Uma fonte radioativa é uma certa quantidade de um radionuclídeo que emite radiação ionizante. Este último geralmente inclui raios gama, partículas alfa e beta e radiação de nêutrons.
Papel das fontes
Podem ser utilizados para irradiação, quando a radiação desempenha uma função ionizante, ou como fonte de radiação metrológica para calibração do processo radiométrico e instrumentação. Eles também são usados para monitorar processos industriais, como medição de espessura nas indústrias de papel e aço. As fontes podem ser seladas em um recipiente (radiação de alta penetração) ou depositadas em uma superfície (radiação de baixa penetração), ou em um líquido.
Significado e aplicação
Como fonte de radiação, são usados na medicina para radioterapia e na indústria para radiografia, irradiaçãoalimentos, esterilização, controle de pragas e reticulação por irradiação de PVC.
Radionuclídeos
Radionuclídeos são selecionados de acordo com o tipo e natureza da radiação, sua intensidade e meia-vida. Fontes comuns de radionuclídeos incluem cob alto-60, irídio-192 e estrôncio-90. A medida da quantidade de atividade da fonte SI é o Becquerel, embora a unidade Curie histórica ainda esteja em uso parcial, por exemplo, nos EUA, apesar do NIST dos EUA recomendar fortemente o uso da unidade SI. Para fins de saúde, é obrigatório na UE.
Vida Vitalícia
Uma fonte de radiação normalmente vive de 5 a 15 anos antes que sua atividade caia para um nível seguro. No entanto, quando radionuclídeos com meia-vida longa estão disponíveis, eles podem ser usados como ferramentas de calibração por muito mais tempo.
Fechado e oculto
Muitas fontes radioativas estão fechadas. Isso significa que eles estão permanentemente contidos na cápsula ou firmemente ligados por um sólido à superfície. As cápsulas são geralmente feitas de aço inoxidável, titânio, platina ou outro metal inerte. O uso de fontes seladas elimina praticamente todos os riscos de dispersão de material radioativo para o meio ambiente devido ao manuseio inadequado, mas o recipiente não foi projetado para atenuar a radiação, portanto, é necessária blindagem adicional para proteção contra radiação. As fechadas também são usadas em quase todos os casos em que nãoé necessária a incorporação química ou física em um líquido ou gás.
Fontes seladas são classificadas pela AIEA de acordo com suas atividades em relação a um objeto radioativo minimamente perigoso (que pode causar danos significativos às pessoas). A razão utilizada é A/D, onde A é a atividade fonte e D é a atividade perigosa mínima.
Por favor, note que as fontes com um rendimento radioativo baixo o suficiente (como as usadas em detectores de fumaça) para não prejudicar os seres humanos não são classificadas.
Cápsulas
Fontes de cápsula, onde a radiação efetivamente vem de um ponto, são usadas para calibrar instrumentos beta, gama e raios-X. Recentemente, eles têm sido impopulares tanto como objetos industriais quanto como objetos de estudo.
Molas de placas
São amplamente utilizados para calibração de instrumentos de contaminação radioativa. Ou seja, na verdade, eles desempenham o papel de uma espécie de contadores milagrosos.
Ao contrário de uma fonte de cápsula, o fundo emitido por uma fonte de placa deve estar na superfície para evitar o desbotamento ou autoproteção do recipiente devido à natureza do material. Isso é especialmente importante para partículas alfa, que são facilmente interrompidas por uma pequena massa. A curva de Bragg mostra o efeito do amortecimento no ar atmosférico.
Fechado
Fontes não abertas são aquelas que não estão em um recipiente permanentemente selado e são amplamente utilizadas para fins médicos. Aplicam-se em casosquando a fonte precisa ser dissolvida em um líquido para injeção em um paciente ou ingestão. Eles também são usados na indústria de maneira semelhante para detecção de vazamentos como traçador radioativo.
Reciclagem e aspectos ambientais
O descarte de fontes radioativas expiradas apresenta problemas semelhantes ao descarte de outros resíduos nucleares, embora em menor grau. As fontes de baixo nível gastas às vezes ficam inativas o suficiente para serem descartadas usando métodos normais de descarte de resíduos, geralmente em aterros sanitários. Outros métodos de descarte são semelhantes aos usados para resíduos radioativos de alto nível, usando diferentes profundidades de poço, dependendo da atividade do resíduo.
Um caso bem conhecido de manuseio descuidado de tal objeto foi um acidente em Goiânia, que levou à morte de várias pessoas.
