Nick Connor

A unidade original para medir a quantidade de radioatividade era o curie (símbolo Ci), que é uma unidade de radioatividade não SI definida em 1910. Rutherford (símbolo Rd ) também é uma unidade não SI definida como a atividade de uma quantidade de material radioativo no qual um milhão de núcleos decai por segundo . Esta unidade foi introduzida em 1946, mas após a introdução do becquerel em 1975, o rutherford tornou-se obsoleto.

Atualmente, um rutherford é equivalente a um megabecquerel :

1Rd = 1 x 10 ⁶ Bq = 1 MBq

Um rutherford é uma quantidade bastante grande de atividades. O corpo humano típico contém aproximadamente 0,0037 Rd (14 mg) de potássio-40 que ocorre naturalmente. Além disso, um corpo humano contendo 16 kg de carbono também teria cerca de 0,0037 Rd de carbono-14 (24 nanogramas).

Rutherford – Exemplos

A relação entre a meia-vida e a quantidade de um radionuclídeo necessária para gerar uma atividade de um rutherford é mostrada na figura. Essa quantidade de material pode ser calculada usando λ, que é a constante de decaimento de determinado nuclídeo:

A figura a seguir ilustra a quantidade de material necessário para 37 kilorutherford de radioatividade. É óbvio que quanto maior a meia-vida, maior a quantidade de radionuclídeo necessária para produzir a mesma atividade. Evidentemente, a substância de vida mais longa permanecerá radioativa por muito mais tempo. Como pode ser visto, a quantidade de material necessário para 37 kRd de radioatividade pode variar de uma quantidade muito pequena para ser vista (0,00088 grama de cobalto-60), através de 1 grama de rádio-226, e quase três toneladas de urânio-238 .

Exemplo – Cálculo de Radioatividade

Uma amostra de material contém 1 micrograma de iodo-131. Observe que o iodo-131 desempenha um papel importante como isótopo radioativo presente nos produtos de fissão nuclear e é um dos principais contribuintes para os riscos à saúde quando liberado na atmosfera durante um acidente. O iodo-131 tem uma meia-vida de 8,02 dias.

Calcular:

1. O número de átomos de iodo-131 inicialmente presentes.
2. A atividade do iodo-131 nos curies.
3. O número de átomos de iodo-131 que permanecerá em 50 dias.
4. O tempo necessário para a atividade atingir 0,1 mCi.

Solução:

1. O número de átomos de iodo-131 pode ser determinado usando a massa isotópica como abaixo.

N _-131 = m _I-131 . N _A / H _I-131

NI _-131 = (1 μg) x (6,02 × 10 ²³ núcleos / mol) / (130,91 g / mol)

NI _-131 = 4,6 x 10 ¹⁵ núcleos

2. A atividade do iodo-131 em curies pode ser determinada usando sua constante de decaimento :

O iodo-131 tem meia-vida de 8,02 dias (692928 seg) e, portanto, sua constante de decaimento é:

Usando esse valor para a constante de decaimento, podemos determinar a atividade da amostra:

3) e 4) O número de átomos de iodo-131 que permanecerá em 50 dias (N _50d ) e o tempo necessário para a atividade atingir 0,1 mCi podem ser calculados usando a lei de decaimento:

Como pode ser visto, após 50 dias o número de átomos de iodo-131 e, portanto, a atividade será cerca de 75 vezes menor. Após 82 dias, a atividade será aproximadamente 1200 vezes menor. Portanto, o tempo de dez meias-vidas (fator 2 ¹⁰ = 1024) é amplamente utilizado para definir a atividade residual.

A unidade SI para medir a quantidade de radioatividade é o becquerel (símbolo Bq ). O becquerel é nomeado em homenagem a Henri Becquerel, físico francês que descobriu a radioatividade em 1896. Um becquerel (1Bq) é igual a 1 desintegração por segundo .

