Radiação de fundo

 Nota: Para a radiação de fundo proveniente do espaço, veja radiação cósmica de fundo.
Contador Geiger exibindo 0,17 μSv/h, correspondente à radiação de fundo

Radiação de fundo é a medida do nível de radiação ionizante naturalmente presente no ambiente em determinado local, não decorrente da introdução deliberada de fontes de radiação.

A radiação de fundo tem diversas origens, tanto naturais quanto artificiais. Entre elas estão a radiação cósmica e a radioatividade ambiental proveniente de material radioativo de ocorrência natural (como o radônio e o rádio), além dos raios X médicos produzidos pelo ser humano, da precipitação radioativa decorrente de ensaios de armas nucleares e de acidentes nucleares.

Definição

A Agência Internacional de Energia Atômica define radiação de fundo como a "dose ou taxa de dose (ou uma medida observada relacionada à dose ou à taxa de dose) atribuível a todas as fontes, exceto à(s) fonte(s) especificada(s)".Assim, faz-se uma distinção entre a dose que já está presente em determinado local, aqui definida como "de fundo", e a dose decorrente de uma fonte introduzida deliberadamente e especificada. Essa distinção é importante quando são realizadas medições de uma fonte de radiação específica, pois a radiação de fundo existente pode afetar a medição. Um exemplo seria a medição de contaminação radioativa em um ambiente com radiação gama de fundo, o que poderia elevar a leitura total acima do valor esperado apenas para a contaminação.

Entretanto, quando nenhuma fonte de radiação é especificada como objeto de interesse, a medição da dose total de radiação em determinado local é geralmente denominada radiação de fundo. Esse é normalmente o caso quando se mede a taxa de dose ambiente para fins de monitoramento ambiental.

Exemplos de taxas de dose de fundo

A radiação de fundo varia conforme o local e o tempo, e a tabela a seguir apresenta alguns exemplos:

Exposição humana média anual à radiação ionizante em milissieverts (mSv) por ano
Fonte de radiaçãoMundo EUA Japão Observação
Inalação de ar1,262,280,40principalmente proveniente do radônio, depende do acúmulo em ambientes internos
Ingestão de alimentos e água0,290,280,40(potássio-40, carbono-14, etc.)
Radiação de fundo terrestre proveniente do solo0,480,210,40depende do solo e dos materiais de construção
Radiação cósmica proveniente do espaço0,390,330,30depende da altitude
Subtotal (natural)2,403,101,50grupos populacionais consideráveis recebem 10–20 mSv
Médica0,603,002,30o valor mundial exclui a radioterapia;
o valor dos EUA é composto principalmente por tomografias computadorizadas e medicina nuclear.
Artigos de consumo–0,13cigarros, viagens aéreas, materiais de construção etc.
Testes nucleares atmosféricos0,005–0,01pico de 0,11 mSv em 1963, com declínio desde então; valores mais altos nas proximidades dos locais de testes
Exposição ocupacional0,0050,0050,01a média mundial apenas para trabalhadores é de 0,7 mSv, principalmente devido ao radônio em minas;
nos EUA, deve-se principalmente a trabalhadores da área médica e da aviação.
Acidente de Chernobyl0,002–0,01pico de 0,04 mSv em 1986, com declínio desde então; valores mais altos nas proximidades do local
Ciclo do combustível nuclear0,00020,001até 0,02 mSv nas proximidades dos locais; exclui a exposição ocupacional
Outros–0,003atividades industriais, de segurança, médicas, educacionais e de pesquisa
Subtotal (artificial)0,613,142,33
Total3,016,243,83milissieverts por ano

Radiação de fundo natural

A estação meteorológica em frente ao Atomic Testing Museum em um dia quente de verão. O nível de radiação gama de fundo exibido é de 9,8 μR/h (0,82 mSv/a). Esse valor é muito próximo da radiação de fundo média mundial de 0,87 mSv/a proveniente de fontes cósmicas e terrestres.
Câmaras de nuvens utilizadas pelos primeiros pesquisadores detectaram inicialmente os raios cósmicos e outras formas de radiação de fundo. Elas podem ser usadas para visualizar a radiação de fundo.

