2010outubro chernobyl

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1 Química Virtual, Outubro de 2010 A série „Acidentes Explicados pela Ciência‟ tem por objetivo mostrar os maiores e mais incríveis acidentes causados pelo homem mostrando es- sencialmente o que aconteceu sob o ponto de vista científico. As reações químicas aqui descri- tas não devem, em hipótese alguma, ser reprodu- zidas devido ao seu alto grau de periculosidade. Chernobyl: a luta contra um inimigo ‘invisível’ Conheça os detalhes sobre a radioatividade e suas consequências no maior acidente nuclear da história. EMILIANO CHEMELLO [email protected] Ao assistir um docu- mentário sobre o acidente de Chernobyl, o que mais chamou a minha atenção foi a declara- ção de uma das vítimas, um senhor que havia lutado na segunda guerra mundial. Na entrevista, ele disse que prefe- ria estar novamente na guerra que participou ao invés de en- frentar o acidente de Cherno- byl pois, diferentemente da situação que passou, em que via o inimigo, os tanques, os mísseis, no desastre de Cher- nobyl o inimigo demonstrava-se „invisível‟. O que foi o acidente de Chernobyl? Como ocorreu? Quais foram/são suas conse- quências? Este artigo irá escla- recer estas e outras questões fundamentais sobre o maior desastre nuclear da história. A fim de tornar compre- ensível este acidente, são ne- cessários alguns conhecimen- tos fundamentais. Para isto, é importante saber o que é a ra- dioatividade, como funciona uma usina nuclear, para poste- riormente compreendermos o que aconteceu em Chernobyl e quais as consequências para a humanidade. *** O que é radioatividade? A radioatividade é um fenômeno que ocorre nos áto- mos, mais especificamente no núcleo de alguns tipos de áto- mos. Estes „tipos de átomos‟ que tem seu centro instável são átomos geralmente ditos „pesa- dos‟ (com um grande número de prótons no núcleo e, conse- quentemente, elevada massa – daí a expressão „pesados‟). O fenômeno da radioatividade emitida pelo urânio, tório, actí- nio, polônio e rádio foi desco- berto e estudado por grandes nomes da ciência, como Roen- tgen, Becquerel, Marie e Pierre Curie (estes dois últimos, ma- rido e mulher), entre o final e início dos séculos IX e XX. Desde então, o homem dedica-se aplicando este co- nhecimento para fins nobres e para outros não tão nobres assim. Surgiram usinas nucle- ares, que produzem energia elétrica. Há também aplicações na medicina. Porém, também existiram as duas bombas nu- cleares na segunda guerra mundial e a guerra fria que nos deixou com um grande medo de uma possível guerra nuclear entre EUA e URSS. Felizmente ela não ocorreu. Voltando ao átomo, esta „instabilidade nuclear‟ citada anteriormente se deve, em grande parte, a uma „competi- ção entre a força de repulsão próton x próton (papo de cien- tista: força de repulsão de Cou- lomb) com a interação nuclear chamada „força forte‟, que faz com que as partículas do nú- cleo estejam „coladas‟ umas nas outras. Esta competição de forças é ganha pela força de atração (força forte) quando há poucos prótons no núcleo, tor- nando o átomo estável. Mas, a medida que o número de pró- tons aumenta, a força de re- pulsão (interação de Coulomb) também aumenta, tornando o átomo instável. Todos os átomos acima de 82 prótons no núcleo são instáveis (radioativos). Esta instabilidade é aliviada pela emissão de, essencialmente, três tipos de radiação: (alfa), (beta) e (gama). Vejamos os detalhes de cada uma destas radiações. Exemplo de radiação Th U 234 90 4 2 238 92 A radiação (núcleos de hélio) é emitida e proporciona ao átomo emissor (no exemplo, o urânio) transformar-se em ou- tro átomo (tório) com um nú- mero atômico (que é igual ao número de prótons) duas uni- dades menor e com uma massa atômica (que é a somo dos pró- tons e nêutrons) quatro unida- des menor. Exemplo de radiação Po Bi 214 84 0 1 214 83 Na radiação , um nêutron transforma-se em um próton (este último fica no núcleo, aumentando o número atômico do átomo produto em uma uni-

Author: luciano-burn

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2010outubro Chernobyl

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    Qumica Virtual, Outubro de 2010

    A srie Acidentes Explicados pela Cincia tem por objetivo mostrar os maiores e mais incrveis

    acidentes causados pelo homem mostrando es-sencialmente o que aconteceu sob o ponto de

    vista cientfico. As reaes qumicas aqui descri-tas no devem, em hiptese alguma, ser reprodu-

    zidas devido ao seu alto grau de periculosidade.

    Chernobyl: a luta contra um inimigo invisvel

    Conhea os detalhes sobre a radioatividade e suas

    consequncias no maior

    acidente nuclear da histria.

