Apostila Rx Abende

7/29/2019 Apostila Rx Abende

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Ed. Jan./ 2005


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Proteo Radiolgica /Aspectos Industriais R i c a r d o A n d r e u c c i 1

RICARDO ANDREUCCI

Jan./ 2005


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Prefcio

Esta apostila representa um guia bsico paraprogramas de treinamento em ProteoRadiolgica, contendo assuntos voltados paraas aplicaes industriais das radiaesionizantes. Trata-se portanto de um materialdiddico de interesse e consulta, para os

profissionais e estudantes que se iniciam ouestejam envolvidos com a RadioproteoIndustrial.

O Autor


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Copyright

ANDREUCCI, Assessoria e Servios Tcnicos LtdaRua Mateus Grou 539, Apto.34 So Paulo, SP - Brasil

e-mail: [email protected]

Esta publicao poder ser obtida gratuitamente atravs de

download nos seguintes web sites:

www.infosolda.com.br/andreucciwww.abende.org.br

Jan. 2005

Ricardo

Andreucci

Professor da Faculdade de Tecnologia de SoPaulo - FATEC/ SP, nas disciplinas deControle da Qualidade do Curso de

Soldagem. Qualificado e Certificado pelo IBQN como NvelIII nos mtodos de ensaio radiogrfico,partculas magnticas ultra-som e lquidospenetrantes, conforme norma CNEN-NN 1.17

Membro da Comisso de Segurana eRadioproteo da Associao Brasileira deEnsaios No Destrutivos - ABENDE.

Diretor Tcnico da ANDREUCCI Ass. e Serv.Tcnicos Ltda.

Consultor Tcnico como Nvel III de END paraimportantes empresas brasileiras e do e xterior

Participante como Autor do livro "Soldagem"editado pelo SENAI / SP

Autor do livro "Radiologia Industrial - AspectosBsicos"- ABENDE/SP - Jul./2001

Supervisor de Radioproteo Industrial,Credenciado pela Comisso Nacional deEnergia Nuclear - CNEN , e responsvel pelaRadioproteo de empresa VOITH PAPERMq. e Equipamentos

Professor da Universidade So Camilo noCurso de Radiologia Mdica


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NDICE

Assunto Pg.

1. Elementos Bsicos da Radioproteo ............................................... 061.1 - Natureza da radiao penetrante .....................................................1.2 - Estrutura da Matria .......................................................................1.3 - Variaes e Composio dos tomos ..............................................

060809

2. Unidades Especiais de Medida em Radioproteo ............................ 112.1 - Atividade de uma Fonte Radioativa .................................................2.2 - Atividade Especfica de uma Fonte Radioativa ................................2.3 - Energia das radiaes emitidas .......................................................2.4 - Exposio .......................................................................................2.5 - Taxa de Exposio ..........................................................................2.6 - Dose Absorvida ..............................................................................2.7 - Dose Equivalente ............................................................................2.8 - Taxa de Dose Equivalente ...............................................................

1112121213131415

3. Radiao e Radioatividade .............................................................. 163.1 - Caractersticas das Radiaes ..........................................................3.2 - Fontes Radioativas ..........................................................................

1820

4. Interao da Radiao com a Matria ............................................. 294.1 - Efeitos Fsicos de Absoro e Espalhamento da Radiao ................4.2 - Coeficiente de Atenuao Linear ....................................................4.3 - Camada Semi-Redutora (HVL) .......................................................4.4 - Camada dcimo redutora (TVL) .....................................................

29323334

5. Mtodos de Deteco da Radiao ................................................... 405.1 - Detetores Geiger-Muller .................................................................5.2 - Cmaras de Ionizao ......................................................................5.3 - Dosmetros de Leitura Indireta ........................................................5.4 - Dosmetros hbridos de leitura direta e indireta ...............................5.5 - Detetores de estado slido ...............................................................5.6 - Calibrao de Instrumentos .............................................................

404242434444


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Assunto Pg.

6. Equipamentos de Radiao para Uso Industrial .............................. 476.1 - Equipamentos de Raios-X ..............................................................

6.2 - Equipamentos de Raios Gama .......................................................6.3 - Equipamentos de Medio de Nvel e Controle de Espessuras ou

Densidades ....................................................................................6.4- Armazenamento, Transporte e Sinalizao dos Equipamentos de

Radiao .......................................................................................

47

50

52

53

7. Controle das Radiaes Ionizantes ................................................. 607.1 - Distncia .......................................................................................7.2 - Blindagem .....................................................................................7.3 - Tempo de Exp osio ......................................................................7.4 Limites Primrios Anuais de Doses Equivalentes .............................

60606868

7.5 - Plano de Radioproteo .................................................................. 71

8. Efeitos Biolgicos das Radiaes Ionizantes ................................... 738.1 - Efeitos das Radiaes sobre as Clulas ............................................8.2 - Efeitos Somticos ...........................................................................8.3 - Efeitos Genticos ............................................................................

757680

9. Situaes de Emergncia com irradiadores em gamagrafia ............. 82

10. Exerccios Propostos .....................................................................Gabarito das Questes ....................................................................Glossrio .......................................................................................Obras Consultadas ........................................................................

89100102104


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1.Elementos Bsicos da Radioproteo

1. Objetivos da Radioproteo:

Alguns autores definem os objetivos da proteo radiolgica como sendo a preveno oureduo ao mnimo os danos somticos e a degenerescncia da constituio gentica da

populao , mas de acordo com as recomendaes do ICRP "International Commission onRadiological Protection" podemos resumir que os objetivos bsicos da radioproteo amanuteno e conservao das condies apropriadamente seguras para as atividadesenvolvendo exposio humana .

( Fonte: IAEA - International Atomic Energy Agency )

1.1 Natureza da Radiao Penetrante:

Com a descoberta dos Raios X pelo fsico W. C. Roentgen em 1895, imediatamente iniciaram-seos estudos sobre as emisses de partculas, provenientes de corpos radioativos, observandosuas propriedades e interpretando os resultados.

Nesta poca, destacaram-se dois cientistas, Pierre e Marie Curie, pela descoberta do polonio eo radium e ainda deve-se a eles a denominao Radioatividade (propriedade de emisso deradiaes por diversas substncias).

No comeo do sculo XX, 1903, Rutherford, aps profundos estudos formulou hiptesessobre as emisses radioativas, pois convm frisar,que naquela poca ainda no se conhecia otomo e os ncleos atmicos e coube a este cientista a formulao do primeiro modelo atmicocriado e que at hoje permanecem.

PRINCPIOS DA OTIMIZAO DA PROTEO RADIOLGICA

Nenhuma prtica deve ser adotada a menos que sua introduo produza umbenefcio positivo

Toda exposio deve ser mantida to baixa quanto rasoavelmente possvel

levando-se em conta fatres econmicos e sociais ;

As doses equivalentes para os indivduos do pblico no devem exceder oslimites recomendados para as circunstncias apropriadas.


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O nome Radiao Penetrante se originou da propriedade de que certas formas de energiaradiante possuem de atravessar materiais opacos luz visvel. Podemos distinguir dois tiposde radiao penetrante usados industrialmente: os Raios X e os Raios Gama. Elas sedistinguem da luz visvel por possurem um comprimento de onda extremamente curto, o quelhes d a capacidade de atravessarem materiais que absorvem ou refletem a luz visvel. Porserem de natureza semelhante luz, os Raios X e os Raios Gama possuem uma srie de

propriedades em comum com a luz entre as quais podemos citar: possuem mesma velocidadede propagao (300.000 km/s), deslocam-se em linha reta, no so afetadas por campos

eltricos ou magnticos, possuem a propriedade de impressionar emulses fotogrficas.

Poderamos citar outras propriedades comuns entre as radiaes penetrantes e a luz visvel, noentanto ocorre que vrios fenmenos que observamos na luz, so muitos difceis de seremdetectados. O fenmeno de refrao, por exemplo, ocorre nas radiaes penetrantes, masnuma escala to pequena que so necessrios instrumentos muito sensveis para detect-lo.Isso explica porque a radiao penetrante no pode ser focalizada atravs de lentes, comoacontece com a luz.

No mbito das aplicaes industriais , devemos salientar seis propriedades da radiaopenetrante que so de particular importncia:

deslocam-se em linha reta; podem atravessar materiais opacos a luz, ao faz-lo, so parcialmente

absorvidos por esses materiais; podem impressionar pelculas fotogrficas, formando imagens; provocam o fenmeno da fluorescncia ; provocam efeitos genticos ; provocam ionizaes nos tomos.