Uma unidade mais antiga de radioatividade é o curie. O curie foi originalmente definido como equivalente ao número de desintegrações que um grama de rádio-226 sofrerá em um segundo. Atualmente, um curie é definido usando becquerels como 1Ci = 3,7 x 10 ¹⁰ desintegrações por segundo. Portanto

1Ci = 3,7 x 10 ¹⁰ Bq = 37 GBq

Um becquerel é uma quantidade muito pequena de atividade. O corpo humano típico contém aproximadamente 3,7 kBq (14 mg) de potássio-40 que ocorre naturalmente. Além disso, um corpo humano contendo 16 kg de carbono também teria cerca de 3,7 kBq de carbono 14 (24 nanogramas). As atividades medidas em uma usina nuclear (exceto combustível irradiado) geralmente têm uma atividade mais alta que o becquerel, e os seguintes múltiplos são frequentemente usados:

1 kBq (kilobecquerel) = 1E3 Bq

1 MBq (megabecquerel) = 1E6 Bq

1 GBq (gigabecquerel) = 1E9 Bq

1 TBq (terabecquerel) = 1E12 Bq

Becquerel – Exemplos

A relação entre a meia-vida e a quantidade de radionuclídeo necessária para fornecer uma atividade de 37 GBq (1 Ci) é mostrada na figura. Essa quantidade de material pode ser calculada usando λ, que é a constante de decaimento de determinado nuclídeo:

A figura a seguir ilustra a quantidade de material necessário para 37 GBq de radioatividade. É óbvio que quanto maior a meia-vida, maior a quantidade de radionuclídeo necessária para produzir a mesma atividade. Evidentemente, a substância de maior duração permanecerá radioativa por muito mais tempo. Como pode ser visto, a quantidade de material necessário para 37 GBq de radioatividade pode variar de uma quantidade muito pequena para ser vista (0,00088 grama de cobalto-60), através de 1 grama de rádio-226, e quase três toneladas de urânio-238 .

Exemplo – Cálculo de Radioatividade

Uma amostra de material contém 1 micrograma de iodo-131. Observe que o iodo-131 desempenha um papel importante como isótopo radioativo presente nos produtos de fissão nuclear e é um dos principais contribuintes para os riscos à saúde quando liberado na atmosfera durante um acidente. O iodo-131 tem uma meia-vida de 8,02 dias.

Calcular:

1. O número de átomos de iodo-131 inicialmente presentes.
2. A atividade do iodo-131 nos curies.
3. O número de átomos de iodo-131 que permanecerá em 50 dias.
4. O tempo necessário para a atividade atingir 0,1 mCi.

Solução:

1. O número de átomos de iodo-131 pode ser determinado usando a massa isotópica como abaixo.

N _-131 = m _I-131 . N _A / H _I-131

NI _-131 = (1 μg) x (6,02 × 10 ²³ núcleos / mol) / (130,91 g / mol)

NI _-131 = 4,6 x 10 ¹⁵ núcleos

2. A atividade do iodo-131 em curies pode ser determinada usando sua constante de decaimento :

O iodo-131 tem meia-vida de 8,02 dias (692928 seg) e, portanto, sua constante de decaimento é:

Usando esse valor para a constante de decaimento, podemos determinar a atividade da amostra:

3) e 4) O número de átomos de iodo-131 que permanecerá em 50 dias (N _50d ) e o tempo necessário para a atividade atingir 0,1 mCi podem ser calculados usando a lei de decaimento:

Como pode ser visto, após 50 dias o número de átomos de iodo-131 e, portanto, a atividade será cerca de 75 vezes menor. Após 82 dias, a atividade será aproximadamente 1200 vezes menor. Portanto, o tempo de dez meias-vidas (fator 2 ¹⁰ = 1024) é amplamente utilizado para definir a atividade residual.

A unidade original para medir a quantidade de radioatividade era o curie (símbolo Ci), que é uma unidade de radioatividade não SI definida em 1910. Um curie foi originalmente nomeado em homenagem a Pierre Curie , mas foi considerado pelo menos por alguns como em homenagem a Marie Curie também. Um curie foi originalmente definido como equivalente ao número de desintegrações que um grama de rádio-226 sofrerá em um segundo . Atualmente, um curie é definido como 1Ci = 3,7 x 10 ¹⁰ desintegrações por segundo . Portanto:

1Ci = 3,7 x 10 ¹⁰ Bq = 37 GBq

Um curie é uma grande quantidade de atividade. O corpo humano típico contém aproximadamente 0,1 μCi (14 mg) de potássio-40 que ocorre naturalmente. Além disso, um corpo humano contendo 16 kg de carbono também teria cerca de 0,1 μCi de carbono-14 (24 nanogramas). As atividades medidas em uma usina nuclear (exceto combustível irradiado) geralmente têm atividade mais baixa que o curie, e os seguintes múltiplos são frequentemente usados:

1 mCi (milicurie) = 1E-3 Ci

1 µCi (microcurie) = 1E-6 Ci

Embora seu uso continuado seja desencorajado por muitas instituições, o curie ainda é amplamente utilizado em todo o governo, indústria e medicina do mundo.

