Química Nuclear

Tipos de reatores

2009-11-07T19:38:00.002-02:00

Reatores de fissão

Existem vários tipos de reatores, reatores de água leve (ingl. Light Water reactor ou LWR), reatores de água pesada (ingl. Heavy Water Reactor ou HWR), reator de rápido enriquecimento ou "reatores incubadores" (ingl. Breeder reactor) e outros, dependendo da substância moderador usada. Um reator de rápido enriquecimento gera mais material físsil (combustível) do que consome. A primeira reação em cadeia foi realizada num reator de grafite. O reator que levou o acidente nuclear de Chernobyl também era de grafite. A maioria dos reatores em uso para geração de energia elétrica no mundo são do tipo água leve. A nova geração de usinas nucleares, denominada G3+, incorpora conceitos de segurança passiva, pelos quais todos os sistemas de segurança da usina são passivos, o que as tornam intrínsecamente seguras. Como reatores da próxima geração (G4) são considerados reatores de sal fundido ou MSR (ingl. molten salt reactor). Ainda em projeto conceitual, será baseada no conceito de um reator de rápido enriquecimento.

Reatores de fusão

O emprego pacífico ou civil da energia de fusão está em fase experimental, existindo incertezas quanto a sua viabilidade técnica e econômica.

O processo baseia-se em aquecer suficientemente núcleos de deutério até obter-se o estado plasmático. Nesse estado, os átomos de hidrogênio se desagregam permitindo que ao se chocarem ocorra entre eles uma fusão produzindo átomos de hélio. A diferença energética entre dois núcleos de deutério e um de hélio será emitida na forma de energia que manterá o estado plasmático com sobra de grande quantidade de energia útil.

A principal dificuldade do processo consiste em confinar uma massa do material no estado plasmático já que não existem reservatórios capazes de suportar as elevadas temperaturas a ele associadas. Um meio é a utilização do confinamento magnético.

Os cientistas do projeto Iter, do qual participam o Japão e a União Européia, pretendem construir uma central experimental de fusão para comprovar a viabilidade econômica do processo como meio de obtenção de energia.

Tipos de reações nucleares

2009-11-07T19:24:00.002-02:00

A reação nuclear é a modificação da composição do núcleo atômico de um elemento, podendo transformar-se em outro ou outros elementos. Esse processo ocorre espontaneamente em alguns elementos. O caso mais interessante é a possibilidade de provocar a reação mediante técnicas de bombardeamento de nêutrons ou outras particulas.

Existem duas formas de reações nucleares: a fissão nuclear, onde o núcleo atômico subdivide-se em duas ou mais partículas; e a fusão nuclear, na qual ao menos dois núcleos atômicos se unem para formar um novo núcleo.

Exemplo

Apenas um exemplo das mais de 100 possíveis fissões de urânio-235: Urânio captura um nêutron, torna-se instável e fraciona em bário e criptônio com emissão de dois nêutrons.

²³⁵U + ¹n à ²³⁶U à ¹³⁹Ba + ⁹⁵Kr + 2 ¹n

Com esta reação Hahn e Straßmann demonstraram a fissão em 1938 através da presença de bário na amostra, usando espectroscopia de massa.

Energia Nuclear

2009-11-07T19:15:00.003-02:00

Energia nuclear é a energia liberada numa reação nuclear ou seja, em processos de transformação de núcleos atômicos. Alguns isótopos de certos elementos apresentam a capacidade de se transformar em outros isótopos ou elementos através de reações nucleares, emitindo energia durante esse processo. Baseia-se no princípio da equivalência de energia e massa (observado por Albert Einstein), segundo a qual durante reações nucleares ocorre transformação de massa em energia. Foi descoberta por Hahn, Straßmann e Meitner com a observação de uma fissão nuclear depois da irradiação de urânio com nêutrons.

A tecnologia nuclear tem a finalidade de aproveitar a energia nuclear, convertendo o calor emitido na reação em energia elétrica. Isso pode acontecer controladamente em reator nuclear ou descontroladamente em bomba atômica. Em outras aplicações aproveita-se da radiação ionizante emitida.

Acidente nuclear

2009-11-02T14:53:00.005-02:00

Acidente nuclear

As instalações nucleares são construções muito complexas, devido às diversas tecnologias industriais empregadas, e ao elevado grau de segurança que é adaptado. As reações nucleares, por suas características, são altamente perigosas. A perda do controle durante o processo pode elevar a temperatura a um valor que levaria à fusão do reator, e/ou ao vazamento de radiações nocivas para o ambiente exterior, comprometendo a saúde dos seres vivos.

Lixo Nuclear

2009-11-02T14:53:00.004-02:00

Lixo nuclear

A energia nuclear, além de produzir uma grande quantidade de energia eléctrica, também produz resíduos nucleares que devem ser isolados em depósitos impermeáveis durante longo tempo. Por outro lado, os reatores das centrais nucleares não produzem gases tóxicos, que é a característica da combustão dos combustíveis fósseis.

Usina Nuclear

2009-11-02T14:48:00.001-02:00

usina nuclear é uma instalação industrial empregada para produzir electricidade a partir de energia nuclear, que se caracteriza pelo uso de materiais radioactivos que através de uma reação nuclear produzem calor. Este calor é empregado por um ciclo termodinâmico convencional para mover um alternador e produzir energia eléctrica.

As centrais nucleares apresentam um ou mais reatores, que são compartimentos impermeáveis à radiação, em cujo interior estão colocados barras ou outras configurações geométricas de minerais com algum elemento radioactivo (em geral o urânio). No processo de decomposição radioactiva, estabelece-se uma reação em cadeia que é sustentada e moderada mediante o uso de elementos auxiliares, dependendo do tipo de tecnologia empregada.

Reator Nuclear

2009-11-01T22:05:00.001-02:00

Um reator nuclear, é uma câmara de resfriamento hermética, blindada contra a radiação, onde é controlada uma reação nuclear para a obtenção de energia, produção de materiais fissionáveis como o plutônio para armamentos nucleares, propulsão de submarinos e satélites artificiais ou para pesquisas.

Uma central nuclear pode conter vários reatores. Atualmente apenas os reatores nucleares de fissão são empregados para a produção de energia comercial, porém os reatores nucleares de fusão estão sendo empregados em fase experimental.

De uma forma simples, as primeiras versões de reator nuclear produzem calor dividindo átomos, diferentemente das estações de energia convencionais, que produzem calor queimando combustível. O calor produzido serve para ferver água, que irá fazer funcionar turbinas a vapor para gerar electricidade.

Um reator produz grandes quantidades de calor e intensas correntes de radiação neutrónica e gama. Ambas são mortais para todas as formas de vida mesmo em quantidades pequenas, causando doenças, leucemia e, por fim, a morte. O reactor deve estar rodeado de um espesso escudo de cimento e aço, para evitar fugas prejudiciais de radiação. As matérias radioactivas são manejadas por controle remoto e armazenadas em contentores de chumbo, um excelente escudo contra a radiação.

Reator nuclear de fissão

Varetas de controlo no núcleo, de materiais absorventes de nêutrons, permitem regular o ritmo da cisão. Estas serão metidas ou retiradas consoante a necessidade de estabilização.

Num reactor nuclear de fissão utiliza-se o urânio natural, na maior parte dos casos - uma mistura de U-238 e de U-235 - por vezes enriquecido com extra U-235. O U-238 tem tendência para absorver os neutrões de alta velocidade originados pela divisão dos átomos U-235, mas não absorve nêutrons lentos tão rapidamente. Assim, num reactor é incluída uma substância moderadora que, juntamente com o urânio, abranda os nêutrons. O U-238, por sua vez, já não os absorve tão facilmente e a cisão continua.

Um reator nuclear de fissão apresenta, essencialmente, as seguintes partes:

Combustível: Isótopo fissionável e/ou fértil (aquele que pode ser convertido em fissionável por ativação neutrônica): Urânio-235, Urânio-238, Plutônio-239, Tório-232, ou misturas destes (o combustível típico atualmente é o MOX, mistura de óxidos de urânio e plutônio).
Moderador: Água, água pesada, hélio, grafite, sódio metálico: Cumprem a função de reduzir a velocidade dos neutrões produzidos na fissão, para que possam atingir outros átomos fissionáveis mantendo a reação.
Refrigerador: Água, água pesada, dióxido de carbono, hélio, sódio metálico: Conduzem o calor produzido durante o processo até a turbina geradora de eletricidade ou ao propulsor.
Refletor: Água, água pesada, grafite, urânio: Reduz o escapamento de nêutrons aumentando a eficiência do reator.
Blindagem: Concreto, chumbo, aço, água: Evita o escapamento de radiação gama e nêutrons rápidos.
Material de controlo: Cádmio ou Boro: Finalizam a reação em cadeia, pois são óptimos absorventes de nêutrons. Geralmente são usados na forma de barras (de aço borado, por exemplo) ou bem dissolvido no refrigerador.
Elementos de Segurança: Todas as centrais nucleares de fissão apresentam múltiplos sistemas de segurança. Os ativos que respondem a sinais elétricos e os passivos que atuam de forma natural como a gravidade, por exemplo. A contenção de betão que rodeia os reactores é o principal sistema de segurança, evitando que ocorra vazamento de radiação ao exterior.

