Apostila Química Cnen - Aplicações da Energia Nuclear

8/14/2019 Apostila Qumica Cnen - Aplicaes da Energia Nuclear

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Aplicaes daEnergia Nuclear

Apostila educativa

PorELIEZER DE MOURA CARDOSO

Colaboradores:Ismar Pinto AlvesClaudio BrazSonia Pestana

Comisso Nacional de Energia Nuclear

Rua General Severiano, 90 - Botafogo - Rio de Janeiro - RJ - CEP 22290-901

www.cnen.gov.br


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Aplicaes da Energia Nuclear

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NDICE

OS BENEFCIOS DA ENERGIA NUCLEAR E DAS RADIAES ................................. 3

MEDICINA NUCLEAR ...................................................................................................... 4

TRAADORES RADIOATIVOS ....................................................................................... 4

A RADIOTERAPIA ........................................................................................................... 6

OS RADIOISTOPOS NA MEDICINA ............................................................................. 6

APLICAES NA AGRICULTURA ................................................................................. 9

APLICAES NA INDSTRIA ...................................................................................... 12

DATAO POR CARBONO-14 ..................................................................................... 14

OS RAIOS-X ................................................................................................................... 15


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Infelizmente so pouco divulgados os grandes benefcios da energia nuclear.

A cada dia, novas tcnicas nucleares so desenvolvidas nos diversos campos da atividade

humana, possibilitando a execuo de tarefas impossveis de serem realizadas pelos meios

convencionais.

A medicina, a indstria, particularmente a farmacutica, e a agricultura so as reas maisbeneficiadas.

Os istopos radioativos ou radioistopos, devido propriedade de emitirem radiaes,

tm vrios usos. As radiaes podem at atravessar a matria ou serem absorvidas por

ela, o que possibilita mltiplas aplicaes. Mesmo em quantidades cuja massa no pode

ser determinada pelos mtodos qumicos, a radiao por eles emitida pode ser detectada.

Pela absoro da energia das radiaes (em forma de calor) clulas ou pequenosorganismos podem ser destrudos. Essa propriedade, que normalmente altamente

inconveniente para os seres vivos, pode ser usada em seu benefcio, quando empregada

para destruir clulas ou microorganismos nocivos.

A propriedade de penetrao das radiaes possibilita identificar a presena de um

radioistopo em determinado local.

OS BENEFCIOS DA ENERGIA NUCLEAR E DAS RADIAES


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As radiaes emitidas por radioistopos podem atravessar a matria e, dependendo da

energia que possuam, so detectadas (percebidas) onde estiverem, atravs de apare-

lhos apropriados, denominados detectores de radiao. Dessa forma, o deslocamento

de um radioistopo pode ser acompanhado e seu percurso ou caminho ser traado

num mapa do local. Por esse motivo, recebe o nome de traador radioativo.

TRAADORES RADIOATIVOS

Traadores Radioativos - Radioistopos que, usados em

pequenssimas quantidades, podem ser acompanhados por

detectores de radiao.

MEDICINA NUCLEAR

A Medicina Nuclear a rea da medicina onde so utilizados os radioistopos, tanto em

diagnsticos como em terapias.

Radioistopos administrados a pacientes passam a emitir suas radiaes do lugar (no

caso, rgo) onde tm preferncia em ficar.

Um exemplo prtico bem conhecido o uso do iodo-131 (I-131), que emite partcula

beta, radiao gama e tem meia-vida de oito dias.

O elemento iodo, radioativo ou no, absorvido pelo organismo humano preferencialmente

pela glndula tireide, onde se concentra. O funcionamento da tireide influi muito no

comportamento das pessoas e depende de como o iodo por ela absorvido.

O fato de ser radioativo no tem qualquer influncia no comportamento de um elemento

qumico em relao aos demais elementos.


