Para-Raios Radioativos no Brasil

A fabricação de pára-raios radioativos no Brasil foi autorizada de 1970 até1989 porque a literatura técnica

da época indicava que os captores radioativos tinham uma eficiência maior que os convencionais. Porém,

em 1989, a Comissão Nacional de Energia Nuclear, CNEN, através da Resolução No. 4/89, suspendeu a

autorização para a fabricação e instalação deste tipo de captor, baseada em estudos feitos no Brasil e no

exterior que demonstraram que o desempenho dos pára-raios radioativos não era superior ao dos

convencionais na proteção dos edifícios, não se justificando, assim, o uso de fontes radioativas.

Contudo, a decisão da CNEN só teve efeito sobre a fabricação e a instalação de dispositivos novos. A

decisão sobre a substituição dos pára-raios que já estavam instalados dependia das autoridades

municipais que têm poder para regulamentar as normas de edificação em cada cidade. Na cidade de São

Paulo, por exemplo, a Prefeitura, através do Decreto Municipal No.33.132 da Secretaria de Habitação,

determinou que todos os pára-raios radioativos fossem substituídos e que os sistemas de proteção contra

as descargas atmosféricas fossem adequados à norma NBR-5419 da Associação Brasileira de Normas

Técnicas. Quando substituído, um pára-raios radioativo passa a ser rejeito radioativo e deve ser

recolhido à CNEN. Quem deve providenciar a substituição é o proprietário da edificação e esta

substituição pode ser feita por qualquer pessoa, mas é preferível que seja feita por um profissional

experiente porque em geral os pára-raios estão em locais de difícil acesso e há riscos de queda.

Além disso para que o prédio fique adequadamente protegido contra raios é necessário verificar se

o aterramento da instalação está adequado e se o número de captores é suficiente para o tamanho

e altura do prédio. O ideal é contratar uma empresa especializada em instalações elétricas.

Os cuidados que devem ser tomados em relação à radiação e à contaminação estão descritos no "Manual

de Instruções" fornecido pelo IPEN aos interessados. É muito importante que a pessoa leia com cuidado

todas as instruções de manuseio dos pára-raios antes de realizar a substituição porque além das medidas

de proteção que devem ser tomadas, o manual dá instruções sobre como fazer a embalagem, o transporte

e a entrega do material à CNEN. Para mais esclarecimentos, contate o Serviço de Atendimento ao Cliente do IPEN: fone: (0xx) 11 3133-9084 fax: (0xx) 11 3133-9068 e-mail: sac@ipen.br

É possível distingüir os pára-raios radioativos dos convencionais porque a maioria dos radioativos tem

formato de discos superpostos, enquanto que os convencionais tem forma de pontas. As fontes

radioativas têm a forma de fitas metálicas fixadas nos discos e têm poucos centímetros de comprimento

por 1 a 2 cm de largura. O material radioativo destas fontes é, em quase 100% dos casos, o radioisótopo

Amerício-241. Este material emite radiação alfa que tem alcance no ar de apenas poucos centímetros e

radiação gama de baixa energia apresentando, por isso, um risco pequeno de irradiação. Contudo há risco

de contaminação por contacto com a fonte sendo necessário seguir estritamente as instruções fornecidas

pelo IPEN.

Amerício Origem: Wikipédia, a enciclopédia livre.

Amerício

Plutónio ← Amerício → Cúrio

Sm

95 Am

↑

Am

↓

Tabela completa • Tabela estendida

Aparência

prateado metálico

Pequeno disco de Am-241 sob o microscópio.

Informações gerais

Nome, símbolo, número Amerício, Am, 95

Série química Actinídeo

Grupo, período, bloco n/a, 7, f

Densidade, dureza 12 000 kg/m3,dureza

desconhecida

Número CAS 7440-35-9

Propriedade atómicas

Massa atômica (243) u

Raio atómico (calculado) 173 pm

Raio covalente 180±6 pm

Configuração electrónica [Rn] 5f7 7s2

Elétrons (por nível de energia) 2, 8, 18, 32, 25, 8,

2 (ver imagem)

Estado(s) de oxidação 7, 6, 5, 4, 3, 2

Óxido anfótero

Estrutura cristalina hexagonal

Propriedades físicas

Estado da matéria sólido

Ponto de fusão 1449 K

Ponto de ebulição 2880 K

Entalpia de fusão 14,39 kJ/mol

Pressão de vapor 1 Pa a 1239 K

Classe magnética paramagnético

Diversos

Eletronegatividade (Pauling) 1,3

Calor específico 62,7 J/(kg·K)

