Os seres humanos - e todos os outros organismos da Terra - beneficiam da radiação nuclear de forma direta sem se aperceberem disso. É fácil esquecer quando se está a apanhar sol que tudo começa com reações nucleares que libertam energia no interior do Sol.
A luz solar tem origem em reações nucleares, substâncias radioativas são encontradas nas montanhas e no mar, e durante a atividade vulcânica uma quantidade substancial de radioatividade é libertada para a atmosfera. No entanto, nunca foram observadas consequências graves para os seres humanos. (Créditos da imagem: Alasdair Turner)
O calor interno da Terra é causado pela radiação de radionuclídeos naturais. Contribui apenas com cerca de 0,05 W/m2 para o fluxo de energia ao nível do solo, uma pequena fração do fluxo médio de energia solar de 240 W/m2 que atinge a superfície da Terra. No entanto, este calor interior mantém parte do núcleo da Terra líquido, permitindo os movimentos dos continentes (tectónica de placas), que influenciam a evolução da vida.
Sem reações nucleares, não existiríamos.
Quando a Terra se formou, há aproximadamente 4,5 mil milhões de anos, o nível de radiação era cerca de três vezes mais elevado do que é hoje. Portanto, a radiação por si só não mata a vida. Esta interpretação é reforçada pelo facto de o nível de radiação em todo o mundo variar substancialmente, tipicamente por um fator de 10, mas em algumas áreas por um fator superior a 100. As pessoas que vivem nestas regiões de radiação natural elevada são menos saudáveis do que o resto de nós, mais suscetíveis a infeções, ou têm uma esperança de vida mais curta? A resposta é não! Portanto, o nível de radiação natural pode variar numa ordem de grandeza sem consequências aparentes para os seres humanos.
Mapa que mostra os níveis de radiação natural em vários locais do mundo (Créditos da imagem: S. M. J. Mortazavi/Health Research Foundation, Kyoto, Japão):
O facto de sermos insensíveis a tais grandes variações da radiação de fundo natural diz-nos algo? Pensemos um pouco.
Demora muito tempo a reagir quando vê um carro a dirigir-se para si? Certamente não, porque sem a sua reação rápida, a sua vida estaria em perigo. A visão e a transmissão muito rápida de sinais apropriados para o cérebro são de extrema importância para a sua sobrevivência. O mesmo pode ser dito sobre os nossos sentidos de audição, olfato ou paladar (caso contrário poderíamos por exemplo comer alimentos estragados e ficar doentes).
Quando a temperatura muda 20% de 300K (a chamada "temperatura ambiente") estamos sujeitos tanto ao congelamento como ao calor excessivo. Ambos ameaçam a nossa vida, pelo que devemos ser avisados contra tais variações de temperatura. Portanto, a evolução equipou a humanidade com a capacidade de sentir mudanças de temperatura muito pequenas, da ordem de cerca de 2 graus, ou seja, menos de 1% da temperatura ambiente.
O nível de radiação natural pode variar não 20% mas cerca de 1000% e não influencia a nossa vida. Por que não estamos equipados com um sentido sintonizado com a radiação nuclear? O facto de não sentirmos esta radiação, de não a percebermos de forma alguma, poderá ser a melhor indicação de que em condições normais a radiação nuclear como tal não é prejudicial. Por outro lado, por que razão a radiação nuclear, apenas uma forma de energia, deveria permanecer perigosa no processo evolutivo, quando todas as outras formas são utilizadas no desenvolvimento dos organismos?
Mas talvez a radiação natural e a radiação artificial tenham um impacto diferente sobre nós? Talvez se for ultrapassado um certo nível (limiar) de radiação, a radiação comece a produzir danos que não podem ser tolerados pelos nossos organismos? A resposta à primeira pergunta é simples: a radiação age sempre da mesma forma e o resultado depende do tipo de radiação, da sua dose e do tempo de exposição. Os efeitos dependem também da idade, sexo, estado geral de saúde, etc. A segunda pergunta é muito mais difícil de responder.
Ao estudar as reações nucleares que ocorrem naturalmente à nossa volta, os cientistas conseguiram desenvolver tecnologia que utiliza estes processos de formas que nos beneficiam.