    EMILIANO CHEMELLO [email protected]

    Ao assistir um docu-mentrio sobre o acidente de

    Chernobyl, o que mais chamou

    a minha ateno foi a declara-

    o de uma das vtimas, um

    senhor que havia lutado na segunda guerra mundial. Na

    entrevista, ele disse que prefe-

    ria estar novamente na guerra

    que participou ao invs de en-

    frentar o acidente de Cherno-

    byl pois, diferentemente da situao que passou, em que

    via o inimigo, os tanques, os

    msseis, no desastre de Cher-

    nobyl o inimigo demonstrava-se

    invisvel.

    O que foi o acidente de Chernobyl? Como ocorreu?

    Quais foram/so suas conse-

    quncias? Este artigo ir escla-

    recer estas e outras questes

    fundamentais sobre o maior desastre nuclear da histria.

    A fim de tornar compre-

    ensvel este acidente, so ne-

    cessrios alguns conhecimen-

    tos fundamentais. Para isto,

    importante saber o que a ra-dioatividade, como funciona

    uma usina nuclear, para poste-

    riormente compreendermos o

    que aconteceu em Chernobyl e

    quais as consequncias para a humanidade.

    ***

    O que radioatividade?

    A radioatividade um

    fenmeno que ocorre nos to-

    mos, mais especificamente no

    ncleo de alguns tipos de to-mos. Estes tipos de tomos que tem seu centro instvel so

    tomos geralmente ditos pesa-dos (com um grande nmero de prtons no ncleo e, conse-quentemente, elevada massa da a expresso pesados). O fenmeno da radioatividade

    emitida pelo urnio, trio, act-

    nio, polnio e rdio foi desco-

    berto e estudado por grandes nomes da cincia, como Roen-

    tgen, Becquerel, Marie e Pierre

    Curie (estes dois ltimos, ma-

    rido e mulher), entre o final e

    incio dos sculos IX e XX.

    Desde ento, o homem

    dedica-se aplicando este co-

    nhecimento para fins nobres e

    para outros no to nobres

    assim. Surgiram usinas nucle-

    ares, que produzem energia eltrica. H tambm aplicaes

    na medicina. Porm, tambm

    existiram as duas bombas nu-

    cleares na segunda guerra

    mundial e a guerra fria que nos deixou com um grande medo

    de uma possvel guerra nuclear

    entre EUA e URSS. Felizmente

    ela no ocorreu.

    Voltando ao tomo, esta

    instabilidade nuclear citada anteriormente se deve, em

    grande parte, a uma competi-o entre a fora de repulso prton x prton (papo de cien-tista: fora de repulso de Cou-

    lomb) com a interao nuclear chamada fora forte, que faz

    com que as partculas do n-

    cleo estejam coladas umas nas outras. Esta competio de

    foras ganha pela fora de

    atrao (fora forte) quando h

    poucos prtons no ncleo, tor-nando o tomo estvel. Mas, a

    medida que o nmero de pr-

    tons aumenta, a fora de re-

    pulso (interao de Coulomb)

    tambm aumenta, tornando o

    tomo instvel.

    Todos os tomos acima

    de 82 prtons no ncleo so

    instveis (radioativos). Esta

    instabilidade aliviada pela

    emisso de, essencialmente,

    trs tipos de radiao: (alfa),

    (beta) e (gama). Vejamos os detalhes de cada uma destas

    radiaes.

    Exemplo de radiao

    ThU 234904

    2

    238

    92

    A radiao (ncleos de hlio)

    emitida e proporciona ao tomo emissor (no exemplo, o

    urnio) transformar-se em ou-

    tro tomo (trio) com um n-

    mero atmico (que igual ao

    nmero de prtons) duas uni-dades menor e com uma massa

    atmica (que a somo dos pr-

    tons e nutrons) quatro unida-

    des menor.

    Exemplo de radiao

    PoBi 214840

    1

    214

    83

    Na radiao , um nutron transforma-se em um prton

    (este ltimo fica no ncleo,

    aumentando o nmero atmico

    do tomo produto em uma uni-

  • 2

    dade), um eltron (que a radi-

    ao -)1 e um antineutrino (uma partcula que interage

    pouco com a matria, portanto,

    sem importncia para este nos-

    so assunto).

    Exemplo de radiao

    BaBam 137560

    0

    137

    56

    A radiao , ao contrrio das

    radiaes e , no constitu-da de matria, mas sim uma

    onda eletromagntica com grande frequncia. Como tal,

    no altera o nmero de prtons

    e neutrons do tomo produto

    em relao ao tomo emissor.

    Trata-se de uma espcie de

    acomodao das partculas. Esta radiao ocorre no tomo

    de brio, conforme o exemplo,

    quando este resultado da

    emisso de radiao do to-mo de csio 137.

