Produto de fissão nuclear - Nuclear fission product
| Física nuclear |
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Os produtos da fissão nuclear são os fragmentos atômicos deixados após um grande núcleo atômico sofrer a fissão nuclear . Normalmente, um grande núcleo como o do urânio se divide ao se dividir em dois núcleos menores, junto com alguns nêutrons , a liberação de energia térmica ( energia cinética dos núcleos) e os raios gama . Os dois núcleos menores são os produtos da fissão . (Veja também produtos de fissão (por elemento) ).
Cerca de 0,2% a 0,4% das fissões são fissões ternárias , produzindo um terceiro núcleo leve, como hélio-4 (90%) ou trítio (7%).
Os próprios produtos da fissão são geralmente instáveis e, portanto, radioativos. Por serem relativamente ricos em nêutrons para seu número atômico, muitos deles rapidamente sofrem decaimento beta . Isso libera energia adicional na forma de partículas beta , antineutrinos e raios gama . Assim, os eventos de fissão normalmente resultam em radiação beta e gama, embora essa radiação não seja produzida diretamente pelo próprio evento de fissão.
Os radionuclídeos produzidos têm meia-vida variável e, portanto, variam em radioatividade . Por exemplo, estrôncio-89 e estrôncio-90 são produzidos em quantidades semelhantes na fissão, e cada núcleo decai por emissão beta . Mas 90 Sr tem meia-vida de 30 anos e 89 Sr tem meia-vida de 50,5 dias. Assim, nos 50,5 dias leva metade dos 89 átomos de Sr para decair, emitindo o mesmo número de partículas beta que havia decaimentos, menos de 0,4% dos 90 átomos de Sr decaíram, emitindo apenas 0,4% dos betas. A taxa de emissão radioativa é mais alta para os radionuclídeos de vida mais curta, embora eles também se decomponham mais rapidamente. Além disso, produtos de fissão menos estáveis são menos propensos a decair para nuclídeos estáveis, em vez de decair para outros radionuclídeos, que sofrem decaimento adicional e emissão de radiação, aumentando a produção de radiação. São esses produtos de fissão de vida curta que representam o perigo imediato do combustível irradiado, e a produção de energia da radiação também gera um calor significativo que deve ser considerado ao armazenar o combustível irradiado. Como existem centenas de radionuclídeos diferentes criados, o nível inicial de radioatividade diminui rapidamente à medida que os radionuclídeos de vida curta decaem, mas nunca cessa completamente, pois os radionuclídeos de vida mais longa constituem cada vez mais os átomos instáveis restantes.
Formação e decadência
A soma da massa atômica dos dois átomos produzida pela fissão de um átomo físsil é sempre menor que a massa atômica do átomo original. Isso ocorre porque parte da massa é perdida como nêutrons livres , e uma vez que a energia cinética dos produtos de fissão foi removida (ou seja, os produtos foram resfriados para extrair o calor fornecido pela reação), então a massa associada a esta energia é perdidos para o sistema também e, portanto, parecem estar "ausentes" dos produtos de fissão resfriados.
Uma vez que os núcleos que podem sofrer facilmente a fissão são particularmente ricos em nêutrons (por exemplo, 61% dos núcleos no urânio-235 são nêutrons), os produtos de fissão iniciais são frequentemente mais ricos em nêutrons do que os núcleos estáveis da mesma massa que o produto de fissão ( por exemplo, o zircônio estável -90 tem 56% de nêutrons em comparação com o estrôncio instável -90 a 58%). Os produtos da fissão inicial, portanto, podem ser instáveis e normalmente sofrem decaimento beta para se moverem em direção a uma configuração estável, convertendo um nêutron em um próton com cada emissão beta. (Os produtos da fissão não decaem por meio do decaimento alfa .)
Alguns produtos de fissão iniciais ricos em nêutrons e de vida curta decaem por decaimento beta comum (esta é a fonte da meia-vida perceptível, normalmente alguns décimos de segundo a alguns segundos), seguido pela emissão imediata de um nêutron pelo excitado produto-filha. Este processo é a fonte dos chamados nêutrons retardados , que desempenham um papel importante no controle de um reator nuclear .
Os primeiros decaimentos beta são rápidos e podem liberar partículas beta de alta energia ou radiação gama . No entanto, conforme os produtos da fissão se aproximam de condições nucleares estáveis, os últimos um ou dois decaimentos podem ter uma meia-vida longa e liberar menos energia.
