O que é radiação terrestre – definição

Radiação terrestre refere-se a fontes de radiação que estão no solo, na água e na vegetação. Os principais isótopos preocupantes da radiação terrestre são o potássio, o urânio e os produtos de decomposição do urânio, como o tório, o rádio e o rádon . Observe que a radiação terrestre inclui uma exposição externa causada por esses radionuclídeos. Uma dose interna causada por esses redionuclídeos é discutida em: Fonte Interna de Radiação .

Esses radionuclídeos estão em pequenas quantidades ao nosso redor. Quando a Terra foi formada, vários elementos radioativos foram formados. Após os quatro bilhões de anos, todos os isótopos de vida mais curta decaíram. Mas alguns desses isótopos têm meias-vidas muito longas, bilhões de anos, e ainda estão presentes. Esses radionuclídeos são conhecidos como radionuclídeos primordiais e contribuem para a dose anual de um indivíduo. Como a maioria dos isótopos radioativos naturais é pesada, é necessária mais de uma desintegração antes que um átomo estável seja atingido. Essa sequência de núcleos atômicos instáveis e seus modos de decaimento , que leva a um núcleo estável, é conhecida como série radioativa .

Todos os radionuclídeos naturais são geralmente divididos em dois grupos, dependendo de sua origem:

• Radionuclídeos primordiais . Os radionuclídeos primordiais são radionuclídeos encontrados na Terra que existem em sua forma atual desde antes da formação da Terra. Os radionuclídeos primordiais são resíduos do Big Bang, de fontes cosmogênicas e de antigas explosões de supernovas que ocorreram antes da formação do sistema solar. O bismuto, o tório , o urânio e o plutônio são radionuclídeos primordiais porque têm meia-vida longa o suficiente para serem encontrados na Terra. O potássio-40 também pertence aos nuclídeos primordiais.
• Radionuclídeos cosmogênicos . Radionuclídeos cosmogênicos são aqueles que são produzidos continuamente pela interação dos raios cósmicos .

Dose da radiação terrestre

Baixos níveis de urânio, tório e seus produtos de decomposição são encontrados em todos os lugares. Alguns desses materiais são ingeridos com comida e água, enquanto outros, como o rádon, são inalados. A dose de fontes terrestres também varia em diferentes partes do mundo. Locais com concentrações mais altas de urânio e tório no solo apresentam níveis mais altos de dose. A taxa de dose média que se origina dos nuclídeos terrestres (exceto a exposição ao radônio) é de cerca de 0,057 µGy / h. Os valores máximos foram medidos na areia de monazita em Guarapari, Brasil (até 50 µGy / hora e em Kerala, Índia (cerca de 2 µGy / hora), e em rochas com alta concentração de rádio em Ramsar, Irã (de 1 a 10 µGy / h).

Os principais isótopos preocupantes da radiação terrestre são o urânio e os produtos de decomposição do urânio, como tório, rádio e rádon. O rádon é geralmente a maior fonte natural de radiação, contribuindo para a exposição dos membros do público, às vezes representando metade da exposição total de todas as fontes. É tão importante que normalmente é tratado separadamente. A dose média anual de radiação para uma pessoa a partir do rádon e de seus produtos de decomposição é de cerca de 2 mSv / ano e pode variar em várias ordens de magnitude de um lugar para outro.

Radon – Efeitos na saúde

O rádon é um gás nobre incolor, inodoro e insípido , que ocorre naturalmente como produto decadente do rádio. Todos os isótopos de radônio são radioativos , mas os dois isótopos de radônio, radônio-222 e radão-220, são muito importantes do ponto de vista da proteção contra radiação.

• Radão-222 . O isótopo de radônio-222 é um produto natural de decomposição do isótopo de urânio mais estável (urânio-238), portanto é um membro da série de urânio .
• Radão-220 . O isótopo do radônio-220, geralmente chamado de tório , é um produto natural de decomposição do isótopo de tório mais estável ( tório-232 ), portanto, é um membro da série de tório .

