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 Nota: Se procura pelo álbum musical, veja Radioatividade (álbum).

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A radioatividade (AO 1945: radioactividade), também chamada de radiatividade (AO 1945: radiactividade) é um fen?meno que pode ser natural ou artificial, pelo qual algumas substancias ou elementos químicos, chamados radioativos, s?o capazes de emitir radia??es, as quais têm a propriedade de impressionar placas fotográficas, ionizar gases, produzir fluorescência e atravessar corpos opacos à luz. As radia??es emitidas pelas substancias radioativas s?o principalmente partículas alfa, partículas beta e raios gama.

A radioatividade é uma forma de energia nuclear, usada na medicina (radioterapia), e consiste no fato de alguns átomos como os do uranio, rádio e tório serem “instáveis”, perdendo constantemente partículas alfa, beta e gama (raios-X). O uranio, por exemplo, tem 92 prótons, porém através dos séculos vai perdendo-os na forma de radia??es, até terminar em chumbo, com 82 prótons estáveis. Foi observada pela primeira vez pelo francês Henri Becquerel em 1896 enquanto trabalhava em materiais fosforescentes.

A radioatividade pode ser:

• Radioatividade natural ou espontanea: é a que se manifesta nos elementos radioativos e nos isótopos que se encontram na natureza e poluem o meio ambiente.
• Radioatividade artificial ou induzida: é aquela que é provocada por transforma??es nucleares artificiais.

Vis?o geral

O fen?meno da desintegra??o espontanea do núcleo de um átomo com a emiss?o de algumas radia??es é chamado de radioatividade. A radioatividade transforma núcleos instáveis fazendo surgir as radia??es α, β e γ.

A lei fundamental do decaimento radioativo afirma que a taxa de decaimento é proporcional ao número de núcleos que ainda n?o decaíram:

$N=N_{o}.e^{-\lambda .t}$

Esta é a equa??o da lei básica para a radioatividade.

A medida da intensidade da radioatividade é feita em duas unidades que s?o:

• Curie: Definido como a quantidade de material radioativo que

dá $3,7\times 10^{10}$ desintegra??es por segundo.

• Rutherford (Rd): é definido como a quantidade de substancia radioativa que dá $10^{6}$ desintegra??es por segundo.

Na natureza existem elementos radioativos que exibem transforma??o sucessiva, isto é, um elemento decai em substancia radioativa que também é radioativa. Na transforma??o radioativa sucessiva, se o número de nuclídeos qualquer membro da cadeia é constante e n?o muda com o tempo, é chamado em equilíbrio radioativo. A condi??o de equilíbrio é portanto:

$N_{p}=-\lambda _{p}N_{p}=0$

${\frac {dN_{d}}{dt}}=-\lambda _{D}N_{D}=0$

ou

$\lambda _{p}N_{p}=\lambda _{D}N_{D}$

$\lambda _{p}N_{p}=\lambda _{G}N_{G}$.

Onde os subscritos P, D e G indicam núcleo-pai (do Inglês parent), núcleo-filha (do Inglês daughter) e núcleo-neta (do Inglês granddaughter) respectivamente.

O estudo da radioatividade e radioisótopos tem várias aplica??es na ciência e tecnologia. Algumas delas s?o:

1. Determina??o da idade de materiais antigos com auxílio de elementos radioativos.
2. Análises para obten??o de vestígios de elementos.
3. Aplica??es médicas como diagnóstico e tratamento.

Radioatividade artificial

Wilhelm R?ntgen em seu laboratório

Produz-se a radioatividade induzida quando se bombardeiam certos núcleos com partículas apropriadas. Se a energia destas partículas tem um valor adequado, elas penetram no núcleo bombardeado formando um novo núcleo que, no caso de ser instável, se desintegra posteriormente. Foi realizada pela primeira vez pelo físico neozelandês Ernest Rutherford, ao bombardear átomos de nitrogênio, com partículas alfas, obtendo oxigênio. Sendo estudada pelo casal “Joliot-Curie” (Frédéric Joliot e Irène Joliot-Curie), bombardeando núcleos de boro e alumínio com partículas alfa, eles observaram que as substancias bombardeadas emitiam radia??es após retirar o corpo radioativo emissor das partículas alfa. O estudo da radioatividade permitiu um maior conhecimento da estrutura dos núcleos at?micos e das partículas subat?micas. Abriu-se a possibilidade da transmuta??o dos elementos, ou seja, a transforma??o de elementos em elementos diferentes. Inclusive o sonho dos alquimistas de transformar outros elementos em ouro se tornou realidade, mesmo que o processo economicamente n?o seja rentável.

Em 1896, Henri Becquerel (1852-1908) estudava, na école Polytechnique, a possibilidade de que o sol poderia provocar a emiss?o de raios X pelos cristais. O método por ele utilizado era de que o colocava-se cristais perto de placas fotográficas envoltas em um papel escuro, tendo uma tela composta de fios de cobre entre os dois.