Radioatividade ao longo do tempo
Os produtos de fissão têm meia-vida de 90 anos ( samário-151 ) ou menos, exceto para sete produtos de fissão de longa vida que têm meia-vida de 211.100 anos ( tecnécio-99 ) ou mais. Portanto, a radioatividade total de uma mistura de produtos de fissão puros diminui rapidamente durante as primeiras centenas de anos (controlada pelos produtos de vida curta) antes de se estabilizar em um nível baixo que muda pouco por centenas de milhares de anos (controlado por sete longos -produtos vividos).
Este comportamento de produtos de fissão pura com os actinídeos removidos, contrasta com a decomposição do combustível que ainda contém actinídeos . Este combustível é produzido no chamado ciclo de combustível nuclear "aberto" (isto é, sem reprocessamento nuclear ) . Vários desses actinídeos têm meia-vida na faixa ausente de cerca de 100 a 200.000 anos, causando alguma dificuldade com os planos de armazenamento nesta faixa de tempo para combustíveis não reprocessados de ciclo aberto.
Os proponentes dos ciclos de combustível nuclear que visam consumir todos os seus actinídeos por fissão, como o Reator Rápido Integral e o reator de sal fundido , usam esse fato para alegar que dentro de 200 anos, seus resíduos de combustível não são mais radioativos do que o minério de urânio original .
Os produtos da fissão emitem radiação beta , enquanto os actinídeos emitem principalmente radiação alfa . Muitos de cada um também emitem radiação gama .
Produção
Cada fissão de um átomo pai produz um conjunto diferente de átomos produtos da fissão. No entanto, embora uma fissão individual não seja previsível, os produtos da fissão são estatisticamente previsíveis. A quantidade de qualquer isótopo específico produzida por fissão é chamada de seu rendimento, normalmente expressa como porcentagem por fissão original; portanto, os rendimentos totalizam 200%, não 100%. (O verdadeiro total é de fato ligeiramente maior que 200%, devido a casos raros de fissão ternária .)
Embora os produtos da fissão incluam todos os elementos, desde o zinco até os lantanídeos , a maioria dos produtos da fissão ocorre em dois picos. Um pico ocorre em cerca (expresso pelo número atômico) de estrôncio para rutênio, enquanto o outro pico está em cerca de telúrio para neodímio . O rendimento é um tanto dependente do átomo pai e também da energia do nêutron inicial.
Em geral, quanto maior a energia do estado que sofre a fissão nuclear, mais provável é que os dois produtos da fissão tenham massa semelhante. Conseqüentemente, conforme a energia do nêutron aumenta e / ou a energia do átomo físsil aumenta, o vale entre os dois picos se torna mais raso. Por exemplo, a curva de rendimento em relação à massa para 239 Pu tem um vale mais raso do que o observado para 235 U quando os nêutrons são nêutrons térmicos . As curvas para a fissão dos últimos actinídeos tendem a formar vales ainda mais rasos. Em casos extremos, como 259 Fm , apenas um pico é visto; isso é uma consequência da fissão simétrica se tornando dominante devido aos efeitos de casca .
A figura ao lado mostra uma distribuição típica do produto da fissão da fissão do urânio. Observe que, nos cálculos usados para fazer este gráfico, a ativação dos produtos de fissão foi ignorada e a fissão foi assumida como ocorrendo em um único momento ao invés de um período de tempo. Neste gráfico de barras, os resultados são mostrados para diferentes tempos de resfriamento (tempo após a fissão). Por causa da estabilidade dos núcleos com números pares de prótons e / ou nêutrons , a curva de rendimento contra o elemento não é uma curva suave, mas tende a se alternar. Observe que a curva em relação ao número de massa é suave.
Produção
Pequenas quantidades de produtos de fissão são formadas naturalmente como resultado da fissão espontânea do urânio natural, que ocorre em uma taxa baixa, ou como resultado de nêutrons de decaimento radioativo ou reações com partículas de raios cósmicos . Os rastros microscópicos deixados por esses produtos de fissão em alguns minerais naturais (principalmente apatita e zircão ) são usados na datação de rastros de fissão para fornecer as idades de resfriamento (cristalização) de rochas naturais. A técnica tem uma faixa de datação efetiva de 0,1 Ma a> 1,0 Ga, dependendo do mineral usado e da concentração de urânio naquele mineral.