O núcleo do reactor é construído dentro de um forte recipiente de aço que contém varetas de combustível feitas de materiais cindíveis (fissionáveis) metidos dentro de tubos. Estas varetas produzem calor enquanto o combustível sofre a cisão. Varetas de controlo, geralmente de boro ou cádmio - para absorver facilmente os nêutrons -, são introduzidas e retiradas do núcleo (conforme a necessidade de estabilizar a reacção), variando a corrente de neutrões no núcleo, controlando o ritmo de cisão e, portanto, o calor produzido. As varetas estão rodeadas por um moderador, que reduz a velocidade a que os nêutrons são produzidos pelo combustível. Percorrendo o núcleo corre um refrigerante, líquido ou gasoso, que, ao ser aquecido pelo calor libertado, gera vapor de água que será canalizado para turbinas.

Tipos de reatores de fissão

WWER-1000 (Water-Water Energetic Reactor, força elétrica de 1000 megawatt) é um reactor russo de energia nuclear do tipo PWR

Atualmente existem vários tipos de reatores nucleares de fissão:

LWR - Light Water Reactors: Utilizam como refrigerante e moderador a água e como combustível o urânio enriquecido. Os mais utilizados são os BWR (Boiling Water Reactor ou Reator de água em ebulição ) e os PWR (Pressure Water Reactor ou Reatores de água a pressão), estes últimos considerados atualmente como padrão. Em 2001 existiam 345 em funcionamento.

CANDU - Canada Deuterium Uranium: Utilizam como moderador água pesada (cuja molécula é composta por dois átomos de deutério e um átomo de oxigênio) e como refrigerante água comum. Como combustível usam urânio comum. Existiam 34 em operação em 2001.

FBR - Fast Breeder Reactors: Utilizam nêutrons rápidos no lugar de térmicos para o processo da fissão. Como combustível utilizam plutônio e como refrigerante sódio líquido. Este reator não necessita de moderador. Apenas 4 em operação em 2001.

HTGR - High Temperature Gás-cooled Reactor: Usa uma mistura de tório e urânio como combustível. Como refrigerante utiliza o hélio e como moderador grafite. Existiam 34 em funcionamento em 2001.

RBMK - Reactor Bolshoy Moshchnosty Kanalny: Sua principal função é a produção de plutônio, e como subproduto gera eletricidade. Utiliza grafite como moderador , água como refrigerante e urânio enriquecido como combustível. Pode recarregar-se durante o funcionamento. Apresenta um coeficiente de reatividade positivo. Existiam 14 em funcionamento em 2001.

ADS - Accelerator Driven System: Utiliza uma massa subcrítica de tório. A fissão é produzida pela introdução de nêutrons no reator de partículas através de um acelerador de partículas. Ainda se encontra em fase de experimentação, e uma de suas funções fundamentais será a eliminação de resíduos nucleares produzidos em outros reatores de fissão.

Produção de combustível

Alguns tipos de reatores podem efetivamente produzir mais combustível que aquele que consomem. Trata-se do reactor rápido. Não tem moderador e o seu combustível é altamente enriquecido: urânio ou plutônio. O núcleo é pequeno e a reação em cadeia processa-se rapidamente, produzindo maiores quantidades de calor do que nos outros reatores «termais». São produzidas grandes quantidades de nêutrons, imediatamente absorvidos por um cobertor de urânio 238 colocado em redor do núcleo. Isto não causa cisão no urânio, mas o converte em plutônio 239, que pode depois ser separado e utilizado como combustível no reator rápido. Desta maneira, o reactor rápido produz combustível à medida que o consome. Convertendo urânio 238 não cindível (fissionável) num combustível útil, o reator rápido poderia prolongar as reservas de combustível nuclear do mundo em cerca de sessenta vezes.

Reactor nuclear de fusão

Instalação destinada para a produção de energia através da fusão nuclear. A pesquisa neste campo existe há mais de 50 anos e já, há vários anos, tem sido possível produzir uma reação de fusão nuclear controlada num vaso de contenção. Não se tem conseguido ainda, entretanto, manter uma reação de fusão controlada até atingir o ponto de "breakeven" (ou seja uma situação na qual a quantidade de energia fornecida para iniciar e manter a reação seja igual ou menor que a quantidade de energia libertada pela reação assim produzida). o processo é caracterizado por grande libertação de energia.

Reações de fusão nuclear juntam dois núcleos atômicos para formar um. Inicialmente, isso requer uma quantidade muito elevada de energia para vencer a repulsão eletromagnética inerente entre estes núcleos. A diferença em massa entre os dois núcleos iniciais e aquele resultante da reação (ligeiramente mais leve que a soma dos dois precursores) é convertida em uma enorme quantidade de energia conforme previsto pelo Einstein, na sua equação E=mc².

Uma vez que os núcleos de elementos mais leves sofrem fusão mais facilmente do que os de elementos mais pesados, o hidrogênio, o elemento mais leve, e também o mais abundante do universo, é o melhor combustível para fusão. De fato, uma mistura de dois dos isótopos de hidrogênio, o deutério e o trítio (D-T), apresenta a razão mais baixa entre a energia necessária para provocar a reação de fusão e a energia (potencialmente muito maior) liberada por esta reação; como prova disso, surgiram os estudos e adaptações da a primeira bomba de hidrogénio. Por esta razão, a maior parte dos esforços atuais para desenvolver um reator de fusão de "primeira geração" concentra-se na utilização do D-T como combustível.

Deve-se ressaltar, entretanto, que misturas alternativas existem que, apesar de exigirem um fornecimento de energia inicial maior, seriam mais simples de produzir e/ou controlar e há até combustíveis candidatos que não emitiriam nêutrons ao sofrer a reação de fusão, os chamados combustíveis aneutrônicos.

Basicamente, então, uma das maiores dificuldades é a obtenção de uma enorme pressão e temperatura que o processo requer, as quais são encontradas, na natureza, somente no interior de uma estrela. Outro problema é que a utilização de muitos dos possíveis combustíveis (inclusive o D-T) resulta na emissão de nêutrons pelo plasma durante fusão, os quais bombardeiam os componentes internos do reator, tornado-os radioativos. Para se conseguir a fusão é necessária mais do que uma alta temperatura: tem de existir plasma suficiente para que os núcleos se encontrem e se fundam, e a temperatura elevada tem de ser produzida por tempo suficiente para que isso aconteça. Porém, a combinação certa de todos estes factores mostra-se, até agora, impossível de alcançar.

Ao longo dos últimos anos, vários grupos de engenheiros e cientistas têm se dedicado ao desenvolvimento de novas ligas metálicas, cujas composições químicas são criteriosamente especificados para somente incluir elementos que formarão isótopos de meia-vida curta, sob este bombardeamento num reator (materiais de baixa ativação). Desta forma pretende-se tornar factível projetar componentes com materias que permitirão reciclagem após somente algumas dezenas de anos de estocagem segura (ao contrário dos resíduos radioativos de reatores de fissão, por exemplo, cujas meias-vidas longas exigem sistemas complexos de proteção para períodos muito longos).

Alguns pesquisadores já chegaram a caracterizar vários dos aspectos mais críticos na aplicação prática, em serviço real, de tais matérias como, por exemplo, conformabilidade, soldabilidade e resistência à fluência conforme apresentado no livro "Investigations of the Formability, Weldability and Creep Resistance of Some Potential Low-activation Austenitic Stainless Steels for Fusion Reactor Applications (ISBN 0853111480): A.H. Bott, G.J. Butterworth, F. B. Pickering".

Núcleo de um pequeno reator nuclear utilizado para pesquisas

Atualmente existem duas linhas de investigação, o confinamento inercial e o confinamento magnético:

Confinamento inercial: Consiste em conter a fusão mediante o impulso de partículas ou de raios laser projetados contra as partículas do combustível, que provocam sua ignição instantânea.

Confinamento magnético: Consiste em manter o material que irá fundir num campo magnético enquanto se tenta alcançar a temperatura e pressão necessárias. Uma forte corrente eléctrica passa através do hidrogénio para o aquecer e formar um plasma, enquanto um campo magnético comprime o plasma e o impede de tocar nas paredes. Mesmo que toque no recipiente, não existe perigo, já que só são aquecidas quantidades muito pequenas de hidrogénio; as paredes arrefecem simplesmente o plasma mais do que o plasma aquece as paredes.

Os primeiros modelos magnéticos, americanos, conhecidos como Stellarator geravam o campo diretamente num reator toroidal, com o problema da infiltração do plasma entre as linhas do campo.

Os engenheiros russos melhoram este modelo para o Tokamak na qual um enrolamento de bobina primária induzia um campo sobre o plasma, que é condutor, utilizando-o como um enrolamento secundário. Porém, devido a sua resistência, o plasma sofria aquecimento.

Embora o maior (2004) reator deste tipo, o JET [1] ainda não tenha atingido a temperatura (1 milhão de graus) e a pressão necessárias para a manutenção da reação, em 1997 este reator experimental, de facto, atingiu um pico de potência de fusão de 16MWs, ainda um recorde mundial (2004). A mesma experiência alcançou um valor de Q=0,7 . (Q é a razão entre a energia gerada por esta reação e a potência fornecida para manter a fusão. Uma reação auto-sustentável requer Q>1).

Um reator Tokamak ainda maior, o ITER, está a ser projetado, unindo esforços internacionais para a obtenção da fusão.

Também existe uma linha de pesquisa nos EUA, o NIF (National Ignition Facility), que busca através de um confinamento inercial gerado por 192 lasers de alta potência obter uma fusão nuclear com Q>1.