    BaCs m137560

    1

    137

    55

    Este brio, metaestvel

    (137mBa), adquire estabilidade

    emitindo radiao . Perceba, portanto, que o brio emite

    radiao devido a uma insta-bilidade adquirida em uma transformao radioativa (papo de cientista: transmutao),

    que tem como origem o istopo

    radioativo do elemento csio, j

    tratado nesta srie quando fa-

    lou-se do acidente com 137Cs em Goinia, Brasil.

    Esta emisso do brio

    utilizada, por exemplo, em tra-

    tamentos contra o cncer. Mas,

    quando nos submetemos a este tipo de radiao de forma inde-

    vida, como veremos mais adi-

    ante, as consequncias podem

    ser fatais.

    ***

    O que fisso nuclear?

    Em 1938, dois cientis-

    tas alemes, Otto Hahn e Fritz

    Strassmann, descobriram aci-

    dentalmente que o urnio, ao ser bombardeado com nu-

    trons, dava origem a tomos

    com metade de sua massa,

    1 H tambm a possibilidade de um prton

    transformar-se num nutron, emitindo uma

    partcula denominada psitron, constituindo a

    radiao +.

    como o brio. Surgia, ento, a

    descoberta que iria transformar

    o mundo: a fisso nuclear.

    Como vimos anterior-

    mente, h uma competio de foras das partculas que exis-tem no ncleo (papo de cientis-ta: ncleons). Geralmente a

    fora forte vence (talvez seja

    por isto que chamam ela de

    forte), mas h casos que h um equilbrio tnue. o caso

    do urnio 235 (235U), um tipo de tomo (papo de cientista:

    istopo) do elemento urnio

    que possui potencial de fisso.

    Quando ele bombardeado com um nutron, este causa

    uma desestabilizao no n-

    cleo, como se fosse o empur-ro necessrio para que um ncleo, j instvel, se desinte-

    gre. Na fisso, temos a fora de repulso vencendo a fora de

    atrao. Mas, como isto ocorre?

    Acompanhe a explicao

    com base na figura a seguir:

    O ncleo do 235U e o

    nutron absorvido (a) formam o

    ncleo composto (b), que constitui o estado excitado e com energia de excitao colo-

    cada em modos coletivos de

    vibrao. Estes modos de vi-

    brao so capazes de esticar o ncleo. Caso a energia de

    excitao suficientemente grande, em uma dessas vibra-

    es coletivas, o ncleo com-

    posto pode assumir uma forma

    com dois blocos de ncleons

    separados por uma estreita

    ponte (c). Caso, entre esses

    blocos, a repulso de Coulomb

    de longo alcance entre os pr-tons for mais intensa do que a

    interao nuclear atrativa de

    curto alcance, o ncleo com-

    posto se fragmenta (d).

    At aqui voc pode estar se perguntando onde esta his-

    tria de quebrar tomos vai

    chegar. O que tem de interes-

    sante em quebrar tomos?

    Bem, isto em particular no

    til (interessante para alguns, mas til para poucos). O mais

    fantstico nesta histria de

    destruio de tomos a ener-

    gia que a fisso nuclear pro-

    porciona. Isto sim til! Para voc poder ter uma idia, ape-

    nas dez gramas de 235U forne-

    cem a mesma energia produzi-

    da na exploso de 300 tonela-

    das de TNT! Isto muito til

    em tempos modernos em que a demanda de energia cada vez

    maior.

    O 235U um istopo com

    uma abundncia de 0,7 %, ou

    seja, uma parte em 140 partes de urnio natural em mdia o

    de massa 235 (veja Figura 1).

    Ento, para tornar uma amos-

    tra de urnio um combustvel

    nuclear, necessrio realizar

    um procedimento chamado enriquecimento de urnio. Esta etapa consiste basicamen-

    te e aumentar a concentrao

    de 235U para um valor adequa-

    Figura 1 Apenas 1 parte em 140 (ou seja, 0,7 %) de urnio natural

    o istopo 235U.

  • 3

    do para que este seja utilizvel

    na fisso. Na seo para saber mais h detalhes destes pro-cesso e no vamos aqui deta-

    lh-lo.

    O problema da fisso

    que, uma vez que os tomos

    so partidos, novos nutrons

    so formados e outros tomos

    so partidos, e assim por dian-te, fazendo disso uma reao

    em cadeia. Quando a fisso

    ocorre de forma desenfreada,

    temos a bomba atmica! Mas,

    quando controlamos este pro-

    cesso, temos o que chamamos de usina nuclear.

    A fisso nuclear essen-

    cialmente tem duas aplicaes:

    armas nucleares e usinas nu-

    cleares. Nas armas, deseja-se uma reao em cadeia, a qual

    necessita de uma concentrao

    grande de 235U. J a usina nu-

    clear no necessita de uma alta

    concentrao de 235U. Mesmo

    assim, com baixa concentra-o, as energias envolvidas no

    processo em uma usina nucle-

    ar so grandes. Ser que uma

    usina pode explodir como uma

    bomba? Vejamos o prximo captulo deste artigo para res-

    pondermos a esta pergunta.