Os raios de sol causando a emiss?o dos raios X nos cristais, os mesmos deveriam penetrar no papel escuro, mas n?o penetrando nos fios de cobre da tela e assim o cientista poderia ver a fotografia da tela na placa. Em seguida Becquerel colocou a tela em uma gaveta e deixou o cristal sem nenhuma prote??o sobre uma mesa. Retornou, dias depois, e viu que nela havia uma impress?o da tela de cobre. Sua conclus?o foi a de que a radia??o emitida pelo cristal (no caso de uranio) n?o havia sido provocada pelo Sol, e sim por alguma propriedade do mesmo cristal. Mais tarde Becquerel repetiu a experiência colocando o cristal e a placa fotográfica dentro de uma caixa blindada e obteve o mesmo resultado.

Em 1898, Marie (1867-1934) e Pierre Curie (1859-1906) descobriram elementos que produzem os raios catódicos, por exemplo, o rádio. Observando que a radia??o deste elemento era maior que a do uranio. Logo a seguir batizou este fen?meno de radioatividade.

Logo após, Ernest Rutherford achou dois tipos de raios, os quais ele batizou de alfa e beta. O raio beta tendo uma característica de alto poder de penetra??o e o raio alfa, ao contrário, pequeno poder de penetra??o. Os raios beta s?o elétrons e os raios alfa s?o núcleos de hélio. Logo em seguida descobriu-se que os raios beta, ao serem defletidos em campos elétricos, mostravam ter carga negativa e tinham uma velocidade muito maior do que a dos raios catódicos - os raios beta s?o elétrons que vêm de dentro do núcleo e com muito mais energia. Rutherford, por outro lado, mostrou que a rela??o carga-massa do raio alfa era parecida com a do hidrogênio e que sua carga era duas vezes maior do que a do hidrogênio. Descobriu, portanto, o primeiro núcleo mais pesado que o hidrogênio - o hélio.

Quantiza??o da radioatividade

O decaimento radioativo é um processo que envolve conceitos de probabilidade. Partículas dentro de um átomo têm certas probabilidades de decair por unidade de tempo de uma maneira espontanea. A probabilidade de decaimento é independente da vida previa da partícula. Por exemplo se N(t) é considerado o número de partículas como fun??o do tempo, ent?o, temos a taxa de decaimento sendo proporcional a N.

Formulando matematicamente temos:

${\frac {-dN(t)}{dt}}=\lambda N$

A constante de proporcionalidade tem dimens?o inversamente proporcional ao tempo.

$N(t)=N_{0}e^{-\lambda t}$

onde $N_{0}$ é o número inicial de partículas. O número de partículas de um dado elemento decai exponencialmente numa taxa diretamente proporcional ao elemento. Define-se a vida média de um elemento como

$\tau ={\frac {1}{\lambda }}$

Tendo um exemplo de muitas partículas, 1/e delas (cerca de 37,8%) n?o decair?o após um tempo $\tau$. Na Física Nuclear trabalha-se com o conceito de vida média, que é o tempo depois do qual a amostra se reduziu à metade.

Relacionando essas duas quantidades, assim temos:

$e^{-t1/2/\tau }={\frac {1}{2}}\Rightarrow t1/2=\tau \ln 2$

Tipos de decaimento

Quanto aos tipos de radia??o, descobriu-se que um campo elétrico ou magnético podia separar as emiss?es em três tipos de raios. Por falta de melhores termos, os raios foram designados alfabeticamente como alfa, beta e gama, o que se mantém até hoje. Enquanto que o decaimento alfa foi apenas observado nos elementos mais pesados (número atómico 52, telúrio, e maiores), os outros dois tipos de decaimento foram observados em todos os elementos.

Ao analisar-se a natureza dos produtos do decaimento, tornou-se óbvio a partir da dire??o das for?as eletromagnéticas produzidas sobre as radia??es pelos campos magnético e elétrico externos, que os raios alfa tinham carga positiva, os raios beta carga negativa, e que os raios gama eram neutros. A partir da magnitude de defle??o, era claro que as partículas alfa eram muito mais maci?as do que as partículas beta. Fazer passar partículas alfa através de uma janela de vidro muito fina e encerrá-las numa lampada de néon permitiu aos investigadores estudarem o espectro de emiss?o do gás resultante, e finalmente demonstrarem que as partículas alfa s?o núcleos de hélio. Outras experiências mostraram a semelhan?a entre a radia??o beta clássica e os raios catódicos: s?o ambos fluxos de eletr?es. De igual modo, descobriu-se que a radia??o gama e os raios-X s?o formas semelhantes de radia??o eletromagnética de alta-energia.

Embora os decaimentos alfa, beta e gama sejam os mais comuns, outros tipos seriam descobertos. Pouco depois da descoberta do positr?o em produtos de raios cósmicos, percebeu-se que o mesmo processo que opera no decaimento beta clássico pode também produzir positr?es (emiss?o positrónica). Num processo análogo, descobriu-se que ao invés de emitirem positr?es e neutrinos, alguns nuclídeos ricos em prot?es capturavam os seus próprios eletr?es atómicos (captura eletrónica), e emitem apenas um neutrino (e geralmente também um raio gama). Cada um destes tipos de decaimento envolve a captura ou emiss?o de eletr?es ou positr?es nucleares, e leva o núcleo a aproximar-se da raz?o entre neutr?es e prot?es que tem a menor energia para um dado número total de nucle?es (neutr?es mais prot?es).

