Transformando Megatons em Megawatts

 

Matéria publicada no The New York Times no Caderno da Folha De São Paulo de hoje (11 de fevereiro de 2014) traz uma história interessante do físico Thomas Neff, do MIT (Instituto de Tecnologia de Massachusetts).

Com a dissolução da União Soviética e o fim da guerra fria um temor surgiu no fim da década de 80 e começo dos anos 90. O que aconteceria com parte do armamento nuclear da União Soviética? Conseguiria a Rússia manter e “proteger” suas ogivas?

Com a falência financeira do comunismo, havia o temor de que alguma ogiva pudesse ser vendida ou mesmo roubada por terroristas ou por alguns dos países menores que formavam a antiga URSS.

Thomas Neff teve então uma ideia que num primeiro momento pareceu absurda: a Rússia poderia vender, aos EUA, o urânio enriquecido, usado em suas armas “velhas”. Os americanos poderiam aproveitar esse urânio em suas usinas nucleares. Dessa forma os Estados Unidos conseguiriam uma forma de energia relativamente barata (enriquecer urânio¹ é um processo caro) e a Rússia obteria um precioso dinheiro.

Com os seguidos tratados de desarmamento nuclear, a ideia de Neff se concretizou e possibilitou a redução em cerca de 20 mil ogivas russas, vendidas ao longo dos últimos 20 anos.

Para se fazer uma bomba nuclear o urânio precisa estar enriquecido acima de 90%, enquanto que em uma usina são utilizados de 5% a 6% de enriquecimento, dessa forma muitas usinas puderam ser abastecidas com esse acordo e, o principal: o mundo conseguiu uma significativa redução de seu armamento nuclear (apesar dessa grande redução, ainda há uma quantidade absurda de armas nucleares, só os Estados Unidos e a Rússia possuem cerca de 10 mil ogivas cada um).

Neff não apenas deu a ideia da reciclagem atômica, mas foi um dos principais encarregados da mesma, acompanhando todo o processo ao longo desses vinte anos. Segundo a matéria do jornal ele é a prova viva de que um indivíduo pode fazer muito.

Enquanto alguns cientistas passam quase toda sua vida produtiva pensando em como fazer armas cada vez mais letais, outros como Neff lutam para reduzir seu número.

 

1 – Para saber mais sobre enriquecimento de urânio vá para o post Urânio Enriquecido:

https://12dimensao.wordpress.com/2010/05/19/uranio-enriquecido/

 

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Radioatividade e Usinas Nucleares

Na última quarta-feira, 27 de abril de 2011 dei uma palestra sobre radioatividade e Usinas nucleares.

Para aqueles que assistiram e desejam os slides, basta clicar no link abaixo para baixar os mesmos.

usinas nucleares 2011

TRAGÉDIA SILENCIOSA – Mortes por causa do cigarro no Brasil equivalem a uma tragédia, como a causada pelas chuvas no Rio de Janeiro, a cada dois dias.

O noticiário já diminuiu bastante o tempo destinado a cobrir a tragédia causada pelas chuvas no Rio de Janeiro. Agora vez ou outra aparece uma chamada contabilizando o número de mortos e desaparecidos, até hoje foram 872 mortos e 294 desaparecidos (http://www.band.com.br/jornalismo/cidades/conteudo.asp? ID=100000396052). O país todo se comoveu e durante semanas era o assunto nas rodas de conversa. Uma mobilização importante aconteceu para minimizar o sofrimento daqueles que perderam suas casas, como sempre acontece nesses casos.

A solidariedade, quando uma tragédia dessa proporção acontece, é comum em nós seres humanos. Comovemo-nos, mas também nos indignamos com as autoridades que não impediram o ocorrido, com a ação humana sobre a natureza, com a mídia que explora o ocorrido e alguns ficam indignados até com as próprias vitimas, como se elas estivessem desafiando o perigo por vontade própria.

Talvez a psicologia possa explicar o porquê de tragédias como essa, mexerem tanto com nossas emoções. Não pode ser pelo número de mortos, pois outros tipos de acidentes matam muito mais gente, os acidentes de trânsito, por exemplo.