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Para diagnstico de tireide, o paciente ingere umasoluo de iodo-131, que vai ser absorvido pela

glndula. Passando um detector pela frente do

pescoo do paciente, pode-se observar se o iodo foi

muito ou pouco absorvido em relao ao normal

(padro) e como se distribui na glndula.

O detector associado a um mecanismo que

permite obter um desenho ou mapeamento, em

preto e branco ou colorido, da tireide.

Um diagnstico, no caso um radiodiagnstico,

feito por comparao com um mapa padro de

uma tireide normal.

A mesma tcnica usada para mapeamento de

fgado e de pulmo.

Exemplo de radiodiagnstico da tireide,

utilizando-se o Iodo-131. A rea mais brilhante

indica maior concentrao do radioistopo.


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Os radiofrmacos usados em medicina no Brasil so,

em grande parte, produzidos pelo Instituto de

Pesquisas Energticas e Nucleares - IPEN, da

CNEN, em So Paulo.

O tecncio-99 (Tc-99m) utilizado, para obteno

de mapeamentos (cintilografia) de diversos rgos:

cintilografia renal, cerebral, hepato-biliar (fgado),

pulmonar e ssea;

diagnstico do infarto agudo do miocrdio e em estudos circulatrios;

cintilografia de placenta.

Outro radioistopo, o Samrio-153 (Sm-153), aplicado (injetado) em

pacientes com metstase ssea, como paliativo para a dor.

Esses produtos so distribudos semanalmente pelo IPEN para os usurios.

OS RADIOISTOPOS NA MEDICINA

Gerador de Tecncio

A radioterapia teve origem na aplicao do elemento rdio pelo casal Curie, para destruir

clulas cancerosas, e foi inicialmente conhecida como Curieterapia. Posteriormente,

outros radioistopos passaram a ser usados, apresentando um maior rendimento.

O iodo-131 tambm pode ser usado em terapia para eliminar leses, identificadas nos

radiodiagnsticos da tireide, aplicando-se, no caso, uma dose maior do que a usada nos

diagnsticos.

A RADIOTERAPIA


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O iodo radioativo apresenta as caractersticas ideais para aplicao em Medicina, tantoem diagnstico como em terapia:

tem meia-vida curta;

absorvido preferencialmente por um rgo (a tireide);

eliminado rapidamente do organismo;

a energia da radiao gama baixa.

Fontes radiativas (= fontes de radiao) de csio-137 e cobalto-60 so usadas para des-

truir clulas de tumores, uma vez que estas so mais sensveis radiao do que os

tecidos normais (sos).

Radioterapia = tratamento com fontes de radiao.

Um dos aparelhos de radioterapia mais conhecidos a Bomba de Cobalto, usada no

tratamento contra o cncer, e que nada tem de bomba (no explode). Trata-se de uma

fonte radiativa de cobalto-60 (Co-60), encapsulada ou selada (hermeticamente fecha-

da) e blindada, para impedir a passagem de radiao. At bem pouco tempo, para este

fim, eram utilizadas fontes de csio-137, que foram substitudas pelas de cobalto-60, que,

entre outras razes tcnicas, apresentam maior rendimento teraputico.

No momento da utilizao, a fonte deslocada de sua posio segura,

dentro do cabeote de proteo (feito de chumbo e ao inoxidvel),

para a frente de um orifcio, que permite

a passagem de um feixe de radiao,

concentrado sobre a regio a ser tratada

ou irradiada. Aps o uso, a fonte

recolhida para a posio de origem (segura).


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Deve ficar bem claro que

um objeto ou o prprio corpo, quando irradiado

(exposto radiao) por uma fonte radiativa,

NO FICA RADIOATIVO.

muito comum confundir-se irradiao com contaminao.

A contaminao se caracteriza pela presena de um material indesejvel em deter-

minado local.

A irradiao a exposio de um objeto ou de um corpo radiao.