É importante notar que o rádon é um gás nobre , enquanto todos os seus produtos de decomposição são metais . O principal mecanismo para a entrada de rádon na atmosfera é a difusão através do solo . Como gás, o rádon difunde-se através das rochas e do solo. Quando o rádon se desintegra, os isótopos metálicos filhas são íons que serão ligados a outras moléculas como a água e as partículas de aerossol no ar. Portanto, todas as discussões sobre as concentrações de radônio no ambiente se referem ao radônio-222. Enquanto a taxa média de produção de rádon-220 (thoron) é aproximadamente a mesma do rádon-222, a quantidade de rádon-220 no ambiente é muito menor que a do rádon-222 devido à meia-vida significativamente mais curta ( tem menos tempo para difundir) o rádon 222 (55 segundos, contra 3,8 dias, respectivamente). Simplesmente o radônio-220 tem menor chance de escapar da rocha.

Veja também: Radon – efeitos na saúde

Radon-222

O radônio-222 é um gás produzido pela decomposição do rádio-226. Ambos fazem parte da série natural de urânio. Como o urânio é encontrado no solo em todo o mundo em concentrações variadas, também a dose do radônio gasoso está variando em todo o mundo. O radônio-222 é o isótopo mais importante e mais estável do radônio. Sua meia-vida é de apenas 3,8 dias , tornando o rádon um dos elementos mais raros, pois decai rapidamente. Uma fonte importante de radiação natural é o gás radônio, que escorre continuamente da rocha, mas pode, devido à sua alta densidade, acumular-se em casas com pouca ventilação. O fato de o rádon ser gásdesempenha um papel crucial na disseminação de todos os seus núcleos-filha. O Simply Radon é um meio de transporte da rocha para a atmosfera (ou dentro de edifícios) por seus produtos de decaimento de curta duração ( Pb-210 e Po-210 ), que apresentam muito mais riscos à saúde.

Série radioativa na natureza

As séries radioativas  (conhecidas também como cascatas radioativas) são  três cadeias de decaimento radioativo de ocorrência natural  e  uma cadeia  de decaimento radioativo artificial de núcleos atômicos pesados ​​e instáveis ​​que decaem através de uma sequência de  decaimentos alfa  e  beta  até que um núcleo estável seja alcançado. A maioria dos radioisótopos  não decai diretamente para um estado estável e todos os isótopos  da série  decaem da mesma maneira. Na física dos decaimentos nucleares, o núcleo desintegrante é geralmente chamado de  núcleo pai  e o núcleo remanescente após o evento como  núcleo filha . Como o decaimento alfa representa a desintegração de um núcleo pai  de uma filha através da emissão do núcleo de um átomo de hélio (que contém quatro núcleons), existem apenas  quatro séries de decaimento . Dentro de cada série, portanto, o número de massa dos membros pode ser expresso como quatro vezes um número inteiro apropriado (n) mais a constante para essa série. Como resultado, a série de tório é conhecida como a série 4n, a série de neptúnio como a série 4n + 1, a série de urânio como a série 4n + 2 e a série de actínio como a série 4n + 3.

Três dos conjuntos são chamados de séries naturais ou clássicas. O quarto conjunto, a série neptúnio, é liderado pelo neptúnio-237. Seus membros são produzidos artificialmente por reações nucleares e não ocorrem naturalmente.

• a série de tório (série 4n) ,
• a série de urânio (séries 4n + 2) ,
• a série actinium (séries 4n + 3) ,
• a série de neptúnio (série 4n + 1) .