Materiais radioativos são encontrados em toda a natureza. Quantidades detectáveis ocorrem naturalmente no solo, nas rochas, na água, no ar e na vegetação, sendo inalados e ingeridos pelo organismo. Além dessa exposição interna, os seres humanos também recebem exposição externa proveniente de materiais radioativos que permanecem fora do corpo e da radiação cósmica proveniente do espaço. A dose efetiva natural média mundial para os seres humanos é de aproximadamente 2,4 mSv por ano. Esse valor é quatro vezes maior que a exposição média mundial à radiação artificial, que em 2008 correspondia a aproximadamente 0,6 mSv por ano. Em alguns países desenvolvidos, como os Estados Unidos e o Japão, a exposição artificial é, em média, maior que a exposição natural, devido ao maior acesso à imaginologia médica. Na Europa, a exposição média à radiação de fundo natural varia conforme o país, de menos de 2 mSv anuais no Reino Unido a mais de 7 mSv anuais para alguns grupos de pessoas na Finlândia.

A Agência Internacional de Energia Atômica declara:

"A exposição à radiação proveniente de fontes naturais é uma característica inevitável da vida cotidiana, tanto nos ambientes de trabalho quanto nos ambientes públicos. Na maioria dos casos, essa exposição causa pouca ou nenhuma preocupação à sociedade, mas, em determinadas situações, é necessário considerar a adoção de medidas de proteção à saúde, por exemplo, ao trabalhar com minérios de urânio e tório e outros materiais radioativos de ocorrência natural (NORM). Essas situações têm recebido maior atenção da Agência nos últimos anos."

Fontes terrestres

A radiação de fundo terrestre, para os fins da tabela acima, inclui apenas as fontes que permanecem externas ao corpo. Os principais radionuclídeos de interesse são o potássio, o urânio e o tório, além de seus produtos de decaimento, alguns dos quais, como o rádio e o radônio, são intensamente radioativos, mas ocorrem em baixas concentrações. A maioria dessas fontes vem diminuindo devido ao decaimento radioativo desde a formação da Terra, pois atualmente não há quantidades significativas sendo transportadas para a Terra. Assim, a atividade atual do urânio-238 na Terra corresponde a apenas metade da atividade original, devido à sua meia-vida de 4,5 bilhões de anos, enquanto o potássio-40 (meia-vida de 1,25 bilhão de anos) apresenta apenas cerca de 8% de sua atividade original. Entretanto, durante o período em que os seres humanos existem, a quantidade de radiação diminuiu muito pouco.

Muitos isótopos de meia-vida mais curta (e, portanto, mais intensamente radioativos) não desapareceram do ambiente terrestre devido à sua produção natural contínua. Exemplos desses isótopos são o rádio-226 (produto de decaimento do tório-230 na cadeia de decaimento do urânio-238) e o radônio-222 (produto de decaimento do rádio-226 na referida cadeia).

O tório e o urânio (e seus produtos de decaimento) sofrem principalmente decaimento alfa e decaimento beta e não são facilmente detectáveis. Entretanto, muitos de seus produtos de decaimento são fortes emissores de radiação gama. O tório-232 é detectável por meio de um pico de 239 keV do chumbo-212, de picos de 511, 583 e 2614 keV do tálio-208 e de picos de 911 e 969 keV do actínio-228. O urânio-238 manifesta-se como picos de 609, 1120 e 1764 keV do bismuto-214 (cf. o mesmo pico para o radônio atmosférico). O potássio-40 é detectável diretamente por meio de seu pico gama de 1461 keV.

O nível sobre o mar e sobre outros grandes corpos d'água tende a ser de aproximadamente um décimo da radiação de fundo terrestre. Em contrapartida, áreas costeiras (e áreas às margens de águas doces) podem apresentar uma contribuição adicional proveniente de sedimentos dispersos.