Propulsão Nuclear

2009-11-01T22:03:00.000-02:00

Propulsão nuclear designa uma grande variedade de métodos de propulsão, os quais usam alguma forma de reacção nuclear como fonte primária de potência. Muitos submarinos militares e um número crescente de grandes navios – quebra-gelos e porta-aviões, usam reactores nucleares como fonte de potência. Adicionalmente, vários tipos de propulsão nuclear foram propostos, e alguns deles testados, para aplicações espaciais:

Propulsão de Pulso Nuclear Catalizado de Antimatéria
Propulsão Bussard
Propulsor de Fragmento de Fissão
Navegação de Fissão
Propulsor de Fusão
Reator Propulsor de Núcleo Gasoso
Propulsor Elétrico-Nuclear
Propulsor Fotônico-Nuclear
Propulsão de Pulso Nuclear
Propulsor Nuclear de Água Salgada
Propulsor Térmico Nuclear
Propulsor de Radio-Isótopo

Medicina Nuclear

2009-11-01T21:32:00.001-02:00

A Medicina Nuclear é uma especialidade médica relacionada à Imagiologia que se ocupa das técnicas de imagem, diagnóstico e terapêutica utilizando partículas ou nuclídeos radioactivos.

"A Medicina Nuclear está para a Fisiologia como a Radiologia para a Anatomia". A Medicina Nuclear permite observar o estado fisiológico dos tecidos de forma não invasiva, através da marcação de moléculas participantes nesses processos fisiológicos com isótopos radioactivos. Estes, denunciam sua localização com a emissão de particulas detectáveis, sob a forma de raios gama (fóton). A detecção localizada de muitos fótons gama com uma camara gama permite formar imagens ou filmes que informem acerca do estado funcional dos órgãos. A maioria das técnicas usa ligações covalentes ou iónicas entre os elementos radioactivos e as substâncias alvo, mas hoje já existem marcadores mais sofisticados, como o uso de anticorpos especificos para determinada proteína, marcados radioactivamente. A emissão de particulas beta ou alfa, que possuem alta energia, pode ser útil do ponto de vista terapeutico, para destruir células ou estruturas indesejáveis.

Centros de Medicina Nuclear existem em regra apenas nos hospitais centrais, ou em clínicas privadas

Tipos de Radiação Utilizados

Partícula Beta: consiste num Elétron, podendo portanto ser utilizado em terapia como por exemplo no tratamento de hipertiroidismo e do cancro da tiroideia, através do uso do Iodo-131 (terapêutica com Iodo radioactivo).

Posítron: é a antipartícula do elétron. Consiste num "elétron" de carga positiva. É o tipo de radiação utilizada nos exames de PET (Positron Emission Tomography - Tomografia por Emissão de Posítrons). O principal radiofármaco utilizado nesse tipo de exame é o FDG (Glicose marcada com Fluor-18).

Radiação Gama: é um fóton, ou seja, energia (onda eletromagnética). Os raios gama têm origem nos núcleos atómicos, e são utilizados na grande maioria dos exames em medicina nuclear. Os raios gama são detectados por um equipamento apropriado, a Câmara Gama. O principal radionúclido emissor de radiação gama utilizado em medicina nuclear é o Tecnécio-99mTc.

Tipos de Radiofármacos Utilizados

Um radiofármaco incorpora dois componentes. Um radionúclido, ou seja, uma substância com propriedades físicas adequadas ao procedimento desejado (partícula emissora de radiação beta, para terapêutica; ou partícula emissora de radiação gama, para diagnóstico) e uma vector fisiológico, isto é, uma molécula orgânica com fixação preferencial em determinado tecido ou órgão. Essencialmente, os radionúclidos são a parte radioactiva dos radiofármacos. Mas estes também possuem uma molécula (não radioactiva) que se liga ao radionúclido (marcação radioactiva) e o conduz para esse órgão ou estrutura que se pretende estudar.

Tecnécio-99-metaestável: é um radionúclido artificial, criado pelo homem. Tem vida-média de aproximandamente 6 horas, isto é, a sua Actividade, ou "quantidade de radioactividade" reduz-se para metade a cada 6 horas. Emite um fóton gama com 140.511keV de energia, ideal para a Camara Gama. É muito reactivo quimicamente, reagindo com muitos tipos de moléculas orgânicas. Esta grande versatilidade química permite que hoje em dia a grande maioria dos estudos em Medicina Nuclear sejam efectuados com base no uso de radiofármacos Tecneciados.
Iodo-123 ou Iodo-131: importantes no estudo da Tiroideia. Têm emissão de radiação gama e beta, respectivamente. Semi-vida de 8 dias para o I131, 13 horas para o I123.
Tálio-201: tem propriedades químicas semelhantes ao Potássio, tendo sido utilizado durante muitos anos para imagiologia cardíaca (integrava a bomba de sódio-potássio). Os seus fótons gama têm energias baixas, mas as imagens eram menos nítidas e a sua interpretação mais complexa. Semi-vida de 3 dias. Actualmente os estudos com Tálio-201 têm caído em desuso, face ao apareciamento de novos radiofármacos marcados com Tc-99m.
Gálio-67: tem propriedades semelhantes ao ião Ferro. É um emissor gama de média energia e apresenta semi-vida de 3 dias. É utilizado em estudos de Infecção e em Oncologia.
Índio-111: semi-vida 3 dias. É um emissor de radiação gama de média energia.
Xenon-133 e Cripton-81m: gases nobres radioactivos que podem ser usados na cintigrafia de ventilação pulmonar. No entanto, a maior parte dos estudos de ventilação pulmonar são feitos com um aerossol marcado com Tc-99m.
Flúor-18: emite positrões. É usado no exame PET.

Utilidade e Risco

A importância deste tipo de exames tem merecido cada vez mais reconhecimento. A principal limitação à maior utilização da medicina nuclear é o custo. No entanto é impossível observar muitos processos fisiológicos de forma não invasiva sem a Medicina Nuclear. A quantidade de radiação que o paciente recebe num exame de medicina nuclear é menor que a radiação recebida numa radiografia ou uma Tomografia Axial Computadorizada que visualize as mesmas estruturas. A quantidade de substância estranha é normalmente tão baixa que não há perigo de interferir significativamente com os processos fisiológicos normais. Os casos mais graves são muitas vezes os casos de hipersensibilidade (alergia) com choque anafilático do doente em reacção ao agente químico estranho.

Sistema Nervoso Central: Cintilografia Cerebral

Cintigrafia de Perfusão Cerebral: avalia a perfusão sanguínea das várias regiões do cérebro. É injectado um radionúclido lipofílico no sangue do paciente, que seja capaz de atravessar a Barreira Hemato-Encefálica. Ele é depois integrado nas mebranas celulares dos neurónios. É usado para indicar lesões causadas por enfartes - AVCs, ou para descobrir artérias parcialmente obstruidas que tenham um risco de enfartes futuros.

Endocrinologia

Cintigrafia da Tiroideia: A principal aplicação da Medicina Nuclear nesta área é o diagnóstico e terapia do Carcinoma bem diferenciado da Tiroideia. As células normais da Tireoideia assim como as do carcinoma bem diferenciado desse órgão, concentram o Iodo até concentrações muito superiores a outros órgãos, uma vez que o Iodo é uma parte importante das hormonas produzidas nessa glândula, a T3 e a T4. Este facto permite usar os isótopos radioactivos do Iodo, o I-123 (preferido porque tem semi-vida curta, energia mais adequada às Câmaras Gama e ausência de emissão beta, mas muito mais caro) e o I-131 para formar imagens funcionais da Tiroideia.

Terapia com I-131: O I-131 pode além disso ser usado para terapia do carcinoma bem diferenciado da tiroideia. Em muito altas concentrações, a emissão de partículas beta pelos radionúclidos destroi as células ao redor. Uma vez que a Tiroideia concentra muitas vezes mais o ião que os outros órgãos, é ela o órgão alvo. Esta terapia é usada após tireoidectomia para eliminar focos de metástase do cancro. É feita terapia de substituição das hormonas tiroideias (são ingeridas regularmente sob a forma de medicamento).

Cintigrafia Corporal com 123I-MIBG: é uma técnica de estudo dos tumores neuroendócrinos. O radiofármaco utilizado, metaiodobenzilguanidina-Iodo-123, um análogo da guanetidina que é captada para os grânulos cromafins das células neuroendócrinas. São indicações para este exame a suspeita de feocromocitoma, tumores carcinóides neuroblastoma pediátrico, carcinoma medular da Tiroideia e outras neoplasias derivadas da crista neural. O 123I-MIBG também é usado, em maiores concentrações, na terapia de algumas destas condições.

Cintigrafia do Córtex das Suprarenais com 131I-Iodocolesterol: têm afinidade para o córtex da glândula supra-renal. Utilizado no diagnóstico de Sindrome de Cushing, hiperaldosteronismo e hiperandrogenismo. Detecta lesões da supra-renal.

Cintigrafia das Paratiroideias: permite avaliar a funcionalidade das glândulas paratiroideias. É preparado um Radiofármaco com afinidade para estas glândulas (geralmente o 99mTc-sestaMIBI ou o 99mTc-Tetrofosmina) que é depois administrado ao paciente por via endovenosa. São realizadas duas séries de imagens: umas cerca de 15min após a injecção, que permite a visualização das glândulas paratiroideias, bem como a glândula tiroideia; outras cerca de 2h após a injecção, onde já não é suposto visualizar as glândulas paratiroideias, nem a glândula tiroideia. A ideia é averiguar sobre o "washout" do radiofármaco. Em casos de Adenoma das Paratiroideias, continua a visualizar-se actividade nas glândulas paratiroideias, mesmo 2h apósa administração do radiofármaco. Por vezes é exigido que este exame seja comparado com uma Cintigrafia da Tiroideia.