Curie – Exemplos

A relação entre a meia-vida e a quantidade de radionuclídeo necessária para gerar uma atividade de um curie é mostrada na figura. Essa quantidade de material pode ser calculada usando λ , que é a constante de decaimento de determinado nuclídeo:

A figura a seguir ilustra a quantidade de material necessário para 1 curie de radioatividade. É óbvio que quanto maior a meia-vida, maior a quantidade de radionuclídeo necessária para produzir a mesma atividade. Evidentemente, a substância de maior duração permanecerá radioativa por muito mais tempo. Como pode ser visto, a quantidade de material necessário para 1 curie de radioatividade pode variar de uma quantidade muito pequena para ser vista (0,00088 grama de cobalto-60), através de 1 grama de rádio-226, e quase três toneladas de urânio-238 .

Exemplo – Cálculo de Radioatividade

Uma amostra de material contém 1 micrograma de iodo-131. Observe que o iodo-131 desempenha um papel importante como isótopo radioativo presente nos produtos de fissão nuclear e é um dos principais contribuintes para os riscos à saúde quando liberado na atmosfera durante um acidente. O iodo-131 tem uma meia-vida de 8,02 dias.

Calcular:

1. O número de átomos de iodo-131 inicialmente presentes.
2. A atividade do iodo-131 nos curies.
3. O número de átomos de iodo-131 que permanecerá em 50 dias.
4. O tempo necessário para a atividade atingir 0,1 mCi.

Solução:

1. O número de átomos de iodo-131 pode ser determinado usando a massa isotópica como abaixo.

N _-131 = m _I-131 . N _A / H _I-131

NI _-131 = (1 μg) x (6,02 × 10 ²³ núcleos / mol) / (130,91 g / mol)

NI _-131 = 4,6 x 10 ¹⁵ núcleos

2. A atividade do iodo-131 em curies pode ser determinada usando sua constante de decaimento :

O iodo-131 tem meia-vida de 8,02 dias (692928 seg) e, portanto, sua constante de decaimento é:

Usando esse valor para a constante de decaimento, podemos determinar a atividade da amostra:

3) e 4) O número de átomos de iodo-131 que permanecerá em 50 dias (N _50d ) e o tempo necessário para a atividade atingir 0,1 mCi podem ser calculados usando a lei de decaimento:

Como pode ser visto, após 50 dias o número de átomos de iodo-131 e, portanto, a atividade será cerca de 75 vezes menor. Após 82 dias, a atividade será aproximadamente 1200 vezes menor. Portanto, o tempo de dez meias-vidas (fator 2 ¹⁰ = 1024) é amplamente utilizado para definir a atividade residual.

Unidades de Radioatividade

Como foi escrito, a radioatividade (atividade de certos radionuclídeos) é o processo pelo qual um núcleo instável se desintegra espontaneamente e aleatoriamente para formar um núcleo diferente (ou um estado de energia diferente – decaimento gama), emitindo radiação na forma de partículas atômicas ou alta raios de energia. Esse decaimento ocorre a uma taxa constante e previsível, denominada constante de decaimento. Como resultado, uma medida de radioatividade é baseada na contagem de desintegrações por segundo. A atividade depende apenas do número de decaimentos por segundo, não do tipo de decaimento, da energia dos produtos de decaimento ou dos efeitos biológicos da radiação. Pode ser usado para caracterizar a taxa de emissão de radiação ionizante.

Unidades de radioatividade (curie e becquerel) também podem ser usadas para caracterizar uma quantidade total de liberações controladas ou acidentais de átomos radioativos . Como a probabilidade de decaimento é uma quantidade física fixa, para um número conhecido de átomos de um radionuclídeo específico, um número previsível decairá em um determinado período de tempo. Por exemplo, de acordo com a Comissão de Segurança Nuclear (NSC) do Japão, o total de atividades liberadas durante o acidente de Fukushima Daiichi entre 11 de março e 5 de abril foi de cerca de 130 PBq (petabecquerels, 3,5 megacuries) para iodo-131 e 11 PBq para césio -137

Segundo o UNSCEAR, de 1998 a 2002, as emissões médias anuais globais de trítio na atmosfera e no ambiente aquoso de instalações nucleares foram estimadas em 11,7 PBq e 16,0 PBq, respectivamente. Observe que o trítio emite partículas beta de baixa energia com uma pequena variação nos tecidos do corpo e, portanto, representa um risco à saúde como resultado da exposição interna somente após ingestão de água potável ou comida ou inalação ou absorção pela pele. De acordo com o ICRP, um intervalo biológico de trítio é de 10 dias para HTO e 40 dias para OBT (trítio ligado organicamente) formado a partir de HTO no corpo de adultos.