Fontes atmosféricas

A maior fonte de radiação de fundo natural transportada pelo ar é o radônio, um gás radioativo que emana do solo. O radônio e seus isótopos, radionuclídeos progenitores e produtos de decaimento contribuem para uma dose média inalada de 1,26 mSv/a (milissieverts por ano). O radônio apresenta distribuição desigual e sua concentração varia conforme as condições meteorológicas, de modo que doses muito mais elevadas ocorrem em muitas regiões do mundo, onde ele representa um importante risco à saúde. Concentrações superiores a 500 vezes a média mundial foram encontradas no interior de edifícios na Escandinávia, nos Estados Unidos, no Irã e na República Tcheca. O radônio é um produto do decaimento do urânio, relativamente comum na crosta terrestre, mas mais concentrado em rochas que contêm minérios, distribuídas por todo o mundo. O radônio se desprende desses minérios para a atmosfera ou para as águas subterrâneas, ou infiltra-se nos edifícios. Ele pode ser inalado e chegar aos pulmões, juntamente com seus produtos de decaimento, onde estes permanecem por determinado período após a exposição.

Embora o radônio ocorra naturalmente, a exposição a ele pode ser aumentada ou reduzida pela atividade humana, especialmente pela construção de moradias. Um piso de residência mal vedado ou uma ventilação inadequada do porão, em uma casa que, de outra forma, seja bem isolada, pode resultar no acúmulo de radônio no interior da residência, expondo seus ocupantes a altas concentrações. A construção generalizada de casas bem isoladas e vedadas no norte do mundo industrializado fez com que o radônio se tornasse a principal fonte de radiação de fundo em algumas localidades do norte da América do Norte e da Europa.[carece de fontes]? A vedação de porões e a ventilação por sucção reduzem a exposição. Alguns materiais de construção, como o concreto leve com xisto aluminífero, o fosfogesso e o tufo vulcânico, podem liberar radônio se contiverem rádio e forem porosos ao gás.

A exposição à radiação proveniente do radônio é indireta. O radônio tem uma meia-vida curta (4 dias) e decai em outros radionuclídeos radioativos sólidos da série do rádio. Essas partículas radioativas são inaladas e permanecem alojadas nos pulmões, causando exposição contínua. Assim, considera-se que o radônio seja a segunda principal causa de câncer de pulmão, depois do tabagismo, e que seja responsável por entre 15.000 e 22.000 mortes por câncer por ano somente nos Estados Unidos.[carece de fonte melhor] Entretanto, a discussão sobre os resultados experimentais contrários ainda está em andamento.

Cerca de 100.000 Bq/m3 de radônio foram encontrados no porão de Stanley Watras em 1984. Ele e seus vizinhos em Boyertown, na Pensilvânia, Estados Unidos, podem deter o recorde de residências mais radioativas do mundo. Organizações internacionais de proteção radiológica estimam que uma dose comprometida pode ser calculada multiplicando-se a concentração equivalente de equilíbrio (CEE) do radônio por um fator de 8 a 9 ⁠nSv·m3/Bq·h⁠ e a CEE do thoron por um fator de 40 ⁠nSv·m3/Bq·h⁠.

A maior parte da radiação de fundo atmosférica é causada pelo radônio e por seus produtos de decaimento. O espectro gama apresenta picos proeminentes em 609, 1120 e 1764 keV, correspondentes ao bismuto-214, um produto do decaimento do radônio. A radiação de fundo atmosférica varia consideravelmente conforme a direção do vento e as condições meteorológicas. O radônio também pode ser liberado do solo em pulsos e, posteriormente, formar "nuvens de radônio" capazes de percorrer dezenas de quilômetros.