Pneumologia: Cintigrafia Pulmonar

Cintigrafia de Perfusão e Ventilação: são duas técnicas que devem ser executadas sempre que possível (frequentemente de emergência). É o principal método de avaliação da grave condição potencialmente mortal que é a tromboembolia pulmonar. A parte de perfusão é uma avaliação do fluxo sanguíneo por todo o pulmão, ou seja, se há obstruções nos vasos, como em casos de tromboembolia pulmonar. Ela é efectuada pela injecção de aglomerados de albumina marcados com tecnécio-99m no sangue. Qualquer área que não seja irrigada ficará pálida (zona fria) na imagem obtida. A cintigrafia de ventilação indica as áreas do pulmão que ventilam convenientemente. Ela é feita pela inalação de marcadores radioactivos gasosos ou sob a forma de aérossois, como isótopos de gases nobres radioactivos ou microparticulas marcadas com tecnécio (technegas). O resultado do exame vem da comparação entre as zonas frias (pouco radioactivas) da perfusão e as da ventilação. Se houver grandes e múltiplas defeitos de perfusão não consonantes com áreas de defeitos de ventilação, é provável o diagnóstico de tromboembolismo pulmonar. De outro modo poderá haver obstrução de um brônquio ou bronquiolo (apenas zona fria na ventilação), ou outras condições.

Cardiologia Nuclear

Angiografia de radionúclidos de Equilibrio (ARNE): é usada para avaliar a função ventricular, especialmente a do ventrículo esquerdo. O técnecio-99m é feito reagir quimicamente com a hemoglobina dos eritrócitos é injectado no sangue. Estes eritrócitos marcados espalham-se por todo o sangue da pessoa rapidamente o que torna possível então fazer um filme do batimentos cardiacos a partir das emissões e avaliar a quantidade de sangue que permanece nos ventriculos aquando da sístole e da diástole (cálculo da fracção de ejecção). Estes filmes dão indicações sobre a performance cardiaca em casos de miocardiopatias, valvulopatias e outros.

Cintigrafia de Perfusão do Miocárdio em Esforço e em Repouso: é indicada para avaliar doentes com enfartes do miocárdio prévios, dispneia de esforço, ou angina pectoris. É feito um estudo por SPECT ou Tomografia Computorizada de Emissão de Fótons Simples. Basicamente a camara gama roda e tira imagens de várias posições, que o computador então reconstroi em imagens 3D. São usados os compostos Tálio-201 (um análogo do ião Potássio, K+, em cujo transportador os miócitos são ricos), 99mTc-Tetrofosmina (absorvida pelas células ricas em mitocôndrias, como os miócitos) ou 99mTc-SestaMIBI, todos absorvidos pelas células do miocárdio (se houver fluxo sanguineo próximo). São efectuadas duas medições da radioactividade: em repouso e em esforço máximo. Se houver zona fria ou de radioactividade muito reduzida em ambas as situações, haverá apenas tecido fibroso derivado de um enfarte prévio nesse ponto do coração (já não existem miócitos); se houver zona fria em esforço, mas não em repouso, então deverá haver limitações ao fluxo sanguineo para essa região, ou seja ele é suficiente para o repouso mas a artéria está obstruida parcialmente e quando há vasodilatação devido ao esforço, o volume nas outras artérias desobstruidas aumenta muito mais (porque num tubo o aumento do raio de 2 para 3 mm corresponde a muito mais volume extra que de 1 para 2mm)- logo essa area está com menos radioactividade comparativamente.

Estudo de Viabilidade do Miocárdio (Repouso sob Nitroglicerina): é um estudo idêntico à Cintigrafia de Perfusão do Miocárdio, sendo apenas realizado o estudo em Repouso. A injecção do Radiofármaco é precedida pela administração oral de um comprimido de Nitroglicerina. Desta forma, é obtida uma imagem do coração em condições óptimas de fluxo sanguíneo. Desta forma, todas as células viáveis (vivas) terão acesso à irrigação coronária.

Nefrologia Nuclear

Cintigrafia Renal com 99mTc-DMSA: o Parênquima do Rim é estudado com a molécula DMSA (ácido dimercaptosuccinico) que é feita reagir in vitro com Tecnécio-99m radioactivo. O DMSA-Tc99m é injectado no sangue do paciente, de onde é simultaneamente filtrado, reabsorvido e secretado a nível glomerular, e do Tubo Contornado Proximal. O fármaco fica na sua maioria localizado no Córtex renal desde que este esteja funcional e capaz de filtrar, reabsorver e secretar. As zonas frias (pálidas) de pouca actividade radioactiva obtidas no filme corresponderão assim a zonas do córtex do Rim que estejam em insuficiência ou não estejam a funcionar a 100%. Este método tem sensibilidade maior que a Ecografia para detecção de pielonefrites, malformações ou cicatrizes, nomeadamente em Pediatria.

Cintigrafia Renal com 99mTc-DTPA: o DTPA, mesmo acoplado ao tecnécio, é quase totalmente eliminado por filtração glomerular sem quase nenhuma secreção ou reabsorção. É uma técnica de avaliação do Glomérulo Renal e sua capacidade de filtração efectiva, nomeadamente das Glomerulopatias.

Renograma Basal com 99mTc-MAG3: o 99mTc-MAG3 ou mercaptoacetiltriglicina-99mTc é eliminada principalmente por secreção tubular. A sua rápida excreção permite a avaliação não só dessa função renal mas também da perfusão, e integridade do sistema colector. É usada na monitorização da insuficiência renal, obstrução dos canais colectores e refluxo de urina.

Renograma com prova diurética: usado no diagnóstico diferencials entre a obstrução das vias urinárias, nomeadamente por cálculos ("pedra dos rins"), e a Estase funcional dessas vias. A administração de um diurético como a furosemida acelera a excreção de urina pelo rim. Qualquer dificuldade de micção que não seja obstrução mecânica das vias pode ser distinguido aumentando suficientemente o volume de urina secretada pelos rins. Se houver obstrução mecânica o rádiofarmaco na urina se concentrará proximalmente ao ponto bem definido da obstrução, e pouco ou nenhum passará. Se for estase funcional (e.g. se o músculo do ureter não propelir a urina), o aumento de volume será suficiente para fazer avançar a urina nas vias por si mesmo, e o rádiofármaco ocupará toda a via urinária.

Renograma com Captopril: é usada como teste de detecção de hipertensão arterial devido a estenose (causada pela aterosclerose ou placa de colesterol) da artéria renal. É administrado Captopril, um inibidor da enzima conversora da angiotensina, que tem o efeito de diminuir a perfusão (fluxo sanguíneo) renal. O radiofármaco utilizado é o 99mTc-DTPA. Se a radioactividade vinda do rim diminuir consideravelmente, a artéria correspondente já deveria estar estenosada antes da vasocontrição devida ao captopril (porque um tubo de 3mm que diminui para 2 perde muito menos volume que um de 2 que diminui para 1mm).

Cistocintigrafia Directa ou Indirecta: é usada no diagnóstico do refluxo vesico-ureteral (da bexiga de volta ao ureter) da urina. Há dois tipos. Na cistocintigrafia directa, o doente é catéterizado (tubo colocado no ureter) e a solução radioactiva é introduzida na bexiga. Na indirecta o rádiofarmaco é injectado no sangue e as imagens feitas aquando do percurso da urina radioactiva pelas vias urinárias inferiores. Em qualquer caso, o imagiologista verifica se há refluxo da urina radioactiva.

Osteoarticular

Cintifragia Óssea de Corpo Inteiro: é usada São usados derivados de disfosfatos resistentes às enzimas fosfatases, quelados com Tecnécio-99m como o 99mTc-metilenodifosfonato (99mTc-MDP) e o 99mTc-hidroximetilenodifosfonato (99mTc-HMDP), os quais são injectados no sangue. Rapidamente fixam-se com cálcio ao mineral apatite do osso. Uma vez que os processos de cristalização normais dos sais de cálcio e fosfato no osso são os mesmos da fixação do radiofármaco, esta técnica permite detectar áreas de grande ou insuficiente formação de mineral dentro dos ossos. Assim detectam-se áreas frias ou hipofixantes, com pouca radioactividade, que correspondem a grande actividade destruidora de osso como a osteoclastica ou baixa actividade geradora de osso como a osteoblástica. Causas possíveis de hipofixação são a necrose óssea (por isquémia, enfarte ou infecção-osteomielite), isquémia por anemia falciforme, ou metástases agressivas. É esta última a indicação mais importante, uma vez que permite detectar lesões causadas por metastases de cancros de outros órgãos ou do próprio osso muito mais precocemente que o raio-x, e permite fazer o estadiamento da neoplasia. Os cancros que mais frequentemente metastizam para o osso são os da próstata, mama e pulmão.

Cintilografia Óssea com estudo de três fases

Estudo Ósseo Tomográfico (complementar)

Cintilografia da Medula Óssea com 99mTc-Colóides

Cancro: Cintilografias Oncológicas

Cintigrafia com Gálio-67: o Gálio-67 comporta-se como o ião Ferro³⁺ e portanto liga-se à transferrina plasmática. A maior vascularização das neoplasias e a sua maior necessidade de ferro leva à acumulação do radiofármaco nas células neoplásicas, associado à ferritina. É possível colher informações de muitos tipos de tumores com esta técnica mas ela é principalmente indicada para estadiamento de linfomas. Uma vez que o Gálio não se concentra em lesões necrosadas ou fibróticas ele permite detectar tumores activos de forma superior À Tomografia computadorizada ou Ressonância Magnética.