A revista Scientific American Brasil deste mês traz uma matéria importante sobre saúde pública. Brianna Rego, uma pesquisadora da Guatemala, acusa a indústria do tabaco de não se importar em remover elementos radioativos contidos na fumaça do cigarro.

Segundo a pesquisa, a mais de 50 anos a indústria do tabaco sabe da presença do polônio (elemento altamente radioativo, ver texto logo abaixo) e investiu em pesquisa para tentar retirá-lo. Essas pesquisas, feitas pelos cientistas da indústria tabagista, nunca foram publicadas, mas na década de 90, devido a vários processos provocados por 46 estados americanos, a indústria tabagista teve que admitir que o fumo é perigoso para a saúde e que causa dependência. Isso resultou na liberação de milhões de documentos internos.

A contaminação pelo polônio-210 ocorre de duas formas diferentes: O urânio, elemento naturalmente radioativo está presente normalmente em areias e terras do meio ambiente, mas sua concentração é maior em rochas de fosfatos, usadas na produção de fertilizantes. Ao se desintegrar ele se transforma em outro elemento químico também radioativo, e esse em outro sucessivamente até que se torne um elemento estável, é o que chamamos de família radioativa, no caso do urânio o ultimo elemento da família é o chumbo. Um desses elementos da família é o gás, radônio, número atômico 222, esse gás se deposita nas folhas da planta do tabaco e parte é depositada no chão. O radônio se transforma em chumbo-210 (que não é o chumbo estável, esse possui massa atômica 207 e não 210) e depois é convertido em polônio-210. Temos então duas vias de contaminação, pelas folhas e pelas raízes da planta.

O polônio-210 é um emissor de partículas alfa, que é uma partícula ionizante, isto é, provoca ionizações quebrando a molécula de água produzindo radicais livres, além de provocarem alterações no DNA das células, que pode levar à morte celular ou mutações.

Na ficção, as mutações são as responsáveis por produzir super heróis como, o quarteto fantástico, X-man e as tartarugas ninjas. Mas na vida real essas mutações são geralmente tumores malignos.

Quarteto fantástico - Supor poderes adquiridos após exposição à radiação

A fumaça do cigarro contém, além do polônio-210, várias substâncias carcinogênicas, como o mitroso nornicotina, monóxido de carbono, acroleína, benzeno, tolueno, cresol, fenol, cloreto de vinila, benzoantraceno, benzopireno, etc. Essas substâncias foram detectadas no tabaco através de análises químicas conduzidas pelos pesquisadores Hoffmann e Brunnemann, em 1976/77.

Apesar do polônio-210 não ser o principal carcinógeno (elemento que pode provocar câncer) presente na fumaça do cigarro, Brianna Rego afirma que milhares de mortes poderiam ser evitadas com sua eliminação. Só no Brasil as mortes por tabagismo somam 552 vítimas por dia.

O revoltante é que há muito tempo as indústrias do fumo sabem como eliminar o polônio-210 da fumaça do cigarro, vejam um trecho da matéria de Brianna:

“Em 1975, o cientista do FDA T.C. Tso estimou que entre 30% e 50% do polônio poderia ser facilmente removido do fertilizante e que a lavagem eliminaria mais 25%. Adicionando-se a isso os efeitos de um filtro, o polônio do tabaco poderia ter sido quase completamente eliminado. Mas, como dizia um memorando de R. J. Reynolds, “a remoção desses materiais não traria vantagens comerciais””.

Fiquei muito tempo pensando em como terminar esse post, mas resolvi deixar para vocês os comentários sobre esse memorando. Quero apenas fazer um comentário sobre outra coisa, leis que proíbem o fumo em locais fechados como a que está vigorando em São Paulo diminuem a exposição dos não fumantes a fumaça do cigarro, beneficiando, principalmente às pessoas que trabalham nesses ambientes. Mas durante décadas a sociedade foi exposta a uma propaganda maciça, que incentivava as pessoas a fumarem. Durante décadas as indústrias tabagistas lucraram horrores e esconderam dados importantes sobre os males do cigarro, negando-se até mesmo a diminuir sua periculosidade por não trazer vantagens comerciais, e agora o governo tenta resolver o problema colocando os fumantes para fora dos ambientes? É muita hipocrisia. Porque não obrigar as indústrias a procurarem uma forma de minimizar o problema? Porque não responsabilizá-las pelo tratamento dos que adquiriram doenças provocadas pelo cigarro? É sempre mais fácil agir sobre o indivíduo né?