Wilhelm Conrad Roentgen com 48anos de idade, cientista da Univer-sidade de Wuerzburg, Alemanha,trabalhando em seu laboratrio

descobriu os Raios X em 8 deNovembro de 1895 . Em Dezembrode 1901 ganhou Prmio Nobel defsica pela sua descoberta.


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1.2 Estrutura da Matria:

Aps os anos de 1860 , cientistas sabiam que diferentes elementos continham tomos comdiferentes propriedades, a questo era Como os tomos diferem entre si ?. Paracompreender isso, tiveram que estudar como um tomo era composto.Em 1906, Ernest Rutherford realizou experincias com bombardeio de partculas alfa em finasfolhas de ouro (as partculas alfa so emitidas por certos radioistopos, ocorrendonaturalmente).

Ele achava que a maioria das partculas passavam direto atravs da fina folha do metal em suadireo original. Contudo, algumas partculas foram desviadas. Isto levou aodesenvolvimento do modelo atmico que aceito at hoje. O ncleo contm carga positivano tomo , e ao redor do ncleo giram os eltrons.

Os eltrons ocupam nveis ou camadas de energia e o espaamento desses nveis causam ogrande tamanho do tomo em comparao com o ncleo.Os cientistas conheciam agora que o tomo consistia de um ncleo contendo um nmero deprtons e uma nuvem eletrnica com igual nmero de eltrons. Contudo eles achavamconfuso, pelo fato do tomo de hlio (nmero atmico 2) pesar quatro vezes mais que o tomode hidrognio. Irregularidades no peso persistiam atravs da tabela peridica. Predisseramalgumas teorias para o acontecido, mas a confuso terminou em 1932, quando JamesChadwick, fsico ingls, descobriu uma partcula chamada de neutron.

Ncleocamada K

camada L

camada M


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Essa partcula tinha uma massa igual ao do prton, mas no tinha carga. Para descrever essanova propriedade, cientistas assumiram o nmero de massa, nmero de partculas (prtons eneutrons no ncleo). Descrevendo o tomo, o nmero de massa seria escrito com um nmerosuperior no smbolo qumico.

1.3 Variaes e Composio dos tomos , Radioistopos:

Todos os elementos que contm, em seu ncleo atmico, o mesmo nmero de prtons, mas

que possuem nmeros diferentes de neutrons, manifestam as mesmas propriedades qumicase ocupam o mesmo lugar na classificao peridica. So elementos que, por terem o mesmonmero de prtons, tm o mesmo nmero atmico e por terem nmeros diferentes deneutrons tm nmero de massa diversos. So chamados istopos, nome cuja etimologia indicao mesmo lugar que ocupam na classificao peridica dos elementos.O nmero de istopos conhecidos, de cada elemento, muito varivel. O Iodo, por exemplo,tem 13, o ferro e o Urnio tem 6, cada um. Os istopos de um mesmo elemento no tem asmesmas propriedades fsicas. Assim, por exemplo, o istopo do Iodo (I-127) estvel, todosos outros so radiativos, isto , so chamados de radioistopos.

Em 1934, Marie e Pierre Curie descobriram a radioatividade produzida artificialmente quando,bombardeado um determinado elemento com radiaes particuladas.A produo artificial de istopos pode ser feita no somente com partculas alfa, mas tambm

com prtons, deuterons, neutrons e raios gama de alta energia.

Marie Sklodowska Curie, estudou

na Frana a partir de 1891 em

Sourbone. Casou em 1895 com

Pierre , e em 1898 descobriram o

elemento rdio que fizeram jus ao

Prmio Nobel de Fsica. Em 1907

seu marido vem a falecer por

morte acidental, e Marie em 1911

ganha novamente o Prmio Nobel

de Fsica por ter isolado o rdio na

sua forma pura. Trabahou na

Primeira Guerra Mundial como

tcnica em Raios X, numa unidade

mvel. Em 4 de Julho de 1934

vem a falecer com 64 anos.


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A partir de 1954, os radioistopos passaram a ser produzidos em escala aprecivel, nosreatores, iniciando-se a fase de produo de fontes radioativas de alta intensidade que tm umgrande nmero de aplicaes industriais.

Os trabalhos baseados no emprego dos radioistopos tem hoje enorme aplicao. Asexperincias multiplicaram-se em muitos setores e, no exagero dizer que os radioistopostm trazido uma verdadeira revoluo em todos os domnios das atividades humana, nosquais a experimentao desempenha papel preponderante.

No campo industrial , a gamagrafia onde o radioistopo desempenha papel importante nainspeo de componentes , no sentido de verificar a sanidade interna dos materiais e suaconformidade com o grau de qualidade requerido pelas normas e cdigos de projeto.

Engenheiro de uma Companhia Area

preparando o ensaio radiogrfico daturbina do avio , usando um aparelho

para irradiao contendo uma fonte

radioativa de Irdio-192 ,com atividade

de 100 Curies. O ensaio radiogrfico

em aeronaves constitui um poderoso

recurso da tecnologia para garantir que

todos os componentes inspecionados

permanecem no mesma condio de

fabricao.

( Foto extrada da British Nuclear Fuels

Limited)


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2.Unidades Especiais de Medidas em Radioproteo

Alm das unidades que conhecemos do Sistema Internacional (SI) ,existem algumas unidadesespeciais derivadas , que foram definidas com finalidade de facilitar os estudos em fsicanuclear e radioproteo, e que o leitor deve estar familiarizado para melhor entendimento dasquestes relativas a parte tcnica e das normas bsicas da radioproteo , como seguem.

2.1 Atividade de uma Fonte Radioativa:

A atividade de um radioistopo caracterizada pelo nmero desintegraes outransformaes nucleares que ocorrem em um certo intervalo de tempo. Como descrito em 3.2 ,a atividade proporcional ao nmero de tomos excitados presentes no elemento radioativo,e podemos express-la atravs da frmula semelhante eq.4 do Decaimento Radioativo:

A= .N , ou seja:

A = Ao . e- . t (1)

onde Ao = atividade inicial do elemento radioativo.

A = atividade do elemento radioativo aps decorrido um certo intervalo de tempo.

= constante de desintegrao caracterstica do material radioativo

t = tempo decorrido.

Como demonstrado no Decaimento Radioativo, a atividade de um certo elemento diminuiprogressivamente com o passar do tempo, porm nunca se torna igual a zero.

A unidade padro de atividade o Becquerel, que definida como sendo a quantidade dequalquer material radioativo que sofre uma desintegrao por segundo ou ainda que 1

Becquerel equivalente a 1 tomo se desintegrando por segundo.

1 Bq = 1 dps.

1 kBq ( 1 kilobecquerel) = 103 dps. 1 TBq ( 1 terabecquerel) = 1012 dps.

1 MBq (1 megabecquerel) = 106 dps. 1 GBq (1 gigabecquerel) = 109 dps.


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P

unidade antiga : 1 Curie * (Ci) = 3,7 x 1010 dps ou s -1

1 Ci = 3,7 x 1010 Bq ou 1 Ci = 37 GBq.portanto 1 Bq = 27 pCi. ou 1 nCi = 37 Bq ou 1 Ci = 37 kBq

1 mCi = 37 MBq ou 10 Ci = 37 TBq

2.2 Atividade Especfica de uma Fonte Radioativa:

A atividade especfica determina a concentrao de tomos excitados numa substnciaradioativa. Determinamos a atividade especfica de um certo elemento dividindo a suaatividade por sua massa. Normalmente a atividade especfica medida em Curies* / Grama ouBq / Grama. Essa medida importante porque determina as dimenses fsicas da fonte deradiao. Fontes confeccionadas com elementos de alta atividade especfica possuemdimenses menores que as feitas com elementos de baixa atividade especfica. Esse fatoimplica num aumento de qualidade radiogrfica, melhorando as condies geomtricas daexposio.

2.3 Energia das Radiaes Emitidas:

A energia dos Raios X ou gama, emitidos por um aparelho ou um elemento radioativo, socaractersticas que definem a qualidade do feixe de radiao. A maior ou menor energia dasradiaes proporcionam um maior ou menor poder de penetrao nos materiais e seus efeitosao interagir com a matria.A unidade mais usada para medir a energia das radiaes o eltron-volt (eV). Um eltron-volt representa a energia gerada por um eltron ao ser acelerado por uma diferena de

potencial de 1 volt. Assim sendo ,1 eV = 1,6 x 10-19 JoulesNormalmente so empregados mltiplos dessa unidade, da seguinte forma:

quiloeltron-volt = 1 keV = 1.000 eVmegaeltron-volt = 1 MeV = 1.000.000 eV

2.4 Exposio ( X ):

A exposio radiao determinado pela razo entre o nmero de cargas eltricas de mesmosinal produzidos no ar , pela unidade de massa de ar. Assim a unidade de medida deExposio ser C/kg. A exposio radiolgica est associada aos efeitos das radiaes sobreos seres vivos.