Condutividade elétrica 1,5 x 106 S/m

Condutividade térmica 10 W/(m·K)

1º Potencial de ionização 578 kJ/mol

Isótopos mais estáveis

iso AN

Meia-

vida

MD

Ed

PD

MeV

240Am sintético 50,8h β+ 1,379 240Pu

241Am sintético 432,2a α 5,638 237Np

242mAm sintético 141 a TI 0,049 242Am

242Am sintético 16,02h β- 0,661 242Cm

243Am sintético 7 370a α 5,438 239Np

Unidades do SI & CNTP, salvo indicação contrária.

v • e

O amerício ( nome dado em homenagem ao Continente Americano ) é um elemento químico radioativo e transurânico com símbolo Am e número atômico 95. É um elemento actínio, localizado na tabela periódica abaixo do elemento európio, umlantanídio, e portanto por analogia, foi nomeado a partir de outro continente, a América.[1]

Amerício foi primeiramente produzido em 1944 pelo grupo de Glenn T. Seaborg na Universidade da Califórnia, Berkeley. Embora ele seja o terceiro elemento da série transurânica, ele foi o quarto a ser descoberto, depois do elemento cúrio que possui maior número atômico. A descoberta foi mantida em segredo e só foi liberada para o público em novembro de 1945. A maioria do amerício é produzida bombardeando urânio ou plutônio com nêutrons em reatores nucelares. Uma tonelada decombustível nuclear gasto contêm cerca de 100 gramas de amerício. Ele é muito utilizado em câmaras de ionização de detectores de fumaça comerciais, assim como em fontes de nêutrons e medidores industriais. Várias aplicações não usuais, como bateria nuclear ou combustível para naves espaciais com propulsão nuclear, têm sido propostas para o isótopo242mAm,, mas eles são prejudicados pela escassez desse isômero nuclear e o alto preço do mesmo.

Amerício é um metal relativamente pouco radioativo com aparência prateada. Seus isótopos mais comuns são 241Am e243Am. Em componentes químicos, eles usualmente assumem o estado de oxidação +3, especialmente em soluções. Várias outros estados de oxidação são conhecidos, que variam de +2 a +7 e podem ser identificados pelo seu característico espectro de absorvição óptica. A grade da estrutura do cristal de amerício sólido e seus componentes contêm intrínsecos defeitos, que são induzidos pela auto-irradiação com partículas alfa e acumulam-se com o tempo, isto resulta no desvio da propriedade de alguns materiais.

História[editar | editar código-fonte]

Glenn T. Seaborg

Ciclotron de 60 polegadas no Laboratório de Radiação Lawrence, Universidade da Califórnia, Berkeley, em

agosto de 1939.

Ficheiro:Americium.jpg

O triângulo no tubo de vidro contêm a primeira amostra de amerício (como um hidróxido), produzido em 1944.[2]

Embora o amerício tenha sido provavelmente produzido em experimentos nucleares anteriores, ele

foi primeiramente sintetizado, isolado e identificado no final do outono de 1944, na universidade da

Califórnia, Berkeley, por Glenn T. Seaborg, Leon O. Morgan, Ralph A. James, e Albert Ghiorso. Eles

usaram um ciclotron de 60 polegadas na universidade da Califórnia, Berkeley. [3] O elemento foi

quimicamente identificado no Metallurgical Laboratory (Laboratório Metalúrgico), agora Argonne

National Laboratory), parte da Universidade de Chicago. Seguindo o netúnio, plutônio e cúrio, o

amerício foi o quarto elemento transurânico a ser descoberto. Na época, a tabela periódica foi

reestruturada por Seaborg para a sua configuração atual, colocando os actinídeos logo abaixo dos

lantanídeos. Isso levou o amerício a ocupar a posiação abaixo do európio. E portanto, ele foi

nomeado em analogia ao európio, com o nome de um continente, América: "O nome amerício (a

partir das Américas) e o símbolo Am foram sugeridos para o elemento com base na sua posição,

análoga a do európio, Eu, da sério dos lantanídeos."[4] [5] [6]

O novo elemento foi isolado de seus óxidos em um processo complexo de várias fases.

