Há cenários que ninguém quer ver acontecer, mas que a ciência tenta compreender antes que seja tarde. É o caso da queda radioativa resultante de um acidente ou explosão nuclear, um fenómeno em que pequenas partículas podem transportar informação crucial sobre o que aconteceu, como se formaram e que riscos podem representar. Segundo o ‘Science Alert’, uma equipa do Lawrence Livermore National Laboratory, nos Estados Unidos, recriou em laboratório uma parte das condições extremas de uma bola de fogo nuclear para estudar esse processo.
A investigação, publicada na revista científica ‘Analytical Chemistry’, não envolveu qualquer reação nuclear real. Em vez disso, os cientistas usaram um tubo de plasma de alta temperatura para simular uma parte do ambiente criado por uma bola de fogo nuclear, observando como determinados elementos vaporizados se comportam quando arrefecem e se transformam em partículas.
Os investigadores partiram de três elementos: urânio, usado como combustível em muitas armas e reatores; césio, um subproduto radioativo da fissão nuclear; e cério, utilizado como substituto do plutónio, elemento presente em armas nucleares. O objetivo era perceber como estes materiais condensam, se misturam e deixam pistas químicas depois de expostos a temperaturas extremas.
Para isso, a equipa testou dois cenários de arrefecimento. Num deles, a temperatura descia de forma contínua. No outro, os materiais permaneciam durante mais tempo a temperaturas muito elevadas antes de arrefecerem rapidamente. A diferença é importante porque, como explicou a química Rakia Dhaoui, o tempo que os materiais passam a altas temperaturas pode alterar reações químicas e influenciar a forma como elementos voláteis, como o césio, se incorporam nas partículas.
No interior do reator de fluxo de plasma, com cerca de um metro de comprimento, os elementos foram aquecidos até aproximadamente 5.000 Kelvin, o equivalente a cerca de 4.727 graus Celsius. A essa temperatura, tudo é vaporizado, como aconteceria no ambiente inicial de uma explosão nuclear. A parte decisiva vem depois: perceber como esse material arrefece, condensa e ganha forma.
O urânio e o cério apresentaram comportamentos relativamente semelhantes. Ambos condensaram cedo, logo que a temperatura começou a baixar, tanto no cenário de arrefecimento contínuo como no cenário em que o calor extremo foi mantido por mais tempo. Ainda assim, houve diferenças nos compostos adicionais que estes elementos formaram durante o processo.
O césio foi a surpresa. Ao contrário dos outros elementos, condensou mais tarde nos dois cenários. E, quando a temperatura se manteve elevada durante mais tempo, misturou-se mais com outros materiais e formou compostos químicos mais complexos. Esse comportamento é relevante porque o césio é um elemento volátil e pode influenciar a forma como a queda radioativa se distribui e é interpretada.
A utilidade deste tipo de experiência não está apenas em prever o que pode acontecer após um evento nuclear. Também pode ajudar os cientistas a fazer o caminho inverso: analisar partículas recolhidas depois de um incidente e reconstruir as condições que lhes deram origem. Como explicou Dhaoui, estas partículas preservam um registo da forma como se formaram.
O estudo também mostra as limitações dos modelos tradicionais usados para representar nuvens radioativas. Muitos desses modelos assumem reações químicas mais estáveis e previsíveis, mas a experiência sugere que a velocidade e o tipo de arrefecimento podem mudar de forma significativa o resultado final, sobretudo no caso de elementos como o césio.
Os autores reconhecem que se trata de uma versão simplificada e controlada de um processo muito mais complexo. Uma bola de fogo nuclear real interagiria com muitos outros materiais, como betão, água, vidro, solo e estruturas envolventes. Ainda assim, o laboratório permite isolar mecanismos específicos e substituir algumas suposições por medições concretas.
A descoberta pode ter aplicações para além dos incidentes nucleares. Ambientes de temperatura extrema existem noutras áreas da ciência e da indústria, e o mesmo sistema experimental poderá ser adaptado para estudar outros elementos e compostos. No futuro, experiências mais complexas poderão aproximar estes modelos das condições reais de um acidente num reator ou de outro evento de alta energia.
No fundo, a experiência não tenta dramatizar uma ameaça, mas compreender melhor aquilo que ficaria para trás se o pior acontecesse. Na queda radioativa, as partículas não são apenas resíduos: podem ser pistas microscópicas sobre a história da explosão, a sua química e as decisões de emergência que teriam de ser tomadas depois.