Cerca de 1,5 bilhão de anos atrás, em um corpo de minério de urânio na África, um reator de fissão nuclear natural operou por algumas centenas de milhares de anos e produziu aproximadamente 5 toneladas de produtos de fissão. Esses produtos da fissão foram importantes para provar que o reator natural havia ocorrido. Os produtos da fissão são produzidos em explosões de armas nucleares , com a quantidade dependendo do tipo de arma. A maior fonte de produtos da fissão são os reatores nucleares . Nos atuais reatores de energia nuclear, cerca de 3% do urânio no combustível é convertido em produtos da fissão como subproduto da geração de energia. A maioria desses produtos da fissão permanece no combustível, a menos que haja falha do elemento de combustível ou um acidente nuclear , ou o combustível seja reprocessado .
Reatores de energia
Em reatores de fissão nuclear comerciais , o sistema é operado no estado subcrítico, de outra forma autoextinguível . Os fenômenos físicos específicos do reator que, no entanto, mantêm a temperatura acima do nível de calor de decadência , são as transformações ou movimentos previsivelmente atrasados e, portanto, facilmente controlados, de uma classe vital de produtos de fissão à medida que decaem. Nêutrons atrasados são emitidos por fragmentos de fissão ricos em nêutrons chamados de "precursores de nêutrons atrasados". O bromo-87 é uma dessas "brasas" de longa duração, com meia-vida de cerca de um minuto e, portanto, emite um nêutron retardado após o decaimento. Operando neste estado crítico atrasado , que depende da transformação ou movimento inerentemente atrasado dos produtos de fissão para manter a temperatura, as temperaturas mudam lentamente o suficiente para permitir o feedback humano. De maneira análoga aos amortecedores de fogo variando a abertura para controlar o movimento das brasas de madeira em direção ao novo combustível, as hastes de controle são comparativamente variadas para cima ou para baixo, conforme o combustível nuclear queima com o tempo.
Em um reator de energia nuclear, as principais fontes de radioatividade são produtos de fissão, ao lado de actinídeos e produtos de ativação . Fissão produtos são a maior fonte de radioatividade para os primeiros várias centenas de anos, enquanto actinides são dominantes cerca de 10 3 a 10 5 anos após o uso de combustível.
A fissão ocorre no combustível nuclear e os produtos da fissão são retidos principalmente no combustível perto de onde são produzidos. Esses produtos de fissão são importantes para a operação do reator porque alguns produtos de fissão contribuem com nêutrons retardados que são úteis para o controle do reator, enquanto outros são venenos de nêutrons que tendem a inibir a reação nuclear. O acúmulo de venenos de produtos de fissão é um fator chave na determinação da duração máxima que um determinado elemento combustível pode ser mantido dentro do reator . A decomposição de produtos de fissão de vida curta também fornece uma fonte de calor dentro do combustível que continua mesmo depois que o reator foi desligado e as reações de fissão interrompidas. É esse calor de decomposição que define os requisitos para o resfriamento de um reator após o desligamento.
Se o revestimento do combustível ao redor do combustível desenvolver orifícios, os produtos da fissão podem vazar para o refrigerante primário . Dependendo da química do produto de fissão, ele pode se estabelecer dentro do núcleo do reator ou viajar através do sistema de refrigeração. Os sistemas de refrigeração incluem sistemas de controle químico que tendem a remover tais produtos de fissão. Em um reator de potência bem projetado funcionando em condições normais, a radioatividade do refrigerante é muito baixa.
Sabe-se que o isótopo responsável pela maior parte da exposição gama nas usinas de reprocessamento de combustível (e no sítio de Chernobyl em 2005) é o césio-137 . O iodo-129 é um dos principais elementos radioativos liberados das usinas de reprocessamento. Em reatores nucleares, tanto o césio-137 quanto o estrôncio-90 são encontrados em locais distantes do combustível. Isso ocorre porque esses isótopos são formados pelo decaimento beta de gases nobres ( xenônio-137 , com meia-vida de 3,8 minutos, e criptônio-90 , com meia-vida de 32 segundos) que permitem que esses isótopos sejam depositados em locais distantes do combustível (por exemplo, nas hastes de controle ).