Primeiramente, uma solução de nitrato de plutônio-239 (239PuNO3) foi revestida em uma folha

de platina com cerca de 0.5 cm2 de área, a solução foi evaporada e os resíduos foram convertidos

em dióxido de plutônio (PuO2) por recozimento. Depois da irradiação ciclotron, o revestimento foi

dissolvido em ácido nítrico, e então precipitado como hidróxido usando solução de amônia

concentrada. O resíduo foi dissolvido em ácido perclórico. Separação posterior foi realizada por

permuta iônica, rendendo um certo isótopo de cúrio. A separação de amerício e cúrio era tão

meticulosa que os elementos foram inicialmente chamados pelo grupo de Berkeley

como pandemonium (do grego : todos os demônios ou inferno) e delirium ( do latim: loucura,

delírio).][7] [8] [9] [10]

Experimentos iniciais renderem quatro isótopos de amerício:241Am, 242Am, 239Am

e238Am. Amerício-241 foi diretamente obtido do plutônio pela absorção de um nêutron. Ele

decai pela emissão de uma partícula alfa para o 237Np; a meia-vida desse decaimento foi

primeiramente determinada em 510 ± 20 anos, mas então corrigida para 432,2 anos.[11]

Os tempos são meia-vidas

A descoberta do amerício e do cúrio em 1944 foram muito relacionadas com o Projeto Manhattan, os

resultados eram confidenciais e foram desclassificados somente em 1945. Seaborg vazou a síntese

dos elementos 95 e 96 numa rádio estado-unidense para crianças Quiz Kids cinco dias antes da

apresentação oficial no encontro daSociedade Química Americana em 11 de novembro de 1945,

quando um dos ouvintes se algum novo elemento transurânico foi descoberto ao lado do netúnio e do

plutônio durante a Guerra. [7] Após a descoberta dos isótopos do amerício 241Am e 242Am, a sua

produção e componentes foram patenteados tendo somente Seaborg como o inventor.[12] As

amostras iniciais de amerício foram mesuradas em algumas microgramas, e eles eram

dificilmente visíveis e identificáveis apenas pela a sua radioatividade. As primeiras amostras

substanciais de amerício metálico pesando 40-200 microgramas não foram preparadas até

1951 pela redução de amerício (III) fluoreto com bário metálico em um alto vácuo à 1100 °C.[13]

Ocorrência[editar | editar código-fonte]

Amerício foi detectado no fallout do teste nuclear Ivy Mike.

Os isótopos com maiores meia-vidas e mais comuns do amerício, 241Am e 243Am, tem meia-

vidas de 432,2 e 7 370 anos respectivamente. No entanto, qualquer nuclídeo primordial de

amerício (amerício que estava presente na Terra durante a sua formação) deve ter decaído

agora.

O amerício existente é concentrado em áreas usadas para testes nucleares atmosféricos conduzidos

entre 1945 e 1980, assim como em locais de incidentes nucleares como no Desastre Chernobyl. por

exemplo, a análise de detritos no local de teste da primeira bomba de hidrogênio dos Estados Unidos

da América, Ivy Mike, (1 de novembro de 1952, Atol Enewetak|), revelaram altas concentrações de

vários actinídeos incluindo amerício, devido ao segredo militar, o resultado só foi publicado em

1956.[14] Trinitita, o resíduo vítreo deixado no chão do deserto perto de Alamogordo, Novo México,

depois do teste nuclear com a arma nuclear Trinity baseada em plutônio, em 16 de julho de 1945,

contêm traços de amerício-241. Elevados níveis de amerício também foram detectados em local de

queda de um B-52, em greenland, em 1968, que carregava quatro bombas de hidrogênio.[15]

Em outras regiões, a média de radiatividade na superfície do solo devido ao amerício residual é

apenas cerca de 0.01 picocuries/g (0.37 mBq/g). Componentes atmosféricos de amerício são

pobremente solúveis em solventes comuns e aderem principalmente à partículas do solo. A analise

do solo revelou uma concentração cerca de 1 900 vezes maior entre partículas de solo arenoso que

na água presente em poros do solo, e uma razão ainda maior em solos argilosos.[16]

Amerício é produzido principalmente artificialmente em pequenas quantidades, para

propósitos de pesquisa. Uma tonelada de combustível nuclear gasto, contem cerca de 100

gramas de vários isótopos de amerício, principalmente241Am e 243Am.[17] A sua prolongada

radioatividade é indesejável para a disposição, e por isso o amerício, junto com outros

actinídeos de longa vida, devem ser neutralizados. O procedimento associado pode envolver

várias etapas, onde amerício é primeiramente separado e então convertido por

bombardeamento de nêutrons em reatores especiais para nuclídeos de pequena vida. Esse

procedimento é muito conhecido como transmutação nuclear, mas ele ainda está sendo

desenvolvido para o amerício.[18] [19]

Alguns poucos átomos de amerício podem ser produzidos por reações de captura de nêutron

e decaimento beta em depósitos altamente concentrados de urânio.[20]

Síntese e extração[editar | editar código-fonte] Nucleossíntese dos isótopos[editar | editar código-fonte]

curvas cromográficas de eluição revelando a similaridade entre os lantanídeos Tb, Gd, e Eu e os

actinídeos correspondentes Bk, Cm, e Am.