Os raios X são a radiação ionizante mais frequentemente utilizada no diagnóstico. Foram utilizados em medicina no prazo de um ano após a sua descoberta acidental em 1896 por Konrad Roentgen. São empregues como ferramenta de exame mas também em terapia. As radiografias permitem aos médicos ver o que se passa no interior do corpo humano sem o ter de abrir. Em exames de raios X típicos, a dose de radiação é demasiado baixa para constituir qualquer risco, no entanto devemos ser mais cautelosos quando as mulheres grávidas estão em causa porque o potencial risco para o feto ainda está a ser debatido.
A radiação nuclear em altas doses é utilizada no tratamento do cancro. Em todo o mundo, mais de 5 milhões desses tratamentos são realizados anualmente, ajudando pessoas gravemente doentes. Uma multitude de procedimentos de diagnóstico, cerca de 30 milhões por ano, são realizados usando substâncias radioativas. Se se adicionar cerca de 2 mil milhões de exames de diagnóstico por raios X, a escala do uso de radiação ionizante é bastante impressionante.
Além disso, tem consciência de que toda a cirurgia que requer condições assépticas beneficia muito da esterilização por irradiação dos instrumentos? Seringas, agulhas de injeção, bisturis... todo o equipamento cirúrgico tem de ser completamente estéril para que o doente não seja exposto a quaisquer germes perigosos.
Mas o que dizer dos produtos de uso diário? Usa cremes de beleza? Certamente não gostaria de ter um creme perigoso para a sua pele. O processo de higienização de tais produtos passa pela irradiação do creme antes da sua embalagem e venda a retalho.Queremos alimentos que durem mais tempo ou sementes que produzam colheitas maiores? A irradiação faz o trabalho. Em vez de produtos químicos, a irradiação elimina micróbios infeciosos (Salmonella, por exemplo), e além disso não contamina os alimentos como os produtos químicos fazem.
Insetos perigosos podem ser combatidos irradiando parte da sua população para os tornar estéreis. Estes insetos podem misturar-se com insetos não irradiados, mas são incapazes de se reproduzir. Isto mantém os seus números populacionais em níveis mais manejáveis.Se beber leite, provavelmente deve saber que os recipientes de plástico utilizados para embalar o leite foram provavelmente irradiados por raios gama (o próprio leite é tratado de forma diferente).
As centrais nucleares são outra aplicação muito importante das reações nucleares. As centrais elétricas tradicionais - que queimam carvão ou petróleo - produzem muito smog, o que é muito prejudicial para o ambiente. Estão a esgotar os combustíveis fósseis, que estão a acabar rapidamente e, além disso, a sua extração da crosta terrestre está a danificar o ambiente. O uso de energia nuclear pode reduzir substancialmente a quantidade de gases de efeito estufa libertados para a atmosfera, e é necessário muito menos combustível para obter a mesma quantidade de energia.
Na arqueologia, a tecnologia nuclear é utilizada para datar artefactos (por exemplo, por meio de 14C). Na arte, pode-se usar a radiação para determinar se os objetos são reais ou falsificados. A radiação também nos pode dizer a composição química de uma substância desconhecida: a radiação excita átomos na substância e força-os a emitir radiação eletromagnética típica de um dado átomo, indicando assim a sua presença.
Imagem à direita: instalação de Espectrometria de Massa por Acelerador na Universidade de Oxford.Estes são apenas alguns dos usos práticos das reações nucleares, sem mencionar as aplicações na investigação científica. Sem dúvida, a humanidade beneficia muito da radiação nuclear.
Por mais benéfica que a radiação nuclear possa ser, temos medo dela, e temos boas razões para isso. Todos conhecemos a experiência traumática de Hiroshima e Nagasaki - as duas cidades japonesas que foram atacadas com armas atómicas. Num espaço de tempo extremamente curto, vastas partes das cidades foram destruídas e cerca de 200.000 pessoas perderam as suas vidas. Alguns dos sobreviventes contraíram cancros que provavelmente não teriam ocorrido se não fosse a radiação nuclear libertada pelas bombas. Só em Hiroshima, entre 1950 e 2000, 46% das mortes por leucemia e 11% das mortes por tumores sólidos foram causadas pela radiação das bombas.
É claro que esses foram casos em que a tecnologia nuclear foi deliberadamente usada como arma. No entanto, acidentes podem por vezes ocorrer em condições controladas e 'seguras'. O acidente de Chernobyl em abril de 1986 e o desastre de Fukushima Daiichi em março de 2011 são exemplos sóbrios.