Radiação de fundo
A radiação de fundo está sempre presente na Terra. A maior parte da radiação de fundo vem naturalmente de minerais, enquanto uma pequena parte vem de elementos artificiais. Minerais radioativos naturais na terra, solo e água produzem radiação de fundo. O corpo humano ainda contém alguns desses minerais radioativos naturais. A radiação cósmica também contribui para o fundo de radiação ao nosso redor. Pode haver grandes variações nos níveis naturais de radiação de fundo de um lugar para outro, bem como mudanças no mesmo local ao longo do tempo. Os radioisótopos naturais são um fundo muito forteemissores.
Radiação Cósmica
A radiação cósmica vem de partículas extremamente energéticas do Sol e das estrelas que entram na atmosfera da Terra. Ou seja, esses corpos celestes podem ser chamados de fontes de radiação radioativa. Algumas partículas atingem o solo, enquanto outras interagem com a atmosfera, criando vários tipos de radiação. Os níveis aumentam à medida que você se aproxima de um objeto radioativo, então a quantidade de radiação cósmica geralmente aumenta proporcionalmente à subida. Quanto maior a altitude, maior a dose. É por isso que aqueles que vivem em Denver, Colorado (5.280 pés) recebem uma dose anual mais alta de radiação cósmica do que qualquer pessoa que vive no nível do mar (0 pés).
A mineração de urânio na Rússia continua sendo um tópico controverso e "quente", porque esse trabalho é extremamente perigoso. Naturalmente, o urânio e o tório encontrados na terra são chamados de radionuclídeos primários e são uma fonte de radiação terrestre. Vestígios de urânio, tório e seus produtos de decomposição podem ser encontrados em todos os lugares. Saiba mais sobre decaimento radioativo. Os níveis de radiação terrestre variam de acordo com a localização, mas áreas com concentrações mais altas de urânio e tório em solos superficiais normalmente apresentam níveis de dose mais altos. Portanto, as pessoas envolvidas na mineração de urânio na Rússia correm grande risco.
Radiação e pessoas
Traços de substâncias radioativas podem ser encontrados no corpo humano (principalmente potássio-40 natural). O elemento é encontrado nos alimentos, no solo e na água, queaceitar. Nossos corpos contêm pequenas quantidades de radiação porque o corpo metaboliza formas não radioativas e radioativas de potássio e outros elementos da mesma maneira.
Uma pequena fração da radiação de fundo vem das atividades humanas. Vestígios de elementos radioativos foram dispersos no meio ambiente como resultado de testes de armas nucleares e acidentes como o que ocorreu na usina nuclear de Chernobyl, na Ucrânia. Os reatores nucleares liberam pequenas quantidades de elementos radioativos. Materiais radioativos usados na indústria e até mesmo em alguns produtos de consumo também emitem pequenas quantidades de radiação de fundo.
Todos nós estamos expostos à radiação todos os dias de fontes naturais, como minerais na terra, e fontes artificiais, como raios-x médicos. De acordo com o Conselho Nacional de Proteção e Medição de Radiação (NCRP), a exposição humana média anual à radiação nos Estados Unidos é de 620 milirems (6,2 milisieverts).
Na natureza
As substâncias radioativas são frequentemente encontradas na natureza. Alguns deles são encontrados no solo, rochas, água, ar e vegetação, de onde são inalados e ingeridos. Além dessa exposição interna, os humanos também recebem exposição externa de materiais radioativos que permanecem fora do corpo e da radiação cósmica do espaço sideral. A dose natural média diária para humanos é de cerca de 2,4 mSv (240 mrem) por ano.
Isso é quatro vezes oa exposição média global à radiação artificial no mundo, que em 2008 era de cerca de 0,6 mrem (60 Rem) por ano. Em alguns países ricos, como Estados Unidos e Japão, a exposição artificial excede em média a exposição natural devido ao maior acesso a instrumentação médica específica. Na Europa, a exposição média natural de fundo entre os países varia de 2 mSv (200 mrem) por ano no Reino Unido a mais de 7 mSv (700 mrem) para alguns grupos de pessoas na Finlândia.
Exposição diária
A exposição a fontes naturais é parte integrante da vida cotidiana, tanto no trabalho quanto em locais públicos. Tais exposições são, na maioria dos casos, de pouca ou nenhuma preocupação pública, mas em certas situações as medidas de proteção à saúde devem ser levadas em consideração, por exemplo, ao trabalhar com minérios de urânio e tório e outros materiais radioativos naturais (NORM). Estas situações tornaram-se o foco de atenção da Agência nos últimos anos. E isso, sem mencionar os exemplos de acidentes com liberação de substâncias radioativas, como o desastre na usina nuclear de Chernobyl e em Fukushima, que obrigou cientistas e políticos de todo o mundo a reconsiderar sua atitude em relação ao "átomo pacífico".
