Energia de radiação

Introdução

Radiação é energia que se propaga a partir de uma fonte emissora através de qualquer meio, podendo ser classificada como energia em trânsito. Ela se apresenta em forma de partícula atômica ou subatômica energéticas tais como partículas alfa, elétrons, pósitrons, prótons, nêutrons etc. que podem ser produzidos em aceleradores de partículas ou em reatores, e as partículas alfa, os elétrons e os pósitrons são também emitidos espontaneamente de núcleos dos átomos radioativos. A radiação pode mostrar-se também em forma de onda eletromagnética, composta de campo elétrico e campo magnético oscilantes, perpendiculares entre si e que se propagam no vácuo com a velocidade da luz. de 3×108 m/s. Uma onda eletromagnética é pode ser distinguida pelo comprimento de onda ou pela frequência da onda e as várias faixas constituem o espectro eletromagnético, indo de ondas de frequência extremamente baixa, passando por ondas de rádio, de TV, micro-ondas, radiação infravermelha, luz visível, radiação ultravioleta até chegar aos raios X e raios gama.

Durante vários séculos houve muita polêmica quanto à natureza da luz, se ela era uma onda ou se era constituída de partículas. A teoria mais moderna, a da dualidade onda-partícula, desenvolvida por Max Planck e por Albert Einstein a partir de 1901 e posteriormente por Louis de Broglie, correlaciona partícula com onda, segundo a qual uma onda eletromagnética é emitida e propaga-se em forma de pequenos pacotes de energia chamados fótons. A energia E de cada fóton (partícula) é calculada a partir da equação (1) que correlaciona o caráter de partícula com o de onda (Okuno; Yoshimura, 2010; Okuno et al. 1982):

h é a constante de Planck e vale 6,63×10-34 J•s ≈4,14×10-15 eV•s; c é a velocidade da

luz, é a frequência da onda eletromagnética e é o comprimento de onda.

Qualquer tipo de radiação interage com corpos, inclusive o humano, colocando neles energia. O formato de interação depende do tipo e da energia da radiação e do meio absorvedor.

Efeitos biológicos das radiações ionizantes. Acidente radiológico de Goiânia

Radiação ionizante

O processo de ionização discutido a seguir é o início do dano biológico provocado pela radiação ionizante.

Neste artigo estamos interessados em radiação ionizante que é aquela capaz de arrancar um elétron de átomo. Nesse processo chamado ionização forma- se o par íon negativo e íon positivo. O primeiro é o elétron ejetado e o íon positivo é o átomo que perdeu um elétron. Os elétrons estão ligados a átomos por forças elétricas de diferentes valores, dependendo da sua localização. Quanto mais próximo do núcleo, maior é à força de atração entre o elétron e o núcleo,

positivamente carregado. As energias de ligação de um elétron da camada

K (mais interna) e de um elétron da última camada de um átomo de tungstênio

são 69.500 eV e 7,9 eV, respectivamente. A radiação ionizante pode arrancar qualquer elétron de um átomo se tiver energia maior que o de ligação dele ao átomo (Okuno; Yoshimura, 2010).

As partículas carregadas eletricamente como partículas alfa, betas – elétrons

e pósitrons –, quando possuem energia suficiente, são consideradas radiação

ionizante e vão ionizando átomos que encontram em sua trajetória num

dado meio até perder toda energia.

De todo espectro das ondas eletromagnéticas somente os raios X e gama

são radiação ionizante, isto é, têm energia suficiente para ionizar átomos. Os

fótons de raios X e gama, diferentemente de partículas carregadas, perdem toda

ou quase toda energia numa única interação com átomos, ejetando elétron deles

que, por sua vez, saem ionizando átomos até pararem. Os fótons podem

também atravessar um meio sem interagir. Teoricamente, não há material nem forma de blindar todos os fótons e isso é um dos motivos da necessidade de proteção radiológica que dita regras quanto ao nível de radiação a que as pessoas expostas podem receber.

A radiação ultravioleta para fins de fotobiologia é considerada não ionizante

por não ter energia para arrancar elétron de principais átomos que constituem

o corpo humano como hidrogênio, oxigênio, carbono e nitrogênio além penetrar

muito pouco no corpo humano.

Em radiobiologia, considera-se como sendo ionizante radiação com energia maior do que 10 eV. Neste artigo tratamos somente de radiações ionizantes,

e assim, quando usarmos a palavra radiação, estamos falando dessa categoria de

radiação.

Fontes de radiação

Há fontes artificias de radiação como reatores nucleares, aceleradores de partículas e tubos de raios X e fontes naturais como os radionuclídeos e radiação cósmica. Aqui detalharemos como a radiação é emitida de somente algumas

fontes de maior interesse.

Tubo de raios X

Os tubos de raios X contêm dois eletrodos, com um potencial elétrico aceestudos

avançados 27 (77), 2013 187

lerador entre eles. Os elétrons emitidos pelo catodo aquecido são atraídos para

o anodo, também chamado alvo, onde a grande maioria deles perde energia em

inúmeras colisões, convertendo toda sua energia cinética em calor. Entretanto, alguns elétrons interagem com o campo elétrico do núcleo dos átomos do alvo quando sofrem freamento e liberam um fóton de raios X. A energia do fóton de raio X, assim produzido, que varia desde próximo de zero até um valor máximo que corresponde a toda energia do elétron, depende do grau de freamento, que por sua vez depende do grau de aproximação do elétron do núcleo do átomo alvo.

Um tubo de raios X deixa de emitir