Os liquidatários retirando grafite do teto do reator nº 1 é uma das cenas mais assustadoras da série de sucesso Chernobyl, que estreou em 2019. 4 na Usina Nuclear de Chernobyl, epicentro do pior acidente nuclear da história do mundo. Esses homens foram enviados para remover grandes pedaços de grafite do invólucro do reator, que antes continham a radiação, como parte do esforço de limpeza após o colapso nuclear de 1986 perto de Pripyat, na Ucrânia.
Enquanto isso, uma fraca comoção de clique ocorre nos bastidores, aumentando e se tornando recorrente conforme os trabalhadores abrem caminho pelo escritório até o telhado. De onde vem esse clique sinistro? Contadores Geiger, que são instrumentos usados para medir e detectar radiação ionizante – neste caso, detritos nucleares radioativos – são usados neste experimento.
Apesar do fato de que essas máquinas de tique-taque são muito reais, elas aparecem em 182 filmes de ficção científica, de acordo com o IMDB. A presença de radioatividade que produz raios alfa, beta ou gama é detectada por contadores Geiger. Urânio e tório, dois elementos naturais, são radioativos. Como demonstra o desastre de Chernobyl, tecnologias feitas pelo homem, como bombas nucleares e usinas de fissão, também podem aumentar perigosamente os níveis naturais de radioatividade. Mas exatamente como os contadores Geiger funcionam e por que eles fazem aquele som de clique reconhecível são desconhecidos.
Enquanto conduziam experimentos para demonstrar que o núcleo atômico é uma zona de alta densidade no centro de um átomo, pesquisadores britânicos desenvolveram o contador Geiger no início do século XX. No passado, os cientistas acreditavam que o átomo continha material sólido.
O principal inventor do dispositivo foi Hans Geiger, que trabalhou como assistente de laboratório de pós-doutorado de Ernest B. Rutherford enquanto ele estudava átomos na Universidade de Manchester. Geiger havia descoberto que dois isótopos de urânio, cada um com o mesmo número de prótons que o elemento, mas diferentes números de nêutrons, emitem partículas alfa com duas energias distintas quando decaem. Existem dois prótons e dois nêutrons em uma partícula alfa. Um elétron ou pósitron movendo-se em alta velocidade e alta energia é conhecido como partícula beta. Essas duas partículas são liberadas por elementos em decomposição radioativa.
A ionização, na qual átomos ou moléculas adquirem ou perdem elétrons e se tornam eletricamente carregados, é o mecanismo pelo qual funcionam os contadores Geiger.
Um fio central de tungstênio no dispositivo é energizado em alta tensão por um transformador e capacitores em um circuito elétrico. Os capacitores mantêm o nível de tensão constante enquanto a tensão é aumentada pelo transformador.
Um tubo de gás inerte equipado com uma janela, como argônio ou xenônio, envolve o fio. O gás dentro é ionizado conforme as partículas radioativas passam pela janela. Os elétrons do gás se desprendem de seus núcleos. Os elétrons são atraídos para o fio positivo. Eles colidem com moléculas de gás adicionais e as ionizam enquanto viajam. Isso resulta em muitos elétrons indo em direção ao fio.
Um pulso de corrente viaja do fio para a casca externa do tubo como resultado da capacidade do gás ionizado de conduzir eletricidade. O contador Geiger emite um som de clique como resultado desse pulso. A frequência do som é proporcional ao número de íons produzidos em um minuto. Além disso, o sinal tem a capacidade de mover uma agulha em uma escala ou produzir um número em uma leitura de informações.
Os íons e elétrons são rapidamente reabsorvidos de volta ao gás quando o pulso sai do tubo, e o detector se reinicia. Quenching é o nome desse processo. Isso pode ser feito muito bem por meio de um gás extintor que retém as partículas positivas ou por controles eletrônicos que alteram as tensões no cilindro.
Earl Scime, professor de física e astronomia da West Virginia University, disse à Popular Mechanics: “Um contador Geiger muito simples… está na casa de todos”. Em essência, todo detector de fumaça é um contador Geiger. Quando a fumaça atrapalha as partículas alfa radioativas que chegam ao detector de fumaça, o sinal desaparece e o alarme soa. Ele detecta partículas alfa provenientes de uma fonte radioativa.
Se você estiver interessado em métodos DIY para medir a radiação em casa, poderá encontrar facilmente instruções detalhadas para fazer contadores Geiger.
Lawrence Greenwood, um colega de laboratório em química e engenharia nuclear no Pacific Northwest National Laboratory, disse à Popular Mechanics: “Existem muitos kits que você pode comprar para todos os tipos de preços, dependendo de quão sofisticado você deseja ser.” Por menos de $ 100, você pode comprar uma unidade e configurá-la. Naturalmente, cabe a você garantir que ele funcione corretamente. Eles não foram verificados ou calibrados.”
De acordo com Greenwood, alguns aplicativos afirmam transformar um smartphone em um contador Geiger. É chamado de contador Geiger, mas não é totalmente preciso. O procedimento básico é cobrir a lente da câmera enquanto a cobre e liga. Você verá flashes pelos aplicativos.”
De acordo com Greenwood, as organizações estão atentas à radiação em todos os Estados Unidos para proteger o público. De acordo com o site da Comissão Reguladora Nuclear, o sistema RadNet da Agência de Proteção Ambiental dos EUA, que rastreia dados do ar, fornece dados de radiação sofisticados. Leite pasteurizado, precipitação ao ar livre e água potável são todos examinados por seus pesquisadores.
Greenwood aconselha os leitores da Popular Mechanics a “estudar” o significado da radiação em vez de ficar com muito medo. Uma pequena quantidade de radiação não significa necessariamente que será prejudicial para você.