Venenos de reator nuclear
Alguns produtos da fissão decaem com a liberação de um nêutron. Uma vez que pode haver um pequeno atraso entre o evento de fissão original (que libera seus próprios nêutrons imediatos) e a liberação desses nêutrons, os últimos são chamados de " nêutrons atrasados ". Esses nêutrons atrasados são importantes para o controle do reator nuclear.
Alguns dos produtos da fissão, como o xenônio-135 e o samário-149 , têm uma seção transversal de alta absorção de nêutrons . Como um reator nuclear depende de um equilíbrio nas taxas de produção e absorção de nêutrons, os produtos da fissão que removem nêutrons da reação tendem a desligar o reator ou "envenená-lo". Combustíveis nucleares e reatores são projetados para lidar com esse fenômeno por meio de recursos como venenos incineráveis e hastes de controle. O acúmulo de xenônio 135 durante o desligamento ou operação de baixa potência pode envenenar o reator o suficiente para impedir a reinicialização ou interferir no controle normal da reação durante a reinicialização ou restauração da potência total, possivelmente causando ou contribuindo para um cenário de acidente .
Armas nucleares
As armas nucleares usam a fissão como fonte de energia parcial ou principal. Dependendo do projeto da arma e de onde ela explodiu, a importância relativa da radioatividade do produto de fissão irá variar em comparação com a radioatividade do produto de ativação na radioatividade total da precipitação radioativa.
Os produtos de fissão imediatos da fissão da arma nuclear são essencialmente os mesmos de qualquer outra fonte de fissão, dependendo ligeiramente do nuclídeo específico que está sendo fissionado. No entanto, a escala de tempo muito curta para a reação faz diferença na mistura particular de isótopos produzida a partir de uma bomba atômica.
Por exemplo, a razão 134 Cs / 137 Cs fornece um método fácil de distinguir entre a precipitação de uma bomba e os produtos de fissão de um reator de energia. Quase nenhum césio-134 é formado por fissão nuclear (porque o xenônio -134 é estável). O 134 Cs é formado pela ativação de nêutrons dos 133 Cs estáveis, que são formados pelo decaimento dos isótopos no isobar (A = 133). Portanto, em um ponto crítico momentâneo, no momento em que o fluxo de nêutrons torna-se zero, muito pouco tempo terá se passado para que qualquer 133 Cs esteja presente. Embora em um reator de potência exista bastante tempo para o decaimento dos isótopos no isobar para formar 133 Cs, os 133 Cs assim formados podem então ser ativados para formar 134 Cs somente se o tempo entre o início e o fim da criticidade for grande.
De acordo com o livro de Jiri Hala, a radioatividade na mistura de produtos de fissão em uma bomba atômica é causada principalmente por isótopos de vida curta, como iodo-131 e bário-140 . Após cerca de quatro meses, cério-141 , zircônio-95 / nióbio-95 e estrôncio-89 representam a maior parte do material radioativo. Após dois a três anos, cério-144 / praseodímio-144 , rutênio-106 / ródio-106 e promécio-147 são responsáveis pela maior parte da radioatividade. Depois de alguns anos, a radiação é dominada por estrôncio-90 e césio-137, enquanto no período entre 10.000 e um milhão de anos é o tecnécio-99 que domina.
Aplicativo
Alguns produtos de fissão (como o 137 Cs) são usados em fontes radioativas médicas e industriais . 99 TcO 4 - ião pode reagir com superfícies de aço para formar uma camada resistente à corrosão . Desta forma, esses ânions metaloxo atuam como inibidores de corrosão anódica - torna a superfície do aço passiva. A formação de 99 TcO 2 em superfícies de aço é um efeito que retardará a liberação de 99 Tc de tambores de resíduos nucleares e equipamentos nucleares que se perderam antes da descontaminação (por exemplo, reatores submarinos nucleares que foram perdidos no mar).
De maneira semelhante, a liberação de iodo de rádio em um acidente grave de reator de energia poderia ser retardada pela adsorção em superfícies de metal dentro da usina nuclear. Muito do outro trabalho sobre a química do iodo que ocorreria durante um acidente grave foi feito.