    ***

    Como funciona uma usina

    nuclear?

    O esquema simplificado de uma usina nuclear est ilus-

    trado na Figura 2. Em essn-

    cia, a fisso nuclear libera

    energia. Esta, por sua vez,

    aquece a gua lquida que transforma-se em vapor. Este

    vapor gira a turbina que possui

    a capacidade de gerar eletrici-

    dade, a qual transportada por

    uma srie de etapas intermedi-

    rias at chegar na sua casa. As barras de controle ficam

    prximas ao combustvel nu-

    clear, evitando que o processo

    de fisso ocorra desenfreada-

    mente. Estas barras so geral-mente feitas de boro ou cd-

    mio, elementos que absorvem

    nutrons e impedem que estes

    promovam a fisso de outros

    tomos de 235U.

    Como vimos anterior-mente, o urnio extrado da

    natureza tem apenas 0,7 % de

    235U, o qual potencialmente

    fissvel. Ento, se faz necess-ria o enriquecimento do urnio

    para que ele seja aplicado a em

    reatores nucleares. Este enri-

    quecimento nada mais que

    aumentar a concentrao de 235U para um valor em torno de

    3 %. J para se fazer uma

    bomba atmica, a concentrao

    de 235U deve ser em torno de 90

    %, logo, em tese, pouco pro-

    vvel uma exploso atmica no funcionamento de uma usina

    nuclear. Mas, como tratamos

    com vapor em altas temperatu-

    ras, se algo na operao der

    errado, acidentes podem acon-tecer. E aconteceram. O de

    Chernobyl o exemplo mais

    trgico, mas outros acidentes ocorreram (como o de Three Mile Island, em 1979 nos EUA).

    Alm do combustvel e

    das barras moderadoras, temos uma pea fundamental que o

    agente refletor. Um refletor

    possvel o grafite (no reator

    utilizado em Chernobyl). Ele

    desacelera os nutrons oriundo da fisso de um tomo de 235U,

    que sai a aproximadamente

    1600 km/s, velocidade que

    reduzida a 1,6 km/s, a qual

    mais eficaz para quebrar o pr-

    ximo tomo de 235U.

    ***

    O que houve de errado em Chernobyl?

    Ainda hoje o acidente de

    Chernobyl causa desconfiana

    quando falamos das usinas

    nucleares para gerao de energia eltrica. Sabe-se que

    uma fonte de energia limpa,

    pelo menos quando comparada

    com os combustveis fsseis,

    com sistemas de segurana

    avanados (hoje), mas o aciden-te de 1986 faz com que fique-

    mos com um p atrs quando falamos em usinas nucleares.

    Vejamos o que aconteceu e, ao

    final desta exposio, pondera-remos a respeito da racionali-

    dade deste medo.

    Na madrugada do dia

    26 Abril de 1986, operadores

    estavam testando o reator qua-

    tro da estao nuclear de Chernobyl, Ucrnia, na poca

    pertencente a URSS. Esta usi-

    na era responsvel por 10 % da

    gerao de energia eltrica uti-

    lizada na Ucrnia naquele ano.

    Desejava-se realizar testes as-sociados a uma das maiores e

    mais recentes conquistas do

    regime comunista. Document-

    rios e relatrios oficiais dizem

    que houve falha humana ao

    Figura 2 Diagrama do funcionamento simplificado de uma usina nuclear.

  • 4

    realizar os testes em uma po-

    tncia baixa (< 700 MW), fato

    previsto como perigoso nos

    manuais de procedimentos. O

    teste foi exigido do comit esta-tal para o uso de energia at-

    mica. Os governantes temiam a

    necessidade de utilizar o reator

    em caso de ataques por causa

    da guerra fria. No entanto, o engenheiro chefe (Anatoly Syat-

    lov) desejava realizar o teste a

    200 MW, a fim de preservar a

    gua para resfriamento do rea-

    tor. Por erros de operao, o

    reator teve sua potncia abai-xada at zero. Impaciente, o

    engenheiro chefe toma uma

    deciso fatal: o reator seria

    reativo sem que os sistemas de

    segurana (barras de controle) estivessem ativados (veja Figu-

    ra 3). Estas barras de controle

    funcionam como se fossem os

    aceleradores e os freios do rea-

    tor. A presena ou no delas

    faz o reator funcionar com me-nor ou maior potncia. No rea-

    tor de Chernobyl, eram 211

    barras feitas de boro que en-

    contravam-se espalhadas entre

    as barras de urnio, o combus-tvel nuclear.

    Diante da situao de

    perigo, os operadores alertaram

    o engenheiro chefe, o qual

    prosseguiu com a operao.

    Sem as barras de controle, a potncia aumentou mais rapi-

    damente, conforme o engenhei-

    ro chefe desejava. No entanto,

    esta mudana nos parmetros

    de operao iria revelar falhas no projeto de construo do

    reator.