Cintilografia com 123I-MIBG

Cintilografia com 131I-Iodocolesterol ou NP-59

Cintilografia dos Receptores da Somatostatina com 111In-Pentatreótido: o 111-Índio-Pentatreótido é um análogo radioctivo da hormona somatostatina. Usado no estadiamento de tumores neuroendócrinos, como os do ilhéu do pâncreashipófise e carcinóides.

Cintilografia com 99mTc-sestaMIBI: este radiofármaco concentra-se nas mitocôndrias, logo marca a viabilidade celular (a falta de integridade das membranas mitocondriais é indicativa de stress celular). É no entanto usado como indicador da susceptibilidade à quimioterapiade uma neoplasia, porque ele é excretado da célula pelo mesmo transportador membranar que excreta os químicos citostáticos (quanto mais transportador menos radioactividade e menos susceptibilidade à quimio).

Cintilografia Mamária: a primeira técnica de detecção de tumores mamários é a mamografia, uma forma de radiografia. A cintigrafia só é usada se houver dúvidas após mamografia. São usados o 99mTc-MIBI ou o 99mTc-Tetrofosmina.

Linfocintigrafia: técnica de determinação do gânglio sentinela. O gânglio sentinela é o primeiro gânglio linfático que drena uma neoplasia, e é o primeiro a receber células metastáticas. É essencial após descoberta de tumor maligno verificar se o ganglio sentinela está invadido, pois o inicio de matastização determina estratégias terapêuticas mais agressivas. São usados derivados da albumina com Tecnécio radioactivo em solução, que são injectados no tumor. Este radiofármaco é então drenado pelos vasos linfáticos até ao gânglio mais próximo. Indicações frequentes são o carcinoma da mama e o melanoma.

Fisica Nuclear

2009-11-01T20:54:00.000-02:00

A física nuclear estuda as propriedades e o comportamento dos núcleos atômicos e os mecanismos das reações nucleares.

Esta área da ciência teve início a partir da evolução do conceito científico a cerca da estrutura atômica, pois até meados do século XIX acreditáva-se que os átomos eram esferas massiças indestrutíveis e indivisíveis. Esses conceitos estavam de acordo com a teoría atômica de John Dalton.

Para extrair um elétron de um átomo, é necessário uma certa quantidade de energia. Da mesma forma, cada núcleo (próton ou nêutron) necessita também de grande quantidade de energia, que é da ordem de milhões de vezes. Por esse motivo, a física nuclear é denominada física de alta energia.

A física nuclear tem como objeto de estudo o núcleo atômico e suas propriedades. Os núcleos possuem propriedades que podem ser classificadas como estáticas (carga, tamanho, forma, massa, energia de ligação, spin, paridade, momentos eletromagnéticos, etc.) e dinâmicas (radioatividade, estados excitados, reações nucleares, etc.).

Estas propriedades são analisadas através de modelos nucleares que são baseados na mecânica quântica, relatividade e teoria quântica de campos. A descoberta de que os nucleons (protons e neutrons) são na realidade sistemas compostos, redirecionou o interesse dos físicos nucleares para a investigação dos graus de liberdade de quarks e, com isto, atualmente os domínios da pesquisa da física nuclear e da física de partículas se tornaram interligados.

Engenharia Nuclear

2009-11-01T17:15:00.000-02:00

Engenharia nuclear é a especialidade das engenharias que lida com a energia nuclear quer no modo de controle, quer no de pesquisa e de aplicações, trabalhando, por essa razão, tanto com reatores nucleares em laboratórios, como com usinas nucelares e, eventualmente, aplicações bélicas (bombas nucleares). Nisso reside a sua distinção com respeito à engenharia química, da qual é uma das sucessoras:

a engenharia química cuida do binômio matéria e energia sob os macro-aspectos de substância, elemento e produto (o trio SEP), enquanto...
a engenharia nuclear cuida do binômio matéria e energia sob os micro-aspectos de nucleo, energia e particula (o trio NEP).

Historicamente — e até algum tempo atrás, variável segundo as culturas subjacentes — era considerada mera subdivisão da engenharia química, o que durante certo período foi justificável. Se assim o foi até a II Guerra Mundial, ganhou, contudo, foros de autonomia plena logo após, principalmente com o advento da "corrida espacial", paralelamente acompanhada pela "era da conversão em larga escala".

A engenharia nuclear, por sua vez, constitui-se de várias subdivisões e alguns ramos principais, tais como:

Fisica Nuclear

Medicina Nuclear

Propulsão Nuclear

Reator Nuclear

Usina Nuclear

Uso da Energia Nuclear

2009-11-01T16:53:00.000-02:00

Energia nuclear é toda a energia associada a mudanças da constituição do núcleo de um átomo, por exemplo, quando um nêutron atinge o núcleo de um átomo de urânio 235, dividindo-o, parte da energia que ligava os prótons e os nêutrons é liberada em forma de calor. Esse processo é denominado fissão nuclear.

A central nuclear é a instalação industrial própria usada para produzir eletricidade a partir de energia nuclear, que se caracteriza pelo uso de materiais radioativos que através de uma reação nuclear produzem calor. Nessas centrais existe um alto grau de segurança, devido à matéria-prima radioativa empregada.

Processo de funcionamento da Usina Nuclear: o reator nuclear (peça principal da usina) usa a energia contida no interior do átomo para, simplesmente, ferver água. Esse calor é empregado por um ciclo termodinâmico para mover um alternador e produzir energia elétrica. Tudo funciona como em uma usina a vapor movida a carvão ou petróleo: vapor d’água girando uma turbina que movimenta um gerador, produzindo assim energia.

Vantagens da energia nuclear: não causa efeito estufa ou chuva ácida e, além disso, o combustível que move as usinas nucleares, em geral o urânio, é abundante e bastam alguns quilos para gerar energia suficiente a um prédio de cinco andares. Ao contrário dos combustíveis fósseis usados em grande quantidade para gerar energia, e que emitem gases tóxicos.

Desvantagens: a principal desvantagem é a variedade de resíduos e materiais radioativos que as usinas nucleares produzem. Esse resíduo chamado de “lixo nuclear” precisa ser armazenado cuidadosamente, pois oferece grandes riscos de contaminação durante centenas de anos, os resíduos nucleares devem ser isolados em depósitos impermeáveis.

Usinas Nucleares

2009-11-01T16:41:00.000-02:00

Considerada a fonte de energia do futuro, a Usina Nuclear vem ganhando seu espaço e quebrando barreiras como a discriminação, por exemplo. Ao longo dos anos, a energia produzida através de reações nucleares ganhou aceitação e ao mesmo tempo aversão. Tudo se explica pelos acidentes já ocorridos na História envolvendo a Energia Nuclear, como a catástrofe de Chernobyl (26 de abril de 1986).

Para quem não é a favor da geração de energia através de Reações Nucleares se prepare, ela está vindo com força total. Nosso país está investindo cada vez mais e promete ser independente no processo de produção, a economia que essa independência vai representar é significativa, vejamos por que.

O Brasil depende de outros países para o preparo do Urânio, o chamado processo de enriquecimento, onde o Urânio na forma de gás natural se transforma em U-235 (matéria-prima para a produção de energia). Esse processo gera muitos gastos e representa para nosso país um aumento no custo da produção de energia nuclear. Novos projetos estabelecem que as Usinas Nucleares brasileiras passem a produzir a própria matéria-prima e desta forma diminua seus gastos e forneça energia com preço inferior. A expectativa é que o Brasil se torne até mesmo exportador de Urânio enriquecido.

As Usinas Nucleares ganharam proporção por parte das autoridades, que criaram o Comitê de Desenvolvimento do Programa Nuclear Brasileiro. E é claro pensaram em tudo, os dejetos das Usinas (lixos radioativos) também ganham uma atenção especial para evitar novos acidentes.

Um empurrãozinho das autoridades ao lado da conscientização da humanidade sobre o conceito de Usina Nuclear (benefícios e economia que representa para o país), pode alavancar a produção dessa potente forma de energia.

Divisões da Quimica e suas definições

2009-11-01T16:37:00.000-02:00

Química orgânica

É a ciência da estrutura, das propriedades, da composição e das reações químicas dos compostos orgânicos que, em principio, são os compostos cujo elemento principal é o carbono. O limite entre a química orgânica e a química inorgânica, que segue, não é sempre nítido; por exemplo, o óxido de carbono (CO) e o anidrido carbônico (CO₂) não fazem parte da Química Orgânica.

Química inorgânica

É o ramo da Química que trata das propriedades e das reações dos compostos inorgânicos. Neste, é incluída a geoquímica

Físico-Química ou Química Física

É o estudo dos fundamentos físicos dos sistemas químicos e dos processos físicos. Em particular, a descrição energética das diversas transformações faz, por exemplo, parte desse ramo da Química. Nela, encontram-se disciplinas importantes, como a termodinâmica química e a termoquímica, a cinética química, a mecânica estatística, a espectroscopia e a eletroquímica.

