É difícil imaginar um mundo sem concreto. Esse material foi fundamental na história da humanidade e continua sendo um pilar da construção moderna. Embora estejamos explorando alternativas mais sustentáveis, como a madeira, há construções em que o concreto ainda é o protagonista indiscutível. Um exemplo são as usinas nucleares, que precisam ser resistentes e bem isoladas.
E um novo estudo investigou o efeito da radiação nuclear no concreto. O mais surpreendente é que o bombardeio de radiação tem um efeito… curativo.
O estudo
Os pesquisadores da Universidade de Tóquio não estavam buscando um cimento ou concreto autorreparável, mas sim analisando o impacto da radiação nuclear no concreto. Como esse material é essencial tanto para a estrutura quanto para o isolamento de usinas e reatores nucleares, há uma preocupação sobre como a radiação influencia o envelhecimento desse escudo protetor.
O objetivo específico era verificar o impacto da radiação no quartzo, um mineral comum nas rochas utilizado na mistura do concreto, independentemente da região do mundo onde ele é produzido. Medir esse impacto no quartzo pode ajudar a entender como a radiação afeta a estrutura dos edifícios. A boa notícia é que, em teoria, essas estruturas de concreto são mais estáveis a longo prazo do que se pensava, já que a radiação induz processos de relaxamento no quartzo, permitindo certa recuperação de sua estrutura interna.
Irradiando o quartzo
Para realizar o estudo, foram investigados os efeitos da irradiação de nêutrons em diferentes tipos de quartzo. O quartzo sintético, a meta quarcita, o arenito e a granodorita foram irradiados a uma temperatura entre 45 e 62 graus Celsius, com um dano por átomo deslocado variando entre 0,01 e 0,23 unidades.
Ippei Maruyama, um dos responsáveis pela pesquisa, explica que o fluxo de radiação de nêutrons "distorce a estrutura cristalina, causando amorfização e expansão". Isso poderia ser algo negativo, pois implica que o material não se mantém estável. No entanto, o surpreendente é que, devido ao papel do silício e do oxigênio dentro dos grãos de quartzo, ocorre um processo de autorreparação que mitiga a expansão volumétrica do material induzida pela radiação.
Autorreparação
"Ao mesmo tempo, há um fenômeno no qual os cristais distorcidos se recuperam e a expansão diminui", afirma Maruyama. Esse efeito depende do tamanho dos cristais minerais dentro do concreto. Por exemplo, grãos maiores apresentaram menor expansão, o que sugere que a degradação do concreto, uma preocupação atual na construção e manutenção de usinas nucleares, pode ser menos severa do que se pensava.
Além disso, o pesquisador confirma que "uma taxa de radiação mais baixa permite mais tempo para a autorreparação", o que possibilita que as usinas de energia nuclear "operem com segurança por períodos mais longos" do que o inicialmente previsto.
Próximos passos
Ainda existem perguntas a serem resolvidas, já que a mesma equipe comenta que ainda há muito a ser feito. O time da Universidade de Tóquio estuda o impacto da radiação no concreto desde 2008, mas confirmam que é um campo de estudo caro, tornando a realização de pesquisas extensas algo desafiador.
No entanto, com essa descoberta, Maruyama acredita que continuarão explorando o impacto da radiação nuclear além do quartzo, para, por exemplo, verificar se esse fenômeno de expansão ocorre em outros minerais presentes no concreto. O objetivo não é apenas prever como as rachaduras se formam devido à expansão dos minerais que estão sendo bombardeados pela radiação, mas também como selecionar os melhores materiais para criar um concreto muito mais resistente para as futuras usinas de energia nuclear.
Além das usinas
Será necessário observar os próximos passos dos pesquisadores para consolidar as primeiras conclusões do estudo, mas é evidente que alcançar um concreto autorreparável é uma obsessão. Devido às emissões de CO2 durante sua produção, ao custo elevado de sua manutenção e ao fato de estar esgotando as reservas mundiais de areia, ter um material que se repara sozinho é algo que diferentes equipes ao redor do mundo vêm investigando há anos.
Imagem | Sam300292
Este texto foi traduzido/adaptado do site Xataka Espanha.
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