APLICAÇÃO DA RADIOLOGIA: GERAÇÃO DE ENERGIA
Moisés José dos Santos Freitas – UNESC
Karinn de Araújo Soares – UNESC
Ronald Gerard Silva - UNESC
INTRODUÇÃO
Desde o século XX o mundo vive a “era da tecnologia”, caracterizada pela
rápida aplicação de conhecimentos científicos na produção de bens tecnológicos, mas,
além disso, pela grande proximidade do público leigo com essa produção.
Os desenvolvimentos permeiam diversas áreas, possuindo um efeito exponencial
na vida das pessoas, que, se por um lado, leva a uma vida mais agitada, o surgimento do
stress e a poluição do meio ambiente, por outro, as pessoas vivem cada vez mais e com
maior conforto.
Não é correto deixar de mencionar, entretanto, que problemas milenares como
preconceito, terrorismo e desigualdades sociais ainda se mantêm vivos, e que tanto
conforto para uma população tão grande custa caro.
Hoje, a busca por processos de desenvolvimento sem agressão ao meio ambiente
é o grande desafio tecnológico do mundo e boa parte dessa busca está voltada para as
fontes alternativas de geração de energia não poluentes e renováveis.
As fontes convencionais de energia, tipo petróleo, gás natural, carvão e
hidrelétrica, provocam efeitos sérios sobre o meio ambiente que vão do efeito estufa à
morte da fauna e flora de toda uma região. As fontes alternativas de energia, tipo os
ventos, as marés, energia geotérmica, solar e nuclear, ainda assim, possuem limitações
que vão desde a baixa eficiência e a alta periculosidade dos rejeitos, até o baque que
causariam na indústria mundial, principalmente a do petróleo e a automobilística.
Dentro dessa conjectura, a radiologia possui grande expressividade na medida
em que duas poderosas e promissoras fontes de energia, tanto elétrica como térmica,
fazem parte dos conhecimentos desta área. Trata-se da energia das radiações solares e
dos núcleos radioativos e é sobre essas duas formas alternativas de gerar energia que
“Aplicação da radiologia: geração de energia” vai tratar, na tentativa de alertar a
comunidade sobre os ricos/esperança de mudança nos próximos anos e como a
radiologia poderá contribuir para que isso aconteça.
METODOLOGIA
Este estudo pode ser classificado como uma pesquisa bibliográfica, no qual,
primou-se especialmente por desenvolver o tema geração de energia em pavimentos até
chegar aos tópicos centrais: energia solar e energia nuclear.
A abordagem é iniciada a partir de como a energia influencia a vida das pessoas
e dos problemas em se achar fontes alternativas viáveis. Em seguida, avaliaram-se os
princípios de aproveitamento da energia solar para geração de energia, mencionando
suas vantagens e desvantagens e como essa energia já pode estar influenciando a vida
das pessoas de forma direta, dando ênfase às patologias resultantes.
Foi também acrescentado um tópico sobre princípios básicos de física nuclear
buscando facilitar a compreensão do quão magnífico é o aproveitamento dessa energia,
acompanhado dos processos de aferição da energia nuclear (fissão e fusão), suas
vantagens e desvantagens; não deixando de mencionar a amostragem do potencial
bélico de tal energia.
A ENERGIA SOLAR
Energia solar é a energia proveniente do Sol resultante de reações de combustão
e nucleares em seu interior. Essa energia há milhares de anos alimenta de energia o
nosso planeta, sendo, portanto grande responsável pela vida e pelas suas propriedades
geofísicas.
Acredita-se que os primeiros seres vivos, capazes de aproveitar o potencial
energético do Sol para a geração de energia aproveitável pela vida, foram seres
unicelulares fotossintetizantes. Hoje, o maior exemplo que podemos ter de seres desse
tipo são as próprias plantas.
O homem, em toda a sua sapiência, sempre sabe reconhecer uma boa idéia e
copiar. Hoje, o aproveitamento da energia solar na geração de energia térmica e elétrica
para o abastecimento de cidades e indústrias é uma realidade amplamente conhecida e
aplicada.
a) Painéis solares térmicos
Destinam à geração de energia térmica a partir da energia solar que sobre eles
incide. Esta radiação solar possui um comprimento de onda relativamente grande, o que
a impossibilita de transpassar material maciço, sendo prontamente absorvida pela
matéria e convertida em calor.