Radiação cósmica

Estimativa da dose máxima de radiação recebida a uma altitude de 12 km em 20 de janeiro de 2005, após uma intensa explosão solar. As doses são expressas em microsieverts por hora

A Terra e todos os seres vivos nela presentes são constantemente bombardeados por radiação proveniente do espaço exterior. Essa radiação é composta principalmente por íons com carga positiva, desde prótons até ferro e núcleos maiores, provenientes de fora do Sistema Solar. Essa radiação interage com os átomos da atmosfera, produzindo uma chuva de partículas atmosférica de radiação secundária, incluindo raios X, múons, prótons, partículas alfa, píons, elétrons e nêutrons. A dose imediata proveniente da radiação cósmica é causada principalmente por múons, nêutrons e elétrons, e varia em diferentes partes do mundo, em grande medida de acordo com o campo magnético terrestre e a altitude. Por exemplo, a cidade de Denver, nos Estados Unidos (a 1.650 metros de altitude), recebe uma dose de raios cósmicos aproximadamente duas vezes maior que a de um local ao nível do mar. Essa radiação é muito mais intensa na alta troposfera, por volta de 10 km de altitude, sendo, portanto, uma preocupação particular para tripulações de companhias aéreas e passageiros frequentes, que passam muitas horas por ano nesse ambiente. Durante seus voos, as tripulações de companhias aéreas normalmente recebem uma dose ocupacional adicional de 2,2 mSv por ano a 2,19 mSv por ano, de acordo com diferentes estudos.

Da mesma forma, os raios cósmicos provocam uma exposição à radiação de fundo maior nos astronautas do que nos seres humanos na superfície da Terra. Astronautas em órbitas baixas, como na Estação Espacial Internacional ou no ônibus espacial, são parcialmente protegidos pelo campo magnético da Terra, mas também sofrem com o cinturão de Van Allen, que acumula raios cósmicos e resulta do campo magnético terrestre. Fora da órbita terrestre baixa, como experimentado pelos astronautas do programa Apollo que viajaram à Lua, essa radiação de fundo é muito mais intensa e representa um obstáculo considerável para futuras explorações humanas de longa duração da Lua ou de Marte.

Os raios cósmicos também provocam transmutação de elementos na atmosfera, na qual a radiação secundária gerada pelos raios cósmicos combina-se com núcleos atômicos presentes na atmosfera para gerar diferentes nuclídeos. Muitos dos chamados nuclídeos cosmogênicos podem ser produzidos, mas provavelmente o mais conhecido é o carbono-14, produzido por interações com átomos de nitrogênio. Esses nuclídeos cosmogênicos eventualmente chegam à superfície terrestre e podem ser incorporados aos organismos vivos. A produção desses nuclídeos varia ligeiramente com as variações de curto prazo no fluxo de raios cósmicos solares, mas é considerada praticamente constante em escalas de milhares a milhões de anos. A produção constante, a incorporação aos organismos e a meia-vida relativamente curta do carbono-14 são os princípios utilizados na datação por radiocarbono de materiais biológicos antigos, como artefatos de madeira ou restos humanos.

A radiação cósmica ao nível do mar geralmente se manifesta como raios gama de 511 keV provenientes da aniquilação de pósitrons criados por reações nucleares de partículas e raios gama de alta energia. Em altitudes maiores, há também a contribuição do espectro contínuo de radiação de frenagem.

Alimentos e água

Dois dos elementos essenciais que constituem o corpo humano, o potássio e o carbono, possuem isótopos radioativos que contribuem significativamente para a nossa dose de radiação de fundo. Um ser humano médio contém cerca de 17 miligramas de potássio-40 (40K) e cerca de 24 nanogramas (10−9g) de carbono-14 (14C), (meia-vida de 5.730 anos). Desconsiderando a contaminação interna por material radioativo externo, esses dois elementos são os maiores componentes da exposição interna à radiação provenientes de componentes biologicamente funcionais do corpo humano. Cerca de 4.000 núcleos de 40K decaem por segundo, e ocorre um número semelhante de decaimentos de 14C. A energia das partículas beta produzidas pelo 40K é cerca de dez vezes maior que a das partículas beta provenientes do decaimento do 14C.