Veja também: FONTES, EFEITOS E RISCOS DA RADIAÇÃO IONIZANTE, UNSCEAR 2016, ISBN: 978-92-1-142316-7.

Historicamente, a unidade original para medir a quantidade de radioatividade era o curie (símbolo Ci), que é uma unidade de radioatividade não SI definida em 1910. A unidade SI para medir a quantidade de radioatividade é o becquerel (símbolo Bq). O becquerel é nomeado em homenagem a Henri Becquerel. Rutherford (símbolo Rd) também é uma unidade não SI definida como a atividade de uma quantidade de material radioativo na qual um milhão de núcleos decai por segundo. Esta unidade foi introduzida em 1946, mas após a introdução do becquerel em 1975, o rutherford tornou-se obsoleto.

Exemplo – Cálculo de Radioatividade

Uma amostra de material contém 1 micrograma de iodo-131. Observe que o iodo-131 desempenha um papel importante como isótopo radioativo presente nos produtos de fissão nuclear e é um dos principais contribuintes para os riscos à saúde quando liberado na atmosfera durante um acidente. O iodo-131 tem uma meia-vida de 8,02 dias.

Calcular:

1. O número de átomos de iodo-131 inicialmente presentes.
2. A atividade do iodo-131 nos curies.
3. O número de átomos de iodo-131 que permanecerá em 50 dias.
4. O tempo necessário para a atividade atingir 0,1 mCi.

Solução:

1. O número de átomos de iodo-131 pode ser determinado usando a massa isotópica como abaixo.

N _-131 = m _I-131 . N _A / H _I-131

NI _-131 = (1 μg) x (6,02 × 10 ²³ núcleos / mol) / (130,91 g / mol)

NI _-131 = 4,6 x 10 ¹⁵ núcleos

2. A atividade do iodo-131 em curies pode ser determinada usando sua constante de decaimento :

O iodo-131 tem meia-vida de 8,02 dias (692928 seg) e, portanto, sua constante de decaimento é:

Usando esse valor para a constante de decaimento, podemos determinar a atividade da amostra:

3) e 4) O número de átomos de iodo-131 que permanecerá em 50 dias (N _50d ) e o tempo necessário para a atividade atingir 0,1 mCi podem ser calculados usando a lei de decaimento:

Como pode ser visto, após 50 dias o número de átomos de iodo-131 e, portanto, a atividade será cerca de 75 vezes menor. Após 82 dias, a atividade será aproximadamente 1200 vezes menor. Portanto, o tempo de dez meias-vidas (fator 2 ¹⁰ = 1024) é amplamente utilizado para definir a atividade residual.

Ao analisar as reações de decaimento nuclear, aplicamos as muitas leis de conservação . As reações de decaimento nuclear estão sujeitas às leis clássicas de conservação de carga, momento, momento angular e energia (incluindo energias de repouso). Leis de conservação adicionais, não previstas pela física clássica, são:

• Lei de Conservação do Número Lepton
• Lei de Conservação do Número Baryon
• Lei de Conservação de Carga Elétrica

Certas leis são obedecidas em todas as circunstâncias, outras não. Aceitamos a conservação de energia e momento. Em todos os exemplos dados, assumimos que o número de prótons e o número de nêutrons são conservados separadamente. Encontraremos circunstâncias e condições nas quais essa regra não é verdadeira. Onde estamos considerando reações nucleares não relativísticas, é essencialmente verdade. No entanto, quando estivermos considerando energias nucleares relativísticas ou aquelas que envolvem interações fracas, descobriremos que esses princípios devem ser estendidos.

Alguns princípios de conservação surgiram de considerações teóricas, outros são apenas relações empíricas. Não obstante, qualquer reação que não seja expressamente proibida pelas leis de conservação geralmente ocorrerá, se talvez a um ritmo lento. Essa expectativa é baseada na mecânica quântica. A menos que a barreira entre os estados inicial e final seja infinitamente alta, sempre há uma probabilidade diferente de zero de que um sistema faça a transição entre eles.