* Em homenagem aos dois cientistas Pierre e Marie Curie descobridores da radioatividade em 1934


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Radiao IonizanteRaios-X ou Gama

Volume de Arnas CNPT

partculascarregadas

2.5 Taxa de Exposio:

a razo entre exposio radiolgica pela unidade de tempo. freqentemente usada paramedir campos de radiao no ambiente da instalao radioativa , no intuito de preveno econtrole da exposio,e portanto sua unidade ser:C/ kg . h

2.6 Dose Absorvida:

A Dose de radiao eletromagntica definida como sendo a energia absorvida por unidadede massa . Assim , a unidade de medida ser ergs / g ou J oule / kg. Na unidade usual adose absorvida o Gray (Gy) .

* Em homenagem ao cientista W.C. Roentgen , pesquisador e descobridor dos Raios X em 1895

A unidade antiga de exposio era o Roentgen * ( R ) ,usada para radiao X ou Gama , no ar , e valia:

R = 2,58 x 10-4 C/kg.

A unidade antiga de taxa de exposio era o R/h , usada para radiaoX ou Gama no ar , e valia:

1R/h = 258 C/kg.h


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1 J / kg = 1 Gray (Gy)

A ttulo de exemplo, para uma massa de 1 g de gua , exposta a 2,58 x 10-4 C/kg (1 R) deradiao X ou Gama , a dose absorvida ser de aproximadamente 9,3 mGy ( 0,93 rads ).

2.7 Dose Equivalente:

A dose absorvida , como definida em 2.6 , insuficiente para predizer a severidade ou aprobabilidade de um efeito deletrio na sade do indivduo, resultante da irradiao sobcondies no especificada. Portanto em proteo radiolgica conveniente uma quantidadeque relacione melhor a dose com os efeitos deletrios da radiao sobre o ser humano.

Esta quantidade denominada de dose equivalente H que a dose absorvida modificadapelos fatores de ponderao "Q" que pode variar de 1 a 20 e denominado Fator deQualidade ,que para Raios-X e Gama igual a unidade ,"N" so outros fatores modificadoresespecificados por normas internacionais , e que na atualidade assumido como unitrio.

Nas unidades atuais , a unidade de dose equivalente o Sievert ( Sv ) = 1 Joule / kg .

H = D x Q x N

Na rotina diria em proteo radiolgica , usa-se com frequncia submltiplos do Sievert , taiscomo:

1 mSv = 100 mRem 1 nSv = 0,1 Rem

1 Sv = 0,1 mRem

* Rem corresponde abreviao de Roentgen Equivalent Man ou seja os efeitos da exposio quandoliberada no homem

Nas unidades antigas a dose equivalente era medida em Rem *e valia: 1 Rem* = 100 ergs/g ou seja 1 Sv = 100 Rem .

Nas unidades antigas a dose era medida em rads , que valia:1 rad = 100 ergs/g ou seja 1 Gy = 100 rads


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Fatores de Ponderao Q

Fonte: Recommendation of the ICRP Publication Nr. 26 - Jan./77

2.8 Taxa de Dose Equivalente :

a razo da dose equivalente pela unidade de tempo. freqentemente usada para medircampos de radiao no ambiente da instalao radioativa , no intuito de preveno e controleda dose , e portanto sua unidade ser: Sv / h

A maioria dos equipamentos medidores de radiao modernos , tem sua escala calibrada nestaunidade, para facilitar a converso de unidades de taxa de dose equivalente e a comparaocom os mximos permitidos.Por esta razo freqente a confuso entre taxa de dose equivalente com taxa de exposio. Assim , a grandeza mais importante a ser medida a taxa de dose equivalente , pois estaque iremos comparar , e estabelecer os limites de aceitao dos nveis de radiao, com basenas normas de Radioproteo.

Radiao Interna ou Externa FatorQ

Para Raios X , Gama e eltrons ............................................. 1

Neutrons, Prtons, partculas de resto de massa maior

que uma unidade de massa atmica de energia desconhecida .... 10

Partculas e mltiplas partculas carregadas com energiadesconhecida ............................................................................ 20

Antoine Henry Becquerel

desenvolveu seu interesse na cincia

por sua famlia de

cientistas.Becquerel trabalhando

com sais de urnio descobriu a

radioatividade e a emisso

expontnea de radiao deste

material. Demonstrou tambm

certas semelhanas entre estas

emisses e os Raios X, mas que

poderiam ser defletidas por campos

magnticos.Pela sua descoberta

ganhou o Prmio Nobel de Fsica em

1903.


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3.Radiao e Radioatividade

Define-se Radioatividade como sendo a emisso expontnea de radiao corpuscular eeletromagntica ,por um ncleo atmico que se encontra num estado excitado de energia.Existem trs tipos diferentes de radiao, como segue:

- Partculas Alfa ( )- Partculas Beta ( )- Raios Gama ( )

As partculas Alfa so constitudas de dois neutrons e dois prtons, caracterizando umncleo atmico de Hlio. Devido ao seu alto peso e tamanho, elas possuem pouca penetraoe so facilmente absorvidas por poucos centmetros de ar.

As partculas Beta so constitudas por eltrons, que possuem velocidades prximas daluz, com carga eltrica negativa. Possuem um poder de penetrao bastante superior sradiaes Alfa, podendo ser absorvidas por alguns centmetros de acrlico ou plsticos, na

sua grande maioria.A ttulo de exemplo mostramos no quadro abaixo algumas fontes emissoras de radiao Beta eas espessuras de materiais capazes de bloquear tais radiaes.

Fonte: Manual on Gamma Radiography , IAEA

As radiaes X e Gama so de natureza ondulatria, ao contrrio das demais que temcaractersticas corpusculares. Devido a isto, possui um alto poder de penetrao nosmateriais. E possvel separar os trs tipos de radiao descritos atravs da aplicao de umcampo eltrico ou magntico, numa amostra como mostrado na figura a seguir.

Mxima Penetrao das Radiaes Beta nos Materiais

Penetrao Mxima em milmetros

Radioistopo Energia Ar Plstico Madeira Alumnio

Promcio-147 ( 0,23 MeV) 400 0,6 0,7 0,26Tlio-204 ( 0,77 MeV) 2400 3,3 4,0 1,50Fsforo-32 (1,71 MeV) 7100 - - -Estrncio-90 (2,26 MeV) 8500 11,7 14,0 5,2

Ytrio-90 (2,26 MeV) 8500 11,7 14,0 5,2


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Esquema de separao das radiaes alfa, beta e gama.

As propriedades das radiaes eletromagnticas, Raios X e Gama, so dependentes de seucomprimento de onda (ou energia) que por sua vez definem o tipo de radiao. As radiaeseletromagnticas, com seus respectivos intervalos de comprimento de onda esto descritas nafigura abaixo.

Obs: Esta diviso no rigorosa quanto aos valores limites citados.

Outras grandezas relativas s ondas eletromagnticas so: frequncia e energia. .Podemosrelacionar a energia com comprimento de onda ou com frequncia. A equao que relaciona aenergia com o comprimento de onda a equao de Planck* :

h . c

E = ------ (2)

onde: c = velocidade da luz.E = energia (Joule).h = constante de Planck ( 6.624 x 10-34 Joule x segundo).= comprimento de onda.

* Max Planck (1858 - 1947) - Fsico alemo autor da teoria dos quanta ,que muito contribuiu para o estudo da

fsica.


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P

A informao mais importante que tiramos da equao de Planck que,quanto menor o comprimento de onda, maior a energia da radiao. Emtermos prticos, radiaes com menores energias, so mais fceis de serem

blindadas e pessoas protegidas.

Exemplo de aplicao:Qual a energia de uma radiao eletromagntica com comprimento de onda igual a 0,1Angstron?

Resposta:sendo c = 300 000 km/s = 3 x 108 m/s e 1 A = 10-10 m

E = 6,624 x 10-34 x 3 x 108 / 10-9 = 1,987 x 10-14 Joule

como 1 Joule = 6,242 x 1012 MeV ( No sistema SI )E = 0,124 MeV ou 124 keV

Como vimos, ento, as radiaes X e gama so semelhantes luz e s ondas de rdio,diferindo apenas no que se refere ao seu comprimento de onda. Por possurem comprimentode onda muito curto, e consequentemente alta energia, os Raios X e gama apresentam

propriedades e caractersticas que as distinguem das demais ondas eletromagnticas.