As séries clássicas são encabeçadas por  núcleos instáveis ​​primordiais . Nuclídeos primordiais são nuclídeos encontrados na Terra que existem em sua forma atual desde antes da formação da Terra. As quatro séries anteriores consistem em radioisótopos, que são descendentes de quatro núcleos pesados ​​com meia-vida longa e muito longa:

• a série de tório com tório-232 (com meia-vida de 14,0 bilhões de anos),
• a série de urânio com urânio-238 (que vive por 4,47 bilhões de anos),
• a série actinium com urânio-235 (com meia-vida de 0,7 bilhões de anos).
• a série de neptúnios com neptúnio-237 (com meia-vida de 2 milhões de anos).

As  meias-vidas  de todos os núcleos-filhas são extremamente variáveis ​​e é difícil representar uma gama de escalas de tempo que variam de segundos a bilhões de anos. Como os radioisótopos-filhas têm meias-vidas diferentes, o equilíbrio secular é alcançado após algum tempo. Na longa cadeia de decaimento de um elemento naturalmente radioativo, como o  urânio-238 , onde todos os elementos da cadeia estão em equilíbrio secular, cada um dos descendentes acumulou uma quantidade de equilíbrio e todos decaiu na taxa definida pelo pai original. Se e quando o equilíbrio for alcançado, cada isótopo filha sucessivo estará presente em proporção direta à sua meia-vida. Desde a sua  atividade é inversamente proporcional à sua meia-vida, cada nuclídeo na cadeia de decaimento finalmente contribui com tantas transformações individuais quanto a cabeça da cadeia.

Como pode ser visto nas figuras, a ramificação ocorre nas quatro séries radioativas. Isso significa que a deterioração de uma determinada espécie pode ocorrer de mais de uma maneira. Por exemplo, na série do tório, o bismuto-212 decai parcialmente por emissão beta negativa em polônio-212 e parcialmente por emissão alfa em tálio-206.

A cascata radioativa  influencia significativamente a  radioatividade  ( desintegrações por segundo ) de amostras e materiais naturais. Todos os descendentes estão presentes, pelo menos de forma transitória, em qualquer amostra natural, seja de metal, composto ou mineral. Por exemplo, o urânio puro-238 é fracamente radioativo (proporcional à sua meia-vida longa), mas um minério de urânio é cerca de 13 vezes mais radioativo que o metal puro-urânio-238 por causa de seus isótopos filhos (por exemplo, radônio, rádio, etc.) contém. Não são apenas os isótopos de rádio instáveis ​​emissores significativos de radioatividade, mas como o próximo estágio na cadeia de decaimento, eles também geram radônio, um gás radioativo pesado, inerte e de ocorrência natural. O próprio rádon é um gás nobre radioativo, mas a questão principal é que é um meio de transporte da rocha para a atmosfera (ou dentro de edifícios) por seus produtos de decomposição de curta duração (Pb-210 e Po-210), que possuem muito mais saúde riscos.

Radiação do urânio e seus produtos de decomposição

A  cascata de urânio  influencia significativamente a radioatividade ( desintegrações por segundo ) de amostras e materiais naturais. Todos os descendentes estão presentes, pelo menos de forma transitória, em qualquer amostra natural contendo urânio, seja metal, composto ou mineral. Por exemplo, o urânio puro-238 é fracamente radioativo (proporcional à sua meia-vida longa), mas um minério de urânio é cerca de 13 vezes mais radioativo que o metal puro-urânio-238 por causa de seus isótopos filhos (por exemplo, radônio, rádio, etc.) contém. Não são apenas os isótopos de rádio instáveis ​​emissores significativos de radioatividade, mas como o próximo estágio da cadeia de decaimento, eles também geram radônio, um gás radioativo pesado, inerte e de ocorrência natural.