Pouco tempo após a descoberta do neutr?o em 1932, Enrico Fermi descobriu que certas rea??es de decaimento raras produziam neutr?es como partícula de decaimento (emiss?o de neutr?es). A emiss?o protónica isolada acabaria por ser observada em alguns elementos. Foi também descoberto que alguns elementos mais pesados podem sofrer fiss?o espontanea resultando em produtos de composi??o variável. Num fenómeno chamado decaimento aglomerado, observou-se que eram emitidas ocasionalmente pelos átomos combina??es específicas de neutr?es e prot?es (núcleos atómicos), que n?o as partículas alfa.

Foram descobertos outros tipos de decaimento radioativo que emitiam partículas já conhecidas, mas por meio de mecanismos diferentes. Um exemplo é a convers?o interna, a qual resulta na emiss?o eletrónica e por vezes emiss?o de fot?es de alta-energia, embora n?o envolva nem decaimento beta nem decaimento gama. Este tipo de decaimento (como o decaimento gama de transi??o isomérica) n?o transmuta um elemento em outro.

S?o conhecidos eventos raros que envolvem a combina??o de dois eventos de decaimento beta com ocorrência simultanea. é admissível qualquer processo de decaimento que n?o viole as leis de conserva??o da energia ou do momento (e talvez outras leis de conserva??o), embora nem todos tenham sido detectados.

Leis da radioatividade

Ver também: Frederick Soddy

• 1a Lei - quando um átomo emite uma partícula alfa, seu número at?mico diminui de duas unidades e sua massa at?mica de quatro unidades.
• 2a Lei - quando um átomo emite uma partícula beta, seu número at?mico aumenta de uma unidade.

As radia??es gama n?o alteram o número at?mico nem o número de massa do átomo. Quando um átomo emite uma partícula radioativa dizemos que ele sofreu uma desintegra??o.

1a Lei

1a Lei da Radioatividade ou 1a Lei de Soddy (1a lei da radiatividade natural) - Quando um radioisótopo emite uma partícula alfa (α) originará um novo elemento que apresenta redu??o de duas unidades em seu número at?mico ($Z-2$ prótons) e redu??o de 4 unidades em seu número de massa (A – 4).

Por exemplo, o plut?nio apresenta número de massa igual a 242 e número at?mico de 94, ao emitir uma partícula alfa (α), será transmutado a uranio com número de massa igual a 238 e número at?mico, 92.

2a Lei

Ver também: Frederick Soddy, Kasimir Fajans, e Russel

2a Lei da Radioatividade ou 2a Lei de Soddy (ainda conhecida por Lei de Fajans e Russel) - Quando um radioisótopo emite uma partícula beta (β) o seu número at?mico aumenta em uma unidade e o seu número de massa praticamente n?o sofre altera??o.

A desintegra??o de um nêutron no núcleo de um radioisótopo instável gera: um próton, uma partícula beta (β), um antineutrino, radia??o gama. Por isso, o número at?mico aumenta em uma unidade, já que nesse núcleo houve a forma??o de um novo próton.

Por exemplo, o tório apresenta massa at?mica igual a 234 e número at?mico, 90; ao emitir uma partícula beta (β), será transmutado a protactínio, que apresenta massa at?mica igual a 234 e número at?mico, 91.

Leis de Soddy e Fajans

As leis da desintegra??o radioativa, descritas por Soddy e Fajans, s?o:

• Quando um átomo radioativo emite uma partícula alfa, o número de massa do átomo resultante diminui em 4 unidades e o número at?mico em 2 unidades.
• Quando o átomo radioactivo emite uma partícula beta, o número de massa do átomo resultante n?o varia e o seu número at?mico aumenta em 1 unidade.
• Quando um núcleo "excitado" emite uma radia??o gama n?o ocorre varia??o no seu número de massa e número at?mico, porém ocorre uma perda de uma quantidade de energia "hν".

Desse modo, a emiss?o de partículas alfa e beta pelos átomos instáveis muda seu número atómico, transformando-os em outros elementos. O processo de desintegra??o nuclear só termina com a forma??o de átomos estáveis. O uranio-238, por exemplo, vai sofrendo decaimento até formar o elemento chumbo-206.

Decaimento radioativo como um processo estatístico

A lei de decaimento radioativo, foi deduzida a partir da suposi??o que decaimento radioativo num intervalo de tempo dado $\Delta t$.

A ideia é que todos os núcleos dum dado elemento químico s?o indistinguíveis. O melhor que se pode fazer é determinar o número médio de núcleos sofrendo decaimento no intervalo de tempo a partir de $t$ até $t+\Delta t$.

Assim, o que nós temos é um processo estatístico, isto é, o decaimento dum dado núcleo é um evento aleatório possuindo uma certa probabilidade de ocorrência.

A probabilidade de decaimento por unidade de tempo por núcleo pode ser deduzida como se segue. Se nós temos N núcleos originais e o número que sofre decaimento no intervalo de tempo $\Delta t$ é $\Delta N$, ent?o o decrescimento relativo,

$-{\frac {\Delta N}{N}}$ no número de núcleos por unidade de tempo, isto é, a quantidade

$-{\Bigg (}{\frac {\Delta N}{N}}{\Bigg )}$ $\Delta t$ dá a probabilidade de decaimento por unidade de tempo por núcleo.

Esta defini??o concorda com o significado da constante de decaimento, $\lambda$.