Radiação da Terra
A radiação da Terra inclui apenas fontes que permanecem externas ao corpo. Mas, ao mesmo tempo, continuam a ser fontes radioativas perigosas de radiação. Os principais radionuclídeos de interesse são potássio, urânio e tório, seus produtos de decaimento. Ealguns, como o rádio e o radônio, são altamente radioativos, mas ocorrem em baixas concentrações. O número desses objetos foi inexoravelmente reduzido desde a formação da Terra. A atual atividade de radiação associada à presença de urânio-238 é metade da do início da existência do nosso planeta. Isso se deve à sua meia-vida de 4,5 bilhões de anos, e para o potássio-40 (meia-vida de 1,25 bilhão de anos) é apenas cerca de 8% do original. Mas durante a existência da humanidade, a quantidade de radiação diminuiu muito ligeiramente.
Muitos isótopos com meias-vidas mais curtas (e, portanto, alta radioatividade) não decaíram devido à sua constante produção natural. Exemplos disso são o rádio-226 (o produto do decaimento do tório-230 na cadeia de decaimento do urânio-238) e o radônio-222 (o produto do decaimento do rádio-226 nessa cadeia).
Tório e urânio
Os elementos químicos radioativos tório e urânio sofrem principalmente decaimento alfa e beta e não são fáceis de detectar. Isso os torna muito perigosos. No entanto, o mesmo pode ser dito sobre a radiação de prótons. No entanto, muitos de seus derivados laterais desses elementos também são fortes emissores de gama. O tório-232 é detectado com o pico de 239 keV do chumbo-212, 511, 583 e 2614 keV do tálio-208 e 911 e 969 keV do actínio-228. O elemento químico radioativo Urânio-238 aparece como picos de bismuto-214 em 609, 1120 e 1764 keV (veja o mesmo pico para o radônio atmosférico). O potássio-40 é detectado diretamente através do pico de 1461 gamakeV.
O nível acima do mar e de outras grandes massas de água tende a ser cerca de um décimo do plano de fundo da Terra. Por outro lado, áreas costeiras (e regiões próximas à água doce) podem ter uma contribuição adicional de sedimentos dispersos.
Radon
A maior fonte de radiação radioativa na natureza é o radônio transportado pelo ar, um gás radioativo liberado da terra. O radônio e seus isótopos, radionuclídeos originais e produtos de decaimento contribuem para a dose média respirável de 1,26 mSv/ano (milisievert por ano). O radônio é distribuído de forma desigual e varia com o clima, de modo que doses muito mais altas são usadas em muitas partes do mundo onde representa um risco significativo para a saúde. Concentrações 500 vezes maiores do que a média mundial foram encontradas dentro de edifícios na Escandinávia, Estados Unidos, Irã e República Tcheca. O radônio é um produto de decomposição do urânio que é relativamente comum na crosta terrestre, mas mais concentrado em rochas contendo minério espalhadas pelo mundo. O radônio vaza desses minérios na atmosfera ou nas águas subterrâneas e também penetra nos edifícios. Ele pode ser inalado para os pulmões junto com os produtos de decomposição, onde permanecerão por algum tempo após a exposição. Por esta razão, o radônio é classificado como fonte natural de radiação.
Exposição ao Radon
Embora o radônio ocorra naturalmente, seus efeitos podem ser aumentados ou diminuídos por atividades humanas, como a construção de uma casa. Adega mal vedadaUma casa bem isolada pode levar ao acúmulo de radônio na casa, colocando seus ocupantes em risco. A construção generalizada de casas bem isoladas e vedadas nos países industrializados do norte resultou no radônio se tornando uma importante fonte de radiação de fundo em algumas comunidades no norte da América do Norte e na Europa. Alguns materiais de construção, como concreto leve com alume de xisto, fosfogesso e tufo italiano, podem liberar radônio se contiverem rádio e forem porosos ao gás.
A exposição à radiação do radônio é indireta. O radônio tem uma meia-vida curta (4 dias) e decai em outras partículas sólidas de nuclídeos radioativos da série do rádio. Esses elementos radioativos são inalados e permanecem nos pulmões, causando exposição prolongada. Assim, acredita-se que o radônio seja a segunda principal causa de câncer de pulmão depois do tabagismo e é responsável por entre 15.000 e 22.000 mortes por câncer por ano somente nos EUA. No entanto, a discussão sobre os resultados experimentais opostos ainda está em andamento.
