Contribuição dos isótopos naturais de urânio no estudo da movimentação das águas subterrâneas

Resumo

O urânio é um elemento litófilo, concentrando-se preferencialmente nas rochas ígneas ácidas ao invés das básicas/ultrabásicas. Sua abundância crustal média corresponde a 2,5 μg/g, possuindo dois isótopos primários, o ²³⁸U (~99,3%) e o ²³⁵U (~0,7%). Apesar da importância tecnológica do ²³⁵U, por ser o isótopo físsil que forma a base de produção de energia nuclear, verifica-se que a sua contribuição como fonte natural de radioatividade é pequena, pois a atividade específica do ²³⁸U é cerca de 20 vezes maior que a do ²³⁵U. Os isótopos ²³⁸U e ²³⁵U são geradores de séries de decaimento radioativo, possuindo o ²³⁸U um número maior de descendentes, muitos dos quais de longa meia-vida, como é o caso do ²³⁴U, que é formado na série do ²³⁸U a partir da seguinte sequência: ²³⁸U (4,49 Ga, α) → ²³⁴Th (24,1 dias, β-) → ²³⁴Pa (1,18 min, β-) → ²³⁴U (248 ka, α) →... Tanto ²³⁸U quanto ²³⁴U são emissores de partículas alfa e, nas águas subterrâneas, a avaliação da extensão do desequilíbrio radioativo entre esses isótopos de urânio, a partir da década de 1960, tem permitido o desenvolvimento de inúmeras pesquisas de interesse hidrogeológico. Os mecanismos principais que explicam esse desequilíbrio são a lixiviação seletiva de ²³⁴U em relação a ²³⁸U no retículo cristalino dos minerais e o processo de recuo alfa que introduz 234Th na fase líquida, o qual decai por emissão beta para ²³⁴Pa e este para ²³⁴U, também por emissão beta, ocasionando enriquecimento de ²³⁴U nas águas subterrâneas, isto é, razões de atividade ²³⁴U/²³⁸U superiores à unidade. Essas razões, juntamente com a concentração do urânio dissolvido, têm sido consideravelmente utilizadas em aplicações hidrológicas, como será descrito neste trabalho.