O 14C está presente no corpo humano em um nível de aproximadamente 3.700 Bq (0,1 μCi), com uma meia-vida biológica de 40 dias. Isso significa que cerca de 3.700 partículas beta por segundo são produzidas pelo decaimento do 14C. Entretanto, um átomo de 14C está presente na informação genética de aproximadamente metade das células, enquanto o potássio não é um componente do DNA. O decaimento de um átomo de 14C dentro do DNA de uma pessoa ocorre cerca de 50 vezes por segundo, transformando um átomo de carbono em um de nitrogênio.

A dose interna média mundial proveniente de radionuclídeos diferentes do radônio e de seus produtos de decaimento é de 0,29 mSv/a, dos quais 0,17 mSv/a provêm do 40K, 0,12 mSv/a provêm das séries do urânio e do tório e 12 μSv/a provêm do 14C.

Áreas com alta radiação de fundo natural

Algumas áreas apresentam doses de radiação superiores às médias de seus respectivos países. Em todo o mundo, locais com níveis excepcionalmente elevados de radiação de fundo natural incluem Ramsar, no Irã, Guarapari, no Brasil, Karunagappalli, na Índia, Arkaroola, na Austrália, e Yangjiang, na China.

O nível mais elevado de radiação puramente natural já registrado na superfície terrestre foi de 90 μGy/h em uma praia brasileira de areia preta, composta por monazita. Essa taxa corresponderia a 0,8 Gy/a em caso de exposição contínua durante todo o ano; na realidade, porém, os níveis variam sazonalmente e são muito menores nas residências mais próximas. A medição recorde não foi reproduzida e foi omitida dos relatórios mais recentes do UNSCEAR. Praias turísticas próximas, em Guarapari e Cumuruxatiba, foram posteriormente avaliadas em 14 e 15 μGy/h, respectivamente. Observe que os valores citados aqui estão em grays. Para convertê-los em sieverts (Sv), é necessário um fator de ponderação da radiação; esses fatores variam de 1 (partículas beta e radiação gama) a 20 (partículas alfa).

A maior radiação de fundo em uma área habitada encontra-se em Ramsar, principalmente devido ao uso de calcário naturalmente radioativo local como material de construção. Os 1.000 residentes mais expostos recebem uma dose efetiva externa média de 6 mSv por ano, seis vezes o limite recomendado pela Comissão Internacional de Proteção Radiológica (ICRP) para a exposição da população a fontes artificiais. Eles também recebem uma dose interna substancial proveniente do radônio. Níveis recordes de radiação foram encontrados em uma residência onde a dose efetiva decorrente dos campos de radiação ambiente era de 131 mSv por ano, enquanto a dose comprometida interna proveniente do radônio era de 72 mSv por ano. Esse caso único apresenta um nível mais de 80 vezes superior à exposição humana média mundial à radiação natural.

Estudos epidemiológicos estão em andamento para identificar os efeitos sobre a saúde associados aos altos níveis de radiação em Ramsar. É muito cedo para chegar a conclusões inequívocas e estatisticamente significativas. Até o momento, evidências favoráveis a efeitos benéficos da exposição crônica à radiação, como maior expectativa de vida, foram observadas em poucos locais, enquanto um efeito protetor e adaptativo é sugerido por pelo menos um estudo, cujos autores, contudo, alertam que os dados de Ramsar ainda não são suficientemente robustos para justificar a flexibilização dos limites regulatórios de dose. Entretanto, análises estatísticas recentes discutem que não há correlação entre o risco de efeitos adversos à saúde e níveis elevados de radiação de fundo natural.

Efeito fotoelétrico

As doses de radiação de fundo nas imediações de partículas de materiais com alto número atômico, no interior do corpo humano, apresentam um pequeno aumento devido ao efeito fotoelétrico.