Bioquímica ou Química Biológica

É o estudo dos compostos químicos, das reações químicas e das interações químicas que acontecem nos organismos vivos.Inclui os subramos da química médica, química clínica, química ambiental, toxicologia e bioquímica em si. Guardita relação com os outros ramos da química.

Química analítica

É o estudo de amostras de material, para se conhecerem a sua composição química e sua estrutura.

Química nuclear

É o estudo dos fenômenos materiais e energéticos que aparecem no nível do núcleo dos átomos.

Química dos polímeros

Alguns elementos, como o carbono e o silício, têm a propriedade de poderem formar cadeias repetindo numerosas vezes a mesma estrutura. Essas macromoléculas têm propriedades químicas e físicas exploradas pela indústria.

Radioisótopos

2009-10-31T22:21:00.000-02:00

Os Radioisótopos se referem a Isótopos que emitem radiação, ou seja, Isótopos radioativos.

Isótopos são átomos com o mesmo número atômico e diferente número de massa, mas como saber se são radioativos?

Conheça alguns:

Isótopos do Hidrogênio:

¹H₁²H₁³H₁

Observe que os isótopos do elemento Hidrogênio possuem o mesmo número atômico (1), mas diferentes massas. O isótopo com massa 1 é o mais comum e não é radioativo. Já o isótopo com número de massa 2 é radioativo e dá origem às bombas de hidrogênio, e o isótopo com massa 3, ocorre em quantidades menores e é também radioativo.

Isótopos do Carbono:

¹²C₆¹⁴C₆

O isótopo de Carbono 14 é um radioisótopo artificial, embora também exista na atmosfera, já o Carbono 12 é o mais comum na natureza, está presente no diamante, na grafite, etc.

O Carbono 14 é responsável por decifrar a idade de fósseis antigos, e por isso é elemento base na Arqueologia.

Isótopos do Urânio:
²³⁸U₉₂²³⁵U₉₂

O isótopo de Urânio 238 não é radioativo, mas o 235 sim, e é usado para construir os reatores nucleares e as bombas atômicas.

Isótopos do Cobalto:
⁵⁹Co₂₇⁶⁰Co₂₇

O Cobalto com número de massa 59 é o isótopo natural, já o Cobalto 60 é fabricado de modo artificial pelo bombardeamento do isótopo 59 com nêutrons. Este último é aplicado no tratamento de tumores. Veja a figura que ilustra o processo de bombardeamento do átomo de Cobalto:

Neutron Raios Gama

Prótons

Co²⁷Co²⁷Co²⁷

^{32 33 33}

Núcleo de Coalto

Neutron Radioativo

Repare que um nêutron (indicado pela seta marron) colide com o núcleo de Cobalto modificando-o, neste instante ele adquire a propriedade radioativa e passa a emitir raios gama (indicado pela seta preta à direita).

O Cobalto 59 possui 27 prótons e 32 nêutrons (27+32 = 59), com o ganho de mais um nêutron passa a adquirir massa total = 60.

Os radioisótopos são muito úteis na agricultura, na engenharia, na medicina, etc., é importante lembrar que apresentam um alto grau de periculosidade e por isso são manipulados somente com o auxílio de robôs.

Urânio

2009-10-31T22:08:00.000-02:00

O que tem a ver a radiação do Urânio com manchas em filmes fotográficos? Pode parecer estranho, mas foi exatamente isso que permitiu a descoberta da radioatividade deste elemento.

O cientista Francês Henry Becquerel (1852-1908) foi o responsável por esta façanha, veja como foram feitos os testes de Becquerel com a radiação do Urânio:

1. Primeiramente ele envolveu chapas fotográficas com papel preto e as guardou em gavetas que continham o sal sulfato duplo de potássio e uranilo;

2. Após alguns dias depois percebeu que as mesmas continham manchas, este fato o levou ao questionamento: por que as chapas, apesar de estarem envoltas pelo papel e bem escondidas, ficaram manchadas?

3. Becquerel concluiu que o que manchava as chapas fotográficas não eram raios solares, devido o material estar bem protegido da luz solar, mas poderia ser uma espécie de radiação proveniente do Urânio;

4. A partir deste teste surgiu uma dúvida: será que outros sais também mancham as chapas fotográficas? Becquerel então realizou mais testes envolvendo outros sais, mas somente quando o sal de Urânio estava envolvido é que ocorriam os efeitos radioativos.

Estas observações levaram Becquerel a concluir que o Urânio se tratava de um elemento radioativo, e a radiação emitida por ele recebeu a denominação de raios de Becquerel. Estes estudos com Urânio radioativo renderam a Henry Becquerel o prêmio Nobel.

É importante lembrar que os raios de Urânio são invisíveis, penetrantes e altamente perigosos e por isso são nocivos a nossa saúde.

Radiações Alfa, Beta e Gama.

2009-10-31T22:01:00.000-02:00

Sabe-se que as radiações são invisíveis aos olhos humanos, mas existem, e dentre elas se encontram a Alfa, a Beta e a Gama. Radiação é a capacidade que alguns elementos fisicamente instáveis possuem de emitir energia sob forma de partículas ou radiação eletromagnética, veja como se comportam as seguintes radiações:

Radiação alfa (α)

Essa radiação possui carga positiva, é constituída por 2 prótons e 2 nêutrons, a barreira que não permite sua penetração é a folha de papel alumínio. A radiação alfa possui uma massa e carga elétrica relativamente maior que as demais radiações, além de ser muito energética.

Radiação beta (β)

A radiação beta é a que possui carga negativa, por isso se assemelha aos elétrons. Os raios beta são mais penetrantes e menos energéticos que as partículas alfa, conseguem atravessar o papel alumínio, mas são facilmente barrados por pedaços de madeira.

Radiação gama (γ)

A Radiação gama não é muito energética, mas é extremamente penetrante, podendo atravessar o corpo humano, é detida somente por uma parede grossa de concreto ou por algum tipo de metal. Por tais características, essa radiação é nociva à saúde humana, ela pode causar má formação nas células.

Observação importante: apenas os raios alfa e beta possuem carga elétrica, os raios gama são isentos de carga.
Sem o devido conhecimento, estas três radiações podem representar perigo, mas quando são devidamente usadas se tornam úteis, principalmente na medicina: são empregadas no tratamento de tumores cancerígenos.

O que é Radiação

2009-10-31T21:52:00.000-02:00

Radiações são ondas eletromagnéticas ou partículas que se propagam com velocidade e energia elevada, que em contato com uma determinada matéria produz efeitos sobre ela. Podem ser originadas a partir de fontes naturais como átomos ou por dispositivos desenvolvidos como rádio e forno microondas. As formas de radiação mais conhecidas e comuns no dia-a-dia são o laser, raios X, rádio AM e FM.

Após alguns estudos, as radiações foram caracterizadas por:

Radiação alfa com baixo poder de penetração;

Radiação beta com médio poder de penetração;

Radiação gama com alto poder de penetração.

A primeira lei da radioatividade que diz que o átomo de um elemento radioativo ao emitir partículas alfa origina um novo elemento com massa de 4 unidades reduzidas e número atômico com 2 unidades reduzidas.

A segunda lei da radioatividade diz que quando o nuclídeo de um elemento radioativo libera partículas β se transforma em um novo elemento com mesma massa e uma unidade a mais no número atômico.

Um elemento químico pode emitir de forma espontânea uma radiação e se transformar em um novo elemento químico denominando de transmutação natural.

Quando isso ocorre de forma induzida denomina-se transmutações artificiais.

Radianção Gama

2009-10-31T21:43:00.000-02:00

Radiação gama, proveniente dos raios gama (γ), é um tipo de radiação eletromagnética produzida geralmente por elementos radioativos. Os raios gama, devido à alta energia que possuem, são capazes de penetrar na matéria mais profundamente que a radiação alfa ou beta.

O processo de irradiação de diferentes produtos com raios gama cresce significativamente no mundo. Devido à sua elevada energia, podem causar danos no núcleo das células, por isso são usados para esterilizar equipamentos medicos, alimentos e diversos outros produtos.

Com relação a produtos alimentícios, a irradiação com raios gama permite a descontaminação de alimentos através da eliminação de microrganismos patogênicos, tais como a Salmonella Typhimurium. Além disso, eleva a vida útil do produto, aumentando o seu tempo na prateleira.

No espaço, as explosões cósmicas de raios gama são os fenômenos que emitem a maior quantidade de energia por unidade de tempo no universo. Uma única explosão, com uma duração típica de alguns segundos, emite tanta energia em raios gama quanto o Sol vai emitir durante toda a sua vida (estimada em 10 bilhões de anos).

Elementos Radioativos

2009-10-31T21:34:00.000-02:00

Os elementos integrantes da tabela periódica são constituídos por átomos isótopos, ou seja, átomos com o mesmo número atômico e diferentes números de massa. Isótopos contribuem para a formação do elemento.

Os radioisótopos correspondem aos isótopos radioativos de qualquer elemento. Os elementos químicos podem se classificar em radioativos e não-radioativos.
Sendo assim observe o exemplo:

¹H₁²H₁³H₁

Repare que os isótopos do elemento hidrogênio possuem o mesmo número atômico, mas diferentes massas.

Hidrogênio com massa 1: chamado de prótio, é o mais abundante na natureza, 99,9 % dos isótopos de hidrogênio são desse tipo, este não é radioativo;

Hidrogênio com número de massa 2: também chamado de deutério, ocorre na porcentagem de 0,017%, esse isótopo é radioativo e dá origem às bombas de hidrogênio;

Hidrogênio com massa 3: trítio, ocorre em quantidades menores e é também radioativo.