    A usina de Chernobyl

    utilizava reatores do tipo RBMK

    (em russo, Reator de Alta Po-tncia no Canal), atualmente obsoletos, que apresentavam

    instabilidade e usavam como

    combustvel urnio no enri-

    quecido. A tecnologia, em uso

    desde a dcada de 1950, utiliza a prpria gua que resfriava o

    reator para formar o vapor

    para mover as turbinas, num

    circuito unificado. J nos rea-

    tores do modelo PWR, os mais

    utilizados no ocidente, como nas usinas de Angra 1 e 2 aqui

    no Brasil, existem trs circuitos

    independentes, sendo que o

    lquido radioativo circula em

    um circuito independente e

    isolado.

    O modelo sovitico, em-

    bora menos seguro, foi adotado

    por ser mais barato tanto na construo quanto no abaste-

    cimento por combustvel de

    baixo enriquecimento. Havia,

    ainda, um fator estratgico: a

    grande quantidade de plutnio formada pelo funcionamento do

    reator RBMK poderia ser usada

    na fabricao de armas nuclea-

    res. Devemos lembrar o contex-

    to histrico do acidente: guerra

    fria entre URSS e EUA. Alias, h quem diga que acidente

    tenha sido o primeiro passo

    para a queda do regime comu-

    nista.

    importante salientar as implicaes polticas que

    rodeavam o funcionamento dos

    reatores em Chernobyl. A ex-

    panso nuclear era um dos

    grandes objetivos do regime

    comunista. Para tanto, priori-zou-se a implantao mais r-

    pida dos reatores, sem no en-

    tanto dar a devida ateno aos

    aspectos de segurana. Houve

    um apressamento na inaugu-rao do reator nmero quatro

    em Chernobyl por questes

    polticas. A segurana ficou em

    segundo plano. Alias, o teste

    aqui narrado deveria ter sido

    feito antes que o reator fosse inaugurado. Mas no foi (infe-

    lizmente) o que aconteceu.

    Devido ao pequeno n-

    mero de barras de controle, a

    radiatividade concentrou-se na parte inferior do reator. O teste

    consistia em desligar as turbi-

    nas que alimentavam gua, a

    fim de testar os geradores de emergncia a diesel. Se algo

    desse errado, a gua no reator seria insuficiente para capturar

    o calor gerado pelo reator e um

    acidente era possvel. Ao serem

    desligadas as turbinas, menos

    gua foi enviada ao reator e,

    consequentemente, mais vapor se formou. De forma repentina,

    a potncia do reator comeou a

    aumentar rapidamente. Para

    fre-la, acionou-se as barras de

    controle. O problema que as barras de boro possuam car-

    bono grafite em suas pontas.

    No instante em que entraram

    no reator, o grafite causou au-

    mento na potncia (centenas de

    vezes), no uma reduo como

    era de se esperar das barras de

    controle. Elas nunca deveriam ter sido retiradas durante a

    operao do reator.

    Houve uma srie de fa-

    lhas humanas e do reator que

    resultaram na exploso do

    mesmo, conforme j relatado

    (veja Figura 4). Antecipamos que no houve, neste trgico

    episdio, uma exploso nucle-

    ar, como as que ocorreram nas

    bombas atmicas da segunda

    guerra, mas somente uma ex-ploso no nuclear resultante

    da alta presso de vapor de

    Figura 3 Detalhes das partes principais

    que constituem um reator nuclear.

    Figura 4 Foto area dos destroos da exploso do reator nmero quatro

    da usina de Chernobyl, Ucrnia.

  • 5

    gua existente no reator. A

    radioatividade deriva do mate-

    rial radioativo que saiu do rea-

    tor e foi arremessado para fora.

    Este material radioativo, por sua vez, foi levado pelo vento

    para boa parte da Europa.

    Algumas parte do reator (varetas que do suporte ao

    combustvel nuclear) so feitas

    de uma liga de zircnio (zirca-

    loy). Da mesma forma que o

    alumnio, o zircnio forma uma fina camada de xido de zirc-

    nio que o protege contra a oxi-

    dao. Porm, em temperatu-

    ras elevadas, esta camada de

    xido se decompe, possibili-

    tando a seguinte reao:

    Zr(s) + 2 H2O(v)

    ZrO2(s) + 2 H2(g)

    Gs hidrognio extremamente explosivo. Na usina de Three Mile Island, nos EUA, em 1979,

    formou-se 1000 m de gs hi-drognio no reator. Felizmente

    neste caso, o hidrognio pode

    ser removido antes de uma

    possvel exploso.

    Ainda contribuindo para

    a grande exploso em Cher-nobyl, temos a gua que, na

    temperatura em que foi aqueci-

    da (em torno de 1000 C) e sob

    presso, reage com o carbono

    grafite formando uma mistura explosiva conhecida como gs

    dgua, conforme a equao abaixo:

    C(graf.) + H2O(v) H2(g) +CO(g)

    Esta mistura de gases junta-

    mente com a presso de vapor de gua que estava sendo gera-

    da, foi responsvel pela grande

    exploso que espedaou a tam-

    pa do reator que tinha uma

    massa de mil e duzentas tone-ladas! O grafite do reator,

    quando aquecido, pega fogo, o

    que gerou um grande incndio.