Para fins de análise de reações não relativísticas, basta observar quatro das leis fundamentais que governam essas reações.

1. Conservação de núcleons . O número total de núcleons antes e depois de uma reação é o mesmo.
2. Conservação de carga . A soma das cargas em todas as partículas antes e depois de uma reação é a mesma
3. Conservação do momento . O momento total das partículas que interagem antes e depois de uma reação é o mesmo.
4. Conservação de energia . A energia, incluindo a energia restante da massa, é conservada em reações nucleares.

Referência: Lamarsh, John R. Introdução à engenharia nuclear 2ª edição

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Este artigo é baseado na tradução automática do artigo original em inglês. Para mais informações, consulte o artigo em inglês. Você pode nos ajudar. Se você deseja corrigir a tradução, envie-a para: translations@nuclear-power.com ou preencha o formulário de tradução on-line. Agradecemos sua ajuda, atualizaremos a tradução o mais rápido possível. Obrigado.

O decaimento nuclear (decaimento radioativo) ocorre quando um átomo instável perde energia emitindo radiação ionizante . O decaimento radioativo é um processo aleatório no nível de átomos únicos, pois, segundo a teoria quântica, é impossível prever quando um átomo em particular decairá. Durante o decaimento radioativo, um núcleo instável se decompõe espontaneamente e aleatoriamente para formar um núcleo diferente (ou um estado de energia diferente – decaimento gama), emitindo radiação na forma de partículas atômicas ou raios de alta energia. Esse decaimento ocorre a uma taxa constante e previsível, denominada meia-vida. Um núcleo estável não sofrerá esse tipo de decaimento e, portanto, não será radioativo. Existem muitos modos de decaimento radioativo:

• 

  Radioatividade alfa . Decaimento alfa é a emissão de partículas alfa (núcleos de hélio). As partículas alfa consistem em dois prótons e dois nêutrons unidos em uma partícula idêntica a um núcleo de hélio. Devido à sua massa muito grande (mais de 7000 vezes a massa da partícula beta) e à sua carga, ela ioniza material pesado e tem um alcance muito curto .

• Radioatividade beta . O decaimento beta é a emissão de partículas beta . As partículas beta são elétrons ou pósitrons de alta energia e alta velocidade emitidos por certos tipos de núcleos radioativos, como o potássio-40. As partículas beta têm maior alcance de penetração do que as partículas alfa, mas ainda muito menos que os raios gama. As partículas beta emitidas são uma forma de radiação ionizante, também conhecida como raios beta. A produção de partículas beta é denominada decaimento beta.
• Radioatividade gama . A radioatividade gama consiste em raios gama. Os raios gama são radiação eletromagnética (fótons de alta energia) de frequência muito alta e de alta energia. Eles são produzidos pela decadência dos núcleos à medida que passam de um estado de alta energia para um estado inferior, conhecido como decaimento gama. A maioria das reações nucleares é acompanhada por emissão gama.
• Emissão de nêutrons . A emissão de nêutrons é um tipo de decaimento radioativo de núcleos contendo excesso de nêutrons (especialmente produtos de fissão), nos quais um nêutron é simplesmente ejetado do núcleo. Esse tipo de radiação desempenha papel fundamental no controle do reator nuclear , porque esses nêutrons são nêutrons atrasados .

Natureza da radioatividade

Como foi escrito, os núcleos atômicos consistem em prótons e nêutrons, que se atraem através da força nuclear , enquanto os prótons se repelem através da força eletromagnética devido à sua carga positiva. Essas duas forças competem, levando a várias estabilidade dos núcleos. Existem apenas certas combinações de nêutrons e prótons, que formam núcleos estáveis . Os nêutrons estabilizam o núcleo , porque se atraem e prótons, o que ajuda a compensar a repulsão elétrica entre os prótons. Como resultado, à medida que o número de prótons aumenta, é necessária uma proporção crescente de nêutrons para prótons para formar um núcleo estável. Se houver muitos (os nêutrons também obedecem ao princípio de exclusão de Pauli ) ou poucos nêutrons para um determinado número de prótons, o núcleo resultante não é estável e sofre decaimento radioativo . A maioria dos átomos encontrados na natureza é estável e não emite partículas ou energia que mudam de forma ao longo do tempo. Dos 82 primeiros elementos da tabela periódica, 80 têm isótopos considerados estáveis. O tecnécio, o promécio e todos os elementos com um número atômico acima de 82 são instáveis ​​e se decompõem por meio de decaimento radioativo. Isótopos instáveis decaem espontaneamente através de várias vias de decaimento radioativo , mais comumente decaimento alfa, decaimento beta, decaimento gama ou captura de elétrons. Muitos outros tipos raros de deterioração, como fissão espontânea ou emissão de nêutrons, são conhecidos.