O amerício tem sido produzido em pequenas quantidades em reatores nucleares por décadas, e

quilogramas de seus isótopos 241Am e243Am tem sido acumulados.[21] Não obstante, desde que ele foi

oferecido pela primeira vez para a venda em 1962, o seu preço, de cerca de US$ 1 500 por grama

de 241Am, matem-se inalterado devido ao processo muito complexo de separação.[22] O isótopo mais

pesado, 243Am é produzido em quantidades muito menores, e por isso é mais difícil de se separar,

resultando em um alto custo da ordem de 100 000-160 000 US$/g.[23] [24]

Amerício não é sintetizado diretamente do urânio, o material de reator mais comum, mas do isótopo

Pu-239. O amerício é produzido seguindo os seguintes processos nucleares:

A captura de dois nêutrons por 239Pu (]a tão chamada reação(n,γ) ), seguido por um decaimento β,

resulta em 241Am:

O plutônio presente e combustível nuclear gasto contem cerca de 12% de 241Pu. Porque ele

espontaneamente converte-se no 241Am,241Pu pode ser extraído e usado para futuramente

gerar 241Am.[22] Contudo, o processo é lento: metade da quantidade de 241Pu decai para 241Am em

cerca de 15 anos, e a quantidade de 241Am atinge o máximo depois de 70 anos.[25]

O 241Am obtido pode ser usado para gerar isótopos pesados de amerício por captura neutrônica

posterior em um reator nucelar. Em um Reator de Água Leve, 79% de 241Am converte-se para 242Am

e 10% para o seu [[isômero nuclear]242mAm:[note 1] [26]

79%:

10%:

Amerício-242 tem uma meia-vida de apenas 16 horas, que faz de sua posterior conversão para

o 243Am, extremamente ineficiente. O próximo isótopo é produzido em um processo onde 239Pu

captura quatro nêutrons em um alto fluxo de nêutrons:

Geração de metal =[editar | editar código-fonte]

A maioria das rotinas de síntese rendem uma mistura de isótopos de actinídeos em formas de óxidos

, dos quais isótopos de amerício precisam ser separados. Em um típico procedimento, o combustível

nucelar gasto (exemplo: combustível MOX) é dissolvido em ácido nítrico, e o volume de urânio e

plutônio é removido usando uma extração do tipo PUREX (Plutônio-URânio-EXtração) com fosfato de

tributilo em um hidrocarboneto. Os lantanídeos e actinídeos restantes são então separados do

resíduo aquoso por uma extração baseada em diamida, dando, após a remoção, uma mistura de

actinídeos e lantanídeos trivalentes. Componentes de amerício são então extraídos

selecionadamente usando cromografia multi etapa e técnicas de centrifugação[27] com um reagente

apropriado. Uma grande quantidade de trabalho tem sido dados extração solvente de amerício. Por

exemplo, um projeto recente da União Europeia codinomeado "EUROPART" estudou triazina e

outros componentes como agentes de extração potenciais.[28] [29] [30] [31] [32]

Complexo de BTBP tem sido recentemente proposto como um reagente, pois é seletivo com o

amerício ( e cúrio).[33] A separação de amerício do altamente similar cúrio, pode ser atingida tratando

uma suspensão de seus hidróxidos em bicarbonato de sódio aquoso com ozônio, em elevadas

temperaturas. Ambos, o AM e Cm, estão principalmente no estado de valência, ao passo que o cúrio

continua sem mudar, o amerício oxida-se para complexos do solúvel Am(IV) que podem ser lavados

do cúrio.[34]

Amerício metálico é obtido por redução de seus componentes. Amerício (III) fluoreto foi

primeiramente usado para esse propósito. A reação foi conduzida usando bárioelementar como

agente redutor em um ambiente livre de água e oxigênio dentro de um aparato

de tântalo e tungstênio.][13] [35] [36]

Uma alternativa é a redução de dióxido de

amerício por lantânio metálico ou tório: [36] [37]

Propriedades físicas[editar | editar código-fonte]

Double-hexagonal sequencia de cristal de amerício em camadas (A: verde, B: azul, C: vermelho).

Na tabela periódica, amerício é localizado à direita do plutônio, e a esquerda do cúrio, e abaixo do

lantanídeo európio, com o qual compartilha muitas similaridades nas propriedades químicas e físicas.