3.1 Caractersticas das Radiaes:

As radiaes gama so aquelas que so emitidas do ncleo do tomo, o qual se encontra numestado excitado de energia, o que diferencia significativamente das radiaes X, as quais soemitidas das camadas eletrnicas dos tomos. Essas emisses no ocorrem de formadesordenada, mas possuem um padro de emisso denominado espectro de emisso.

X , GAMA

ALFA BETA

Plstico Metal Chumbo Caractersticas de Penetrao das Radiaes Ionizantes


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3.1.1 Espectro de emisso das Radiaes Gama.

As radiaes gama, provenientes dos elementos radioativos naturais e artificiais, so emitidascom intensidades e energias bem definidas, caracterizando um espectro discreto de emisso,em outras palavras, os raios gama que saem do ncleo do tomo, possuem energias bemdeterminadas e caractersticas do radioistopo considerado.

Energia ( MeV)1,17 1,33

%100

Espectro de emisso dos raios gama, emitido pelo Cobalto-60

3.1.2 Espectro de emisso das Radiaes X.

Os fenmenos envolvidos na gerao dos Raios X, do origem a uma radiao que possuiinfinitas energias, dentro de um limite mnimo e um mximo. Isto caracteriza um espectro deemisso contnua , neste intervalo.

Espectro contnuo , caracterstico de emisso dos Raios X.

As radiaes emitidas pelo radioistopo

Co-60, representa uma das energias maispenetrantes e perigosas entre as fontes

comercialmente utilizadas. So capazes de

atravessar facilmente 100 mm de ao ou

60 cm de concreto. Por estas razes a

manipulao destas fontes requerem

planejamento, procedimentos, instalaes

adequadas .


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Os Raios X, destinados ao uso industrial e mdico, so gerados numa ampola de vidro,denominada tubo de Coolidge, que possui duas partes distintas:o nodo e o ctodo.

O nodo e o ctodo so submetidos a uma tenso eltrica da ordem de milhares de volts,sendo o polo positivo ligado ao nodo e o negativo no ctodo. O nodo constitudo de uma

pequena parte fabricada em tungstnio, tambm denominado de alvo, e o ctodo de umpequeno filamento, tal qual uma lmpada incandescente, por onde passa uma corrente eltricada ordem de miliamperes.

Quando o tubo ligado, a corrente eltrica do filamento, se aquece e passa a emitirespontaneamente eltrons que so atrados e acelerados em direo ao alvo. Nesta interao,dos eltrons com os tomos de tungstnio, ocorre a desacelerao repentina dos eltrons,transformando a energia cintica adquirida em Raios X.

Outros fenmenos de interao dos eltrons acelerados com as camadas eletrnicas dostomos de tungstnio, tambm so responsveis pela emisso dos Raios X.

Esquema de tubos convencionais de Raios X Industrial. O tubo da esquerda um tubo cermico e o dadireita de vidro.

Os Raios X, so gerados nas camadas eletrnicas dos tomos por variados processos fsicos.Caracteriza-se por apresentar um espectro contnuo de emisso ao contrrio das radiaes

gama. Em outras palavras, os Raios X emitidos pelo aparelho apresentam uma variedade muitogrande de comp rimento de onda ou seja que a energia varia de uma forma contnua.

3.2 Fontes Radioativas :

Com o desenvolvimento dos reatores nucleares, foi possvel a produo artificial de istoposradioativos atravs de reaes nucleares de ativao.

Alumnio

Cermica

(para o isolamento eltrico )


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O fenmeno de ativao, ocorre quando elementos naturais so colocados junto ao ncleo deum reator nuclear e portanto, irradiados por neutrons trmicos, que atingem o ncleo dotomo, penetrando nele. Isto quebra de equilbrio energtico no ncleo, e ao mesmo tempomuda sua massa atmica, caracterizando assim o istopo. O estabelecimento do equilbrioenergtico do ncleo do tomo, feito pela liberao de energia na forma de Raios gama.

Um tomo que submetido ao processo de ativao, e portanto seu ncleo se encontra numestado excitado de energia passa a emitir radiao. O nmero de tomos capazes de emitir

radiao, diminui gradualmente com o decorrer do tempo. A esse fenmeno chamamos deDecaimento Radioativo.

Tempo

A

decaimento radioativo

Ao

Tempo

Log A

LogAo

0 1 0

decaimento radioativo

Ao/2

T1/2 1/2T

Log Ao/2

Tabela 1 - Esquema do Decaimento Radioativo caracterstico de qualquer fonte gama.

Uma caracterstica importante do Decaimento Radioativo que ele no se processa na mesmavelocidade para diferentes elementos. Por exemplo, uma amostra de Co-60 podemos dizer queos tomos se desintegram mais lentamente que no caso de uma amostra de Ir-192.

Com base nesses dados podemos expressar matematicamente o Decaimento Radioativo pelaseguinte equao diferencial:

dN = -No. .dt (3)

Observe que a relao demonstra que o nmero de tomos N que se desintegram dentro de

um certo intervalo de tempo proporcional a , No e t. Nessa equao a letra lambda representa uma grandeza denominada de Constante de Desintegrao, que significa arazo que a desintegrao se processa. A Constante de Desintegrao uma caractersticaconhecida de cada elemento radioativo , natural ou artificial.


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Resolvendo a equao diferencial (3) chegamos ento expresso matemtica de Lei doDecaimento Radioativo:

N = No e- . t. (4)

onde No = nmero inicial de eltrons excitados.N = nmeros de tomos excitados aps transcorrido um certo intervalo de

tempo.

e = base dos logaritmo neperiano.= constante de desintegrao, caracterstica do material radioativo.t = tempo transcorrido.

importante observar-se, na eq.4 , que o decaimento obedece a uma lei exponencial. Issosignifica que o nmero de tomos radioativos "N" nunca se tornar zero, embora assumavalores progressivamente menores. Em outras palavras, isso significa que um materialradioativo sempre estar emitindo alguma radiao, no importando quanto tempo tenhatranscorrido desde a sua formao.Em termos prticos , o uso no nmero de tomos "N" na eq.4 em geral so nmeros muitograndes que inviabiliza o clculo para fins de radioproteo. Assim , como definido em 2.1 ,A = . N , podemos substituir "N" na eq.4 , obtendo uma equao mais simples (eq.1), e mais

prtico para seu uso.

3.2.1 Meia Vida:

Quando produzimos uma fonte radioativa, colocamos em estado excitado, um certo nmeroNo de tomos na fonte. Vimos atravs da Lei do Decaimento Radioativo que esse nmerode tomos excitado diminui com o passar do tempo, segundo as caractersticas do elementoradioativo.Portanto, aps passado um certo intervalo de tempo, podemos ter no material radioativoexatamente a metade do nmero inicial de tomos excitados.A esse intervalo de tempo, denominamosMeia-Vida do elemento radioativo. Como a taxa emque os tomos se desintegram diferente de um elemento para outro elemento a Meia Vidatambm ser uma caracterstica conhecida de cada elemento radioativo.

A Meia - Vida representada pelo smbolo T1/2 e pode ser determinada pela seguinteequao:

0,693T1/2 = -------- (5)

onde:

T1/2 = meia-vida do elemento. = constante de desintegrao radioativa


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P

O valor da meia-vida conhecido e tabelado para todos osradioistopos, assim se torna fcil o clculo da atividade de umafonte gama ,atravs da eq.1

Exemplo: Uma fonte de Cobalto-60 foi adquirida com atividade de 1850 GBq (50 Ci) . Apsdecorrido 20 anos, qual atividade da fonte ?

Resposta:Como a meia-vida do Co-60 5,3 anos , a constante de desintegrao radioativa ser calculada

pela eq.(5).

0,693 = ----------- = 0,13 anos -1

5,3

Aplicado a eq.(1) temos: A = 1850 . e- 0,13 . 20 anos = 137 GBq

interessante sabermos que a desintegrao radioativa processo probabilstico , ou seja,no podemos prever quando um determinado tomo vai sofrer seu processo de desintegraoou transmutao, mas podemos determinar a durao mdia de um ncleo instvel atravs doque denominamos devida-mdia dos tomos de uma mesma espcie nuclear, calculado peloinverso da meia-vida.