Decair
Para a fissão do urânio-235 , os produtos de fissão radioativos predominantes incluem isótopos de iodo , césio , estrôncio , xenônio e bário . A ameaça fica menor com o passar do tempo. Locais onde os campos de radiação antes representavam ameaças mortais imediatas, como grande parte da Usina Nuclear de Chernobyl no primeiro dia do acidente e os locais do marco zero dos bombardeios atômicos dos EUA no Japão (6 horas após a detonação) agora são relativamente seguros porque a radioatividade foi diminuiu para um nível baixo. Muitos dos produtos da fissão decaem por meio de isótopos de vida muito curta para formar isótopos estáveis , mas um número considerável de radioisótopos tem meia-vida mais longa do que um dia.
A radioatividade na mistura do produto de fissão é inicialmente causada principalmente por isótopos de vida curta, como 131 I e 140 Ba; após cerca de quatro meses, 141 Ce, 95 Zr / 95 Nb e 89 Sr assumem a maior parte, enquanto após cerca de dois ou três anos a maior parcela é ocupada por 144 Ce / 144 Pr, 106 Ru / 106 Rh e 147 Pm. Posteriormente, 90 Sr e 137 Cs são os principais radioisótopos, sendo sucedidos por 99 Tc. No caso de liberação de radioatividade de um reator de potência ou combustível usado, apenas alguns elementos são liberados; como resultado, a assinatura isotópica da radioatividade é muito diferente de uma detonação nuclear a céu aberto , onde todos os produtos da fissão são dispersos.
Contra-medidas de precipitação
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O objetivo da preparação para emergências radiológicas é proteger as pessoas dos efeitos da exposição à radiação após um acidente nuclear ou bomba. A evacuação é a medida de proteção mais eficaz. No entanto, se a evacuação for impossível ou mesmo incerta, os abrigos locais e outras medidas fornecem a melhor proteção.
Iodo
Pelo menos três isótopos de iodo são importantes. 129 I , 131 I (radioiodo) e 132 I. Os testes nucleares a céu aberto e o desastre de Chernobyl liberaram iodo-131.
Os isótopos de curta duração do iodo são particularmente prejudiciais porque a tireóide coleta e concentra iodeto - tanto radioativo quanto estável. A absorção de radioiodo pode causar efeitos agudos, crônicos e retardados. Os efeitos agudos de altas doses incluem tireoidite , enquanto os efeitos crônicos e tardios incluem hipotireoidismo , nódulos da tireoide e câncer de tireoide . Foi demonstrado que o iodo ativo liberado de Chernobyl e Mayak resultou em um aumento na incidência de câncer de tireoide na ex- União Soviética .
Uma medida que protege contra o risco do radioiodo é tomar uma dose de iodeto de potássio (KI) antes da exposição ao radioiodo. O iodeto não radioativo 'satura' a tireóide, fazendo com que menos radioiodo seja armazenado no corpo. A administração de iodeto de potássio reduz os efeitos do rádio-iodo em 99% e é um suplemento prudente e barato para abrigos de precipitação radioativa . Uma alternativa de baixo custo aos comprimidos de iodo disponíveis no mercado é uma solução saturada de iodeto de potássio. O armazenamento de longo prazo de KI é normalmente na forma de cristais de grau reagente .
A administração de substâncias goitrogênicas conhecidas também pode ser usada como profilaxia na redução da bioabsorção de iodo, (seja o iodo não radioativo nutricional -127 ou iodo radioativo, radioiodo - mais comumente iodo-131 , já que o corpo não pode discernir entre os diferentes isótopos de iodo ). Os íons perclorato , um contaminante comum da água nos EUA devido à indústria aeroespacial , mostraram reduzir a absorção de iodo e, portanto, são classificados como um bócio . Os íons perclorato são um inibidor competitivo do processo pelo qual o iodeto é ativamente depositado nas células foliculares da tireoide. Estudos envolvendo voluntários adultos saudáveis determinaram que em níveis acima de 0,007 miligramas por quilograma por dia (mg / (kg · d)), o perclorato começa a inibir temporariamente a capacidade da glândula tireóide de absorver iodo da corrente sanguínea ("inibição da captação de iodeto", portanto, perclorato é um goitrogênio conhecido). A redução do pool de iodeto pelo perclorato tem dois efeitos - redução da síntese hormonal excessiva e hipertireoidismo, por um lado, e redução da síntese de inibidores da tireoide e hipotireoidismo, por outro. O perclorato permanece muito útil como aplicação de dose única em testes que medem a descarga de radioiodeto acumulado na tireoide como resultado de muitas interrupções diferentes no metabolismo posterior do iodeto na glândula tireoide.
