da tireóide. Alguns

autores detalharam os resultados do seguimento de 116 pacientes com menos de

20 anos de idade (3,7 a 19,9 anos) e que foram tratados com iodo radioativo. No

seguimento de cerca de 30 anos, nenhum caso de leucemia ou de câncer da tireóide

foi registrado. No início, como o objetivo era alcançar um estado de eutireoidismo, as

doses do iodo utilizadas eram muito baixas tornando, muitas vezes, necessário um

novo tratamento. Posteriormente, foram utilizadas doses maiores, o que levou todos

os pacientes a um quadro de hipotireoidismo, com exceção de dois deles. As

pacientes que engravidaram não apresentaram aumento do número de anomalias

congênitas nem abortos espontâneos, comparados à população geral. Estes

resultados levaram os autores a concluir que o tratamento da doença de Graves

com radioiodo mostrou-se seguro e eficaz a longo prazo, no entanto, o receio dos

efeitos adversos do radioiodo em crianças com faz com que muitos médicos

prolonguem durante anos o tratamento medicamentoso da doença. O tratamento

clínico pode mostrar-se desapontador, não levando à remissão da doença, ao lado

do considerável número de efeitos colaterais provocados pelas drogas

antitireoideanas. O tratamento cirúrgico, opção considerada boa quando nas mãos

de um cirurgião hábil, tem um custo maior (cirurgia, cicatriz). Considerando-se que

um tratamento medicamentoso deve ser tentado, pois o quadro pode mostrar

remissão em um ou dois anos. Se isso não ocorrer o radioiodo é uma boa opção

pela experiência já registrada em um tratamento que tem uma história de mais de 50

anos.

No trabalho acadêmico de C. Andrello Et. alli(2004) utilizou-se o césio-137 para

avaliar as taxas de perda ou ganho de solo numa microbacia com diferentes

culturas, situada no município de Cambe (PR),. Foi utilizada uma equação teórica

que considera a perda ou ganho de solo num ponto diretamente proporcional à

redistribuição de césio-137. Uma amostragem em transectos foi efetuada com o

objetivo de avaliar a redistribuição de solo dentro da microbacia. Um ponto em mata

nativa na microbacia foi amostrado para estimar a quantidade de césio-137

depositado na região pela precipitação radioativa. Os pontos amostrados em área de

pastagem apresentaram, em sua maioria, perda de solo. Os pontos amostrados em

área de cafeeiro não apresentaram perda nem ganho de solo. Os pontos

amostrados em área de soja, em sistema convencional de preparo de solo,

apresentaram perda de solo.

O presente trabalho desenvolvido por Cristiano Magela Floriano no Laboratório de

Pós-Colheita do Departamento de Fitotecnia Instituto de Agronomia da UFRRJ com

frutos obtidos no Sítio do Maracujá-doce, no município de Paty do Alferes. Após

serem selecionados, os mesmos foram transportados até o Instituto de Pesquisa e

Desenvolvimento para serem irradiados. Os frutos receberam os seguintes

tratamentos: Irradiação com fonte de Césio 137 (Cs137) nas doses de 0,1; 0,2; 0,5 e

1,0 kGy. Após o tratamento, todos os frutos foram armazenados em temperatura de

12C e 90% de UR. Foram feitas avaliações de 4 em 4 dias através de

determinações de aparência, perda de massa fresca, firmeza apical e equatorial,

sólidos solúveis totais, pH, acidez total titulável, ácido ascórbico e longevidade dos

frutos. Todos os frutos, independente da dose de radiação gama a que foram

submetidos apresentaram alterações na aparência no decorrer do período de

armazenamento e tiveram tendência a perda de firmeza tanto firmeza apical quanto

firmeza equatorial. Houve uma pequena variação no teor de sólidos solúveis totais,

sendo que o processo de irradiação levou os frutos de maracujá-doce a um

comportamento não tradicional, não apresentando a uma tendência única de

acúmulo ou de redução de sólidos solúveis totais. Conclui-se que as doses mais

baixas favoreceram ao aumento do período de conservação com manutenção da

qualidade e sanidade dos frutos do maracujazeiro doce durante o período de 28 dias

de armazenamento dos frutos.

Gaines(1975) defende que na indústria, os radioisótopos são extremamente úteis.

Um dos primeiros usos dos radioisótopos foi a radiografia. O conhecido aparelho de

raios X foi substituído por um emissor de raios γ, que é mais facilmente manejado,

embora deva ser contida numa espessa blindagem de chumbo, quando não está em

uso. A radiografia industrial permite testar produtos industriais sem danificá-los e em

poucos segundos.