Radiação de fundo de nêutrons

A maior parte da radiação de fundo natural de nêutrons é produzida pela interação dos raios cósmicos com a atmosfera. A energia dos nêutrons atinge seu pico em torno de 1 MeV e cai rapidamente acima desse valor. Ao nível do mar, a produção de nêutrons é de aproximadamente 20 nêutrons por segundo por quilograma de material que interage com os raios cósmicos (ou cerca de 100–300 nêutrons por metro quadrado por segundo). O fluxo depende da latitude geomagnética, atingindo o máximo próximo aos polos magnéticos. Durante os mínimos solares, devido à menor blindagem proporcionada pelo campo magnético solar, o fluxo é aproximadamente duas vezes maior do que durante o máximo solar. Ele também aumenta drasticamente durante as erupções solares. Nas proximidades de objetos maiores e mais pesados, como edifícios ou navios, o fluxo de nêutrons apresenta valores mais elevados; esse fenômeno é conhecido como "assinatura de nêutrons induzida por raios cósmicos" ou "efeito de navio", pois foi detectado pela primeira vez em navios no mar.

Radiação de fundo artificial

Monitores exibindo campos de radiação ambiente de 0,120–0,130 μSv/h (1,05–1,14 mSv/a) em uma usina nuclear. Essa leitura inclui a radiação de fundo natural proveniente de fontes cósmicas e terrestres

Testes nucleares atmosféricos

Doses per capita na tireoide no território continental dos Estados Unidos resultantes de todas as vias de exposição decorrentes de todos os testes nucleares atmosféricos realizados no Nevada Test Site entre 1951 e 1962.
Pico de bomba do 14C atmosférico na Nova Zelândia e na Áustria. A curva da Nova Zelândia é representativa do Hemisfério Sul, enquanto a curva austríaca é representativa do Hemisfério Norte. Os testes atmosféricos de armas nucleares quase dobraram a concentração de 14C no Hemisfério Norte.

Frequentes explosões nucleares acima do solo entre as décadas de 1940 e 1960 dispersaram uma quantidade substancial de contaminação radioativa. Parte dessa contaminação é local, tornando os arredores imediatos altamente radioativos, enquanto outra parte é transportada por distâncias maiores na forma de precipitação radioativa; parte desse material é dispersa por todo o mundo. O aumento da radiação de fundo decorrente desses testes atingiu o pico em 1963, em aproximadamente 0,15 mSv por ano em todo o mundo, ou cerca de 7% da dose média de radiação de fundo proveniente de todas as fontes. O Tratado de Interdição Parcial de Ensaios Nucleares de 1963 proibiu os testes acima do solo e, assim, até o ano 2000, a dose mundial decorrente desses testes havia diminuído para apenas 0,005 mSv por ano.

Essa precipitação radioativa global causou, segundo estimativas, entre 200.000 e 460.000 mortes até 2020.

Exposição ocupacional

A Comissão Internacional de Proteção Radiológica (ICRP) recomenda limitar a exposição ocupacional à radiação a 50 mSv (5 rem) por ano e a 100 mSv (10 rem) em um período de cinco anos.

Entretanto, a radiação de fundo considerada nas doses ocupacionais inclui radiação que não é medida pelos instrumentos de dosimetria em condições potenciais de exposição ocupacional. Isso inclui tanto a "radiação de fundo natural" externa ao local de trabalho quanto quaisquer doses de radiação médica. Esse valor normalmente não é medido nem conhecido por meio de levantamentos, de modo que as variações na dose total recebida por trabalhadores individuais não são conhecidas. Esse pode ser um fator de confusão significativo na avaliação dos efeitos da exposição à radiação em uma população de trabalhadores que pode apresentar diferenças significativas nas doses de radiação de fundo natural e de radiação médica. Isso é mais significativo quando as doses ocupacionais são muito baixas.

Em uma conferência da AIEA em 2002, recomendou-se que doses ocupacionais inferiores a 1–2 mSv por ano não justificassem fiscalização regulatória.