    E pior: 50 toneladas de com-

    bustvel nuclear foram lana-

    dos na atmosfera, dez vezes mais que a bomba de Hiroshi-

    ma! As consequncias disto,

    como veremos a seguir, so

    catastrficas.

    ***

    Quais as consequncias da

    radiao?

    Todos conhecem o incr-

    vel Hulk, certo? Bem, na even-

    tual hiptese de algum no

    conhecer este heri da fico, vamos a um pequeno resumo

    de sua histria.

    Um fsico nuclear, em

    um experimento que d errado

    (como o de Chernobyl), bom-bardeado por radiao gama.

    Aps este evento, ele passa a

    adquirir super poderes, oriun-

    dos da mutao gentica que a

    radiao gama gerou, que in-

    cluem uma fora fora do co-mum, com msculos que ras-

    gam as roupas do fsico duran-

    te a sua transformao no In-

    crvel Hulk, nome como ficou

    conhecido o monstro da cor verde que lhe caracteriza. O

    que h de verdade e de mentira

    nesta fantasiosa histria de

    fico? Vejamos neste ltimo

    captulo do artigo os efeitos da

    radioatividade no ser humano.

    A radioatividade est em

    todo lugar e somos afetados por ela desde o momento que so-

    mos concebidos at a nossa

    morte. O ar que voc respira, o

    cho que voc pisa, a gua que

    voc bebe, o lugar que voc vive, essencialmente, todo o

    ambiente ao seu redor contm

    a radioatividade. A medicina

    usa a radioatividade em alguns

    exames e tratamentos (confor-

    me mostra a Tabela 1). Ser a radioatividade benfica ou vil?

    Vejamos algumas considera-

    es.

    A radiao que estamos

    expostos por toda a nossa vida compreende o que chamado

    de radiao de fundo. A maior parte dessa radiao natural

    e surge a partir de trs fontes.

    Radiao que se origina a par-

    tir do sol e do espao chama-da radiao csmica. A radia-o cosmognica aquela que

    vem de radioistopos forma-

    dos/presentes na atmosfera,

    que podem surgir a partir da interao da radiao csmica

    com as substncias e elemen-

    tos presentes. A terceira fonte

    de radiao natural proveni-

    ente de radionucldeos primor-

    diais (elementos radioativos, que sempre estiveram presen-

    tes na terra) e chamada de

    radiao terrestre (veja Tabela

    2).

    Dos 340 istopos encon-trados na natureza, apenas

    cerca de 70 so radioativos,

    incluindo todos os istopos

    com nmeros atmicos maiores

    que 83. Muitos destes radionu-

    cldeos no contribuem signifi-cativamente para a nossa ex-

    posio radiao devido a sua

    baixa abundncia.

    Tabela 1 - Exemplos de aplicaes de radionucldeos na medicina

  • 6

    A tarefa de avaliar as

    consequncias da radiao para ns, seres humanos,

    complicada, pois estas conse-

    quncias muitas vezes no so

    previsveis, estando sujeitas a

    vrios fatores, como tipo de radiao, tempo de exposio,

    local em que incide a radiao,

    entre outros. Apesar disso, ten-

    taremos dar uma dimenso

    aproximada da exposio radi-

    oativa que diversas pessoas tiveram com o acidente de

    Chernobyl. Portanto, tratare-

    mos apenas das principais ra-

    diaes provenientes do ncleo

    atmico (, e ), desprezando os outros tipos de radiaes

    existentes (veja Figura 5).

    Os raios e muitas das

    partculas e produzidas em reaes nucleares tem energia

    mais do que suficiente para

    quebrar ligaes qumicas inte-

    ratmicas, arrancando eltrons

    e produzindo espcies com car-ga positiva (papo de cientista:

    ons). Portanto, os produtos do

    decaimento radioativo so

    exemplos da conhecida radia-

    o ionizante.

    A ionizao de tomos (e molculas) nos tecidos vivos

    resulta no dano aos mesmos,

    tais como queimaduras e alte-

    raes moleculares que podem

    levar doena de radiao,

    cncer e defeitos no nascimen-

    to de filhos de pessoas conta-

    minadas. At mesmo os cientis-

    tas que trabalharam pela pri-

    meira vez com estes materiais radioativos e que, por no esta-

    rem cientes dos perigos, alguns

    deles sofreram por isso. Marie

    Curie, por exemplo, notvel

    cientista ganhadora do prmio Nobel, morreu da leucemia

    causada pelos muitos anos de

    exposio radiao dos ele-

    mentos rdio, polnio, e outros

    radionucldeos que ela traba-

    lhava.