Radiação do tório e seus produtos de decomposição

A cascata de tório  influencia significativamente a  radioatividade ( desintegrações por segundo ) de amostras e materiais naturais. Todos os descendentes estão presentes, pelo menos de maneira transitória, em qualquer amostra natural que contenha tório, seja metal, composto ou mineral. Por exemplo, o tório-232 puro   é fracamente radioativo (proporcional à sua meia-vida longa), mas um minério de tório é cerca de 10 vezes mais radioativo do que o metal puro-tório-232 devido aos seus isótopos filhos (por exemplo, rádon, rádio etc.) contém. Os isótopos de rádio instáveis ​​não são apenas emissores significativos de radioatividade, mas, como etapa seguinte da cadeia de decaimento, eles também geram radônio, um gás radioativo pesado, inerte e de ocorrência natural.

Núcleo da Terra Líquida

Todos os três isótopos  de urânio de ocorrência natural ( ²³⁸ U,  ²³⁵ U e  ²³⁴ U) e o isótopo de tório de ocorrência natural  têm  meia-vida muito longa  (por exemplo, 4,47 × 10 ⁹  anos para  ²³⁸ U). Devido a essa meia-vida muito longa, o urânio e o tório são  fracamente radioativos  e contribuem para baixos níveis de radiação natural do ambiente no ambiente. Esses isótopos são alfa radioativos (emitindo  partículas alfa ), mas também raramente podem sofrer uma fissão espontânea .

Todos os isótopos de ocorrência natural pertencem a  nuclídeos primordiais , porque sua meia-vida é comparável à idade da Terra (~ 4,54 × 10 ⁹  anos). O urânio possui a segunda massa atômica mais alta desses nuclídeos primordiais, mais leve que o  plutônio . Além disso, o calor decadente de urânio e tório e seus produtos decadentes (por exemplo, radônio, rádio etc.) contribui para o aquecimento do núcleo da Terra. Juntamente com o potássio-40 no manto da Terra, acredita-se que esses elementos sejam a principal fonte de calor que mantém o líquido do núcleo da Terra.

Radiação Terrestre – É perigoso?

Devemos enfatizar que comer bananas, trabalhar como tripulação de voo de uma companhia aérea ou morar em locais com isso aumenta sua taxa de dose anual. Mas isso não significa que deve ser perigoso. Em cada caso, a intensidade da radiação também é importante. É muito semelhante ao calor de um incêndio (menos radiação energética). Se você estiver muito próximo, a intensidade da radiação de calor é alta e você pode se queimar. Se você estiver na distância certa, você pode suportar sem problemas e, além disso, é confortável. Se você estiver muito longe da fonte de calor, a insuficiência de calor também poderá prejudicá-lo. Essa analogia, em certo sentido, pode ser aplicada à radiação também de fontes de radiação.

No caso de radiação terrestre  , estamos falando geralmente das chamadas “doses baixas” . Dose baixa aqui significa doses pequenas adicionais comparáveis ​​à radiação normal de fundo ( 10 µSv = dose diária média recebida de fundo natural). As doses são muito baixas e, portanto, a probabilidade de indução de câncer pode ser quase insignificante. Em segundo lugar, e isso é crucial, a verdade sobre os efeitos na saúde de baixa dose de radiação ainda precisa ser encontrada. Não se sabe exatamente se essas baixas doses de radiação são prejudiciais ou benéficas (e onde está o limiar). Órgãos governamentais e reguladores assumem um modelo LNT em vez de um limite ou hormesisnão porque é a mais cientificamente convincente, mas porque é a estimativa mais conservadora . O problema desse modelo é que ele negligencia uma série de processos biológicos de defesa que podem ser cruciais em baixas doses . A pesquisa nas últimas duas décadas é muito interessante e mostra que pequenas doses de radiação administradas em uma taxa de dose baixa estimulam os mecanismos de defesa . Portanto, o modelo LNT não é universalmente aceito, com alguns propondo uma relação dose-resposta adaptativa, em que baixas doses são protetoras e altas são prejudiciais. Muitos estudos contradizem o modelo LNT e muitos deles mostraram resposta adaptativa a baixas doses de radiação, resultando em mutações e cânceres reduzidos. Esse fenômeno é conhecido comohormesis de radiação .