O decaimento nuclear (decaimento radioativo) ocorre quando um átomo instável perde energia emitindo radiação ionizante . O decaimento radioativo é um processo aleatório no nível de átomos únicos, pois, segundo a teoria quântica, é impossível prever quando um átomo em particular decairá. Em outras palavras, um núcleo de um radionuclídeo não tem “memória”. Um núcleo não “envelhece” com o passar do tempo. Assim, a probabilidade de quebra não aumenta com o tempo, mas permanece constante, não importa quanto tempo o núcleo exista. Durante sua imprevisível decadência, esse núcleo instável decompõe-se espontaneamente e aleatoriamente formar um núcleo diferente (ou um estado de energia diferente – decaimento gama), emitindo radiação na forma de partículas atômicas ou raios de alta energia.

Natureza da radioatividade

Como foi escrito, os núcleos atômicos consistem em prótons e nêutrons, que se atraem através da força nuclear , enquanto os prótons se repelem através da força eletromagnética devido à sua carga positiva. Essas duas forças competem, levando a várias estabilidade dos núcleos. Existem apenas certas combinações de nêutrons e prótons, que formam núcleos estáveis . Os nêutrons estabilizam o núcleo , porque se atraem e prótons, o que ajuda a compensar a repulsão elétrica entre os prótons. Como resultado, à medida que o número de prótons aumenta, é necessária uma proporção crescente de nêutrons para prótons para formar um núcleo estável. Se houver muitos (os nêutrons também obedecem ao princípio de exclusão de Pauli ) ou poucos nêutrons para um determinado número de prótons, o núcleo resultante não é estável e sofre decaimento radioativo . A maioria dos átomos encontrados na natureza é estável e não emite partículas ou energia que mudam de forma ao longo do tempo. Dos 82 primeiros elementos da tabela periódica, 80 têm isótopos considerados estáveis. O tecnécio, o promécio e todos os elementos com um número atômico acima de 82 são instáveis ​​e se decompõem por meio de decomposição radioativa. Isótopos instáveis decaem espontaneamente através de várias vias de decaimento radioativo , mais comumente decaimento alfa, decaimento beta, decaimento gama ou captura de elétrons. Muitos outros tipos raros de deterioração, como fissão espontânea ou emissão de nêutrons, são conhecidos.

Modos de Decaimento

O decaimento nuclear (decaimento radioativo) ocorre quando um átomo instável perde energia emitindo radiação ionizante . O decaimento radioativo é um processo aleatório no nível de átomos únicos, pois, segundo a teoria quântica, é impossível prever quando um átomo em particular decairá. Em outras palavras, um núcleo de um radionuclídeo não tem “memória”. Um núcleo não “envelhece” com o passar do tempo. Assim, a probabilidade de quebra não aumenta com o tempo, mas permanece constante, não importa quanto tempo o núcleo exista. Durante sua imprevisível decadência, esse núcleo instável decompõe-se espontaneamente e aleatoriamenteformar um núcleo diferente (ou um estado de energia diferente – decaimento gama), emitindo radiação na forma de partículas atômicas ou raios de alta energia. Esse decaimento ocorre a uma taxa constante e previsível, denominada meia-vida. Um núcleo estável não sofrerá esse tipo de decaimento e, portanto, não será radioativo. Existem muitos modos de decaimento radioativo:

• 

  Radioatividade alfa . Decaimento alfa é a emissão de partículas alfa (núcleos de hélio). As partículas alfa consistem em dois prótons e dois nêutrons unidos em uma partícula idêntica a um núcleo de hélio. Devido à sua massa muito grande (mais de 7000 vezes a massa da partícula beta) e à sua carga, ela ioniza material pesado e tem um alcance muito curto .