Bibliografia:

Rego, Brianna – Fumaça radioativa – Scientific American Brasil – Número 9, ano 105 – fevereiro 2011 – páginas 34 a 37

RADIOATIVIDADE

Simbolo de emissão radioativa

Chamamos de radiação toda emissão de partículas ou ondas, seja ela luz visível, ondas de rádio, raios-X, microondas ou som.  Radioatividade é a emissão de radiação oriunda do núcleo de um átomo, portanto o raio-X não é uma emissão radioativa, apesar de ser uma radiação de alta energia e, portanto ionizante.

A radioatividade natural pode ser de três tipos:

emissões radioativas - a radiação gama não é desviada por campo elétrico, pois não possui carga elétrica

Radiação alfa: formada por partículas que possuem dois prótons e dois nêutrons, portanto possui carga elétrica positiva (o que aumenta a chance de provocar ionização). Como tem uma massa grande, em relação às outras radiações, é extremamente energética (muito prejudicial se absorvida pelo organismo), mas ao mesmo tempo, tem pouca penetração na matéria, sendo barrada por alguns metros de ar, ou por uma folha de papel.

Radiação beta: formada por uma partícula que possui a mesma massa e a mesma carga elétrica do elétron. É menos energética que a alfa, mas por ser extremamente leve em relação a ela, tem maior poder de penetração.  Provoca ionização por onde passa e é mais difícil de barrar do que a partícula alfa.

Radiação gama: não é formada por partícula material, trata-se de radiação eletromagnética da mesma natureza da luz, mas sua freqüência é bem maior e com isso é muito mais energética do que ela. Apesar de não possuir carga elétrica, sua energia é suficiente para provocar ionização. Por não ter massa, como a partícula alfa, é normalmente menos energética que ela, mas seu poder de penetração é enorme, por isso é considerada a mais perigosa das três.

O polônio-210, assim como o urânio e o rádio, é um emissor de partículas alfa. Mas o rádio é milhares de vezes mais ativo que o urânio (emite muito mais partícula) e o polônio muito mais ativo que o rádio. Um miligrama de polônio emite o equivalente a 5 gramas de rádio.

Apesar de a partícula alfa ter baixa penetração, elementos que emitem alfa são muito perigosos se forem inalados, pois nesse caso a absorção é imediata (praticamente não há absorção no ar).  Como a fumaça do cigarro é inalada pelo fumante o estrago está feito.

partícula alfa - formada por dois prótons e dois nêutrons (núcleo do hélio)

Urânio Enriquecido

                Nos últimos dias vários jornais estão comentando o papel do Brasil como mediador das negociações entre Irã e a Agência Internacional de Energia Atômica (AIEA). A questão é que a AIEA quer que o Irã pare de enriquecer urânio, com medo de que este seja usado para fabricação de bombas nucleares. Mas o que é urânio enriquecido?

            O urânio é um elemento químico de número atômico 92 (possui 92 prótons em seu núcleo) e número de massa 238 (soma do número de prótons com o número de nêutrons). Na verdade esse é o número de massa de seu isótopo mais abundante. Para quem não lembra, isótopo é o nome que damos para elementos químicos que possuem o mesmo número atômico, mas com diferente número de massa. No caso do urânio natural temos basicamente dois isótopos: 238 e 235. Há ainda um terceiro (234), mas cuja porcentagem é muito pequena: 0,0054%. A porcentagem do urânio 238 é de aproximadamente 99,27% e do 235 é de 0,72%. Isso significa que para cada 1000 átomos de urânio encontrado na natureza, apenas 7, são de urânio 235. Portanto a diferença de massa entre esses dois isótopos está na quantidade de nêutrons. O urânio 238 tem três nêutrons a mais e isso muda muita coisa.