    No caso da gua (prin-

    cipal constituinte do nosso

    corpo), quando a radiao inci-

    de sobre ela, h remoo de um

    eltron, conforme equao abaixo:

    H2O

    (l)

    1216 kJ/molH

    2O+

    (aq)+ e-

    O on de carga positiva prove-

    niente da ionizao reage com

    outra molcula de gua para

    formar H3O+ e uma espcie com

    nmero de eltrons mpar chamada radical livre hidroxila:

    H2O

    (l)H

    2O+

    (aq)+

    H3O+

    (aq) + *OH-

    (aq)

    A rpida reatividade qumica

    destes radicais livres como a hidroxila com biomolculas,

    muitas vezes ameaam o bom

    funcionamento da clula. Por-

    tanto, a radiao pode provocar

    alteraes no mecanismo bio-

    qumico que controla o cresci-mento da clula. Isto mais

    provvel (ou mais perigo) de

    ocorrer nos tecidos em que as

    taxas de diviso celular so

    normalmente mais rpidas. A medula ssea um deles, onde

    bilhes de glbulos brancos

    (chamados leuccitos) so pro-

    duzidos a cada dia para forta-

    lecer nosso sistema imunolgi-

    co. Danos a nvel molecular na medula ssea podem levar

    leucemia, uma produo des-

    controlada de leuccitos que,

    por no estarem devidamente

    formados, no pode destruir invasores patognicos que, por

    ventura, entram em nosso or-

    ganismo. Dependendo da imu-

    nidade da pessoa, pode haver

    bito.

    Como vimos, somos atingidos deste os nossos pri-

    meiros dias de vida por radia-

    o, fato que se estende at

    nossa morte. Porm, se a dose

    de radiao recebida for gran-de, estas complicaes tornam-

    se mais intensas.

    Esta exposio radia-

    o expressa no SI (sistema

    internacional de unidades) em

    gray (Gy). Um gray equivalen-te a absoro de 1 J/kg (joule

    por quilograma, ou seja, ener-

    gia por uma certa massa). Em-

    bora a unidade gray expresse a

    quantidade de radiao ioni-zante a qual o organismo ex-

    posto, ela no permite estabe-

    lecer uma relao entre a ener-

    gia absorvida e a quantidade de

    tecido lesado. Diferentes produ-

    tos das reaes nucleares afe-tam diferentemente os tecidos

    vivos. Para levar em considera-

    o estas diferenas, valores da

    eficcia biolgica relativa (do ingls Relative Biological effecti-veness RBE) tem sido estabe-lecidos para as vrias formas

    de radiao ionizante. Quando

    a dosagem em grays multipli-

    cada pelo fator RBE da forma

    de radiao, o produto gera

    uma nova unidade: sieverts (Sv). A Tabela 3 resume os efei-

    tos das radiaes a partir da

    Figura 5 Principais tipos de radia-

    o de origem nuclear: , e .

    Tabela 2 Relao de fontes naturais e artificiais de radiao e o percentual que elas correspondem a radiao

    nuclear total que estamos expostos.

  • 7

    dose em que o ser humano

    exposto.

    Um RBE de 20 para

    partculas pode levar a con-cluso de que estas constituem

    a maior ameaa sade quan-

    do falamos em radioatividade.

    Mas isto no verdade, pois as

    partculas so to grandes que tm pouco poder de pene-trao. Elas so interrompidas

    por uma folha de papel, a sua

    roupa, ou mesmo uma camada

    de pele morta. Por outro lado,

    se voc ingerir ou respirar um

    emissor de radiao , os da-nos no tecido podem ser gra-

    ves, porque as partculas , pesada, no precisa viajar mui-

    to longe para causar dano celu-

    lar. Raios so considerados a forma mais perigosa de radia-

    o que emana de uma fonte

    fora do corpo, porque eles tm o maior poder de penetrao

    entre as principais formas de

    radiao, conforme ilustra a

    Figura 6.

    Os moradores do assen-

    tamento de Pripyat, onde esta-va localizada a usina de Cher-

    nobyl, comearam a ser retira-

    dos do local somente no dia

    seguinte, as 14 h (cerca de 36

    horas aps o acidente). Foi pre-ciso uma semana para retirar

    os 135 mil habitantes e criar

    uma zona de excluso de 30

    km da usina. Este tempo, no

    entanto, foi mais do que sufici-

    ente para contaminar boa parte da populao desinformada.