Por defini??o, a constante de decaimento é a probabilidade de decaimento por unidade de tempo por unidade de núcleo.

Determina??o de idade a partir da radioatividade

O decrescimento no número de núcleos radioativos de acordo com a lei de decaimento radioativo, pode ser usada como um meio para medir o tempo que passou desde que uma amostra contendo, inicialmente $N_{o}$ átomos radioativos e o instante quando o seu número é $N$.

Em outras palavras, radioatividade disponibiliza uma espécie de escala de tempo. De acordo com a lei de radioatividade: $N=N_{o}.e^{-\lambda t}$ o intervalo de tempo entre os instantes em que o número de núcleos radioativos é $N_{o}$ e $N$ é:

$t={\Bigg (}{\frac {1}{\lambda }}{\Bigg )}\ln {\Bigg (}{\frac {N_{o}}{N}}{\Bigg )}=1{,}44_{1/2}\ln {\Bigg (}{\frac {N_{o}}{N}}{\Bigg )}$

Como regra, N representa o número de núcleos n?o transformados no tempo presente, de modo que a equa??o acima dá a idade da amostra contendo os núcleos radioativos.

Nos estudos geológicos, uma escala de tempo radioativa diferente é necessária para cada aplica??o. Ao determinar a idade das rochas, por exemplo, alguém deverá usar uma escala de tempo radioativa suficientemente lenta, isto é, decaimentos radioativos com meia vida da mesma ordem de grandeza que as épocas geológicas que ronda para centenas de milh?es ou mesmo milh?es de milh?es de anos. Esta condi??o é satisfeita pela meia vida de $^{238}U$ e $^{235}U$.

O uranio que ocorre naturalmente (que existe na natureza) é na verdade uma mistura de ambos. As suas meias-vidas s?o 4500 milh?es e 900 milh?es de anos, respectivamente.

No presente, o uranio quimicamente puro e ocorrendo naturalmente, contém

${\begin{aligned}&99{,}28\%\;_{92}^{238}U\\&0{,}714\%\;_{92}^{235}U\\&0{,}006\%\;_{92}^{234}U\end{aligned}}$

sendo o último o produto de decaimento radioativo de $^{234}U$. Dado que o seu conteúdo é muito pequeno, o uranio 234 pode ser ignorado.

Cada um dos isótopos $_{92}^{234}U$ e $_{92}^{238}U$ é pai da sua própria série radioativa, ambas as quais terminam em isótopos de chumbo. Assim, núcleos de chumbo s?o os produtos finais do decaimento radioativo de núcleos de uranio.

Usando a raz?o entre uranio natural e o chumbo obtido deste, é possível determinar o intervalo de tempo durante o qual esta quantidade de chumbo se acumulou.

Na arqueologia, radioatividade é usada para determinar a idade de objetos encontrados nas escava??es. Em tais aplica??es, a escala de tempo de uranio n?o é apropriada por pelo menos duas raz?es:

Por uma coisa, artefatos nunca contiveram uranio. Por outra, o relógio de escala de tempo de uranio é muito lenta para a história humana onde o tempo é muitas vezes medido em séculos ou milénios. Em outras palavras, para determinar a idade de objetos arqueológicos precisa-se de escala de tempo radioativo com a meia vida de alguns séculos ou milénios. A natureza disponibilizou tal escala de tempo.

As partículas que constituem os chamados raios cósmicos primários s?o extremamente energéticas e, colidindo com os núcleos de elementos que formam a atmosfera da Terra, quebra-os em fragmentos. Estes fragmentos, s?o altamente energéticos também, e formam os chamados raios cósmicos secundários. A intera??o dos raios cósmicos com os núcleos do nitrogénio atmosférico transforma-os em núcleos de carbono com número de massa 14, em vez de 12, como acontece com o carbono ordinário. $_{6}^{14}C$ tem meia vida de cerca de 5570 anos o qual serve muito bem para arqueologistas. Além disso, porque a intensidade dos raios cósmicos primários permanece praticamente constante, existe um fornecimento invariável de carbono radioativo na atmosfera. O carbono radioativo produz dióxido de carbono radioativo através das plantas e cadeia alimentar, encontra o seu caminho nos animais e torna-se parte dos seus órg?os e tecidos.

Numa planta viva ou animal, a percentagem do conteúdo de carbono radioativo em compara??o com o carbono ordinário n?o muda com o tempo, porque quaisquer perdas tornam-se boas pela alimenta??o. Se, contudo, a planta ou animal morre, a alimenta??o n?o pode mais substituir a perda do carbono radioativo. Assim, pode-se determinar o tempo passando desde a morte do organismo ou a idade do artifício feito de material organico.

Usando um contador de partículas electrizadas, foi descoberto que o carbono 14 sofre decaimento através da emiss?o de partículas beta que um grama de carbono radioativo contém na celulose duma árvore viva ou recentemente cortada, a atividade de um isótopo radioativo é 17,5 partículas por minuto. Isto é, a atividade de um isótopo radioativo é 17,5 decaimentos por minuto.