A maior parte do fundo atmosférico é causada pelo radônio e seus produtos de decaimento. O espectro gama mostra picos visíveis em 609, 1120 e 1764 keV, que pertencem ao bismuto-214, um produto de decaimento do radônio. O fundo atmosférico depende fortemente da direção do vento e das condições meteorológicas. O radônio também pode ser liberado do solo em rajadas e então formar "nuvens de radônio" que podem viajar dezenas de quilômetros.
fundo do espaço
A terra e todos os seres vivos nela estão constantementebombardeado pela radiação do espaço. Essa radiação consiste principalmente em íons carregados positivamente, de prótons a ferro, e núcleos maiores produzidos fora do nosso sistema solar. Essa radiação interage com átomos na atmosfera, criando um fluxo de ar secundário, incluindo raios-X, múons, prótons, partículas alfa, píons, elétrons e nêutrons.
A dose direta de radiação cósmica vem principalmente de múons, nêutrons e elétrons, e varia em diferentes partes do mundo, dependendo do campo geomagnético e da altitude. Por exemplo, a cidade de Denver nos Estados Unidos (a uma altitude de 1.650 metros) recebe cerca de duas vezes a dose de raios cósmicos do que em um ponto ao nível do mar.
Esta radiação é muito mais forte na troposfera superior a cerca de 10 km e, portanto, é de particular preocupação para os tripulantes e passageiros regulares que passam muitas horas por ano neste ambiente. Durante os voos, as tripulações das companhias aéreas normalmente recebem uma dose ocupacional adicional que varia de 2,2 mSv (220 mrem) por ano a 2,19 mSv/ano, de acordo com vários estudos.
Radiação em órbita
Da mesma forma, os raios cósmicos causam maior exposição de fundo para os astronautas do que para os humanos na superfície da Terra. Os astronautas que trabalham em órbitas baixas, como funcionários de estações espaciais internacionais ou ônibus espaciais, são parcialmente protegidos pelo campo magnético da Terra, mas também sofrem com o chamado cinturão de Van Allen, que é resultado do campo magnético da Terra. Fora da órbita baixa da Terra, comoexperimentada pelos astronautas da Apollo que viajam para a Lua, essa radiação de fundo é muito mais intensa e representa uma barreira significativa para a potencial exploração humana a longo prazo da Lua ou de Marte.
As influências cósmicas também causam transmutações elementares na atmosfera, em que a radiação secundária gerada por elas se combina com os núcleos atômicos da atmosfera, formando vários nuclídeos. Muitos dos chamados nuclídeos cosmogênicos podem ser produzidos, mas provavelmente o mais notável é o carbono-14, que é formado pela interação com átomos de nitrogênio. Esses nuclídeos cosmogênicos eventualmente atingem a superfície da Terra e podem ser incorporados aos organismos vivos. A produção desses nuclídeos varia ligeiramente durante metamorfoses de fluxo solar de curto prazo, mas é considerada praticamente constante em grandes escalas - de milhares a milhões de anos. A produção constante, incorporação e meia-vida relativamente curta do carbono-14 são os princípios usados na datação por radiocarbono de materiais biológicos antigos, como artefatos de madeira ou restos humanos.
Raios gama
A radiação cósmica ao nível do mar geralmente aparece como radiação gama de 511 keV da aniquilação de pósitrons criada por reações nucleares de partículas de alta energia e raios gama. Em altitudes elevadas, há também uma contribuição do espectro contínuo de bremsstrahlung. Portanto, entre os cientistas, a questão da radiação solar e do balanço de radiação é considerada muito importante.
Radiação dentro do corpo
Os dois elementos mais importantes que compõem o corpo humano, ou seja, potássio e carbono, contêm isótopos que aumentam muito nossa dose de radiação de fundo. Isso significa que eles também podem ser fontes de radiação radioativa.
Elementos e compostos químicos perigosos tendem a se acumular. O corpo humano médio contém cerca de 17 miligramas de potássio-40 (40K) e cerca de 24 nanogramas (10-8 g) de carbono-14 (14C) (meia-vida - 5.730 anos). Excluindo a contaminação interna por materiais radioativos externos, esses dois elementos são os maiores componentes da exposição interna aos componentes biologicamente funcionais do corpo humano. Cerca de 4.000 núcleos decaem a 40K por segundo e o mesmo número a 14C. A energia das partículas beta formadas a 40K é aproximadamente 10 vezes maior do que a das partículas beta formadas a 14C.
O 14C está presente no corpo humano em cerca de 3.700 Bq (0,1 µCi) com meia-vida biológica de 40 dias. Isso significa que o decaimento do 14C produz cerca de 3.700 partículas beta por segundo. Aproximadamente metade das células humanas contém um átomo de 14C.
A dose interna média global de radionuclídeos que não o radônio e seus produtos de decaimento é de 0,29 mSv/ano, dos quais 0,17 mSv/ano está em 40K, 0,12 mSv/ano vem da série de urânio e tório, e 12 μSv/ano ano - de 14C. Também vale a pena notar que as máquinas de raios-X médicas também são frequentementeradioativo, mas sua radiação não é perigosa para os humanos.
