Césio-137 - Caesium-137
.jpg) Uma fonte radioativa de césio-137 selada
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| Em geral | |
|---|---|
| Símbolo | 137 Cs |
| Nomes | césio-137, Cs-137 |
| Prótons | 55 |
| Nêutrons | 82 |
| Dados de nuclídeo | |
| Abundância natural | 0 (traço) |
| Meia-vida | 30,17 y ± 0,03 y |
| Isótopos pais | 137 Xe ( β - ) |
| Produtos decadentes |
137m Ba 137 Ba |
| Massa isotópica | 136,907 u |
| Rodar | 7 ⁄ 2 + |
| Modos de deterioração | |
| Modo de decaimento | Energia de decaimento ( MeV ) |
| β- ( decaimento beta ) | 0,5120 |
| γ ( raios gama ) | 0,6617 |
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Isótopos de césio Tabela completa de nuclídeos | |
Césio-137 (137
55Cs
), ou radiocaésio , é um isótopo radioativo de césio que é formado como um dos produtos de fissão mais comuns pela fissão nuclear de urânio-235 e outros isótopos fissionáveis em reatores nucleares e armas nucleares . As quantidades vestigiais também se originam da fissão natural do urânio-238 . É um dos mais problemáticos dos produtos de fissão de vida curta a média. 137 Cs tem um ponto de ebulição relativamente baixo (671 ° C, 1240 F) e é facilmente volatilizado quando liberado repentinamente em alta temperatura, como no caso do acidente nuclear de Chernobyl e com explosões atômicas , e pode viajar longas distâncias no ar . Depois de ser depositado no solo como precipitação radioativa , ele se move e se espalha facilmente no meio ambiente por causa da alta solubilidade em água dos compostos químicos mais comuns do césio , que são os sais . O 137 Cs foi descoberto por Glenn T. Seaborg e Margaret Melhase .
Decair
O césio-137 tem meia-vida de cerca de 30,17 anos. Cerca de 94,6% decai por emissão beta em um isômero nuclear metaestável de bário: bário-137m ( 137m Ba, Ba-137m). O restante povoa diretamente o estado fundamental do bário-137, que é estável. O bário metaestável tem meia-vida de cerca de 153 segundos e é responsável por todas as emissões de raios gama em amostras de césio-137. 137m Ba decai ao estado fundamental pela emissão de fótons com energia de 0,6617 MeV. Um total de 85,1% dos decaimentos de 137 Cs levam à emissão de raios gama dessa maneira. Um grama de césio-137 tem uma atividade de 3.215 tera becquerel (TBq).
Usos
O césio-137 tem vários usos práticos. Em pequenas quantidades, é usado para calibrar equipamentos de detecção de radiação. Na medicina, é usado na radioterapia . Na indústria, é usado em medidores de fluxo , medidores de espessura, medidores de densidade de umidade (para leituras de densidade, com amerício-241 / berílio fornecendo a leitura de umidade) e em dispositivos de registro de poços de raios gama .
O césio-137 não é amplamente utilizado para radiografia industrial porque é difícil obter um material de atividade específica muito alta com um formato bem definido (e pequeno), já que o césio do combustível nuclear usado contém césio estável e também Cs-135 de vida longa. Além disso, as fontes de césio de atividade específica mais elevada tendem a ser feitas de cloreto de césio muito solúvel (CsCl), como resultado, se uma fonte de radiografia for danificada, aumentará a propagação da contaminação. É possível fazer fontes de césio insolúveis em água (com vários compostos de ferrocianeto , como Ni
2Fe (CN)
6, e hexacianoferrato férrico de amônio (AFCF), sal de Giese, ferrocianeto de amônio férrico), mas sua atividade específica será muito menor. Um grande volume de emissão prejudicará a qualidade da imagem na radiografia. Iridium-192 e cobalto-60 ,60
27Co
, são preferidos para radiografia, uma vez que estes são metais quimicamente não reativos e podem ser obtidos com atividades específicas muito mais altas pela ativação de cobalto ou irídio estáveis em reatores de alto fluxo.
Como um isótopo quase puramente feito pelo homem, o césio-137 tem sido usado para datar vinhos e detectar falsificações e como um material de datação relativa para avaliar a idade de sedimentação ocorrida após 1945.
O césio-137 também é usado como traçador radioativo em pesquisas geológicas para medir a erosão e deposição do solo.
Risco para a saúde de césio radioativo
O césio-137 reage com a água, produzindo um composto solúvel em água ( hidróxido de césio ). O comportamento biológico do césio é semelhante ao do potássio e do rubídio . Depois de entrar no corpo, o césio fica mais ou menos uniformemente distribuído por todo o corpo, com as maiores concentrações nos tecidos moles . A meia-vida biológica do césio é de cerca de 70 dias.