Portanto, pode haver irradiao sem existir contaminao, ou seja, sem contato entre a

fonte radiativa e o objeto ou corpo irradiado. No entanto, havendo contaminao radioativa

(= presena de material radioativo), claro que haver irradiao do meio contaminado.

No se deve confundir o efeito (construtivo ou destrutivo) da radiao com o fato de tornarradioativo um material, s possvel por outros processos (em Reatores Nucleares ou ace-

leradores de partculas).

contaminao irradiao


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APLICAES NA AGRICULTURA

possvel acompanhar, com o uso de traadores radioativos, o metabolismo das plantas,

verificando o que elas precisam para crescer, o que absorvido pelas razes e pelas

folhas e onde um determinado elemento qumico fica retido.

Uma planta que absorveu um traador radioativo pode, tambm, ser radiografada, per-

mitindo localizar o radioistopo. Para isso, basta colocar um filme, semelhante ao usado

em radiografias e abreugrafias, sobre a regio da planta durante alguns dias e revel-lo.

Obtm-se o que se chama de auto-radiografia da planta.

A tcnica do uso de traadores radioativos tambm possibilita o estudo do comportamen-

to de insetos, como abelhas e formigas.

Ao ingerirem radioistopos, os insetos ficam marcados, porque passam a emitir radia-

o, e seu raio de ao pode ser acompanhado. No caso de formigas, descobre-se

onde fica o formigueiro e, no caso de abelhas, at as flores de sua preferncia.


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A marcao de insetos com radioistopos tambm muito til para eliminao de pra-gas, identificando qual predador se alimenta de determinado inseto indesejvel. Neste

caso o predador usado em vez de inseticidas nocivos sade.

Outra forma de eliminar pragas esterilizar os respectivos machos por radiao gama e

depois solt-los no ambiente para competirem com os normais, reduzindo sua reprodu-

o sucessivamente, at a eliminao da praga, sem qualquer poluio com produtos

qumicos.

Em defesa da alimentao e do meio ambiente, pode-se, tambm, determinar se um

agrotxico fica retido nos alimentos ou quanto vai para o solo, para a gua e para a

atmosfera.


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Ainda no campo dos alimentos, uma aplicao importante a irradiao para a conser-

vao de produtos agrcolas, como batata, cebola, alho e feijo. Batatas irradiadas po-

dem ser armazenadas por mais de um ano sem murcharem ou brotarem.


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A aplicao de radioistopos mais conhecida na indstria a radiografia de peas met-

licas ou gamagrafia industrial.

Gamagrafia

Impresso de radiao gama em filme fotogrfico.

Os fabricantes de vlvulas usam a gamagrafia, na rea de Controle da Qualidade, para

verificar se h defeitos ou rachaduras no corpo das peas.

As empresas de aviao fazem inspees freqentes nos avies, para verificar se h

fadiga nas partes metlicas e soldas essenciais sujeitas a maior esforo (por exemplo,nas asas e nas turbinas) usando a gamagrafia.

APLICAES NA INDSTRIA


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Para ter-se indicao de nvel de um lquido em um tanque, coloca-se uma fonte radiativaem um dos lados e, no lado oposto, um detector ligado a um dispositivo (aparelho) de

indicao ou de medio.

Quando o lquido alcana a altura da fonte, a maior parte da radiao emitida pela fonte

absorvida por ele e deixa de chegar ao detector, significando que o lquido atingiu

aquele nvel. O mesmo artifcio serve para indicar um nvel mnimo de lquido desejado

em um tanque . Nesse caso, a fonte e o detector devem ser colocados na posio

adequada e,quando o lquido atingir esse ponto, deixar de absorver a radiao, que

chegar ao detector com maior intensidade.

A Indstria Farmacutica utiliza fontes radioativas de

grande porte para esterilizar seringas, luvas cirrgi-

cas, gaze e material farmacutico descartvel, em

geral. Seria praticamente impossvel esterilizar, pelos

mtodos convencionais que necessitam de altas tem-

peraturas, tais materiais, que se deformariam ou se

danificariam de tal forma que no poderiam ser mais

utilizados.