O tratamento da tireotoxicose (incluindo doença de Graves) com 600-2.000 mg de perclorato de potássio (430-1.400 mg de perclorato) por dia por períodos de vários meses ou mais já foi uma prática comum, particularmente na Europa, e o uso de perclorato em doses mais baixas para tratar problemas de tireóide continua até hoje. Embora 400 mg de perclorato de potássio dividido em quatro ou cinco doses diárias tenham sido usados inicialmente e considerados eficazes, doses mais altas foram introduzidas quando se descobriu que 400 mg / dia não controlavam a tireotoxicose em todos os indivíduos.
Os esquemas atuais para tratamento de tireotoxicose (incluindo doença de Graves), quando um paciente é exposto a fontes adicionais de iodo, geralmente incluem 500 mg de perclorato de potássio duas vezes por dia durante 18–40 dias.
A profilaxia com água contendo perclorato em concentrações de 17 ppm , o que corresponde a 0,5 mg / kg / dia de ingestão pessoal, se alguém tiver 70 kg e consumir 2 litros de água por dia, reduziu a captação de radioiodo basal em 67%. equivalente a ingerir um total de apenas 35 mg de íons perclorato por dia. Em outro estudo relacionado, onde os indivíduos beberam apenas 1 litro de água contendo perclorato por dia a uma concentração de 10 ppm, ou seja, 10 mg diários de íons perclorato foram ingeridos, foi observada uma redução média de 38% na absorção de iodo.
No entanto, quando a absorção média de perclorato em trabalhadores da fábrica de perclorato sujeitos à exposição mais alta foi estimada em aproximadamente 0,5 mg / kg-dia, como no parágrafo acima, seria esperada uma redução de 67% na absorção de iodo. Estudos com trabalhadores cronicamente expostos, entretanto, não conseguiram detectar qualquer anormalidade na função da tireoide, incluindo a absorção de iodo. isso pode ser atribuído à exposição diária suficiente ou ingestão de iodo-127 saudável entre os trabalhadores e a curta meia-vida biológica de 8 horas do perclorato no corpo.
Bloquear completamente a absorção de iodo-131 pela adição intencional de íons perclorato ao abastecimento de água de uma população, visando doses de 0,5 mg / kg-dia, ou uma concentração de água de 17 ppm, seria, portanto, totalmente inadequado para realmente reduzir o radioiodo aceitação. As concentrações de íons de perclorato no abastecimento de água de uma região precisariam ser muito maiores, pelo menos 7,15 mg / kg de peso corporal por dia, ou uma concentração de água de 250 ppm , supondo que as pessoas bebam 2 litros de água por dia, para ser verdadeiramente benéfico para a população na prevenção da bioacumulação quando exposta a um ambiente com radioiodo, independente da disponibilidade de iodato ou drogas iodadas .
A distribuição contínua de comprimidos de perclorato ou a adição de perclorato ao abastecimento de água precisaria continuar por não menos que 80-90 dias, começando imediatamente após a liberação inicial de radioiodo ter sido detectada. Após 80-90 dias, o iodo-131 radioativo liberado teria decaído para menos de 0,1% de sua quantidade inicial, momento em que o perigo de biuptake de iodo-131 praticamente acabou.
No caso de liberação de radioiodo, a ingestão profilática de iodeto de potássio, se disponível, ou mesmo iodato, teria precedência sobre a administração de perclorato e seria a primeira linha de defesa na proteção da população contra a liberação de radioiodo. No entanto, no caso de uma liberação de radioiodo muito grande e disseminada para ser controlada pelo estoque limitado de iodeto e drogas de profilaxia com iodato, a adição de íons de perclorato ao abastecimento de água ou distribuição de comprimidos de perclorato serviria como um método barato e eficaz , segunda linha de defesa contra bioacumulação de radioiodo cancerígeno .
A ingestão de drogas goitrogênicas, assim como o iodeto de potássio, também apresenta seus perigos, como o hipotireoidismo . Em todos esses casos, entretanto, apesar dos riscos, os benefícios da profilaxia da intervenção com iodeto, iodato ou perclorato superam o sério risco de câncer da bioacumulação de radioiodo em regiões onde o radioiodo contaminou suficientemente o meio ambiente.