• Radioatividade beta . O decaimento beta é a emissão de partículas beta . As partículas beta são elétrons ou pósitrons de alta energia e alta velocidade emitidos por certos tipos de núcleos radioativos, como o potássio-40. As partículas beta têm maior alcance de penetração do que as partículas alfa, mas ainda muito menos que os raios gama. As partículas beta emitidas são uma forma de radiação ionizante, também conhecida como raios beta. A produção de partículas beta é denominada decaimento beta.
• Radioatividade gama . A radioatividade gama consiste em raios gama. Os raios gama são radiação eletromagnética (fótons de alta energia) de frequência muito alta e de alta energia. Eles são produzidos pela decadência dos núcleos à medida que passam de um estado de alta energia para um estado inferior, conhecido como decaimento gama. A maioria das reações nucleares é acompanhada por emissão gama.
• Emissão de nêutrons . A emissão de nêutrons é um tipo de decaimento radioativo de núcleos contendo excesso de nêutrons (especialmente produtos de fissão), nos quais um nêutron é simplesmente ejetado do núcleo. Esse tipo de radiação desempenha papel fundamental no controle do reator nuclear , porque esses nêutrons são nêutrons atrasados .

Leis de Conservação em Decaimento Nuclear

Ao analisar as reações nucleares , aplicamos as muitas leis de conservação . As reações nucleares estão sujeitas às leis clássicas de conservação de carga, momento, momento angular e energia (incluindo energias de repouso). Leis de conservação adicionais, não previstas pela física clássica, são:

• Lei de Conservação do Número Lepton
• Lei de Conservação do Número Baryon
• Lei de Conservação de Carga Elétrica

Certas leis são obedecidas em todas as circunstâncias, outras não. Aceitamos a conservação de energia e momento. Em todos os exemplos dados, assumimos que o número de prótons e o número de nêutrons são conservados separadamente. Encontraremos circunstâncias e condições nas quais essa regra não é verdadeira. Onde estamos considerando reações nucleares não relativísticas, é essencialmente verdade. No entanto, quando estivermos considerando energias nucleares relativísticas ou aquelas que envolvem interações fracas, descobriremos que esses princípios devem ser estendidos.

Alguns princípios de conservação surgiram de considerações teóricas, outros são apenas relações empíricas. Não obstante, qualquer reação que não seja expressamente proibida pelas leis de conservação geralmente ocorrerá, se talvez a um ritmo lento. Essa expectativa é baseada na mecânica quântica. A menos que a barreira entre os estados inicial e final seja infinitamente alta, sempre há uma probabilidade diferente de zero de que um sistema faça a transição entre eles.

Para fins de análise de reações não relativísticas, basta observar quatro das leis fundamentais que governam essas reações.

1. Conservação de núcleons . O número total de núcleons antes e depois de uma reação é o mesmo.
2. Conservação de carga . A soma das cargas em todas as partículas antes e depois de uma reação é a mesma
3. Conservação do momento . O momento total das partículas que interagem antes e depois de uma reação é o mesmo.
4. Conservação de energia . A energia, incluindo a energia restante da massa, é conservada em reações nucleares.

Referência: Lamarsh, John R. Introdução à engenharia nuclear 2ª edição

A proteção contra radiação é a ciência e prática de proteger as pessoas e o meio ambiente dos efeitos nocivos da radiação ionizante. A Agência Internacional de Energia Atômica ( AIEA ) define proteção contra radiação como:

“A proteção das pessoas contra os efeitos nocivos da exposição à radiação ionizante e os meios para alcançar isso”

É um tópico sério, não apenas nas usinas nucleares , mas também na indústria ou nos centros médicos. Segundo a AIEA, a proteção contra radiação pode ser dividida em três grupos:

• proteção contra radiação ocupacional, que é a proteção dos trabalhadores em situações em que sua exposição está diretamente relacionada ou é exigida pelo trabalho
• proteção médica contra radiação, que é a proteção de pacientes expostos à radiação como parte de seu diagnóstico ou tratamento
• proteção pública contra radiação, que é a proteção de membros individuais do público e da população em geral

De acordo com o ICRP (publicação 103), o Sistema de Proteção Radiológica é baseado nos três princípios a seguir:

1. Justificação . “Qualquer decisão que altere a situação de exposição à radiação deve fazer mais bem do que mal”.
2. Otimização da proteção . “Todas as doses devem ser mantidas o mais baixo possível, levando em conta fatores econômicos e sociais”. (conhecido como ALARA ou ALARP)
3. Limite de dose . “A dose total para qualquer indivíduo … não deve exceder os limites apropriados.”