Explosão na Central Nuclear de Fukushima Daiichi - 12 de março de 2011 (Fonte da imagem: NTV/Reuters).Os perigos da tecnologia nuclear são frequentemente retratados nos meios de comunicação. Frequentemente lemos, ouvimos ou vemos notícias assustadoras sobre radiação nuclear. A maioria de nós é ensinada que a radiação nuclear é algo que devemos evitar totalmente, e o medo da radiação é amplificado pelo facto de não vermos, sentirmos, cheirarmos ou ouvirmos a radiação. Mas quão fundamentados são realmente os nossos medos? Devemos ter medo, ou está a tornar-se uma fobia irracional? Beneficiamos da energia nuclear de centenas de formas e as restrições de segurança para instalações e centrais nucleares são muito rigorosas e bem mantidas. Os acidentes são muito raros.
Se considerarmos o risco associado à radiação ionizante, é sensato pensar primeiro nos riscos que nos são mais familiares. Quase toda a atividade acarreta algum risco, por vezes até mortal.
Os riscos que assumimos também dependem dos locais onde trabalhamos. Trabalhando um ano no comércio encontra 10 microrriscos, numa fábrica - até 100, na indústria dos transportes - 400, numa mina de carvão - 800, e numa plataforma petrolífera em mar aberto - 1800.
Como vimos, o risco é uma parte inevitável da nossa atividade quotidiana. No entanto, estamos tão habituados à maioria dos fatores de risco que normalmente não nos lembramos deles ou simplesmente aceitamos o risco. Por vezes, muitas pessoas farão coisas que sabem ser arriscadas, mas optam por não as considerar. Por exemplo, os limites de velocidade existem por segurança e, no entanto, muitas pessoas optam por conduzir a velocidade excessiva mesmo sabendo que é perigoso.
Pode assim ser razoável considerar também o que podemos chamar um risco aceitável. Esta é por definição uma noção muito subjetiva, uma vez que pessoas diferentes terão opiniões diferentes sobre o que é aceitável. As suas situações também mudarão as suas opiniões. Por vezes, as pessoas que vivem longe de uma central nuclear aceitarão o risco associado a ter tal instalação, enquanto as que vivem perto do local podem não o fazer. As pessoas que trabalham na central terão uma perspetiva completamente diferente, pois quanto mais perto fica, mais fácil é chegar ao trabalho.
Devemos também estar cientes do facto de que para a sociedade em geral os cálculos de risco baseados em certos fatores estatísticos nunca são totalmente convincentes. As pessoas estão menos interessadas nos valores médios mundiais, mas na sua segurança local. E no caso de instalações nucleares e de um possível ataque terrorista - nenhum cálculo pode ser verdadeiramente útil. Tudo o que podemos dizer é que, em circunstâncias normais, os padrões de segurança na tecnologia nuclear tornam o risco nuclear muito menor do que o risco associado a qualquer outra tecnologia.
Paracelso, um médico e filósofo alemão que viveu no século XVI, ao estudar os efeitos de vários produtos químicos na saúde, chegou à conclusão de que é a dose que faz o veneno.
Para procedimentos médicos, quando a radiação é utilizada para fins diagnósticos (como radiografias) a dose é limitada a um nível seguro que ainda permite uma boa imagiologia dos nossos órgãos. No entanto, em radioterapia, o único objetivo do médico é combater o cancro e a dose utilizada pode ser muito elevada, embora direcionada para o tumor, pelo que não apresenta perigo grave para as partes saudáveis do nosso organismo. As complicações que aparecem após tal tratamento não são raras, mas são na sua maioria curáveis.
Aqui está uma tabela que mostra os microrriscos associados a alguns procedimentos de diagnóstico médico:| Procedimento médico |
Dose eficaz típica [mSv] |
Risco [microrrisco] |
| Exame de raios X de um membro | 0.01 | <0.5 |
| Radiografia dentária | 0.01 | <0.05 |
| Radiografia do tórax | 0.02/filme | 1 |
| Radiografia da cabeça | 0.07 | 3.5 |
| Tomografia da cabeça | 2 | 100 |
| Tomografia do tórax | 8 | 400 |
| Cintigrafia óssea com Tc-99m | 4 | 200 |
| Estudos dinâmicos do coração com Tc-99m | 6 | 330 |
Como se pode ver, o risco relativamente elevado de uma tomografia do tórax não é maior do que o risco de trabalhar um ano na indústria dos transportes. As utilizações destes procedimentos superam largamente quaisquer possíveis efeitos negativos em quase todos os casos e, além disso, os médicos geralmente apenas os utilizam como último recurso.