Convertendo, $t_{1/2}$ = 5570 anos em minutos, encontramos o número de núcleos de $_{6}^{14}C$ que tem este valor de atividade:

${\begin{aligned}N&=(1/\lambda )(\Delta N/\Delta t)\\&=1{,}44t_{1/2}(\Delta N/\Delta t)\\&=1{,}44\times 5570\times 365\times 24\times 60\times 1{,}75\\&\approx 7{,}5\times 10^{10}\end{aligned}}$

Assim, um grama de carbono na celulose duma árvore viva ou recentemente cortada contém 75 000 milh?es núcleos de carbono radioativo. Este número diminui progressivamente porque n?o é mais substituído (e isto acontece quando a árvore é cortada), o número original decresce com o tempo. Isto é, a atividade do carbono radioativo restante irá decrescer progressivamente. Se nós compararmos a sua atividade presente à atividade que estava presente quando a madeira foi cortada, podemos determinar o intervalo de tempo entre estes dois instantes.

Quando esta técnica é aplicada em artefatos de madeira muitas vezes encontrados nas escava??es arqueológicas, na verdade determina-se o tempo no qual a árvore foi cortada. Isto dá a idade do artefacto feito a partir da madeira dessa árvore.

Fiss?o nuclear

Esquema de fiss?o nuclear

A fiss?o nuclear ocorre quando um átomo instável, por exemplo, o de uranio (235 U), é bombardeado por um nêutron, levando à forma??o de bário (142 Ba) e cript?nio (91 Kr) dois ou três novos nêutrons e energia.

Os nêutrons gerados na fiss?o podem se chocar com outros núcleos instáveis de uranio (235 U) repetindo o processo em cadeia, que se intensifica de modo exponencial, levando a grande libera??o de energia.

Caso haja uma quantidade mínima de material radioativo, denominada massa crítica, a rea??o seguirá até a fiss?o do último átomo de uranio de forma muito rápida, com libera??o de uma imensa quantidade de energia. Esse é o princípio da bomba nuclear.

Quando a rea??o de fiss?o nuclear envolve menores quantidades de uranio (235 U) e o bombardeamento do núcleo at?mico por nêutrons ocorre de modo controlado; por exemplo, limitando a velocidade dos nêutrons com o uso de água pesada, ou pela remo??o de parte dos nêutrons gerados durante a fiss?o com o uso de grafite, que absorve o excesso de nêutrons, haverá a libera??o regulada de energia, que pode, por exemplo, gerar energia elétrica nas usinas nucleares.

Radioatividade na segunda guerra mundial

Em 1896, o cientista francês Henri Becquerel, ao estudar a rela??o entre substancias fosforescentes, analisou que sais de uranio emitiam um tipo de radia??o que chocou chapas fotográficas. Seguidamente, o casal Pierre e Marie Curie descobriu que outros elementos também emitiam esse tipo de radia??o, que foi batizada de radioatividade.

Nas décadas seguintes, pesquisadores como Ernest Rutherford e Frederick Soddy esclareceram diversas singularidades da radioatividade e dos elementos radioativos. Sobre as pesquisas desenvolvidas, a que proporcionou as mais marcantes aplica??es foi a sobre a fiss?o do uranio. Em 1939, esta foi analisada pelos alem?es Otto Hahn e Fritz Strassmann e examinada pela física austríaca Lise Meitner, já radicada na Suécia devido à persegui??o dos nazistas. Nesse mesmo ano, o exército alem?o invadiu a Pol?nia, iniciando a Segunda Guerra Mundial (1939- 1945). Na guerra, Niels Bohr foi um dos primeiros cientistas aliados a tomar conhecimento de que os alem?es tinham obtido a fiss?o do uranio. Com a enorme quantidade de energia liberada nesse processo, Bohr temeu por seu uso em uma arma. Um fato que refor?ou suas suspeitas foi uma visita recebida, na Dinamarca ocupada pelos nazistas, de seu colega alem?o Werner Heisenberg, que deu a Bohr um diagrama contendo dados sobre o programa at?mico alem?o.

Com a persegui??o pelos nazistas, Bohr fugiu para os Estados Unidos, onde encontrou Albert Einstein e advertiu-o que os países do Eixo (Alemanha, Itália e Jap?o) tinham o conhecimento teórico para a fabrica??o de uma bomba. Einstein, por sua vez, alertou o presidente norte americano Franklin D. Roosevelt. Posteriormente, países Aliados (Estados Unidos, Fran?a e Inglaterra) verificaram que o diagrama era de um reator inadequado. Porém, restou a dúvida se esta seria uma farsa para mascarar os progressos alem?es. Segundo o historiador Eric Hobsbawm hoje ficou claro que a Alemanha nazista n?o conseguiu fazer uma bomba nuclear porque a máquina de guerra alem? n?o quis ou n?o p?de dedicar-lhe os recursos necessários.

Após Alemanha se render, nove dos principais físicos alem?es, sendo dois deles W. Heisenberg e O. Hahn, foram mantidos sob custódia na Inglaterra. Grava??es secretas dos diálogos mantidos por esses cientistas indicaram que o programa nuclear nazista n?o f?ra capaz de gerar um reator nuclear auto sustentável e que eles estavam confusos sobre as diferen?as entre um reator e uma bomba at?mica na quadra de squash da Universidade de Chicago, construído sob a supervis?o do físico italiano Enrico Fermi. A convers?o da rea??o controlada no reator em um armamento foi realizada nos laboratórios secretos de Los Alamos (Novo México - EUA), sob o comando de J. Robert Oppenheimer. Em 16 de julho de 1945 foi realizado o primeiro teste com uma bomba at?mica no deserto de Alamogordo. Em fun??o da enorme demonstra??o de potencial destrutivo, Leo Szilard enviou ao presidente dos EUA uma peti??o assinada por inúmeros cientistas que exigia controle internacional das armas at?micas. Segundo Szilard: ‘’O maior perigo imediato é a probabilidade de que nossa demonstra??o de bombas at?micas precipite uma corrida na produ??o desses artefatos entre os Estados Unidos e a Rússia.’’