Acidentes nucleares

Nível de radiação em uma variedade de situações, desde atividades normais até acidentes nucleares. Cada etapa acima na escala indica um aumento de dez vezes no nível de radiação

Em condições normais, os reatores nucleares liberam pequenas quantidades de gases radioativos, que provocam pequenas exposições à radiação na população. Eventos classificados na Escala Internacional de Eventos Nucleares como incidentes normalmente não liberam substâncias radioativas adicionais no ambiente. Grandes liberações de radioatividade provenientes de reatores nucleares são extremamente raras. Até o presente, ocorreram dois grandes acidentes civis — o acidente nuclear de Chernobyl e os acidentes nucleares de Fukushima I — que causaram contaminação substancial. O acidente de Chernobyl foi o único a causar mortes imediatas.

As doses totais decorrentes do acidente de Chernobyl variaram de 10 a 50 mSv ao longo de 20 anos para os habitantes das áreas afetadas, com a maior parte da dose recebida nos primeiros anos após o desastre, e ultrapassaram 100 mSv para os liquidadores. Houve 28 mortes por síndrome aguda da radiação.

As doses totais decorrentes dos acidentes de Fukushima I ficaram entre 1 e 15 mSv para os habitantes das áreas afetadas. As doses na tireoide das crianças foram inferiores a 50 mSv. Um total de 167 trabalhadores envolvidos na limpeza receberam doses superiores a 100 mSv, sendo que seis deles receberam mais de 250 mSv (o limite de exposição japonês para trabalhadores envolvidos em respostas de emergência).

A dose média decorrente do acidente de Three Mile Island foi de 0,01 mSv.

Não civis: Além dos acidentes civis descritos acima, vários acidentes ocorridos nas primeiras instalações de produção de armas nucleares — como o incêndio de Windscale, a contaminação do rio Techa por resíduos nucleares do complexo de Mayak, e o desastre de Kyshtym no mesmo complexo — liberaram quantidades substanciais de radioatividade no ambiente. O incêndio de Windscale resultou em doses na tireoide de 5–20 mSv para adultos e de 10–60 mSv para crianças. As doses decorrentes dos acidentes em Mayak são desconhecidas.

Ciclo do combustível nuclear

A Comissão Reguladora Nuclear (NRC), a Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos (EPA) e outras agências dos Estados Unidos e internacionais exigem que os detentores de licenças limitem a exposição à radiação de cada indivíduo da população a 1 mSv (100 mrem) por ano.

Fontes de energia

De acordo com a UNECE, a avaliação do ciclo de vida indica que quase todas as fontes de energia resultam em algum nível de exposição ocupacional e da população a radionuclídeos em decorrência de sua fabricação ou operação. A tabela a seguir utiliza como unidade homem·sievert/GW-ano:

Fonte População Ocupacional
Energia nuclear 0,43 4,5
Carvão (moderno) 0,7 11
Carvão (antigo) 1,4 11
Gás natural 0,1 0,02
Petróleo 0,0003 0,15
Energia geotérmica 1–20 0,05
Energia solar 0,8
Energia eólica 0,1
Biomassa 0,01

Queima de carvão

As usinas termelétricas a carvão emitem radiação na forma de cinza volante radioativa, que é inalada e ingerida pelos moradores das proximidades, além de ser incorporada às plantações. Um estudo de 1978 do Oak Ridge National Laboratory estimou que as usinas termelétricas a carvão daquela época poderiam contribuir com uma dose comprometida de corpo inteiro de 19 μSv/a para seus vizinhos imediatos em um raio de 500 m. O relatório de 1988 do Comitê Científico das Nações Unidas sobre os Efeitos da Radiação Atômica estimou a dose comprometida a 1 km de distância em 20 μSv/a para usinas mais antigas ou 1 μSv/a para usinas mais novas, com sistemas aprimorados de captura de cinzas volantes, mas não conseguiu confirmar esses valores por meio de testes. Quando o carvão é queimado, o urânio, o tório e todos os produtos de decaimento do urânio acumulados — rádio, radônio e polônio — são liberados. Materiais radioativos anteriormente enterrados no subsolo em depósitos de carvão são liberados na forma de cinza volante ou, caso a cinza volante seja capturada, podem ser incorporados ao concreto produzido com ela.