Nos painéis solares, é justamente isso o que ocorre. De lá, esse calor é
transmitido para um fluido (ar, água, vapor, fluido térmico, etc.) que transfere o calor
para o local de utilização (secador, aquecedor, motor, refrigerador).
b) Painéis solares fotovoltaicos
A matéria é dotada dessa propriedade de uma propriedade chamada carga
elétrica em suas partículas constituintes (prótons e elétrons) que pode ser aproveitada
para a geração de energia, mas como a quantidade de cargas negativas é igual à de
cargas positivas, essa propriedade é macroscopicamente escondida.
Uma maneira de libertar essa propriedade se chama efeito fotoelétrico que
consiste na extração de elétrons da matéria a partir de radiações de energia suficiente.
As radiações solares possuem essa propriedade de interação.
Os painéis solares fotovoltaicos se utilizam dessa propriedade justamente para
gerar energia elétrica. A conversão direta da radiação solar em eletricidade é feita em
materiais semicondutores, por incidência de fótons solares por forma a gerar corrente
elétrica.
c) Vantagens do uso da energia solar
♣ Fácil adaptabilidade dos módulos e portabilidade;
♣ Custo de operação reduzido;
♣ Tecnologia apresenta qualidades ecológicas, não polui.
d) Desvantagens do uso da energia solar
♣ Custo elevado de manutenção;
♣ O rendimento real da conversão de energia solar em energia elétrica é
baixo;
FÍSICA NUCLEAR
É o ramo da física que estuda as propriedades, os comportamentos dos núcleos
atômicos e as reações nucleares.
Os núcleos são feitos de prótons e nêutrons.
Os prótons possuem a carga positiva do átomo. O número de prótons que possui
um átomo é chamado número atômico, e é representado pela letra Z.
Os nêutrons são partículas de carga elétrica nula. O número de nêutrons do
núcleo é representado pela letra N.
A soma do número de prótons com o número de nêutrons resulta no número da
massa do núcleo (A), e como a massa da eletrosfera é milhares de vezes menor que a do
átomo, considera-se que a massa do átomo é, por aproximação, igual à massa do núcleo.
É importante salientar que o núcleo não é um corpo sólido, com uma superfície
bem definida, mas suas partículas nucleares são formadas por outras partículas (quarks)
que nem ao menos possuem massa de repouso e não apresentam um formato definido.
Entretanto, foi-se possível estabelecer que o núcleo possua um raio efetivo que é dado
por:
r = r0 · A 1/3
onde A é o número de massa do núcleo. A unidade de medida o femtômetro, que
corresponde a 10-15 metro.
Umas das grandes questões pela qual a física moderna teve que passar foi
justamente como poderiam os prótons se manter unidos no núcleo, mesmo possuindo
cargas elétricas de mesmo sinal, implicando uma repulsão enorme entre os núcleons.
Fez-se, então, necessário atribuir a existência de uma força que mantém os núcleons
unidos entre si para formar o núcleo, suficientemente intensa para superar a força
eletromagnética de repulsão entre os prótons: força nuclear. Como essa força não é
sentida fora do núcleo, diz-se que ela é uma força de curto alcance.
É justamente o tipo de interação que dá origem a essa força que fornece a
energia nuclear necessária à geração de energia elétrica ou térmica.
Pela ilustre equação E = mc² de Albert Einstein, podemos inferir que a uma
determinada quantidade de massa m, corresponde uma dada quantidade de energia E.
Para pequenas quantidades de massa, correspondem enormes quantidades de energia,
devido o fator c² ser uma constante de valor muito grande – velocidade limite no
universo ao quadrado.
Um fato interessante observado experimentalmente, diz que a massa M de um
núcleo é menor que a massa total ∑m das partículas que o compõem (prótons e
nêutrons).
Isso significa que parte da massa dessas partículas é consumida para que haja a
interação e conseqüentemente a ligação entre prótons e nêutrons. Essa energia é
denominada energia de ligação e é expressa:
ΔE = Σ(mc²) - Mc²
ENERGIA NUCLEAR
É a energia obtida através de reações nucleares onde há alterações na
composição do núcleo com a geração de um novo núcleo, ou outros núcleos de massa
intermediária, com a conversão de massa em energia.
Existem duas formas de o homem aproveitar essa energia nuclear para convertêla em calor: pela fissão nuclear e pela fusão nuclear.
a) Fissão nuclear
A fissão nuclear consiste na quebra de um núcleo atômico em duas ou mais
partes, gerando como produtos átomos de elementos diferentes e uma grande quantidade
de energia.