            O interesse no urânio se deve ao fato dele ser um átomo instável, e por isso radioativo. Quando o urânio 235 absorve um nêutron, ele sofre fissão, partindo-se em dois outros elementos e liberando de dois a três nêutrons em média. Como entra um e saem dois (ou três) nêutrons, cada um desses nêutrons que saíram pode fissionar outros átomos de urânio, criando assim uma reação em cadeia. Mas para que isso aconteça, o urânio atingido deve ter número de massa 235 e não 238, pois esse último não é um elemento físsil, isto é, não sofre fissão. Quando absorve um nêutron, ele vira urânio 239.

            Enriquecer urânio, portanto, é aumentar a porcentagem de urânio 235 em relação ao urânio natural, 238. Para a produção de uma bomba nuclear faz-se necessário um enriquecimento acima de 90% de urânio 235. Já para um reator nuclear de uma usina termoelétrica, o enriquecimento não deve ultrapassar 20% de 235.

            A tecnologia necessária para enriquecer urânio é extremamente complicada e um segredo guardado a sete chaves, mesmo quando um país “compra” essa tecnologia de outro, como no acordo nuclear Brasil Alemanha, assinado em 1975 durante a ditadura militar. Esse acordo  envolvia a construção de oito usinas nucleares e a transferência da tecnologia de enriquecimento do urânio.

            Das oito usinas apenas uma foi construída, Angra II, Angra III ainda está na fundação e não sabemos se será construída algum dia. A transferência de tecnologia no enriquecimento utilizaria o enriquecimento de urânio usando uma técnica chamada de jatos centrífugos. Após obtenção do gás UF₆ (hexafluoreto de urânio) faz-se este gás passar por paredes porosas e dessa forma o urânio 238 vai ficando para trás, enquanto o urânio 235 passaria. Essa técnica mostrou-se um verdadeiro fiasco e se dependêssemos dela para alimentar nossos reatores, eles já estariam parados.

            Mas o acordo também incluía cursos, ministrados por alemães, aqui no Brasil, e a visita de vários pesquisadores brasileiros na Alemanha. Com isso o Brasil acabou aprendendo outra técnica de enriquecimento. Nessa outra técnica, são utilizadas  ultracentrífugas. O hexafluoreto de urânio gira nessa ultracentrífuga a uma velocidade incrível, e por ser mais pesado, o 238 vai se acumulando nas extremidades, enquanto o 235 vai ficando no centro. Apesar de parecer um método simples, não podemos esquecer que a diferença de massa se dá em somente três nêutrons, portanto é algo extremamente complicado.

            Em 1993 o Brasil conseguiu enriquecer urânio pela primeira vez. Com isso passou a fazer parte do seleto grupo de países que domina todas as etapas de fabricação do “combustível nuclear” (coloquei as aspas em combustível nuclear porque, apesar de ser um termo muito utilizado, a reação que ocorre em um reator, ou em uma bomba nuclear, não é de combustão, mas de fissão nuclear).

            Enriquecer urânio é uma das principais etapas necessárias para a fabricação de uma bomba nuclear. E este é um dos motivos pelos quais países como, Estados Unidos e Inglaterra, não querem que o Irã dê continuidade ao seu programa nuclear.

            Assim como o Brasil, o Irã é signatário do tratado de não proliferação nuclear. Segundo este tratado os países que o assinam se comprometem, em não desenvolver, e não transferir armamentos nucleares, com exceção dos que já tinham: EUA, Reino Unido, URSS (hoje Rússia), França e China. O tratado não proíbe que se utilize a energia nuclear para fins pacíficos, mas nesse caso, os países devem submeter suas instalações à inspeção da AIEA. O Irã não está de acordo com todas essas inspeções, e por isso o impasse.

            O curioso deste acordo é que ele se baseia em uma desigualdade de direitos. Quem já possuía armas nucleares tem o direito de continuar tendo, mas quem não tinha fica proibido de construí-las. Nesse caso a igualdade de direito, poderia colocar em cheque nossa sobrevivência como espécie no planeta.  

            E você assinaria esse acordo?