Amerício é um elemento altamente radioativo. Quando preparado, ele tem um lustre metálico de cor

prateada-branca, mas então torna-se embaçado em contato com o ar. Com uma densidade de

12 g/cm3, amerício tem é menos denso que cúrio(13.52 g/cm3) e plutônio(19.8 g/cm3); Mas tem uma

densidade maior que a do európio (5.264 g/cm3), principalmente devido à sua maior massa atômica.

O amerício é relativamente macio e facilmente deformável,e tem uma significantemente baixa módulo

de volume antes dele:Th, Pa, U, Np e Pu.[38] o seu ponto de ebulição é de 1173 °C significativamente

maior que o do plutônio (639 °C) e európio (826 °C), mas menor que o do cúrio (1340 °C).[37] [37] [39]

A condições ambientes, amerício está presente no sua forma alfa mais estável que tem uma

estrutura de cristal hexagonal e grupo espacial P63/mmc com parâmetros de rede 'a = 346.8 pm e c =

1124 pm, e quatro átomos por unidade célula. O cristal consiste de um pacote hexagonal com a

sequencia de camada ABAC e portanto é isotípico com o alfa-lantânio e alfa-cúrio.[35] [39] A estrutura

de cristal do amerício mundo com a pressão e a temperatura. Quando comprimido a temperatura

ambiente para 5GPa, Am alfa transforma-se para a modificação beta, que tem um cubo de face

centrada (fcc), grupo espacial FmPredefinição:Overlinem e rede constante 'a = 489 pm. Essa

estrutura FCC é equivalente mais perto da sequencia ABC.[35] [39]

A compressão para 23GPa, amerício transforma-se para uma estrutura ortorrômbica γ-Am similar à a

forma α-urânio. Não existem transições posteriores observadas quando eleva-se para 52 GPa,

exceto para uma aparência de um fase monoclínica a pressões entre 10 e 15 GPa.[38] Não existe

consistência no status dessa fase na literatura, que também as vezes listas as fases α, β e γ como I,

II e III. A transição β-γ é acompanhado por uma diminuição de 6% do volume do cristal. Embora a

teoria também preveja uma mudança significativa de volume na transição α-β, ela não foi observada

experimentalmente. A pressão da transição α-β diminui com o aumento da temperatura, e a 1075 °C

converte-se para uma estrutura de cubo de corpo centrado. O diagrama de pressão-temperatura do

amerício é portanto bastante similar aqueles do lantânio, praseodímio eneodímio.[40]

Isótopos[editar | editar código-fonte]

18 radioisótopos de amerício têm sido identificados, sendo os mais estáveis Am-243 com meia-

vida de 7370 anos e Am-241 com meia-vida de 432.2 anos. Todos os

demaisisótopos radioactivos apresentam meias-vidas inferiores a 51 horas, e a maioria destes com

meias-vidas abaixo de 100 minutos. Este elemento possui 8 meta estados, sendo o mais estável Am-

242m (t½ 141 anos).

As massas atômicas do amerício variam de 231.046 u (Am-231) até 249.078 u (Am-249).

Características principais[editar | editar código-fonte]

O metal amerício recém-obtido tem o aspecto branco-prateado brilhante (mais prateado do que

o plutónio ou neptúnio) , perdendo o brilho lentamente em presença do arseco, na temperatura

ambiente. A emissão alfa do Am-241 é aproximadamente três vezes maior que a do rádio. O Am-241

também apresenta uma intensa emissão de raios gama.

Aplicações[editar | editar código-fonte]

Detector de fumaça

Este elemento pode ser produzido em quantidades quilograma , na maior parte o isótopo Am-

241, por ser mais fácil de obter amostras relativamente puras. O amerício é usado em

alguns detectores de fumaça contendo minúsculas quantidades de Am-241 como fonte de

radiação ionizante, na forma de dióxido de amerício. O Am-241 tem sido usado, também, como

uma fonte portátil de raios gama para uso em radiografia. O elemento foi empregado também

para calibrar a espessura de vidros, permitindo a obtenção de vidros bastante planos. O Am-

242 é um emissor de neutrões usado em radiografia de neutrões. Entretanto, este isótopo é

extremamente caro para ser produzido em quantidades usáveis.

Precauções[editar | editar código-fonte]

É altamente radioativo devido a grande emissão de radiações alfa e gama. Por isso, deve ser

manuseado com cuidado.

Literatura[editar | editar código-fonte]

Guide to the Elements - Revised Edition, Albert Stwertka, (Oxford University Press;

1998) ISBN 0-19-508083-1

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