A fissão pode ocorrer de forma espontânea em alguns elementos ou de forma
induzida. Normalmente, na reação induzida, busca-se uma reação em cadeia, que de
acordo com a técnica adotada podem ocorrer de forma explosiva ou controlada. O
processo induzido de forma controlada é o utilizado na geração de energia nos reatores
nucleares.
b) Funcionamento das centrais nucleares
No reator, dá-se a transformação da energia nuclear em energia térmica, através
da reação em cadeia que cede sua energia para o fluido circulante que se transforma em
vapor nas caldeiras - na maioria dos casos esse fluido é a água [pesada].
Na turbina, dá-se a transformação da energia térmica em energia mecânica,
através da ação do vapor de água sobre as pás da turbina.
No gerador, a energia mecânica se transforma em energia elétrica.
c) Vantagens do uso da energia nuclear
A energia nuclear é uma forma de energia que não emite nenhum gás de efeito
estufa e nenhum gás causador de chuvas ácidas, além disso, não emite nenhum metal
carcinogênico, teratogênico ou mutagênico e não libera gases ou partículas que causem
poluição urbana ou diminuição da camada de ozônio.
d) Desvantagens do uso da energia nuclear
A construção dos reatores tem custos muito elevados, devido aos sistemas de
emergência, de contenção de resíduos radioativos e de armazenamento. As
conseqüências de acidente são catastróficas, há risco de fugas de radiação dos reatores
mesmo bem isolados, a água que refrigera os reatores por vezes aparece com elevados
níveis de radioatividade e a acumulação de lixos radioativos.
e) Fusão nuclear
Na fusão nuclear ao menos dois núcleos leves se unem para produzir um novo
núcleo. Isso ocorre apenas com núcleos leves devido à energia de ligação por núcleon
aumentar quando ocorre esse tipo de fenômeno. Os produtos finais das reações de fissão
são livres de resíduos radioativos de longa vida.
Esse fenômeno é o mesmo que ocorre nas estrelas como o Sol, e é responsável
até pela energia solar de que desfruta a vida desde muito tempo.
CONSIDERAÇÕES FINAIS
A geração de energia como uma das várias aplicações da radiologia é um dos
campos que mais abre vaga para a aplicação de conhecimentos de alto nível, além de ser
essa uma preocupação geral de todas as nações do globo. Energia limpa e barata é hoje
um tesouro extensamente procurado, assinalando uma mudança inevitável dos padrões
de geração de energia para os próximos anos.
A consciência de tal fato é direito de todos, visto as enormes mudanças na vida
diária que irá trazer. A tentativa de alertar a comunidade sobre os ricos/esperança de
mudança nos próximos anos e como a radiologia poderá está contribuindo para que isso
aconteça a partir de seu conhecimento construído foram os focos deste trabalho.
Palavras-chave: Geração de energia, Energia Solar, Energia nuclear
REFERÊNCIAS
MAYER-KUCKUK, T. Física nuclear, Lisboa: Fundação Calouste Gulbenkian, 1993.
HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; KRANE, Kenneth S, Física nuclear. Rio de
Janeiro: LTC, 1996. cap. 54, p. 237-260: Física 4.
HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; KRANE, Kenneth S, Energia nuclear. Rio de
Janeiro: LTC, 1996. cap. 55, p. 261-279: Física 4.
COSTA, Jorge Cruz. Conversão térmica da energia solar, SPES/INETI. Disponível
em
<http://www.spes.pt/Manual_Instaladores.pdf.> Acesso em: 17 out. 2006.
HINRICHS, Roger A.; KLEINBACH, Merlin. Energia e meio ambiente. Editora
Thomson, 2003
GALVÃO, Ricardo M. O. A questão energética e a fusão nuclear controlada.
CBFT/MCT, 2005.
* Aluno de graduação em Tecnólogo em Radiologia Médica – UNESC / Faculdade São
Gabriel [email protected]
** Professora Mestranda em Ciências e Saúde (UFPI) da Disciplina de Biofísica –
UNESC / Faculdade São Gabriel [email protected]
***Professor Especialista em Administração Hospitalar (Faculdade Santo Agostinho)
das Disciplinas Introdução à Radiologia e Anatomia Radiológica – UNESC / Faculdade
São Gabriel [email protected]