Em 1945, as explos?es de duas bombas at?micas tiveram como consequência à rendi??o do Jap?o e ao final da Segunda Guerra Mundial. Em 6 de agosto, estima-se que 80 mil pessoas morreram na explos?o de uma bomba de uranio em Hiroshima. Três dias depois, outras 40 mil foram mortas por uma bomba de plut?nio em Nagasaki. Esses números mostram as vítimas diretas das explos?es, n?o entrando na contagem das que morreram dos males decorrentes da radia??o. A conveniência do uso da bomba é questionada até os dias de hoje. Antes do primeiro teste nuclear, a Alemanha já tinha se rendido e a derrota do Jap?o, apenas com o uso de armamentos convencionais, já estava prevista. Entretanto, para os EUA, a bomba representou muito mais do que a vitória na guerra: foi tida como uma demonstra??o de poder. Segundo o historiador Paulo G.F. Vizentini: ‘’As bombas at?micas lan?adas sobre um Jap?o à beira da rendi??o eram militarmente desnecessárias. Foram, na verdade, forma de mostrar for?a diante dos soviéticos e dos movimentos de liberta??o nacional que amadureciam na China, Coréia e países do Sudoeste Asiático’’.

Radioatividade na guerra fria

Como consequência da ordem mundial estabelecida no pós-guerra, teve início a Guerra Fria (1947-1989), na qual os EUA e a URSS passaram a disputar a supremacia mundial. Nessa competi??o, o desenvolvimento tecnológico foi usado como demonstra??o de prestígio e poder, e tiveram início duas corridas: armamentista e espacial. Diante da repercuss?o da bomba at?mica, em 1949 os soviéticos explodiram seu primeiro armamento nuclear. O seu programa nuclear, que havia sido interrompido durante os ataques nazistas, foi retomado quando Josef Stalin tomou ciência dos possíveis avan?os tecnológicos da Alemanha e dos Estados Unidos. A capacidade de os soviéticos terem desenvolvido a bomba a partir de seus próprios recursos foi posta em cheque com a pris?o de Klaus Fuchs, cientista alem?o que participou do Projeto Manhattan e que confessou ter passado informa??es do programa at?mico norte-americano aos russos. Nos EUA, em plena época do macartismo, o casal Julius e Ethel Rosenberg, intermediários na transmiss?o das informa??es fornecidas por Fuchs, foi condenado à morte. Como os soviéticos já possuíam a bomba at?mica, os EUA investiram na cria??o da bomba de hidrogênio (1952), sendo novamente alcan?ados pela URSS no ano seguinte. Por sua vez, na corrida espacial os soviéticos largaram na frente e surpreenderam seus adversários com o lan?amento do Sputinik e a célebre frase “a Terra é azul”, de Yuri Gagarin (primeiro homem em órbita terrestre – 1961). Os Estados Unidos só conseguiram superar a Uni?o Soviética em 1969, com a chegada à Lua dos astronautas da Apollo XI. Com o tempo, outros países dominaram a tecnologia e realizaram seus testes nucleares: Inglaterra (1952), Fran?a (1960) e China (1964). à medida que se ampliavam os arsenais nucleares, aumentava o risco de extin??o da humanidade em uma guerra nuclear. Esse temor desencadeou a oposi??o da opini?o pública. Campanhas pelo desarmamento e pelo fim dos testes nucleares foram lan?adas em todas as partes do mundo. Em meio a incontáveis conferências, diversos tratados anti nucleares foram assinados e, muitas vezes, desrespeitados. Somente com o final da Guerra Fria e a desestrutura??o da Uni?o Soviética (1989), o receio do holocausto nuclear foi temporariamente suavizado.

Acidentes nucleares

Na década de 1950, o aproveitamento racional da energia nuclear possibilitou a cria??o das usinas nucleares. Segundo Goldemberg (1998) ‘’o uso da potência nuclear para a produ??o de eletricidade foi um subproduto do desenvolvimento dos reatores nucleares com fins militares durante e após a Segunda Guerra Mundial’’. As usinas nucleares surgiram como uma fonte poderosa para atender à demanda de energia; n?o requeriam características geográficas específicas ou áreas extensas (como as hidrelétricas) e n?o utilizavam combustíveis fósseis ou poluíam a atmosfera (como as termelétricas). Mas havia os altos custos de constru??o e manuten??o, os riscos de acidentes e os perigosos rejeitos radioativos. Na década de 1980, o medo de um holocausto nuclear foi desviado das bombas para acidentes nas centenas de usinas espalhadas pelo mundo. Dois acidentes foram decisivos para o questionamento da seguran?a nessas usinas.