Césio
O acidente de Chernobyl liberou uma grande quantidade de isótopos de césio que foram dispersos por uma vasta área. O 137 Cs é um isótopo que é uma preocupação de longo prazo, pois permanece nas camadas superiores do solo. Plantas com sistemas de raízes superficiais tendem a absorvê-lo por muitos anos. Conseqüentemente, a grama e os cogumelos podem carregar uma quantidade considerável de 137 Cs, que pode ser transferido para os humanos através da cadeia alimentar .
Uma das melhores contra-medidas na pecuária leiteira contra o 137 Cs é misturar o solo arando profundamente o solo. Isso tem o efeito de colocar o 137 Cs fora do alcance das raízes rasas da grama, portanto, o nível de radioatividade na grama será reduzido. Além disso, a remoção dos poucos centímetros superiores do solo e seu sepultamento em uma trincheira rasa reduzirá a dose para humanos e animais, pois os raios gama do 137 Cs serão atenuados por sua passagem pelo solo. Quanto mais profunda e remota for a trincheira, melhor será o grau de proteção. Fertilizantes contendo potássio podem ser usados para diluir o césio e limitar sua absorção pelas plantas.
Na pecuária , outra contramedida contra o 137 Cs é alimentar os animais com azul da Prússia . Este composto atua como um trocador de íons . O cianeto está tão fortemente ligado ao ferro que é seguro para um ser humano consumir vários gramas de azul da Prússia por dia. O azul da Prússia reduz a meia-vida biológica (diferente da meia-vida nuclear ) do césio. A meia-vida física ou nuclear do 137 Cs é de cerca de 30 anos. O césio em humanos normalmente tem meia-vida biológica de um a quatro meses. Uma vantagem adicional do azul da Prússia é que o césio que é retirado do animal nas fezes está em uma forma que não está disponível para as plantas. Portanto, evita que o césio seja reciclado. A forma de azul da Prússia necessária para o tratamento de animais, incluindo humanos, é um grau especial. As tentativas de usar o grau de pigmento usado em tintas não tiveram sucesso.
Estrôncio
A adição de cal a solos pobres em cálcio pode reduzir a absorção de estrôncio pelas plantas. Da mesma forma, em áreas onde o solo é pobre em potássio , a adição de um fertilizante de potássio pode desencorajar a absorção de césio nas plantas. No entanto, tais tratamentos com cal ou potássio não devem ser realizados levianamente, pois podem alterar muito a química do solo , resultando em uma mudança na ecologia vegetal da terra.
Preocupações com a saúde
Para a introdução de radionuclídeos no organismo, a ingestão é a via mais importante. Os compostos insolúveis não são absorvidos pelo intestino e causam apenas irradiação local antes de serem excretados. As formas solúveis, entretanto, apresentam uma ampla faixa de porcentagens de absorção.
| Isótopo | Radiação | Meia-vida | Absorção GI | Notas |
|---|---|---|---|---|
| Estrôncio-90 / ítrio-90 | β | 28 anos | 30% | |
| Césio-137 | β, γ | 30 anos | 100% | |
| Promécio-147 | β | 2,6 anos | 0,01% | |
| Cério-144 | β, γ | 285 dias | 0,01% | |
| Rutênio-106 / ródio-106 | β, γ | 1,0 anos | 0,03% | |
| Zircônio-95 | β, γ | 65 dias | 0,01% | |
| Estrôncio-89 | β | 51 dias | 30% | |
| Rutênio-103 | β, γ | 39,7 dias | 0,03% | |
| Nióbio-95 | β, γ | 35 dias | 0,01% | |
| Cério-141 | β, γ | 33 dias | 0,01% | |
| Bário-140 / lantânio-140 | β, γ | 12,8 dias | 5% | |
| Iodo-131 | β, γ | 8,05 dias | 100% | |
| Trítio | β | 12,3 anos | 100% |
Veja também
Notas
Referências
Bibliografia
Paul Reuss, Neutron Physics , chp 2.10.2, p 75
links externos
- Estudos de precipitação de iodo nos Estados Unidos
-
The Live Chart of Nuclides - IAEA Color-map de rendimentos de produtos e dados detalhados por clique em um nuclide.