T1/2t = ---------

0,693

3.2.2 Clculo de Doses a partir de uma Fonte Radioativa:

Para fontes radioativas ideais , ou seja , aquelas cujas dimenses possam ser consideradasdesprezveis em relao distncia entre ela e o ponto considerado para a medida da dose , aequao , fruto da observao , que se constitui fundamental enunciada como: "o dose-rate" de uma fonte gama puntiforme num dado ponto , diretamente proporcional atividadeda fonte e inversamente proporcional ao quadrado da distncia entre a fonte e o ponto

considerado" ,e matematicamente escreve-se:A

P = . -------- (6)d2

onde: " " uma constante caracterstica de cada fonte radioativa, e seu valor pode serencontrado em tabelas ,podendo ser determinada experimentalmente oumatematicamente.Seu nome "Fator caracterstico da emisso gama da fonte" ousimplesmente "Fator Gama".A = atividade da fonte e d = distncia da fonte ao ponto considerado


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Em termos prticos , sabemos que as fontes industriais so de dimenses bastante reduzidaspodendo ser consideradas puntiformes , a partir de distncias de alguns centmetros

EXEMPLO DE UMA TABELA DE DECAIMENTO RADIOATIVO PARAUMA FONTE DE Ir-192 INDUSTRIAL


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3.2.3 Fontes Seladas Industriais de Raios Gama:

As fontes usadas em gamagrafia (radiografia com raios gama), requerem cuidados especiaisde segurana pois, uma vez ativadas, emitem radiao constantemente , por mu ito tempo.

As fontes radioativas para uso industrial, so encapsuladas em material austentico, demaneira tal que no h disperso ou fuga do material radioativo para o exterior.

Um dispositivo de conteno, transporte e fixao por meio do qual a cpsula que contm afonte selada, est solidamente fixada em uma ponta de uma cabo de ao flexvel, e na outraponta um engate, que permite o uso e manipulao da fonte, que denominado de portafonte. Devido a uma grande variedade de fabricantes e fornecedores existem diversos tiposde engates de porta-fontes.Estas fontes no podem ser reutilizadas ou reativadas aps sua atividade tornar-se resdual ,devendo ser armazenada em local especial ou devolvida ao fornecedor , como lixo radioativo.As fontes com meia-vida longa , como Co-60, devem sofrer testes peridicos de fuga dematerial radioativo para fora da cpsula de ao inoxidvel, em razo do desgaste da espessurada parede da cpsula, causado pelo uso contnuo. Os equipamentos que utilizam tais fontesso descritos no item 6.2.

fonte

mola

cabo de ao

cpsula de ao inoxidvel engate

Caractersticas das fontes radioativas seladas industriais para gamagrafia

Embora apenas poucas fontes radiotivas seladas sejam atualmente utilizadas pela indstriamoderna, daremos a seguir as principais que podem ser utilizadas assim como as suascaractersticas fsico-qumicas:

2 discos de Ir-192 , 3 mm x 0,25 mm


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(a) Cobalto - 60 ( Z = 27) - Ponto de fuso: 1.480 0C

O Cobalto-60 obtido atravs do bombardeamento por nutrons do istopo estvel Co-59.Suas principais caractersticas so: Meia - Vida = 5,3 anos Energia da Radiao = 1,17 e 1,33 MeV Fator Gama ( ) = 9,06 C/kg.h / GBq a 1 m ou 1,35 R/h .Ci a 1m ou

0,351 mSv/h..GBq a 1m

(b) Irdio - 192 ( Z = 77) - Ponto de fuso: 2.350 0C

O Iridio-192 obtido a partir do bombardeamento com nutrons do istopo estvel Ir-191.Suas principais caractersticas so: Meia - Vida = 74,4 dias Energia da Radiao = 0,137 a 0,65 MeV Fator Gama ( ) = 3,48 C/kg.h / GBq a 1 m ou 0,50 R/h.Ci a 1m ou

0,13 mSv/h . GBq a 1m

(c) Selnio - 75 ( Z = 34 ) - Ponto de fuso: 221 0C

Meia-vida = 119,78 dias Energia das Radiaes = de 0,006 a 0,405 MeV Faixa de utilizao mais efetiva = 4 a 30 mm de ao Fator Gama ( ) = 1,39 C/kg.h / GBq a 1 m ou 0,203 R/h.Ci a 1m ou 0,053 mSv/h.GBq a 1

m

(d) Csio - 137 ( Z = 55)

O Cs-137 um dos produtos da fisso do Urnio-235. Este extrado atravs de processosqumicos que o separam do Urnio combustvel e dos outros produtos de fisso. Suas

principais caractersticas so: Meia - Vida = 33 anos

Energia de Radiao = 0,66 MeV Fator Gama ( ) = 2,30 C/kg.h / GBq a 1 m ou 0,33 R/h.Ci a 1m ou

0,0891 mSv/h .GBq a 1m


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Fontes com caractersticas fsicas similares s descritas acima , tambm so muito utilizadasem outras aplicao. Por exemplo, para medio de espessura de materiais diversos (papel ,chapas de ao , etc..), ou mesmo para medio de densidades de compostos ou de nvel emsilos e similares.Alm dessas fontes de radiao, que podem ser usadas, h uma grande variedade deelementos porm seu uso, muito restrito, devido dificuldade de extrao, baixa atividadeespecfica , baixa comercializao

Tabela 2 - Outros RadioistoposELEMENTORADIOATIVO

MEIAVIDA

ENERGIA DE RADIAOGAMA

Fator GamaC/kg.h / GBq a 1 m

Eurpio Eu -152 127 dias 0,122 a 1,405 MeV 4,04

Yterbio - Yb-169 32 dias 0,063 a 0,308 Mev 0,855

Prata Ag - 111 270 dias 0,53 a 1,52 MeV 0,14

Amercio - 241 458 anos 0,027 a 0,06 Mev -

Promcio-147 2,6 anos emissor beta -

Exemplos prticos de aplicao da eq.6

1. Qual ser a taxa de dose equivalente a 5 m de distncia de uma fonte de Ir-192 com atividade

de 400 GBq ?Soluo:A taxa de dose pela eq.6 ser:

A 400P = . -------- = 0,13 . ------------ mSv / h

d2 52

P = 2,08 mSv / h

2. A taxa de dose de 1 mGy/h medida a 15 cm de uma fonte radioativa de Cs-137 . Qual aatividade da fonte ?

Soluo:1 mGy / h = 1 mSv / hPela eq.6:

A A1 mSv/h = . -------- = 0,0891. ---------- mSv / h

d2 0,152

1 x 0,0225

A = ------------------ = 0,25 GBq0,0891


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3. Uma taxa de dose de 780 Gy / h devida a uma fonte de Co-60 com 320 GBq. A quedistncia estaria esta fonte?Soluo:

A 3200,78 mSv/h = . -------- = 0,351. ------------

d2 d2

d = [ 0,351 x 320 / 0,78 ]1/2 = 12 metros

4. Uma fonte de Ir-192 com atividade de 1,3 TBq ser utilizada. A que distncia a taxa de doseser reduzida para 7,5 Gy / h ?

Soluo:7,5 Gy / h = 0,0075 mSv/h

A 1,3x1030,0075 mSv/h = . -------- = 0,13. ------------

d2 d2

d = [ 0,13 x 1300 / 0,0075 ]1/2 = 150 metros

P

importante observar que quanto mais prxima estiver uma fonteradioativa maior ser a taxa de dose de radiao recebida. Assim ,nunca se deve segurar uma fonte radioativa com a mo, poisnesse caso a distncia entre a fonte e a mo ser zero, e a doserecebida ser infinitamente grande.

Para o caso de resgate de fontes, o tcnico dever se utilizar deuma garra de no mnimo 1 metro de comprimento ou maiordependendo da atividade da fonte, para garantir sua segurana.


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EXEMPLO DE UM CERTIFICADO DE FONTE SELADA PARA USO INDUSTRIAL

O certificado da fonte um documento importante que comprova o nmero de registro dafonte, a atividade inicial, os testes que foram realizados e o tamanho focal.