| Grandeza | Unidade | Definição | Notas |
| Dose absorvida (D) | gray (Gy) |
A energia absorvida no meio proveniente da radiação | 1 Gy = 1 J/kg |
| Dose equivalente (H) | sievert (Sv) | H = Q × D, onde D é a dose absorvida e Q é a Eficácia Biológica Relativa (EBR). | A dose equivalente não pode ser medida diretamente. Por exemplo, EBR é 1 para radiação gama, 5-10 para neutrões, e 20 para radiação alfa. |
| Dose eficaz (E) | sievert (Sv) | Soma ponderada pelo tecido das doses equivalentes em todos os tecidos e órgãos especificados do corpo. | Tem em conta a sensibilidade à radiação dos vários tecidos corporais. 1 Sv = 1 J/kg |
| Atividade | becquerel (Bq) | Número de desintegrações por segundo | Esta unidade é independente do tipo de radiação ou da sua energia. 1 Bq = 1 s-1 |
A partir de estudos de sobreviventes de Hiroshima e Nagasaki estima-se o risco em excesso de contrair cancro em 5% por Sv. No entanto, dado que aproximadamente 20% das mortes humanas são devidas a cancros, o nosso risco normal de contrair cancro mortal já é de 200.000 microrriscos. Isto significa que numa população de 10.000 pessoas irradiadas com uma dose de 1 Sv, aparecerão 500 casos de cancro em adição aos 2000 cancros devidos a outras razões.
As populações que habitam regiões naturalmente de elevada radiação são estudadas de modo a avaliar os efeitos de doses pequenas. Uma hipótese é que os efeitos adversos na saúde da radiação dependam linearmente da dose, mesmo nas doses mais baixas. Isto é conhecido como a Hipótese Linear Sem Limiar (LNT). A sua grande vantagem é a simplicidade e a facilidade de calcular os efeitos esperados. No entanto, após o acidente de Chernobyl, a estimativa LNT do número de cancros adicionais nos EUA devido à precipitação nuclear de Chernobyl estava completamente errada e nunca apareceram cancros adicionais devidos a esse evento nos EUA. Portanto, nas regiões de baixa dose, ou o fator de risco de 5% por Sv está fortemente sobreavaliado ou, em geral, a hipótese LNT deve ser rejeitada.Por exemplo, engolir 100 comprimidos de paracetamol de uma só vez resultaria provavelmente em morte. Então, de acordo com a hipótese LNT, o fator de risco associado a cada comprimido é 0,01. Isto significa que se 100 pessoas tomarem apenas um paracetamol, uma delas morrerá? Isto é improvável, o que sugere que a relação é neste caso não linear.
A relação efeito-dose é também muito provavelmente não linear.Os efeitos da radiação são frequentemente descritos como efeitos estocásticos ou determinísticos. Uma divisão melhor seriam efeitos precoces e tardios, mas não é a terminologia convencional.
Os efeitos determinísticos são simples de avaliar: quando a dose de radiação excede um certo valor limiar, aparece um efeito adverso (queimaduras cutâneas ou necrose, por exemplo). Implicam doses altas e são bastante raros. Os efeitos estocásticos são uma consequência de um "atingimento" puramente estatístico de uma célula viva por uma partícula ionizante (alfa, beta ou gama) e a criação de iões químicos perigosos conhecidos como radicais livres. Estes radicais atacam o ADN e como resultado a célula pode começar a dividir-se e a multiplicar-se de forma imprópria. Por outras palavras, a célula pode mutar e tornar-se uma célula cancerosa. De acordo com este raciocínio, mesmo uma dose de radiação ínfima tem hipótese de ser desastrosa. E se os efeitos são estatísticos então podem aumentar linearmente com a dose.
| Modelos determinísticos vs. estocásticos | |
| Nos modelos determinísticos | o resultado do modelo é totalmente determinado pelos valores dos parâmetros e pelas condições iniciais. |
| Os modelos estocásticos | possuem alguma aleatoriedade inerente. O mesmo conjunto de valores de parâmetros e condições iniciais levará a um conjunto de resultados diferentes. |
No entanto, cerca de 15.000 partículas atravessam os nossos corpos a cada segundo. Durante um único raio X médico somos expostos a 1011 raios gama. Então, com base na hipótese LNT, a hipótese de mutação maligna deve ser muito, muito baixa em cerca de 1 partícula em 30.000.000.000.000.000 (30 quadrilhões). Em 70 anos de vida, a probabilidade resultante de contrair cancro devido a esta radiação pode ser estimada em apenas 1 em 900.