Um experimento de 1961 mostrou que camundongos dosados com 21,5 μCi / g tiveram uma letalidade de 50% em 30 dias (implicando em um LD 50 de 245 μg / kg). Um experimento semelhante em 1972 mostrou que quando os cães são submetidos a uma carga de corpo inteiro de 3800 μCi / kg (140 MBq / kg, ou aproximadamente 44 μg / kg) de césio-137 (e 950 a 1400 rads ), eles morrem em 33 dias, enquanto os animais com metade dessa carga sobreviveram por um ano. Pesquisas importantes mostraram uma concentração notável de 137 Cs nas células exócrinas do pâncreas, que são as mais afetadas pelo câncer. Em 2003, em autópsias realizadas em 6 crianças mortas na área poluída perto de Chernobyl, onde também relataram uma maior incidência de tumores pancreáticos, Bandazhevsky encontrou uma concentração de 137 Cs 40-45 vezes maior do que em seu fígado, demonstrando assim que o tecido pancreático é um forte acumulador e secretor no intestino de césio radioativo. A ingestão acidental de césio-137 pode ser tratada com azul da Prússia (FeIII
4[FeII
( CN )
6]
3), que se liga a ele quimicamente e reduz a meia-vida biológica para 30 dias.
Césio radioativo no meio ambiente
| Prop: Unidade: |
t ½ ( a ) |
Rendimento ( % ) |
Q * ( keV ) |
βγ * |
|---|---|---|---|---|
| 155 eu | 4,76 | 0,0803 | 252 | βγ |
| 85 Kr | 10,76 | 0,2180 | 687 | βγ |
| 113m Cd | 14,1 | 0,0008 | 316 | β |
| 90 Sr | 28,9 | 4,505 | 2826 | β |
| 137 Cs | 30,23 | 6,337 | 1176 | β γ |
| 121m Sn | 43,9 | 0,00005 | 390 | βγ |
| 151 Sm | 88,8 | 0,5314 | 77 | β |
Césio-137, junto com outros isótopos radioativos césio-134 , iodo-131 , xenônio-133 e estrôncio-90 , foram liberados no meio ambiente durante quase todos os testes de armas nucleares e alguns acidentes nucleares , principalmente o desastre de Chernobyl e Fukushima Desastre da Daiichi .
O césio-137 no meio ambiente é substancialmente antropogênico (feito pelo homem). O césio-137 é produzido a partir da fissão nuclear do plutônio e do urânio e se decompõe em bário-137 . Antes da construção do primeiro reator nuclear artificial no final de 1942 (o Chicago Pile-1 ), o césio-137 não ocorria na Terra em quantidades significativas por cerca de 1,7 bilhão de anos . Ao observar os raios gama característicos emitidos por este isótopo, pode-se determinar se o conteúdo de um determinado recipiente selado foi feito antes ou depois da explosão da primeira bomba atômica ( teste Trinity , 16 de julho de 1945), que espalhou parte dele na atmosfera, distribuindo rapidamente vestígios dele ao redor do globo. Este procedimento tem sido usado por pesquisadores para verificar a autenticidade de certos vinhos raros, principalmente as supostas " garrafas Jefferson ". Solos superficiais e sedimentos também são datados pela medição da atividade de 137 Cs.
Desastre de Chernobyl
A partir de hoje e pelas próximas centenas de anos ou mais, césio-137 e estrôncio-90 continuam a ser a principal fonte de radiação na zona de alienação em torno da usina nuclear de Chernobyl e representam o maior risco para a saúde, devido a sua meia-vida de aproximadamente 30 anos e absorção biológica. A contaminação média de césio-137 na Alemanha após o desastre de Chernobyl foi de 2.000 a 4.000 Bq / m 2 . Isso corresponde a uma contaminação de 1 mg / km 2 de césio-137, totalizando cerca de 500 gramas depositados em toda a Alemanha. Na Escandinávia, algumas renas e ovelhas excederam o limite legal norueguês (3.000 Bq / kg) 26 anos após Chernobyl. Em 2016, o Chernobyl cesium-137 decaiu pela metade, mas poderia ter sido concentrado localmente por fatores muito maiores.
Desastre de Fukushima Daiichi
Em abril de 2011, níveis elevados de césio-137 também foram encontrados no meio ambiente após os desastres nucleares de Fukushima Daiichi no Japão. Em julho de 2011, descobriu-se que a carne de 11 vacas enviadas para Tóquio da Prefeitura de Fukushima tinha 1.530 a 3.200 becquerels por quilo de 137 Cs, excedendo consideravelmente o limite legal japonês de 500 becquerels por quilograma na época. Em março de 2013, um peixe capturado perto da planta tinha um recorde de 740.000 becquerels por quilo de césio radioativo, acima do limite governamental de 100 becquerels por quilograma. Um artigo publicado em 2013 na Scientific Reports descobriu que para um local de floresta a 50 km da planta atingida, as concentrações de 137 Cs eram altas em serapilheira, fungos e detritívoros , mas baixas em herbívoros. No final de 2014, "o radiocaésio derivado de Fukushima se espalhou por todo o oeste do Oceano Pacífico Norte", transportado pela corrente do Pacífico Norte do Japão para o Golfo do Alasca . Foi medido na camada superficial até 200 metros e ao sul da área atual até 400 metros.