    Estima-se que a explo-

    so da usina liberou para a

    atmosfera cerca de

    200 vezes mais radioatividade que as bombas

    atmicas de Hiroshima e Na-

    gasaki juntas. Muitos dos

    bombeiros e trabalhadores da

    usina foram expostos a mais de 1 Sv de radiao. Pelo menos

    30 deles morreram nas sema-

    nas aps o acidente. Muitos

    dos mais de 600.000 trabalha-

    dores que limparam a rea ao

    redor do reator apresentaram sintomas de doena da radia-o, e cerca de 5 milhes de pessoas na Ucrnia, Bielorrs-

    sia e Rssia foram expostas

    precipitao nos dias seguintes ao acidente. A nuvem de radio-

    atividade libertada por Cher-

    nobyl espalhou-se rapidamente

    por toda a Europa do Norte

    (veja Figura 7). Dentro de duas

    semanas, o aumento dos nveis de radioatividade foram detec-

    tados ao longo de todo o He-

    misfrio Norte. O acidente pro-

    duziu um aumento global da

    exposio radiaes ionizan-

    tes estimada entre 0,05 e 0,5

    mSv / ano. Considerando que a

    exposio anual natural a radi-atividade fica em uma faixa de

    1,5 a 6 mSv/ano, trata-se de

    uma frao significativa.

    Estudos dos efeitos bio-

    lgicos da radiao do acidente de Chernobyl indicou um au-

    mento de 200 vezes no incidn-

    cia de cncer de tireide em

    crianas. Os nascidos nesta

    regio oito anos aps o aciden-

    te tinham o dobro do nmero de mutaes em seu DNA.

    Os nmeros oficiais di-

    zem que 4000 pessoas devero

    morrer de cncer devido a ex-

    posio radiao. Porm, h outros cientistas que dizem que

    o acidente pode ser responsvel

    por 25 mil casos em todo o

    mundo, 10 mil s na Rssia,

    num perodo de 70 anos. Mui-

    tos soldados, na tentativa de evitar mais contaminao, fo-

    ram expostos a altas doses de

    radiao (veja Figura 8)

    Novamente temos lados

    positivos nesta histria. De l para c, no houve nenhum

    acidente nuclear significativo,

    graas talvez as cinco conven-

    es internacionais de segu-

    rana que foram realizadas

    nestes quase vinte e cinco anos aps Chernobyl. Hoje, os reato-

    res nucleares possuem regras

    mais rgidas de segurana, mas

    o risco nunca zero.

    Tabela 3 Efeitos esperados a partir do grau de absoro da radiao nuclear.

    Figura 6 Ilustrao do poder de penetrao das radiaes , e .

  • 8

    O Emiliano Che-mello licenciado em qumica pela Universidade de Caxias do Sul e Mestre em Cincia e Engenharia de Materiais pela mesma instituio. Leciona em escolas de ensino mdio e pr-vestibular na Serra Gacha. Visite o site: www.quimica.net/emiliano

    Para saber mais:

    Photo Essay Time Magazine http://www.time.com/time/ph

    otoessays/chernobyl

    Entenda o processo de enri-quecimento do urnio http://ultimosegundo.ig.com.b

    r/mundo/entenda+o+processo

    +de+enriquecimen-

    /n1237592517990.html

    Apostilas do CNEN (Comis-so Nacional de Energia Nucle-

    ar)

    http://www.cnen.gov.br/ensin

    o/apostilas.asp

    Topical Conference on Plu-tonium and Actinides - p. 215 e

    216; 219 e 220, Disponvel em:

    http://www.fas.org/sgp/otherg

    ov/doe/lanl/docs1/00326352.

    pdf

    Documentrio Discovery Channel

    http://www.youtube.com/watc

    h?v=EwS9-dC-dKg

    Infogrfico sobre o acidente http://n.i.uol.com.br/ultnot/in

    fografico/0425_chernobyl.swf

    Wilson, R. A visit to Cherno-byl. Science 26 June 1987:

    Vol. 236. n. 4809, pp. 1636 1640.

    Atwood, C. H. Chernobyl What Happened? J. Chem. Educ., 1988, 65 (12), p 1037.

    Wildlife defies Chernobyl ra-diation

    http://news.bbc.co.uk/2/hi/e

    urope/4923342.stm

    Growing Up with Chernobyl http://www.nsrl.ttu.edu/perso

    nnel/RJBaker/Publications/34

    6-

    Grow-ing%20up%20with%20Chernob

    yl-Chesser%20and%20Baker-

    2006.pdf

    Este material pode ser reproduzido por

    completo ou parcialmente, desde que

    seja citada a fonte.

    Figura 7 - A figura mostra uma simulao da disseminao do

    material radioativo em todo o Hemisfrio Norte aps 4 dias do

    acidente em Chernobyl.

    Figura 8 - Liquidatrios (ou bio-robs como assim ficaram sendo conhecidos) limpando o teto do reator. No incio, as autoridades tentaram limpar os restos radioativos usando robs japoneses e

    russos, mas eles no funcionaram adequadamente com a extrema radiao. Por isto, as autoridades decidiram utilizar seres huma-nos para o trabalho. Os soldados no podiam ficar geralmente mais de 40 segundos cada vez que subiam no teto do reator, tama-

    nha era a radioatividade naquele local. Muitos j morreram ou sofrem de problemas de sade graves. Observem as nuvens bran-cas intercaladas na foto, resultado da radiao no local.