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3.2.4 Clculo de Doses de Radiao Emitida por um Aparelho de Raios X:

O clculo de doses devido s radiaes emitidas por aparelhos de Raios-X extremamentecomplexo devido aos vrios tipos de aparelhos existentes , modelos , fabricantes , eutilizao. Portanto , cada fabricante deve fornecer tabelas especficas de seus aparelhosfabricados que estabelecem a dose de radiao a uma distncia padronizada. Entretanto,

podemos estimar genricamente para qualquer aparelho uma relao matemtica queestabelece o fluxo de radiao em funo do nmero de raios-x monocromtico emitido

por segundo n, e a distncia d considerada. Atravs de grficos especficos, poderemosconverter o fluxo de ftons em taxa de exposio , como segue:

n

= ------------- ftons / cm2. s4.. d2

Exemplo de aplicao:

Calcular a taxa de exposio devido a um aparelho de Raios-X cujo nodo emite 10 4 raios-Xpor segundo , e opera com 300 kV a uma distncia de 50 cm.

Soluo: O fluxo de ftons monocromtico emitidos com uma energia mxima de 300 keVser:

104

= -------------- = 3,2 ftons / cm2 . s

4 . . 502

Pelo grfico do fluxo de radiao em funo da taxa de exposio (ver pg. seguinte) teremospara 1 fton / cm2. s , na energia de 300 keV , o equivalente a 6 x 10-7 Roentgen/h.

Portanto para um fluxo de 3,2 ftons / cm2 . s , obteremos uma taxa de exposio P de :

P = 6 x 10-7 . 3,2 = 19,2 x 10 -7 R/h ou 0,495 nC/kg.h

em termos de taxa de dose teremos: P = 19,2 nSv/h


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* Fonte: : Grfico 1 extrado do Livro Dosimetria e Higiene das Radiaes- Problemas Resolvidos ,

T.Bitelli


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4.Interao da Radiao com a Matria

4.1 Efeitos Fsicos de Absoro, e Espalhamento da Radiao:

J vimos anteriormente que a radiao eletromagnticas tem a propriedade de atravessar amatria slida que opaca luz. Vimos tambm que a medida que o feixe de radiao

atravessa um certo material sua intensidade diminui.Experimentalmente, sabe-se que a intensidade de um feixe que penetra na matria diminuiconforme a equao:

I = Io e- . x (7)

onde: Io a intensidade da radiao que incide sobre uma barreira; e a base doslogaritmos neperianos; x a espessura atravessada pela radiao na matria e I aintensidade do feixe que emerge pelo lado oposto da barreira e o coeficiente deabsoro linear , relacionado com o nmero atmico Z e a densidade especfica ( vertabela 3).

Vimos anteriormente, que a quantidade de radiao absorvida por um material se tornamaior a medida que aumentamos a espessura desse material.

Quanto maior a espessura de um material, maior a quantidade de radiao que ela absorve, ouseja, menor a intensidade do feixe que atravessa o material. Um fato interessante , que aintensidade de radiao que emerge do lado oposto a barreira nunca completamenteeliminada , por maior que seja a espessura utilizada. Como a absoro obedece a uma leiexponencial, a intensidade diminui , porm nunca se anula completamente.Anteriormente vimos, tambm, que a capacidade de absoro varia de material para material.Isso se explica atravs de coeficiente de absoro , que uma caracterstica de cadamaterial em particular. Esse coeficiente determinado experimentalmente e depende,

principalmente de duas caractersticas: do material (densidade d) e da energia da radiao.


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Isso explica, por exemplo, porque uma certa espessura de alumnio absorve menos quechumbo. Observando uma barreira feita de chumbo (Z = 82 e d = 11,348 g/cm3) e uma barreirafeita de alumnio ( Z = 13 e d = 2,78 g/cm3 ) , para uma radiao de energia aproximadamente0,409 Mev (vide tabela 3) , notaremos que o coeficiente de atenuao do chumbo dezvezes mais elevado que a do alumnio, para esta faixa de energia.A radiao interage com a matria atravs de trs processos principais: o efeito fotoeltrico, oespalhamento Compton e a formao de pares como segue:

4.1.1 O Efeito Foto-Eltrico:

O efeito foto eltricoocorre quando um raio X ou gama incide sobre um eltron, transferindo-lhe toda a sua energia e desse modo, arrancando-o do tomo e ganhando energia cintica.

fton incidente

Efeito Foto-Eltrico

4.1.2 Efeito Compton*

Quando a radiao possui uma energia maior do que 100 keV o efeito predominante oespalhamento Compton. Nesse efeito o raio incidente cede parte da sua energia a um eltrondo tomo que ganha velocidade, porm, ainda resta uma certa quantidade de energia em formade radiao, do raio incidente, que percorre dentro do material em outra direo e com umaenergia menor. Esta radiao denominada espalhada ou dispersa.Este efeito o grande responsvel pelo desvio das radiaes ao interagirem com paredes,anteparos , blindagens. Para fins de proteo radiolgica , este efeito tem muita importncia

pois as radiaes espalhadas so imprevisveis ,impossveis de serem calculadas compreciso, numa instalao.

* Artur Holly Compton ( 1892 - 1962) - Fsico americano descobriu o efeito em 1921 que levou seu nome

Esse efeito predominante ou seja,tem maior probabilidade de ocorrerquando a energia do raio incidente menor que 100 keV.


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fton incidente

Efeito Compton

4.1.3 Efeito Produo de Pares:

Quando o raio incidente possui uma energia maior que 1,02 MeV pode ocorrer o processo deproduo de pares.

Neste caso ao passar perto de um ncleo atmico o raio produz um par de partculas: umeltron e um psitron, ambos dotados de uma certa velocidade. Posteriormente o psitron sedesintegra gerando dois raios com 0,51 MeV cada. Alm da energia da radiao, certascaractersticas do material tais como: nmero atmico e massa atmica, afetam a probabilidadede ocorrncia deste fenmeno de interao da radiao com a matria.

fton incidente

Efeito produo de pares.

4.1.4 Espalhamento Coerente ou Espalhamento Thomson

Quando o fton incidente penetra no ncleo do tomo, absorvido e re-emitido em outra

direo, sem absoro da energia do fton incidente. o efeito responsvel pelo desvio departe do feixe de radiao primria.

fton incidente


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Conclumos portanto que a probabilidade de ocorrncia de um dos efeitos citados acima ,depende do nvel de energia das radiaes incidentes , que pode ser visualizado no grfico aseguir.

Grfico mostrando que a probabilidade de ocorrncia de cada um dos efeitos, foto-eltrico, Compton e Produo de Pares, so dependentes da energia .

(Grfico tpico para gases, exceto hidrognio )

4.2 Coeficiente de Atenuao Linear:

Levando-se em conta que a interao da radiao com a matria ocorre de uma forma diferenteconforme a energia que a mesma possui, verificamos que o coeficiente de atenuaoapresenta valores diferentes para diferentes energias de radiao.

Tabela 3 - Valores do Coeficiente de Atenuao Linear " "

Energia( MeV)

Alumnio( cm

-1)

Chumbo( cm

-1)

Concreto( cm

-1)

Ao( cm

-1)

Urnio( cm

-1)

Tijolo(cm

-1)

0,102 0,444 60,2 0,390 2,700 19,82 0,369

0,150 0,362 20,87 0,327 1,437 45,25 0,245

0,200 0,358 5,00 0,29 1,08 21,88 0,200

0,300 0,278 4,00 0,25 0,833 8,45 0,1690,409 0,247 2,43 0,224 0,720 4,84 0,149

0,500 0,227 1,64 0,204 0,65 3,29 0,135

0,600 0,210 1,29 0,189 0,600 2,54 0,125

0,800 0,184 0,95 0,166 0,52 1,78 0,109

1,022 0,165 0,772 0,150 0,460 1,42 0,098

1,250 0,148 0,620 0,133 0,410 1,00 0,088

1,500 0,136 0,588 0,121 0,380 0,800 0,080

2,000 0,177 0,504 - - - -Nota: os valores desta tabela podem variar , em funo da literatura consultada.

Ir-192 Co-60


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Portanto podemos concluir duas regras simples:

quanto mais alta a espessura, a densidade e o nmero atmico de um certo material, maiorser a quantidade de radiao eletromagntica capaz de ser absorvida ;

quanto maior a energia de radiao eletromagntica incidente , menor ser a quantidade deradiao absorvida pelo material.

Outra regra prtica que devemos conhecer, para a determinao do coeficiente deatenuao, conhecendo-se as densidades de dois materiais diferentes. Sejam d(1) a densidadede um material, e d(2) e (2) respectivamente a densidade e o coeficiente de atenuao parauma determinada energia. O coeficiente de atenuao (1), para a mesma energia poder serencontrado pela relao seguinte:

(1) x d(2) = (2) x d(1) (8)

Exemplo de aplicao: Sendo (1) = 0,15 cm-1 e d(1) = 2,3 g/cm3 respectivamente o coeficientede atenuao e a densidade do concreto, determine o coeficiente de atenuao (2) para oao, de acordo com a eq. (8).