O césio-137 é considerado o principal problema de saúde em Fukushima. Uma série de técnicas estão sendo consideradas que serão capazes de retirar de 80% a 95% do césio do solo contaminado e de outros materiais de forma eficiente e sem destruir a matéria orgânica do solo. Isso inclui jateamento hidrotérmico. O césio precipitado com ferrocianeto férrico ( azul da Prússia ) seria o único resíduo que requer cemitérios especiais. O objetivo é obter a exposição anual do ambiente contaminado até 1 mSv acima do fundo. A área mais contaminada onde as doses de radiação são maiores que 50 mSv / ano deve permanecer fora dos limites, mas algumas áreas que atualmente são menores que 5 mSv / ano podem ser descontaminadas, permitindo o retorno de 22.000 residentes.
Incidentes e acidentes
Fontes gama de césio-137 têm estado envolvidas em vários acidentes e incidentes radiológicos.
1987 Goiânia, Goiás, Brasil
No acidente de Goiânia em 1987, um sistema de radioterapia descartado de maneira inadequada de uma clínica abandonada em Goiânia , Brasil, foi removido e quebrado para ser vendido em ferros-velhos, e o sal de césio brilhante vendido a compradores curiosos e desavisados. Isso levou a quatro mortes confirmadas e vários ferimentos graves por contaminação por radiação. As fontes de raios gama de césio que foram encerradas em invólucros metálicos podem ser misturadas à sucata em seu caminho para as fundições, resultando na produção de aço contaminado com radioatividade.
1989 Kramatorsk, Donetsk, Ucrânia
O acidente radiológico de Kramatorsk aconteceu em 1989 quando uma pequena cápsula contendo césio-137 altamente radioativo foi encontrada dentro da parede de concreto de um prédio de apartamentos em Kramatorsk , SSR ucraniano . Acredita-se que a cápsula, originalmente parte de um dispositivo de medição, se perdeu no final dos anos 1970 e acabou misturada com o cascalho usado na construção do prédio em 1980. Durante 9 anos, duas famílias moraram no apartamento. Quando a cápsula foi descoberta, 6 residentes do prédio morreram de leucemia e 17 outros receberam doses variáveis de radiação.
1997, Geórgia
Em 1997, vários soldados georgianos sofreram envenenamento por radiação e queimaduras. Eles acabaram sendo rastreados até fontes de treinamento abandonadas, esquecidas e não rotuladas após a dissolução da União Soviética . Um era um pellet de césio-137 no bolso de uma jaqueta compartilhada que emitia cerca de 130.000 vezes o nível da radiação de fundo a 1 metro de distância.
1998, Los Barrios, Cádiz, Espanha
No acidente Acerinox de 1998, a empresa espanhola de reciclagem Acerinox derreteu acidentalmente uma massa de césio-137 radioativo que veio de um gerador de raios gama.
2009 Tongchuan, Shaanxi, China
Em 2009, uma empresa de cimento chinesa (em Tongchuan , província de Shaanxi ) estava demolindo uma fábrica de cimento velha e não utilizada e não seguia os padrões de manuseio de materiais radioativos. Isso fez com que um pouco de césio-137 de um instrumento de medição fosse incluído com oito caminhões de sucata a caminho de uma siderúrgica , onde o césio radioativo foi derretido no aço.
Março de 2015, Universidade de Tromsø, Noruega
Em março de 2015, a Universidade Norueguesa de Tromsø perdeu 8 amostras radioativas, incluindo amostras de césio-137, amerício-241 e estrôncio-90. As amostras foram retiradas de um local seguro para serem usadas na educação. Quando as amostras deveriam ser devolvidas, a universidade não foi capaz de encontrá-las. Em 4 de novembro de 2015, as amostras ainda estavam faltando.
Março de 2016 Helsinque, Uusimaa, Finlândia
Em 3 e 4 de março de 2016, níveis anormalmente altos de césio-137 foram detectados no ar em Helsinque , Finlândia. De acordo com a STUK , o regulador nuclear do país, as medições mostraram 4.000 μBq / m 3 - cerca de 1.000 vezes o nível normal. Uma investigação da agência localizou a origem de um prédio onde operam a STUK e uma empresa de tratamento de resíduos radioativos.
Maio de 2019 Seattle, Washington, EUA
Treze pessoas foram expostas ao césio-137 em maio de 2019 no edifício de Pesquisa e Treinamento do complexo Harborview Medical Center. Uma equipe contratada estava transferindo o césio do laboratório para um caminhão quando o pó foi derramado. Cinco pessoas foram descontaminadas e liberadas, mas 8 que estavam mais diretamente expostas foram levadas para o hospital enquanto o prédio de pesquisa era evacuado.
Veja também
Referências
Bibliografia
- Olsen, Rolf A. (1994). "4.2. A Transferência de Radiocaésio do Solo para Plantas e Fungos em Ecossistemas Seminaturais". Radioecologia Nórdica - a Transferência de Radionuclídeos através dos Ecossistemas Nórdicos para o Homem . Estudos em Ciência Ambiental. 62 . pp. 265–286. doi : 10.1016 / S0166-1116 (08) 71715-1 . ISBN 9780444816177.