O primeiro ocorreu em Three Mile Island, nos Estados Unidos, em 1979, onde uma falha no sistema de refrigera??o acarretou a libera??o de uma quantidade de radioatividade. A rápida evacua??o da popula??o ao redor da usina evitou a ocorrência de vítimas fatais. Em 1986, em Chernobil, Ucrania, o descontrole da rea??o provocou um incêndio no núcleo do reator e consequente libera??o de grande quantidade de material radioativo na atmosfera. Faltando um edifício protetor, a nuvem radioativa espalhou-se pela Europa e contaminou planta??es, animais e seres humanos. Os países ocidentais só tomaram ciência do acidente quando a radia??o liberada acionou os alarmes de uma usina nuclear sueca, situada a 2 mil km de distancia. Com o intuito de poupar seu prestígio tecnológico, o governo soviético só admitiu o acidente 48 horas após o ocorrido, fato que acabou por retardar a ajuda internacional. Devido ao lan?amento de isótopos radioativos de iodo na atmosfera, na década de 1990 verificou-se um aumento substancial na incidência de cancer de tireoide em crian?as nas regi?es próximas ao local do acidente, na Ucrania e em Belarus (Stone, 2001).

Em fun??o de mobiliza??es populares, muitos países come?aram a desativar seus programas nucleares. Nos Estados Unidos, foram desligados 21 dos 125 reatores depois do acidente de Three Mile Island. Na Europa, após Chernobil, apenas três reatores foram inaugurados. Mesmo com todos esses esfor?os, chegou-se ao final do século XX com 130 mil toneladas de lixo nuclear. Devido à contínua emiss?o de radia??o, esse material deve ser isolado até que a radia??o atinja níveis toleráveis, o que pode levar alguns milênios. Desta forma, os atuais locais de armazenamento (minas, montanhas e subterraneos) demonstram-se inseguros devido às incertezas quanto às condi??es geológicas no longo prazo (Helene, 1996).

No Brasil, a energia nuclear também foi alvo de investimentos, que culminaram com a implanta??o de um complexo nuclear em Angra dos Reis, durante o regime militar. Após 23 anos de obras e um custo cinco vezes maior que o previsto, as duas primeiras unidades (Angra I e II, pois Angra III ainda está em constru??o) geram 2% da energia elétrica nacional. Em 1987, o Brasil entrou para a lista dos acidentes radioativos. Em Goiania, dois catadores de lixo encontraram uma cápsula contendo césio-137 abandonada em um hospital desativado e venderam-na para um ferro velho. O rompimento da blindagem protetora acarretou a libera??o do material radioativo. Por desconhecimento da popula??o, a livre manipula??o contaminou várias dezenas de pessoas, das quais quatro morreram nos dias seguintes. Nos anos subsequentes, várias outras vítimas morreram como resultado da exposi??o à radia??o do césio.

Usinas nucleares

Ver artigos principais: Central nuclear e Reator nuclear

Uma usina nuclear apresentará um ou mais reatores nucleares, esses possuem blindagem (a?o e concreto) para formar um circuito fechado e, assim, impedir a saída de nêutrons e raios gama (γ) nocivos à saúde dos seres vivos.

O reator gera energia através da fiss?o de combustíveis radioativos (uranio-235, plut?nio-239, tório-232). Atualmente, tem-se utilizado uma mistura de óxidos de plut?nio e uranio (MOX) como combustível radioativo.

Essa energia produz calor que é utilizado para gera??o de vapor de água, que move turbinas de um gerador elétrico levando à produ??o de energia elétrica. Um reator nuclear apresentará as seguintes partes:

1. Blindagem: para isolar o sistema, evita a saída de nêutrons e radia??o gama (γ) para o meio externo.

2. Cápsulas de combustível: abrigam o material fissionável, por exemplo, uranio-235.

3. Moderador: est?o espalhados pelo reator, tem por fun??o reduzir a velocidade dos nêutrons e desse modo controlar o processo de fiss?o. Geralmente, utiliza-se água pesada como eficiente moderador.

4. Material de controle: s?o barras que ficam entre as cápsulas de combustível, a fim de absorver nêutrons de modo a finalizar a rea??o de fiss?o nuclear, ou moderar sua intensidade. As barras de controle s?o feitas de cádmio ou boro, materiais com grande capacidade de absorver nêutrons.

5. Refrigerador: circula, por exemplo, água leve que absorve calor, essa energia pode ser levada até um trocador de calor, que produzirá vapor de água para acionar as turbinas de um gerador elétrico.

Radioterapia

Ver artigo principal: Radioterapia

A radioterapia envolve a aplica??o de radia??es ionizantes capazes de criar íons e radicais livres nas células situadas no campo de irradia??o. Como a capacidade de reparo das células tumorais é menor, os íons formados e os radicais livres danificam o DNA da célula neoplásica levando-a a morte.

As radia??es ionizantes empregadas na radioterapia podem ser raios X, ou raios gama emitidos, por exemplo, por uma cápsula de cobalto.

A radioterapia pode apresentar como efeitos colaterais distúrbios nos tecidos com maior potencial de divis?o celular: epiderme, mucosas, células germinativas, tecido hematopoiético; assim, se tais tecidos estiverem no campo de irradia??o podem ocorrer, respectivamente, les?es epidérmicas, mucosites, parada da produ??o de gametas e redu??o da forma??o de glóbulos brancos e plaquetas. Todos os casos devem ser tratados, pois, em geral, o quadro é reversível.