(2) = 7,8 x 0,15 / 2,3 = 0,51 cm-1

4.3 Camada Semi Redutora (HVL) :

A camada semi-redutora ou meia espessura ou ainda em ingls Half Value Layer - HVL , definida como sendo a espessura do material capaz de absorver metade da intensidade deradiao medida sem barreira, simbolizada por X1/2. O conhecimento desse valor se torna

prtico para o clculo imediato da espessura do material necessrio para reduzir o nvel daradiao num local a ser protegido a nveis recomendados.

A camada semi redutora inversamente proporcional ao coeficiente de atenuao linear, e calculado pela relao:

0,693HVL ou X1/2 = ----------- (9)

Assim sendo , como o coeficiente de atenuao linear conhecido e tabelado (ver tabela 3) , acamada semi-redutora tambm conhecida , para os materiais mais comuns , como segue natabela 4.


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Tabela 4 - Alguns valores de X1/2 ou HVL e TVL para alguns materiais

FONTE DEAlumnio2,3 g/cm3

( cm )

Chumbo12 g/cm3

( cm )

Concreto2,3 g/cm3

( cm )

Ao7,8 g/cm3

( cm )

RADIAO HVL TVL HVL TVL HVL TVL HVL TVL

Raios X 100 kVp 10,24 34,00 0,026 0,087 1,65 5,42 - -

Raios X 200 kVp 2,20 7,32 0,043 0,142 2,59 8,55 - -

Raios X 250 kVp * - - 0,088 0,29 0,28 0,94 - -Raios X 300 kVp * - - 0,147 0,48 0,31 1,04 - -

Raios X 400 kVp * - - 0,25 0,83 0,33 1,09 - -

Iridio 192 3,66 12,16 0,55 1,90 4,30 14,00 1,30 4,30

Cobalto 60 5,36 17,80 1,10 4,00 6,30 20,30 2,00 6,70

Csio 137 4,17 13,85 0,65 2,20 4,90 16,30 1,60 5,40

Fonte: IAEA , Manual on Gamma Radiography , e NCRP* valores aproximados obtidos para voltagem de pico de um tubo direcional para uso mdico

Sendo n o nmero de camadas semi-redutoras (HVL) , e Io a intensidade inicial deradiao, sem barreiras, podemos dizer que:

n ( Nr. de HVL) I (intensidade de radiao)1 I = Io / 212 I = Io / 223 I = Io / 24n I = Io / 2n

Assim , podemos escrever uma expresso matemtica bastante til , como segue:

Io Io

I = --------- ou 2n = ----------2n I

Algumas literaturas denominam a razo Io / I como sendo Fator de Reduo , eapresentam um grfico do fator de reduo em funo da espessura necessria de vriosmateriais , para se obter a reduo requerida.

4.4 Camada Dcimo Redutora ( TVL):

a espessura particular de material capaz de reduzir 10 vezes a intensidade de radiao. Vertabela 4 , alguns exemplos. Pode ser determinado pela relao:

2,30TVL = --------


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Espessura de Urnio metlico ( cm) Espessura de Urnio metlico ( cm)(Fonte: BNFL - British Nucelar Fuels Ltd - England )

Os grficos acima se referem aos fatores de atenuao atribuidas liga metlica de Urnio(tambm conhecido como Urnio exaurido), para energias provenientes de fontes de Ir-192 eCo-60. Segue abaixo algumas propriedades da liga metlica de Urnio: Composio principal: de 66 % a 88% de compostos de Urnio

Ponto de Fuso da liga metlica: 1.1300

C (Urnio) , com 8% Mo/Urnio - 1.2000

C Densidade especfica: 19,04 g/cm3 (Urnio), com 8% Mo/Urnio - 17,80 g/cm3 Taxa de corroso na gua do mar a 25 0C: 40,5 mm/ano (Urnio), com 8% Mo/Urnio - 6,0 mm/ano Taxa de corroso na gua pura a 25 0C: 3,30 mm/ano , com 8%Mo/Urnio - 0,48 mm/ano Taxa de corroso no ar com 50% de humidade a 50 0C: 0,27 mm/ano (Urnio), com 8% Mo/Urnio -

0,21 mm/ano Teste de impacto (Charpy - entalhe em V): 17,626 Nm (Urnio), com 8% Mo/Urnio - 8,135 Nm

FATOR

DE

ATENUAOP

ARA

Ir-192

FATOR

DE

ATENUAOP

ARA

Co-60


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Exerccios Resolvidos de Clculo de Blindagens para Fontes Gama.

1. Uma instalao radioativa dotada de paredes de concreto com espessura de 20 cm, foiconstruda para operar com aparelhos de Raios X com at 300 kV. Devido snecessidades da empresa, uma fonte de Ir-192 com 30 Ci de atividade ser utilizada emsubstituio ao aparelho de Raios X. O levantamento radiomtrico resultou em uma taxade dose a 2 m da parede do lado externo em 40 Sv/h. Qual deve ser a espessura dorevestimento de chumbo do lado interno, necessrio para reduzir a taxa de dose para 20

Sv/h ?

Soluo:O histrico da situao descreve muitos dados que no necessitam ser considerados nasoluo do problema. Os dados importantes so: A taxa de dose externa de 40 Sv/h, afonte de radiao de Ir-192, o limite de dose que se pretende de 20 Sv/h e o material aser usado para blindagem (chumbo).Partindo da equao (7) temos que:

I = Io e- . x ou podemos reescrever de outra forma:

X = 1/ . Ln [ Io/I ] espessura da blindagem , onde

= 1,29 cm-1 ( ver tabela 3)Io = 40 Sv/hI = 20 Sv/h

X = 1/1,29 . Ln [ 40/20 ] = 0,54 cm ou X = 5,4 mm de Pb

2. Qual a espessura da liga de urnio metlico necessria para blindar um container de resgateou transporte, projetado para uso com fontes de Ir-192 com at 100 Ci de atividade ?

Soluo:Devemos considerar que as normas de transporte regulamentam uma taxa de dose mxima

de 2 mSv/h a 1 metro de distncia (veja tabela no item 6.2) enquanto que a fonte de Ir-192com 100 Ci ou 3700 GBq possui uma intensidade de radiao a 1 metro de distncia de :

Po = 0,13 mSv/h/GBq a 1m x 3700 GBq ...... Po = 481 mSv/hP = 2 mSv/h

Fator de Atenuao = P / Po = 4 x 10-3 - Consultando o grfico temos que: X = 26 cm


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5.Mtodos de Deteco da Radiao:

Uma forma que permite detectar as radiaes, e medir sua intensidade, so os detetoreseletrnicos conhecidos como os Geiger-Muller, Cmara de Ionizao, ContadoresProporcionais. Tais detetores funcionam basicamente com sensores que contm um gs ouuma mistura de gases, que se ionizam pela passagem da radiao.Esta ionizao d origem a

uma corrente eltrica , que coletada por um eletrodo, aps amplificao por circuitosespeciais, registrada no display do aparelho , em forma de intensidade de radiao.Geralmente a deteco efetuada no detetor , porm associado a um sistema de registroeletrnico, capaz de contar cada sinal (ionizao) provocado pela passagem da radiao

pelo mesmo.Portanto odetetor um dis positivo capaz de transformar a energia recebida palaradiao em impulsos eltricos mensurveis.

5.1 Detetores Geiger-Muller

Descritos pela primeira vez por H.Geiger e W.Muller em 1928 , constituem de uma cmaracontendo mistura gasosa geralmente lcool etlico e halognios , com volume variandoconforme sua aplicao , produzem pulsos eltricos com amplitudes constantes,

independentes da energia ou da natureza da radiao que iniciou o processo de ionizao nointerior da cmara. A propagao da ionizao pelo volume gasoso se processa emmicrosegundos , onde os eltrons so coletados pelo nodo , que conduz o pulso eltrico

para o amplificador. Nestes detetores , variaes da tenso no tubo , por exemplo porproblemas da condio de carga da bateria no acarreta variaes nas leituras obtidas.

sinal

Raios X ou Gama

eltronDisplay

(+)

(-)

mSv / h

Detetor Gasoso tipo Geiger Muller e Cmara de Ionizao


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A caracterstica da qualidade principal dos detetores Geiger Muller (GM) que a respostadesses detetores so independentes da fonte de radiao que est sendo medida, ou sejaindepende da energia das radiaes detectadas.O tempo morto do detetor , que corresponde ao tempo ao qual o detetor leva para recombinareletricamente o gs interno aps cada ionizao , ficando insensvel a novas medidas. Estetempo pode ser de 100 a 400 s.Quando o detetor colocado num campo de radiao superior capacidade de medio,ocorre a saturao do detetor ( excesso de ionizao no interior da cmara ), e o sistema de

monitorao fica inoperante.