Outras fontes de exposição

Médica

A exposição humana média mundial à radiação artificial é de 0,6 mSv/a, proveniente principalmente da imaginologia médica. Esse componente médico pode ser muito mais elevado, com uma média de 3 mSv por ano na população dos Estados Unidos. Outras fontes de exposição decorrentes de atividades humanas incluem o tabagismo, as viagens aéreas, materiais de construção radioativos, testes históricos de armas nucleares, acidentes em usinas nucleares e a operação da indústria nuclear.

Uma radiografia de tórax típica proporciona uma dose efetiva de 20 μSv (2 mrem). Uma radiografia odontológica proporciona uma dose de 5 a 10 μSv. Uma tomografia computadorizada proporciona uma dose efetiva para o corpo inteiro que varia de 1 a 20 mSv (100 a 2.000 mrem). O estadunidense médio recebe cerca de 3 mSv de dose médica diagnóstica por ano; nos países com os níveis mais baixos de assistência médica, essa exposição é praticamente inexistente. O tratamento por radiação para diversas doenças também contribui para a dose, tanto nos próprios indivíduos quanto nas pessoas ao seu redor.

Itens de consumo

Os cigarros contêm polônio-210, proveniente dos produtos de decaimento do radônio, que aderem às folhas de tabaco. O tabagismo intenso resulta em uma dose de radiação de 160 mSv por ano em pontos localizados nas bifurcações dos brônquios segmentares dos pulmões, decorrente do decaimento do polônio-210. Essa dose não é facilmente comparável aos limites de proteção radiológica, pois estes se referem a doses para o corpo inteiro, enquanto a dose decorrente do tabagismo é depositada em uma porção muito pequena do corpo.

Metrologia das radiações

Em um laboratório de metrologia de radiação, radiação de fundo refere-se ao valor medido proveniente de quaisquer fontes incidentais que afetem um instrumento durante a medição de uma amostra de uma fonte específica de radiação. Essa contribuição de fundo, estabelecida como um valor estável por meio de múltiplas medições, geralmente realizadas antes e depois da medição da amostra, é subtraída da taxa medida durante a medição da amostra.

Isso está de acordo com a definição de radiação de fundo da Agência Internacional de Energia Atômica, como sendo a "dose ou taxa de dose (ou uma medida observada relacionada à dose ou à taxa de dose) atribuível a todas as fontes, exceto à(s) fonte(s) especificada(s)".

A mesma questão ocorre com os instrumentos de proteção radiológica, nos quais a leitura de um instrumento pode ser afetada pela radiação de fundo. Um exemplo disso é um detector de cintilação utilizado para monitorar a contaminação superficial. Em um ambiente com radiação gama de fundo elevada, o material cintilador será afetado pela radiação gama de fundo, que será adicionada à leitura obtida para qualquer contaminação que esteja sendo monitorada. Em casos extremos, isso tornará o instrumento inutilizável, pois a radiação de fundo encobrirá os níveis mais baixos de radiação provenientes da contaminação. Nesses instrumentos, a radiação de fundo pode ser monitorada continuamente no estado "Pronto" e subtraída de qualquer leitura obtida quando o instrumento estiver sendo utilizado no modo "Medição".

As medições regulares de radiação são realizadas em múltiplos níveis. Órgãos governamentais compilam leituras de radiação como parte de programas de monitoramento ambiental, frequentemente disponibilizando as leituras ao público e, em alguns casos, quase em tempo real. Grupos colaborativos e indivíduos também podem disponibilizar leituras em tempo real ao público. Os instrumentos utilizados para medir a radiação incluem o tubo Geiger-Müller e o detector de cintilação. O primeiro geralmente é mais compacto e acessível e reage a vários tipos de radiação, enquanto o segundo é mais complexo e pode detectar energias e tipos específicos de radiação. As leituras indicam os níveis de radiação provenientes de todas as fontes, incluindo a radiação de fundo, e as leituras em tempo real, em geral, não são validadas, mas a correlação entre detectores independentes aumenta a confiança nos níveis medidos.

Ver também

Referências

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