Cinza nuclear
Cinza nuclear ou precipitação nuclear é a perigosa radiação residual de uma explosão nuclear e recebeu este nome pelo fato de que, efetivamente, cai através da atmosfera na qual é espalhada durante a explosão. O termo refere-se, frequentemente, ao pó radiativo criado quando uma arma nuclear explode. Este pó radiativo é um tipo de contaminação radiativa.
Cinza nuclear pode também se referir a acidentes nucleares, embora um reactor 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.
Volatilidade
O ponto de ebulição de um determinado elemento (ou de seus compostos) é capaz de controlar a percentagem 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.
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.
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, produzindo a cinza nuclear. As fontes desta radiação ionizante residual são:
Há vários tipos de cinza nuclear, variando do mais global para os tipos de área mais restrita.
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.
Há variados tipos de cinza nuclear, desde o tipo global até a tipos mais restritivos relativamente à área.
Cinza global
Após uma explosão aérea, os produtos da fissão, o material nuclear não-fissionado, e os restos da arma que foram vaporizados pelo calor da explosão condensar-se-ão numa fina suspensão de pequeníssimas partículas com diâmetro entre 10 nm e 20 µm. Estas partículas podem ser rapidamente arrastadas para a estratosfera, em particular nos casos em que a potência da explosão ultrapassa as 10 kton. Após semanas, as partículas serão dispersadas por ventos atmosféricos e, gradualmente, depositar-se-ão na superfície terrestre após semanas, meses, ou mesmo anos na forma de cinza nuclear global. O perigo radiobiológico representado pela cinza nuclear global é, essencialmente, a longo prazo devido à acumulação potencial de radioisótopos de vida longa, tais como o estrôncio-90 e o césio-137, no corpo humano por ingestão de alimentos que tenham previamente incorporado estes materiais radiactivos. Tal perigo é muito menos sério que aqueles associados à cinza nuclear local e, como tal, não é aqui discutido em profundidade. Cinza nuclear local representa uma muito maior preocupação operacional imediata.
Cinza local
Consoante a explosão nuclear se dê em terra ou em água, enormes quantidades de terra ou água serão vaporizadas pelo calor da explosão e ascenderão na atmosfera, formando uma nuvem radioactiva. Este material, à medida que se for condensando, tornar-se-á radiactivo devido aos produtos de fissão e outros radiocontaminantes que se tornaram activados neutronicamente. Existirão grandes quantidades de partículas, com diâmetros a variarem desde menos de 100 nm até vários milímetros, geradas numa explosão superficial. Estas adicionar-se-ão às partículas finas que contribuem para a cinza global. As partículas de maiores dimensões não ascenderão até à estratosfera e, consequentemente, depositar-se-ão na superfície terrestre em cerca de 24 horas na forma de cinza local.
Há vários factores que podem influenciar o comportamento da cinza nuclear, de salientar a geometria e o impacto da explosão.
Localização
Há duas considerações principais para a localização de uma explosão: altitude e composição da superfície. Uma arma nuclear detonada no ar produzirá menos cinza que uma explosão de igual potência junto ao solo. Isto deve-se ao facto de que uma menor quantidade de partículas serão contaminadas e impulsionadas pela explosão. Detonações à superfície tendem a produzir mais cinza nuclear. No caso de detonações junto à água, as partículas tendem a ser bastante menores e mais leves, pelo que produzem menor quantidade de cinza local embora tendam a espalhar-se por uma área superior. As partículas contêm essencialmente sais do mar com alguma água; estas partículas podem causar a formação de nuvens e consequente chuva radiativa local, bem como áreas de alto nível de cinza local. Cinza nuclear resultante de água do mar é particularmente perigosa devido à dificuldade de ser removida com água limpa.
Meteorologia
Condições meteorológicas influenciam grandemente a cinza nuclear, em particular a de tipo local. Ventos atmosféricos são capazes de espalhar a cinza por enormes áreas. Por exemplo, como resultado de uma explosão superficial de um engenho termonuclear de 15 Mton no Atol de Bikini a 1 de Março de 1954, uma área do Pacífico em forma de charuto, com extensão de mais de 500 km no sentido do vento e variando em largura até um máximo de 100 km, foi severamente contaminada. Neve e chuva, especialmente se provenientes the altitudes consideráveis, acelerarão a queda de cinza local. Sob condições meteorológicas especiais, tais como aguaceiros originários acima da nuvem radiactiva, poderão ocorrer áreas limitadas de elevada contaminação adjacentes (no sentido do vento) à zona da explosão.
Uma ampla gama de alterações biológicas podem seguir-se à irradiação de animais. Estas alterações variam desde morte rápida causada por doses maciças de radiação penetrante em todo o corpo, até vidas essencialmente normais durante períodos variáveis de tempo até ao desenvolvimento de efeitos atrasados da radiação, isto no caso de exposição a doses baixas.
Curto prazo
Dose semiletal: quando comparados os efeitos de vários tipos ou circunstâncias, a dose que é letal para 50% de uma dada população é um parâmetro muito útil. O termo é normalmente definido para um tempo específico, sendo limitado, em geral, a estudos de letalidade elevada. Os períodos de tempo comummente usados são de 30 dias ou menos para a maior parte dos pequenos animais de laboratório e 60 dias para grande animais, incluindo os seres humanos. É pressuposto que o cálculo que da dose semiletal é elaborado partindo do pressuposto que os indivíduos ao qual se refere não sofreram préviamente qualquer dano nem qualquer tratamento médico. Foi estimado há alguns anos que com os melhores cuidados médicos disponíveis, a dose semiletal para raios gama é de 3.5 Gy, enquanto que sob as adversas condições de guerra (dieta pobre, escassos cuidados médicos, etc) a dose semiletal será de 2,5 Gy (250 Rads).
Longo prazo
Efeitos posteriores da radiação ocorrem na sequência de grandes amplitudes de radiação e doses radiativas. Os efeitos retardados podem surgir meses ou mesmo anos após a irradiação e incluem uma grande variedade de efeitos que poderão envolver quase todos os tecidos ou órgãos. Algumas das consequências retardadas da radiação são encurtamento do tempo de vida, carcinogénese, formação de cataratas, radiodermatite crónica, diminuição de fertilidade, e mutações genéticas.
Ferimentos por explosão e queimaduras, resultantes da utilização de armas nucleares com fins militares, em muitos casos poderão ultrapassar largamente os ferimentos resultantes da radiação. No entanto, os efeitos da radiação são consideravelmente mais complexos e variados do que os efeitos da explosão e os efeitos térmicos, e são, portanto, alvo de relativo desconhecimento. Quanto mais próxima do solo for detonada a arma nuclear, mais pó e detritos serão levantados no ar, resultando numa maior quantidade de cinza nuclear local. De um ponto de vista táctico, tal tem a desvantagem de dificultar a movimentação e coordenação de uma eventual força invasora/ocupadora no terreno até que a cinza se deposite; mais directamente, um impacto no solo limita enormemente o potencial destrutivo da bomba. Por estes motivos, explosões no solo não são normalmente consideradas favoráveis do ponto de vista táctico, com a excepção de alvos subterrâneos blindados, tais como silos de míssil ou centros de comando. A táctica de "salgar" o território inimigo com explosões nucleares de alto teor de cinza pode ser usada para negar ao inimigo o acesso à área contaminada, mas tal prática não é considerada pelos seus críticos como sendo um acto militarmente ético.