Ainda o mesmo Gaines (1975) afirma agricultura possui diversas aplicações dos

radioisótopos. Empregam-se elementos radioativos traçadores para estudar os

fertilizantes e o metabolismo dos minerais nas plantas, usam-se fertilizantes

marcados com Fósforo-32 para medir a quantidade de fosfato existente no solo e o

consumo de fósforo pelas plantas. As radiações têm, ainda, sua utilidade na luta

contra os insetos. O método usado é o da esterilização dos machos, e consiste no

seguinte: insetos são criados em massa e, antes que cheguem à maturidade, são

esterilizados por meio de radiação controlada. Em seguida são libertados na região

infestada. O acasalamento improdutivo dos machos com as fêmeas que estavam em

liberdade acaba por levar a extinção da espécie. Esta técnica foi empregada para

acabar com as moscas das frutas, que danificavam laranjas e outros frutos.

-CICLO DE VIDA

Eliezer de Moura Cardoso Et. alli

LIXO ATÔMICO

Os materiais radioativos produzidos em Instalações Nucleares (Reatores Nucleares,

Usinas de Beneficiamento de Minério e Tório, Unidades do Ciclo do Combustível

Nuclear), Laboratórios e hospitais, nas formas sólida, liquida 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 por causa dos riscos que apresentam9 são

"rejeitados" e por isso 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.

 

TRATAMENTO DOS REJEITOS RADIOATIVOS

Os rejeitos radioativos precisam ser tratados, antes de serem liberados para o meio-

ambiente, se for o caso. Eles podem ser liberados, quando o nível de radiação é

igual ao do meio-ambiente e quando não apresentam toxidez química.

Rejeitos sólidos, líquidos 011 gasosos podem ser, ainda, classificados, quanto à

atividade, em rejeitos de baixa, média e alta atividade.

Os rejeitos de meia-vida curta são armazenados em locais apropriados, até sua

atividade atingir um valor semelhante ao do meio- ambiente, podendo , então , ser

liberados. Esse critério de liberação leva em conta somente a atividade do rejeito. É

evidente que materiais de atividade ao nível ambiental, mas que apresentam toxidez

química para o ser humano ou que sejam prejudiciais ao ecossistema, não podem

ser liberados sem um tratamento químico adequado.

Rejeitos sólidos de baixa atividade, como parte de maquinária contaminadas, luvas

usadas, sapatilhas e aventais contaminados, são colocados em sacos plásticos e

guardados em tambores ou em caixa de aço, após identificação, classificação e

etiquetagem.

Os produtos de fissão, resultantes do combustível nos reatores nucleares, sofrem

tratamento especial em Usinas de Reprocessamento, onde são separados e

comercializados para uso nas diversas áreas de aplicação de radioisótopos Os

materiais radioativos restantes, que não têm justificativa econômica para serem

utilizados, sofrem tratamento químico especial e são vitrificados, guardados em

sistemas de contenção e armazenados emDepósitos de Rejeitos Radioativos.

Os problemas relacionados com os rejeitos radioativos não são somente técnicos e

sim, na sua maioria, políticos, particularmente no que diz respeito seleção de locais

para a estocagem.

 

Resumo: A radioatividade foi uma das maiores descobertas da

humanidade. Atualmente, sua utilização é vasta com aplicação em

várias áreas, uma das primeiras aplicações foi na medicina, seguida da

agricultura, indústria e geração de energia elétrica, contribuindo de

modo significativo para os conhecimentos desenvolvidos no século XX.

A energia do seu núcleo também possibilitou uma utilidade negativa, ou

seja, direcionada para fins bélicos, trazendo várias conseqüências,

sobretudo à saúde dos seres vivos.

A Radioatividade favoreceu significadamente a história da

humanidade, principalmente com sua enorme contribuição em diversas

áreas nesse século, representando uma ferramenta extremamente útil

na medicina, química, arqueologia, alimentícia, industrial e entre outras.

Infelizmente, o mau uso desta ferramenta na construção de bombas

atômicas tem ameaçado até hoje a população mundial. As

conseqüências de desastres evolvendo radioatividade são, sem dúvida,

catastróficas, gerando mortes, danos físicos e psicológicos a milhares

de pessoas, além de gerar impactos ambientais que alteram o equilíbrio

ecológico.

O desenvolvimento desse potencial deve estar em mãos seguras de um

grupo seleto que utilize a radiação e a energia nuclear de forma

responsável, e não colocando em risco a humanidade.