Veja também: ICRP, 2007. As recomendações de 2007 da Comissão Internacional de Proteção Radiológica. Publicação 103 da ICRP. Ann. ICRP 37 (2-4).

A Comissão Internacional de Proteção Radiológica ( ICRP ) é uma organização independente, internacional e não governamental criada pelo Congresso Internacional de Radiologia de 1928 para promover o benefício público da ciência da proteção radiológica. O ICRP é uma organização irmã da Comissão Internacional de Unidades e Medições de Radiação ( ICRU ), que é um órgão de padronização e desenvolve conceitos, definições e recomendações para o uso de quantidades e suas unidades para radiação ionizante e sua interação com a matéria, em particular no que diz respeito aos efeitos biológicos induzidos pela radiação.

Formas de radiação ionizante

A radiação ionizante é categorizada pela natureza das partículas ou ondas eletromagnéticas que criam o efeito ionizante. Essas partículas / ondas têm diferentes mecanismos de ionização e podem ser agrupadas como:

• Ionizante direto . Partículas carregadas ( núcleos atômicos, elétrons, pósitrons, prótons, múons etc. ) podem ionizar átomos diretamente por interação fundamental através da força de Coulomb, se transportarem energia cinética suficiente. Essas partículas devem estar se movendo em velocidades relativísticas para alcançar a energia cinética necessária. Mesmo os fótons (raios gama e raios X) podem ionizar átomos diretamente (apesar de serem eletricamente neutros) através do efeito Fotoelétrico e do efeito Compton, mas a ionização secundária (indireta) é muito mais significativa.
  • Radiação alfa . A radiação alfa consiste em partículas alfa em alta energia / velocidade. A produção de partículas alfa é denominada decaimento alfa. As partículas alfa consistem em dois prótons e dois nêutrons unidos em uma partícula idêntica a um núcleo de hélio. As partículas alfa são relativamente grandes e carregam uma carga positiva dupla. Eles não são muito penetrantes e um pedaço de papel pode detê-los. Eles viajam apenas alguns centímetros, mas depositam todas as suas energias por seus caminhos curtos.
  • Radiação beta . A radiação beta consiste em elétrons livres ou pósitrons em velocidades relativísticas. As partículas beta (elétrons) são muito menores que as partículas alfa. Eles carregam uma única carga negativa. Eles são mais penetrantes que as partículas alfa, mas o metal fino de alumínio pode detê-las. Eles podem percorrer vários metros, mas depositam menos energia em qualquer ponto do caminho do que as partículas alfa.
• Ionizando indiretamente . A radiação ionizante indireta é partículas eletricamente neutras e, portanto, não interage fortemente com a matéria. A maior parte dos efeitos de ionização é devida a ionizações secundárias.
  • Radiação de fótons ( raios gama ou raios X). A radiação de fótons consiste em fótons de alta energia . Esses fótons são partículas / ondas (Dualidade de Partículas de Onda) sem massa de repouso ou carga elétrica. Eles podem viajar 10 metros ou mais no ar. Esta é uma longa distância em comparação com partículas alfa ou beta. No entanto, os raios gama depositam menos energia ao longo de seus caminhos. Chumbo, água e concreto impedem a radiação gama. Os fótons (raios gama e raios X) podem ionizar átomos diretamente através do efeito Fotoelétrico e do efeito Compton, onde o elétron relativamente energético é produzido. O elétron secundário continuará produzindo múltiplos eventos de ionização ; portanto, a ionização secundária (indireta) é muito mais significativa.
  • Radiação de nêutrons . A radiação de nêutrons consiste em nêutrons livres em qualquer energia / velocidade. Os nêutrons podem ser emitidos por fissão nuclear ou pelo decaimento de alguns átomos radioativos. Os nêutrons têm carga elétrica nula e não podem causar ionização diretamente. Os nêutrons ionizam a matéria apenas indiretamente . Por exemplo, quando nêutrons atingem os núcleos de hidrogênio, ocorre radiação de prótons (prótons rápidos). Os nêutrons podem variar de partículas de alta velocidade e alta energia a partículas de baixa velocidade e baixa energia (chamados nêutrons térmicos). Os nêutrons podem viajar centenas de pés no ar sem nenhuma interação.