Veja mais exemplos de elementos radioativos:

²³⁸U₉₂²³⁵U₉₂

O Urânio 238 é mais abundante na natureza, já o Urânio 235 ocorre apenas em 0,72% do total. Esse último é radioativo e é usado para construir os reatores nucleares e as bombas atômicas.

⁵⁹Co₂₇⁶⁰Co₂₇

O Cobalto com número de massa 59 é o isótopo natural, já o Cobalto 60 é fabricado de modo artificial pelo bombardeamento do isótopo 59 com nêutrons.

O Cobalto 60 é aplicado no tratamento de tumores.

¹²C₆¹⁴C₆

O Carbono 12 é o mais comum, o Carbono 14 é um radioisótopo artificial, embora também exista na atmosfera. É denominado de contador radioativo do tempo, mas por que ele recebe esse nome?

O Carbono 14 está presente numa proporção constante nos organismos vivos dos animais, após a morte de um animal esse carbono continua presente, mas vai se desintegrando, ou seja, sua taxa no organismo começa a decrescer. Para saber a quanto tempo ocorreu a morte de um animal, basta medir a quantidade de carbono que existe no cadáver (a meia-vida do carbono é de 5.600 anos).

Este processo é útil para revelar a idade de plantas, múmias e amimais fósseis. Os isótopos estão sendo cada vez mais utilizados, e de formas variadas: na agricultura, na engenharia, na medicina, etc.

Observação: Os isótopos radioativos são manipulados por robôs, pois o contato com eles é prejudicial à saúde humana.

Lixo nuclear como descartá-lo?

2009-10-31T21:29:00.000-02:00

Chamamos de lixo nuclear aos rejeitos radioativos provenientes de hospitais, usinas nucleares, centros de pesquisas, entre outros. O material descartado é resultado da atividade com elementos radioativos tais como Urânio, por exemplo, que oferecem riscos à saúde do homem e também à natureza. Sendo assim, é imprescindível que este tipo de material não seja reutilizado, e tenha um descarte correto, veja como isso pode ser feito:

O lixo nuclear precisa passar por um tratamento adequado, em seguida ser embalado e, por fim, ficar armazenado em locais específicos por um período, até que sua radiação tenha fim e não ofereça mais riscos. Este período não é fixo, podendo variar de um lixo para outro.

Os rejeitos de usinas nucleares são colocados em recipientes especiais e descartados em locais com revestimento de concreto, devendo permanecer confinados por um período longo que varia de 50 a 300 anos. No Brasil, este tipo de descarte é realizado nas mineradoras e em institutos energéticos.

O descarte feito em cavernas é necessário para o lixo com alta atividade nuclear, como combustíveis de reatores, os quais precisam ficar completamente isolados. Estas cavernas são construídas especialmente para este fim e possuem 800 metros de profundidade.

Na cidade de Goiânia, onde aconteceu um acidente nuclear com Césio 137 no ano de 1987, foi preciso criar o repositório, que é um local onde os rejeitos nucleares da catástrofe foram armazenados. Este local é afastado da cidade e o lixo radioativo foi soterrado a uma grande profundidade. Entre os materiais confinados estão objetos pessoais das vítimas do Césio, isolados por placas de chumbo (isolante).

Fussão e Fissão nuclear qual a diferença.

2009-10-31T21:25:00.000-02:00

Qual a diferença entre Fissão Nuclear e Fusão Nuclear? Vejamos primeiro o que seria uma Fissão Nuclear: reação que se inicia com o choque de um nêutron com um núcleo instável que proporciona a quebra deste último e, por este motivo, é chamada de fissão nuclear (divisão do núcleo). Exemplo de fissão nuclear: o núcleo do elemento Urânio pode sofrer uma fissão e gerar grande quantidade de energia, por isso o Urânio é considerado radioativo.

O bombardeamento de partículas que leva a ruptura do núcleo é um processo em cadeia, ou seja, quando a fissão se inicia produz novos nêutrons que irão se chocar com mais núcleos instáveis e levar a outras fissões.

Já a Fusão Nuclear consiste na união de núcleos para dar origem a novos elementos químicos. Exemplo de fusão nuclear: você sabia que o sol só existe devido à fusão nuclear de átomos de hidrogênio? O hidrogênio se funde dando origem a dois prótons correspondentes aos átomos de Hélio e esta reação libera grande quantidade de energia, mas ocorre somente na forma natural, pois não se pode reproduzí-la artificialmente, sabe por quê? Seria necessária uma temperatura elevadíssima, o que ofereceria muitos riscos a operação.

Energia nuclear evita o efeito estufa?

2009-10-31T21:19:00.000-02:00

É possível obter energia ecologicamente correta? Com todos os perigos oferecidos pelas Usinas Nucleares, uma coisa é certa, é a única fonte de energia que não está contribuindo para o efeito estufa. Daí cabe o ditado: “A maneira correta de usar é que gera os benefícios”, a radioatividade usada corretamente pode sim gerar beneficios.

Durante o processo de obtenção de energia nas Usinas Nucleares, não é gerado nenhum gás causador do efeito estufa, como, por exemplo, dióxido de carbono (CO₂), metano (CH₄), Óxido nitroso (N₂O), CFC´s (clorofluorcarbonetos).

Não estamos descartando os perigos oferecidos pela Energia Nuclear, o chamado lixo Nuclear (rejeitos no processo de obtenção da energia) constitui sim uma ameaça, mas se devidamente descartado, passa a não oferecer mais riscos.

Os cientistas envolvidos neste estudo têm como objetivo principal a conscientização sobre a ameaça das Usinas Termelétricas movidas a carvão mineral, segundo eles, essas são as grandes vilãs do aumento de agentes poluidores nos últimos anos.

O problema estaria resolvido se não existissem empecilhos, a Energia Nuclear é obtida a um alto custo, ou seja, custa caro e requer tempo prolongado para sua implantação. Faz-se necessária uma equipe treinada para o trabalho, com cuidados de segurança em todo o processo.

Mas se analisarmos como defensores do meio ambiente, todos estes inconvenientes não seriam somados. O alto investimento se justifica pela diminuição da taxa de poluentes, se todos pensassem assim, as Usinas Nucleares passariam a ser a única fonte de energia.

Energia Nuclear Brasileira

2009-10-31T21:09:00.000-02:00

A tecnologia nuclear no Brasil é única, a nossa energia não é produzida a partir de Urânio 235 como de costume, o Urânio 238 também entra no processo. Estas duas formas são isótopos do elemento Urânio.

A diferença começa no fato de que o Urânio no Brasil é extraído do minério, o qual é um sal amarelo que ficou mais conhecido como “yellow cake”. Esta forma mineral possui em sua composição 99,3 % de Urânio 238 e apenas 0,7% de Urânio 235. Mas a energia nuclear só é obtida a partir do Urânio 235, que pode sofrer fissão nuclear, enquanto o seu isótopo Urânio 238 não.

Veja então como é feito o processo para converter a pequena porcentagem de Urânio 235 proveniente do minério “yellow cake” em energia nuclear.

1. Primeiramente o urânio é extraído do mineral na forma de um gás, o hexafluoreto de urânio (UF₆);
2. O gás é então convertido em pó de urânio, cuja fórmula é UO₂ (dióxido de urânio);
3. O pó de Urânio passa por vários processos até chegar ao produto final: pastilhas de 1 centímetro contendo combustível nuclear.

O produto pode ser denominado de Urânio enriquecido porque foi aumentada sua taxa de U²³⁵, e é uma rica fonte de energia, uma vez que apenas uma pastilha do material pode gerar energia suficiente para abastecer uma residência durante duas semanas.

Bomba de Hidrogênio

2009-10-31T21:04:00.000-02:00

Antes de saber o que é uma bomba de hidrogênio, você precisa se informar sobre a diferença entre fusão nuclear e fissão nuclear.

Na bomba de fissão, nêutrons são disparados contra núcleos de átomos de urânio ou de plutônio, ocasionando uma reação em cadeia. Fissão nuclear significa quebra do núcleo atômico, ou seja, o nêutron lançado proporciona uma divisão do átomo de Urânio. Essa técnica foi utilizada para fabricar as bombas atômicas disparadas em Hiroshima e Nagasaki.

Já a bomba de fusão foi ideia do físico Edward Teller, um dispositivo que opera forçando a fusão do deutério (H₂) e do trítio (H₃) - isótopos do hidrogênio. A explosão resultante é muito mais forte do que a resultante da fissão nuclear.

Fusão Nuclear significa junção, união de dois ou mais núcleos atômicos leves, originando um núcleo atômico mais pesado e uma grande quantidade de energia. A bomba atômica ativada por este princípio ficou conhecida como bomba de fusão termonuclear ou bomba de hidrogênio.

Entendeu a diferença? Na fissão nuclear, átomos se “quebram” liberando grande quantidade de energia, na fusão nuclear acontece exatamente o contrário, os átomos se "unem" para liberar energia.
A energia liberada durante a explosão é calculada pela equação E = mc², onde c é a velocidade da luz e m é a variação da massa nuclear que se transforma em energia.

Em novembro de 1952, os EUA realizaram o teste com a primeira bomba de hidrogênio da História, em um local afastado da população (atol de Enewetak, nas ilhas Marshall). A potência da explosão foi comparada a 10 milhões de toneladas de TNT, a energia liberada pela bomba foi 700 vezes maior que a da bomba de fissão detonada sobre Hiroshima.

