Cinza nuclear

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Mapa de hipotética dispersão de cinzas após um ataque nuclear de grande escala contra os Estados Unidos.

Cinza nuclear é a perigosa radiação residual de uma explosão nuclear e recebeu este nome pelo facto de que, efectivamente, cai através da atmosfera na qual é espalhada durante a explosão. O termo refere-se, frequentemente, ao pó radiactivo criado quando uma arma nuclear explode. Este pó radiactivo é um tipo de contaminação radiactiva.

A cinza nuclear pode também ser originada por acidentes nucleares, embora um reactor nuclear não possa explodir exactamente da mesma forma que uma arma nuclear.

[editar] Cinza nuclear de uma bomba versus a de um acidente com um reator

Cinza nuclear pode também se referir a acidentes nucleares, embora um reator nuclear não possa explodir exatamente como uma arma nuclear. É importante observar que a marca isotópica da cinza nuclear de uma bomba é muito diferente daquela de um sério acidente em um reator de energia nuclear (como o de Chernobyl). As diferenças chave são dadas à volatilidade e vida média.

[editar] Volatilidade

O ponto de ebulição de um determinado elemento (ou de seus compostos) é capaz de controlar a porcentagem que dele seria liberado por um acidente com um reator. Soma-se a isso que após o elemento ter sido introduzido na atmosfera por uma detonação nuclear a capacidade dele para formar um sólido controla a relação na qual seria depositado sobre o solo.

[editar] Vida média

Na cinza nuclear de uma bomba, uma grande quantidade isótopos de vida curta como o 97Zr está presente. Esse isótopo e outros de vida curta estão sendo constantemente gerados em um reator de energia nuclear, mas por causa da ocorrência crítica da maioria desses isótopos de vida curta, eles decaem antes que possam ser liberados.

[editar] Fonte de cinza nuclear

Uma explosão nuclear vaporiza qualquer material que esteja dentro do raio de alcance da bola de fogo da própria explosão, incluindo o próprio solo caso este esteja próximo o suficiente. Todo o material vaporizado pela explosão é, por sua vez, combinado com a radiação ionizante residual, produzinda a cinza nuclear. As fontes desta radiação ionizante residual são:

• Produtos de fissão nuclear: estes são isótopos de peso intermédio, formados quando um núcleo pesado de urânio ou plutónio é dividido numa reacção de fissão. Há cerca de 300 produtos de fissão distintos que podem resultar de uma reacção de fissão, sendo muitos destes radiactivos e com vidas médias extremamente diferentes. Alguns perduram muito pouco tempo (fracções de segundo), enquanto outros têm um tempo de vida que faz com que constituam um perigo durante meses e, em alguns casos, anos. O seu principal modo de decaimento é por emissão de radiação beta, normalmente acompanhada por radiação gama. Aproximadamente 60 g de produtos de fissão são formados por cada kton de potência de explosão. A actividade estimada desta quantidade de produtos de fissão 1 minuto após a detonação é de 1,1 ZBq, igual à actividade de 30 Gg de rádio, em equilíbrio com os seus produtos de decaimento.
• Material nuclear não fissionado: as armas nucleares são relativamente ineficientes no seu uso de material fissionável. Apenas entre 2% a 40% deste material sofre efectivamente fissão, sendo boa parte do urânio e plutónio dispersada pela explosão e, consequentemente, não experimentando fissão. Tal material não fissionado decai por emissão de partículas alfa e é de importância relativamente menor.
• Actividade induzida por neutrões: se núcleos atómicos capturam neutrões quando expostos a um fluxo de radiação de neutrões, estes núcleos irão, por regra, tornar-se radiactivos (actividade induzida por neutrões) e decairão por emissão de radiação beta e gama durante um determinado período temporal. Neutrões emitidos como parte da radiação nuclear inicial causarão a activação dos resíduos da arma. Adicionalmente, átomos de materiais do ambiente (solo, ar e água) poderão, dependendo da sua composição e distância ao ponto de explosão, ser activados. Por exemplo, uma pequena área à volta do ponto de explosão poderá tornar-se perigosa como resultado da exposição dos minerais do solo à radiação de neutrões inicial. Isto deve-se, em grande medida, à captura de neutrões por parte do sódio, manganésio, alumínio e silício no solo. Este perigo é relativamente desprezável devido à área atingida ser geralmente bastante limitada.

[editar] Tipos de cinza nuclear

Há vários tipos de cinza nuclear, variando do mais global para os tipos de área mais restrita.

[editar] Cinza nuclear de escala mundial

Após uma explosão aérea, os produtos da fissão, o material nuclear não fissionado, e os resíduos que foram vaporizados pelo calor da bola de fogo vão condensar em uma fina suspensão de pequeníssimas partículas de 10 nm a 20 µm de diâmetro. Essas partículas podem ser rapidamente levadas para a estratosfera, particularmente se o rendimento do explosivo excede 10 kton (kiloton – ver terajoule). Elas vão então ser dispersadas pelos ventos atmosféricos e vão gradualmente assentar sobre a superfície da Terra após semanas, meses e mesmo anos como uma cinza nuclear de escala mundial. O risco radiobiológico de uma cinza nuclear desse tipo é essencialmente a longo prazo devido a potencial acumulação de radioisótopos duradouros, assim como o Estrôncio-90 e o Césio-137, no corpo por ingestão de alimentos que tenham incorporado esses materiais radioativos. Esse risco é muito menos sério do que o associado com a cinza nuclear local e, portanto, não é discutido detalhadamente aqui. A local é de muito maior preocupação operacional imediata.

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