O nosso sistema imunitário protege-nos eficientemente contra numerosas doenças, e ao tomar certos medicamentos (vacinas, por exemplo) sabemos que pode ser ativado e ficar pronto para combater o inimigo assim que apareça no nosso corpo. Em ratinhos irradiados com uma dose relativamente pequena de até 200 mSv, o nível de anticorpos aumentou substancialmente e diminuiu apenas após doses muito grandes. De facto, ratinhos irradiados com a dose de 0,5 - 1 Sv exibiram um número menor de cancros do que a população de ratinhos não irradiados. A irradiação de baixa dose é frequentemente usada para o tratamento do cancro e as altas doses de radiação utilizadas na terapia do cancro são melhor toleradas quando doses baixas e protetoras são administradas anteriormente.
Cerca de um milhão de mutações ocorrem naturalmente em cada célula todos os dias! Cerca de um décimo delas causa danos ao ADN de cadeia dupla. Para sobreviver, o nosso corpo tem um sistema natural de reparação. No entanto, se o dano ocorrer muito rapidamente e em grande escala, pode não ser possível repará-lo de forma suficientemente rápida ou completa. É por isso que os efeitos da radiação ionizante dependem não apenas da dose, mas também da taxa de dose, o que sugere uma resposta não linear.
Apesar de estudarmos os efeitos da radiação há muito tempo, ainda não temos um modelo de risco fiável. De momento, muitos modelos de risco utilizam um número de parâmetros que são ajustados a partir de experiências, mas cujo poder estatístico não é grande. Portanto, devemos também confiar no bom senso, que decorre da observação e não de especulações pouco fiáveis.
Esta foi a resposta de pessoas que se poderia esperar serem mais bem informadas, críticas e frequentemente com experiência científica. Assim, o que podemos esperar no caso de todos os outros cuja opinião é moldada principalmente pelos meios de comunicação de massa e a maioria dos meios de comunicação normalmente exagera os riscos reais. É por isso que as pessoas que frequentemente se opõem a centrais nucleares devido a preocupações de segurança considerarão o risco de usar raios X inferior ao que realmente é.
Isto significa que, numa população de um milhão de pessoas irradiadas com uma dose de 1 Sv, esperam-se 50.000 mortes em excesso. Se a dose for reduzida para 1 mSv, o número de mortes é reduzido para 50, equivalente a 50 microrriscos. Devemos salientar que a consistência do nosso raciocínio requer uma administração instantânea da dose, pois a base da LNT são os efeitos das explosões atómicas no Japão, que ocorreram em cerca de 10-8 segundos.
Entretanto, a dose anual em excesso de 1 mSv está a causar custos económicos reais. A estimativa de Cohen do custo de uma vida hipoteticamente salva devido a um limite de dose tão baixo traduz-se num custo anual de 2,5 mil milhões de dólares para o contribuinte americano. Isto poderia ser grandemente reduzido se o limite de dose de radiação fosse aumentado por um fator de 10, consistente com o intervalo típico mundial do nível natural de radiação.
Estamos expostos à radiação nuclear natural todo o tempo, enquanto a humanidade produz radiação artificialmente com enormes benefícios mas também com alguns riscos. Os benefícios incluem a energia nuclear, as utilizações na esterilização e em procedimentos médicos que ajudam a salvar milhões de pessoas.
Espera-se que os governos e a opinião pública sobre a tecnologia nuclear evoluam, pois a energia alternativa é uma questão muito urgente e a energia nuclear é provavelmente a forma mais segura, limpa e eficiente de gerar grandes quantidades de eletricidade. Se as decisões forem tomadas em bases puramente científicas, sem a influência de fatores políticos ou económicos, há uma hipótese de que no futuro a radiação nuclear seja tratada em pé de igualdade com outros riscos. Quanto maiores os riscos, mais assustados ficamos. Mas quanto mais assustados ficamos, mais esforços devem ser feitos para perceber do que temos medo e se os nossos medos são fundamentados.