E os estragos causados pela detonação se resumem em uma só frase: a ilha desapareceu! No local da explosão restou apenas uma vasta cratera. Isto comprovou que o dispositivo seria suficiente para detonar qualquer grande cidade.

Césio

2009-10-31T21:02:00.000-02:00

O Césio 137 é um isótopo radioativo resultante da fissão de urânio ou plutônio, é usado em equipamentos de radiografia, até aí tudo bem, o problema ocorre quando este isótopo é desintegrado e dá origem ao Bário 137m que passa a emitir radiações gama. Os raios gama possuem um grande poder de penetração, sendo nocivos ao ser humano.

O maior acidente já ocorrido com o Césio 137 foi na cidade de Goiânia, em 13 de setembro de 1987. Toda a tragédia foi decorrente de um descuido na fiscalização do lixo radioativo, onde catadores de sucata retiraram de um aparelho de radioterapia abandonado aquilo que seria fatal: a cápsula misteriosa. Dentro desta cápsula encontraram algo jamais visto, tinha aspecto brilhante e encantava a todos, este material foi distribuído entre curiosos, inclusive crianças. A beleza radiante fez com que passassem o material até pelo próprio corpo: era o brilho da morte.

Esse material era o Bário e se desintegrava em um pó azulado e fosforescente, altamente tóxico. Somente após 16 dias da abertura da cápsula é que foi acionada a Comissão Nacional de Energia Nuclear (Cnem) e o caso foi controlado. As conseqüências deste acidente são vistas até hoje, muitos sobreviventes sofrem doenças como câncer, hipertensão e distúrbios variados, e recebem tratamento médico contra estes males.

Bomba Atomica

2009-10-31T20:54:00.000-02:00

A Bomba atômica é uma arma de energia nuclear que possui um grande poder de destruição. Foi elaborada durante a Segunda Guerra Mundial quando houve a necessidade de desenvolver novas armas de combate. Partindo dessa necessidade, alguns cientistas realizaram pesquisas do átomo partindo das teorias de Albert Einstein.

Antes de saber sobre o funcionamento da bomba atômica você precisa saber sobre o elemento Urânio, um dos causadores da explosão. O Urânio é um isótopo, ou seja, existem duas formas do elemento Urânio, elas possuem o mesmo número atômico, mas se diferem na quantidade de massa.

O Urânio com massa 238 é mais comum na natureza, já o que possui massa 235 representa apenas 0,72% do total de Urânio existente, e é justamente ele que representa perigo à humanidade. É usado em reatores nucleares e em bombas atômicas.

Quando o núcleo do átomo de urânio 235 é atingido velozmente por um nêutron em alta velocidade, ele se quebra em dois pedaços e lança mais nêutrons e porções de energia. Cada um dos nêutrons projetados pela quebra atinge outros núcleos de átomos de urânio, realizando novamente a quebra e gerando mais nêutrons e mais energia, e assim sucessivamente. Esse processo é chamado de fissão nuclear (fissão=quebra, nuclear= núcleo) e significa a quebra do núcleo.

Em 1942, cientistas nos Estados Unidos realizaram a primeiraexperiência atômica e obtiveram êxito. Aproveitando a descoberta, o presidente americano Harry Truman, querendo forçar o Japão a sair da guerra, ordenou que fossem lançadas duas bombas sobre o país.

Em 06 de agosto foi lançada a primeira bomba em Hiroshima e três dias depois a segunda bomba em Nagasáqui. Tais lançamentos provocaram a morte de 200 mil pessoas em Hiroshima e de 150 mil pessoas em Nagasáqui. Essa arma nuclear tinha a potência equivalente a 20 mil toneladas de dinamite. Ainda hoje, passados 58 anos da explosão da primeira bomba atômica, o número de vítimas continua sendo contabilizado, já ultrapassando 250 mil mortos.

Vale lembrar que uns poucos quilos de Urânio é capaz de provocar um enorme estrago como o que ocorreu em Hiroshima e Nagasáqui.

Americo

2009-10-31T19:43:00.000-02:00

O elemento químico Amerício é altamente radioativo, ele emite raios gama (γ) e partículas alfa (α). Esse elemento é encontrado em detectores de fumaça, encontrado em lares, escolas, onde se pretende obter maior segurança contra incêndios. Esses detectores são responsáveis por milhares de vidas salvas, já que detecta o incêndio assim que é iniciado.

Outra utilização de amerício é na produção de nêutrons para sondas analíticas. Os raios gama emitidos pelo Amerício são muito penetrantes, mais que os raios X, sendo por isso designado para a aplicação em sondas.

Os raios penetrantes do amerício já foram usados em radiografias para averiguar a quantidade de gordura em tecidos e de minerais nos ossos. Apesar dos benefícios, este elemento é perigoso por sua radioatividade, não exercendo nenhum papel no organismo, pelo contrário, pode destruir as células do corpo. Seu uso em detectores de fumaça deve ser controlado e o descarte destes equipamentos deve ser cuidadoso, para não ocorrer contaminação radioativa.

Aplicações da Radioatividade

2009-10-31T19:23:00.001-02:00

A radioatividade é um fenômeno natural ou artificial, pelo qual algumas substâncias ou elementos químicos chamados radioativos são capazes de emitir radiações. As radiações emitidas pelas substâncias radioativas são: partículas alfa, partículas beta e raios gama.

Apesar dos efeitos nocivos à saúde, a radioatividade está presente em muitas áreas. Muitas pessoas fazem a associação da radioatividade com apenas coisas negativas como bombas atômicas ou armas nucleares, mas a energia nuclear é mais do que isso. Conheça algumas aplicações benéficas da radioatividade:

Medicina

Vários isótopos radioativos são usados na medicina. Um exemplo é quando vamos fazer uma cintilografia com o intuito de verificar as condições de nossos órgãos internos, e introduzimos no organismo uma pequena quantidade de material radioativo. Os isótopos que apresentam essa característica são denominados radiotraçadores, eles possuem a proprieadade de se acumularem em um determinado órgão.

Assim, o radiologista poderá determinar o nível e a localização das radiações emitidas pelos isótopos após o paciente receber uma dose de material radioativo. As radiações beta (β) ou gama (γ) incidem sobre filmes fotográficos, e refletem imagens do órgão que se pretende estudar.

Agricultura e alimentação

Muitos alimentos frescos (carnes, peixes, mariscos, etc.), não podem passar por métodos convencionais de eliminação de bactérias como a pausterização térmica. Sendo assim, para impedir o crescimento de agentes produtores da deterioração, esses alimentos são submetidos a radiações que destroem fungos e bactérias.

A mãe da radiação

2009-10-31T18:38:00.001-02:00

Os estudos sobre a radioatividade tiveram a colaboração de uma dama do século XIX, o nome dela era Marie Sklodowska Curie (1867-1934). Essa cientista realizou experimentos sobre a radiação a partir do elemento Urânio, ela utilizou da linha de raciocínio do físico francês Antoine Henri Becquerel (1852-1908), que percebeu que um sal de Urânio emitia radiações. Este sal era o sulfato duplo de potássio e uranila, K₂(UO₂) (SO₄)₂.

Marie Curie constatou o que Antoine Henri propôs através de intensos estudos envolvendo Urânio, esse elemento foi classificado como radioativo e a partir daí ainda descobriu dois novos elementos radioativos: o Rádio e o Polônio, inclusive o nome deste último foi em homenagem à terra Natal de Marie Curie, a Polônia.

Os trabalhos de Marie Curie lhe renderam dois prêmios Nobel, um de Física em 1903 e outro de Química em 1911, aliás, ela foi à única pessoa a alcançar o mérito de ser premiada em duas categorias diferentes. Conheça agora um pouco da história desta corajosa cientista:

Marie Curie nasceu na hora e no lugar errado para uma mulher incrivelmente inteligente que queria cursar uma Universidade. Na Polônia do século XIX as mulheres eram proibidas de elevar seus estudos, mas Maria não desistiu de seus sonhos e se mudou para Paris para estudar em uma das faculdades mais conceituadas da época: a Sorbonne. Alguns anos mais tarde ela foi à primeira mulher a ministrar aulas nessa universidade.

Com a ajuda do marido Pierre Curie, que era físico, Marie Curie explorou o mineral chamado pechblenda, descobriu os dois novos elementos já citados, e inventou o termo radioatividade, foi a partir daí que se intensificaram os estudos neste assunto. As contribuições de Marie Curie para a Química e Física ficaram famosas e por isso ela é chamada de “mãe da radiação”.

Definição da Quimica Nuclear

2009-10-30T21:21:00.001-02:00

A Química Nuclear é ligada à radioatividade, ela utiliza os elementos para obter energia, por exemplo: o Urânio.

Esse ramo da ciência ganhou maior destaque a partir da Segunda Guerra Mundial, devido às explosões de bombas atômicas nesse período. Mas felizmente podemos fazer um bom uso da radioatividade, veja por que:

Benefícios da Química Nuclear:

• Aplicação na medicina para o tratamento de tumores cancerígenos;

• Nas indústrias a radioatividade é utilizada para gerar energia substituinte à energia gerada por hidrelétricas;

• Na ciência tem a finalidade de promover o estudo da organização atômica e molecular de outros elementos. Nesta seção você terá a oportunidade de aprofundar seus conhecimentos sobre este novo gênero da Química, se atualizar sobre os avanços e benefícios, como também os malefícios gerados por esta Ciência que se relaciona com a radioatividade.