#105 - Radioatividade da Água do Mar

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O objetivo deste ensaio e verificar a radioatividade da água do mar.

Escrito e desenvolvido por Léo Corradini 

Para este ensaio criei um suporte para a válvula Geiger-Müller que permitiu mantê-la centralizada e isolada eletricamente da solução sob teste.

A válvula foi montada dentro de um tubo de polipropileno (proveta de 10 mL) colado no centro de um vasilhame PET cortado, isso permitiu testar uma amostra de 600 mL.
Esse volume foi suficiente para cobrir toda a extensão da câmara de ionização da válvula SBM-20.
Os plásticos devem produzir muito pouca ou nenhuma radioatividade extra.

Usei a válvula Gelger russa SBM-20 (1) ligada eletricamente por dois contatos de latão especialmente criados para esse teste.

Foram feitos seis ensaios com 24 horas de duração cada, os resultados são em contagens por minuto (CPM) (2).

- Válvula fora do suporte, radiação de fundo (3).

- Ensaio em branco, nenhum líquido adicionado no dispositivo.

- Ensaio de 600 mL de água do mar.

- Ensaio de 600 mL de água destilada.

- Ensaio de 600 mL de solução com 1400 mg de cloreto de potássio (4) em 800 mL de água destilada.

- Ensaio de 600 mL de água da torneira filtrada.

Resultados:

Radiação de fundo: 32515 contagens em 1440 minutos -> 22,58 CPM

Ensaio em branco: 30918 contagens em 1440 minutos -> 21,47 CPM

Água do mar: 29250 contagens em 1440 minutos -> 20,31 CPM

Água destilada: 29272 contagens em 1440 minutos -> 20,33 CPM 

Solução de cloreto de potássio: 29538 contagens em 1440 minutos -> 20,51 CPM

Água da torneira filtrada: 29381 contagens em 1440 minutos -> 20,40 CPM

Conclusões:

A radiação de fundo resultou um valor maior de todos os testes demonstrando que ocorreu o efeito blindagem.

O efeito blindagem acontece quando colocamos um material muito pouco radioativo sobre ou próximo da válvula Geiger. 
Os valores medidos tendem para números mais baixos que os da radiação de fundo.
Os polímeros e a água blindaram a válvula de parte da radiação de fundo.

A água do mar e a água destilada mostraram praticamente o mesmo valor e demonstraram que são pouco radioativas.
Nem mesmo a pequena quantidade de potássio presente na água do mar (380 mg/litro) foi suficiente para gerar um aumento da radioatividade.

A solução de cloreto de potássio mostrou, como esperado, um valor maior, consequência da presença do potássio.

A surpresa ficou por conta da água da torneira que mostrou um valor discretamente maior que da água do mar e destilada.
Não é incomum as águas doces estarem contaminadas com radônio e seus filhos.
Isso acontece por duas razões, as águas das chuvas lavam a atmosfera que sempre tem pequenas quantidades de Radônio (5) e filhos.
As águas de poços artesianos também trazem radônio e filhos produzidos nas camadas de rochas e solos.  

De qualquer forma, isso precisa ser melhor investigado.

Podemos dizer que estando dentro da água, temos algum grau de proteção da radiação de fundo.

(1) A válvula russa SBM-20 é sem dúvida a mais popular entre os hobistas.
Ela é mais fina e mais comprida que a americana LND-712, e por não ter a janela de mica, não é capaz de detectar partículas Alfa.
No entanto, tem o volume da câmara de ionização maior que a torna mais sensível para as radiações Beta e Gama.

(2) Cada ensaio teve duração de 24 horas, a unidade usada é CPM (Contagens Por Minuto).
Para calcular os resultados em CPM basta dividir o valor totalizado de contagens pelo tempo de ensaio em minutos.
O caráter aleatório do fenômeno da emissão radioativa torna medidas de curta duração um tanto erráticas.
Em função desse comportamento, médias produzidas por totalizações de longa duração dão valores mais consistentes.
Isso é particularmente importante para a medição de níveis baixos de radiação.
Assim, podemos dizer que os resultados dos ensaios são médias de 1440 leituras.

(3) A radiação de fundo é o resultado da radioatividade natural do ambiente, ela é composta basicamente pela radiação do radônio e carbono-14 presentes na atmosfera, também por múons produzidos na alta atmosfera e outros elementos radioativos que contaminam todos os materiais a nossa volta.

Atualmente, diz-se que abaixo de 40 CPM é considerado seguro, entre 40 e 80 CPM é um nível moderado e acima de 80 CPM é perigoso para a nossa saúde.

(4) O potássio é composto por três isótopos, um deles é radioativo:

                Potássio-39 - 93,26 % - estável
                Potássio-40 - 0,0117 % - radioativo
                Potássio-41 - 6,73 % - estável

A meia vida do Potássio-40 é 1,26 bilhão de anos.
Um grama de Potássio produz 30,65 desintegrações por segundo.
Sendo 88,8 % emissão de partículas Beta resultando em Cálcio-40 e 11,2 % de emissão de radiação Gama resultando em Argônio-40.

O Potássio-40 é mais radioativo que o Urânio e o Tório.

                Atividade específica:

               K-40 = 262000 Bq/g
               U-238 = 12348 Bq/g
               Th-232 = 4057 Bq/g

No entanto, a quantidade do isótopo radioativo no Potássio é pequena e seus filhos, diferentemente do Urânio e do Tório, não são radioativos.

(5) Um dos produtos da cadeia de desintegração do Urânio e do Tório é o gás Radônio.

O Radônio é um gás nobre e radioativo (emite Alfa), portanto quimicamente inerte, e tende a escapar pela porosidade natural das rochas e solos e contaminar a atmosfera e águas.

O Urânio gera o Radônio-222 com meia vida de 3,8 dias, o Tório gera o Radônio-220 (Torônio) com meia vida de 55 segundos.

Em particular o Radônio(222) gerado pelo Urânio, por ter meia vida relativamente longa (3,8 dias), tem mais tempo para escapar e contaminar o ar e as águas.

Os filhos do Radônio também são radioativos e produzem radiações Alfa, Beta e Gama, são eles:

O Polônio-218, meia-vida 3,05 minutos, faz um decaimento Alfa em Chumbo-214.

O Chumbo-214, meia-vida 26,8 minutos, faz um decaimento Beta e Gama em Bismuto-214.

O Bismuto-214, meia-vida 19,8 minutos, faz um decaimento Beta e Gama em Polônio-214.

O Polônio-214, meia-vida 164 microssegundos, faz um decaimento Alfa em Chumbo-210.

O Chumbo-210, meia-vida 22,3 anos, faz um decaimento Beta e Gama em Bismuto-210.

O Bismuto-210, meia-vida 5,01 dias, faz um decaimento Beta e Gama em Polônio-210.

O Polônio-210, meia-vida 138,38 dias, faz um decaimento Alfa em Chumbo-206.

E finalmente não temos mais radioatividade, o Chumbo-206 é estável.

Como a produção do Radônio é contínua, a atmosfera e as águas sempre têm algum grau de radioatividade.

Veja também:

https://potassio-40.blogspot.com/2018/09/valvula-geiger-muller-sbm-20.html