Em geral, acrescenta-se um sistema de

alarme, para soar ao ser atingido esse

nvel. No caso de indicao de nvel

mximo ocorrer o contrrio, isto , a

radiao chegar ao detector com me-

nor intensidade.

Os alimentos a

serem irradiados

passam por uma

esteira sob o

irradiador

Exemplos de produtos

esterilizados

atravs da irradiao


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DATAO POR CARBONO-14

Fsseis de madeira, papiros e animais contm C-14, cuja meia-vida de 5.600 anos. Isso

significa que, a cada 5.600 anos, a atividade do C-14 reduzida metade. Medindo-se a

proporo de C-14 que ainda existe nesses materiais possvel saber a idade deles. Foiassim, por exemplo, que se determinou a idade dos Pergaminhos do Mar Morto.

O C-14 resulta da absoro contnua dos nutrons dos raios csmicos pelos tomos de

nitrognio nas altas camadas da atmosfera.

Esse istopo radioativo do carbono se combina com o oxignio, formando o CO2, que

absorvido pelas plantas.


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Os raios-X so radiaes da mesma natureza da radiao gama (ondas eletromagnticas),

com caractersticas idnticas. S diferem da radiao gama pela origem, ou seja, os

raios-X no saem do ncleo do tomo.

OS RAIOS-X

Raios-X no so energia nuclear

Os raios-X so emitidos quando eltrons, acelerados por alta voltagem, so lanados

contra tomos e sofrem frenagem, perdendo energia. No tm, pois, origem no ncleo do

tomo

Raios-X so energia atmica

Toda energia nuclear atmica, porque o ncleo pertence ao tomo, mas nem toda ener-

gia atmica nuclear.

Outro exemplo de energia atmica e no nuclear a energia das reaes qumicas (libe-

radas ou absorvidas).


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A DESCOBERTA DOS RAIOS-X

O fsico alemo Roentgen (pronncia portuguesa: rntguen) observou que saam raios

misteriosos de uma ampola de Crookes (fsico ingls), capazes de atravessar folhas de

papelo. Por isso, ele os chamou de raios X .

A ampola de Edison, que ficou conhecida como lmpada incandescente, depois de aper-

feioada, deu origem ampola de Crookes, usada por Roentgen. Atualmente, a ampola

mais famosa o tubo de televiso.

A descoberta de Roentgen permitiu fotografar o interior de muitos objetos e o corpo

humano, opacos luz mas transparentes aos raios-X.

Quando se eleva a voltagem de alimentao da ampola ou tubo de raios-X, eles se

tornam mais penetrantes.

As primeiras aplicaes dos aparelhos de raios-X ocorreram na Medicina, para diagns-

tico de fraturas sseas e, logo aps, na Odontologia, para diagnstico de canais dentrios.


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Foram desenvolvidos aparelhos mais potentes para uso em radiografia industrial (seme-

lhante gamagrafia). As principais desvantagens de tais aparelhos, para a indstria, so

as seguintes:

as peas tm que ser levadas at eles, uma vez que impraticvel deslocar

os aparelhos (de grande porte) e acessrios;

depende de fonte de alimentao (energia eltrica);

tm limitaes, impostas pela forma das peas a serem radiografadas.

Os aparelhos de Raios-X no so radioativos.

S emitem radiao quando esto ligados , isto ,

em operao.

Em relao ao ser humano, os raios-X requerem os mesmos cuidados que a radiao

gama e, por isso, no podem ser usados indiscriminadamente.


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Smbolo da presena de radiao*.

Deve ser respeitado, e no temido.

* Trata-se da presena de radiao acima dos valores encontrados no meio ambiente,

uma vez que a radiao est presente em qualquer lugar do planeta.

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