Cintilografia com radiofármacos

Ver artigo principal: Cintilografia

Certos radioisótopos podem ser empregados em exames por imagens de órg?os. Como no caso da cintilografia que detecta a radia??o emitida pelo radiofármaco absorvido por um determinado órg?o; forma-se a imagem da estrutura anat?mica e, é possível inferir também o seu grau de atividade fisiológica.

O radioisótopo deve ser empregado em baixas dosagens para n?o comprometer a saúde do paciente. Uma característica importante do contraste é apresentar meia vida curta, ou seja, precisa se desintegrar rapidamente para n?o causar danos fisiológicos no organismo.

Tabela de modos de decaimento

Os radionuclídeos podem sofrer várias rea??es diferentes, resumidas na tabela seguinte, Um núcleo com o número de massa A e número atómico Z é representado como (A, Z). A coluna "Núcleo filho" indicam a diferen?a entre o novo núcleo e o núcleo original. Assim, (A ? 1, Z) significa que o número de massa é menor em uma unidade que antes, mas que o número atómico é o mesmo que antes.

Modo de decaimento	Partículas participantes	Núcleo filho
Decaimentos com emiss?o de nucle?es:
Emiss?o alfa	Uma partícula alfa| (A = 4, Z = 2) emitida do núcleo	(A ? 4, Z ? 2)
Emiss?o de prot?o	Um prot?o ejetado do núcleo	(A ? 1, Z ? 1)
Emiss?o de neutr?o	Um neutr?o ejetado do núcleo	(A ? 1, Z)
Dupla emiss?o de prot?o	Dois prot?es ejetados do núcleo em simultaneo	(A ? 2, Z ? 2)
Fiss?o espontanea	O núcleo desintegra-se em dois ou mais núcleos menores e outras partículas	—
Decaimento aglomerado	O núcleo emite um tipo específico de núcleo menor (A1, Z1) menor ou maior que uma partícula alfa	(A ? A1, Z ? Z1) + (A1, Z1)
Diferentes modos de decaimento beta:
Decaimento β?	Um núcleo emite um eletr?o e um antineutrino de eletr?o	(A, Z + 1)
Emiss?o de positr?o (Decaimento β+)	Um núcleo emite um positr?o e um neutrino de eletr?o	(A, Z ? 1)
Captura eletrónica	Um núcleo captura um eletr?o orbital e emite um neutrino o núcleo filho é deixado num estado excitado instável	(A, Z ? 1)
Decaimento beta de partícula composta	Um núcleo sofre decaimento beta de eletr?o e antineutrino, mas o eletr?o n?o é emitido, pois é capturado por uma orbital K vazia; o núcleo filho é deixado num estado excitado e instável. O processo é suprimido exceto em átomos ionizados que têm vagas na orbital K	(A, Z + 1)
Decaimento beta duplo	Um núcleo emite dois eletr?es e dois antineutrinos	(A, Z + 2)
Captura eletrónica dupla	Um núcleo absorve dois eletr?es orbitais e emite dois neutrinos – o núcleo filho é deixado num estado excitado e instável	(A, Z ? 2)
Captura eletrónica com Emiss?o de positr?o	Um núcleo absorve um eletr?o orbital, emite um positr?o e dois neutrinos	(A, Z ? 2)
Emiss?o dupla de positr?o	Um núcleo emite dois positr?es e dois neutrinos	(A, Z ? 2)
Transi??es entre estados do mesmo núcleo:
Transi??o isomérica	Núcleo excitado liberta um fot?o de alta-energia (raio gama)	(A, Z)
Convers?o interna	Núcleo excitado transfere energia para um eletr?o orbital e é ejetado do átomo	(A, Z)

Radioatividade na cultura popular

Na cultura popular, a radioatividade é amplamente abordada na fic??o, principalmente em games com a série Fallout, Resident Evil, Metro 2033 e S.T.A.L.K.E.R. Nos filmes, é abordada em filmes como K-19: The Widowmaker, O Livro de Eli, Broken Arrow, A Soma de Todos os Medos, Chernobyl, entre outros.

Preven??o de riscos

Produtos como determinadas algas, alecrim, manganês, magnésio, zinco, iodeto de potássio, Betacaroteno, vitaminas D E e C, ferro, Cálcio, potássio, Ganoderma lucidum, probióticos, Aloe arborescens, Nigella sativa L, Centella asiática, Tinospora cordifolia, tomate, soja, rhodiola, Ocimum sanctum, Ginkgo biloba, alho, repolho, couve-flor, brócolis, Betacaroteno, curcumina, além de óleo de linha?a e da semente de linha?a combatem e previnem os efeitos da radia??o.

Ver também

• Bomba atómica
• Central nuclear
• Contador Geiger
• Degrada??o de materiais por radia??o
• Data??o radiométrica
• Energia nuclear
• Isótopo
• Meia-vida
• Radia??o
• Reactor nuclear
• Transmuta??o
• Vida-média

Liga??es externas

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• ?Radioatividade, Marcelo Okuma? (PDF) 
• ?Cnen apostila sobre radioatividade? (PDF)