O detetor G.M o mais importante para fins de utilizao em proteo radiolgica , dado suascaractersticas de robustez, estabilidade , portabilidade , leituras com preciso aceitvel eindependente de presso e temperatura.So exemplos de aparelhos detetores de radiao que utilizam o G.M:

monitores de rea detetores portteis de radiao integradores eletrnicos medidores de nvel detetor sonoro ( Bip )

Detetor Geiger Muller digital, atuanuma faixa de energia de 40 keV at 3MeV com preciso de +20%, possuiescalas automticas de 1 Sv/h at9,99 mSv/h , com peso de 500 gramas


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5.2 Cmaras de Ionizao:

So detetores usados para medir pequenas intensidades de radiao ionizantes. A variao datenso na cmara de ionizao , presso ou temperatura , acarreta variaes nas leituras doaparelho.O sinal proveniente da cmara devido a ionizao produzida pela passagem daradiao, de pequena intensidade e proporcional a energia das radiaes absorvidas nomeio gasoso da cmara de ionizao. Deste modo possvel discriminar as radiaes segundosuas energias.

O material que constitue fisicamente as paredes da cmara influencia a performance da mesma, podendo ser classificadas como: equivalente-ar , construdas com baquelite ; equivalente-tecido, construdas em nylon com polietireno, carbono , fluoreto de clcio e slica. Quanto aovolume da cmara, esta se relaciona com a sensibilidade desejada.

So exemplos de detetores de radiao que utilizam a cmara de ionizao:

dosmetros de bolso ( canetas dosimtricas) monitores de reas , em instalaes nucleares

5.3 Dosmetros de Leitura Indireta

So detetores que possuem a propriedade de acumular efeitos fisico-qumicos proporcionais quantidade de exposio s radiaes recebida , num intervalo de tempo. Assim portanto ,estes detetores possuem a finalidade de registraras doses recebidas por trabalhadores ,durante um perodo de tempo.Podem ser do tipo filmes fotogrficos ( similar ao utilizado pelos dentistas ) , que enegrecem

proporcionalmente quantidade de radiao recebida , assim como os chamados TLD"Dosmetros Termoluminescentes" que contm um cristal , geralmente sulfato de ltio , quearmazena a quantidade de radiao recebida , e libera proporcionalmente esta resposta naforma de fluorescncia , quando aquecido na faixa de temperatura de 200 oC.

Dosmetros de Leitura Direta com

escala leitura analgica graduada na

faixa de 0 a 200 mR ou 0 a 500 mR.Utiliza como detetor uma pequena

cmara de ionizao disposta na parte

central do dosmetro. Sua utilizao

muito til em situaes onde o

conhecimento imediato da dose

recebida fator para tomada de

deciso.


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Smith,E2119-5

Posio correta do uso do dosmetro de leitura indireta

5.4 Dosmetros hbridos de leitura direta e Indireta

Com o desenvolvimento da tecnologia digital, hoje dispomos de dosmetros eletrnicosdiminutos capazes de registrar doses desde da ordem da radiao de fundo at altas doses ,com absoluta preciso e com informaes informatizadas capaz de registrar a distribuio dadose no tempo decorrido, com at meses de integrao.

Dosmetro de Leitura Indireta (TLD ou Filme Badge)

fornecido por uma instituio credenciada e licenciada

pelo rgo Oficial ( CNEN ) , sendo seu uso

obrigatrio para todo pessoal que trabalha

profissionalmente com matera is radioat ivos ,e permite

estabeler registros dosimtricos do trabalhador , assimcomo sua vida radiolgica.


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o caso dos dosmetros eletrnicos pessoais, nas dimenses de um carto de crdito , quecontm um minsculo detetor no estado slido ligado a um circuito especial de contagemmicroprocessada com uma memria no voltil , e ainda um display de cristal lquido paraleitura de funes e da dose integrada. Pode ser ajustado para indicar doses acumuladas de 1Sv at 10 Sv ou ainda taxa de dose desde 1 Sv/h at 1 Sv/h. Fornece um histrico detalhadodas doses recebidas , tais como : os valores das doses dirias nos ltimos 3 meses ; oumensais dos ltimos 5 anos , ou outros ajustes que o usurio pode necessitar , por um leitorespecial conectado a um computador. Opera na faixa de energia de 60 keV at 1,25 MeV com

preciso de + 15 % .

( Foto extrada do catlogo da Dosicard )

Este sistema foi desenvolvido para a dosimetria de pessoal que trabalha diretamente numainstalao radioativa , tendo como principal vantagem a rapidez de processamento e registrodas doses , assim como os parmetros que cercam a dose recebida , fator este importante paracasos de acidentes , onde o valor da dose e tempo de exposio constituem informaes

bsicas para tomada de deciso quanto a acompanhamento mdico.

5.5 Detetor de Estado Slido

A captura da imagem na forma de um sinal eltrico feita atravs de detetores de radiaono estado slido que tornam possvel converter a radiao ionizante em sinal eltrico,conforme mostrado na figura a seguir:

A foto ao lado representa um dosmetro

pessoal eletrnico digital de leitura direta do

tamanho de um carto de crdito, que registra

a dose acumulada por longos perodos ,at um

ano de operao contnua de 8 horas por dia.

Os resultados das doses acumuladas podero ser

lidas diretamente no display de cristal lquido

ou no mdulo de leitura acoplado no

computador e impressora. O detetor identificado pela seta no carto.


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Contato EltricoRadiao Camada de Fsforo

Germnio ou Silcio

Contato Eltrico

Eletrodo metlico

R

i

Os detetores de estado slido so formados pela parte superior que contm um material abase de fsforo que emite luz (cintilao) pela passagem da radiao, que por sua vez incideno ncleo do detetor que por efeito foto-eltrico emite eltrons, dando origem a uma correnteeltrica no terminal do detetor, que proporcional ao fton de radiao de entrada. Estacorrente eltrica pode ser usada para gerar imagens em TV, gravao em vdeo, digitalizao eoutros.

5.6 Calibrao dos Instrumentos:

Como sabemos, os detetores de radiao ocupam uma posio importante na radioproteo,pois somente atravs deles que podemos saber se estamos num campo de radiaesionizantes ou no , e tambm avaliar, medir, e quantificar as doses de radiao. Sendo assim aacuidade das medidas , a verificao do funcionamento do sistema de deteco, soatividades obrigatrias do tcnico em radioproteo.

Portanto, calibraes peridicas , em geral a cada ano , devem ser feitas por instituiescredenciadas , devendo emitir um certificado de calibrao que devem conter no mnimo asseguintes informaes:

marca, tipo e modlo do aparelho calibrado ; nmero de srie ; escalas calibradas ; tipos das fontes de radiao utilizadas na calibrao , e sua rastreabilidade com padro

nacional ; data da calibrao ; resultados das leituras obtidas e os fatores de calibrao ; responsvel pela calibrao.

Esquema de um detetor no

estado slido de germnio ou

silcio, utilizada So muito

sensveis, e o sinal eltrico que

sai do detetor proporcional

ao fton de radiao que

atingiu o detetor. uma das

formas eficazes de transformara exposio radiao em

sinal eltrico .


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Como a periodicidade das calibraes so relativamente longas , o tcnico deve se certificarque a cada uso o aparelho se encontra em condies de uso, do ponto de vista defuncionamento e que as caractersticas da calibrao ainda permanecem. Assim, o tcnicodeve implementar um sistema de verificao do aparelho , utilizando micro fontes radioativasde Cs-137 ou Co-60 , com pequenas atividades ( da ordem de milicuries) , para efetuar estasverificaes , e registra-las de forma sistmica.

As medidas efetuadas e registradas no display dos medidores podem no corresponder leitura real da medida , por erros inerentes aos aparelhos. Assim o tcnico deve corrigir asleituras efetuadas utilizando para isto o certificado de calibrao que deve trazer a magnitudedo erro cometido para cada uma das escalas do aparelho.

Os aparelhos portteis modernos para monitorao rotineira, destinados proteoradiolgica, possuem suas escalas calibradas em taxa de dose , ou seja em Sv/h ou mSv/hno entanto equipamentos velhos ainda podem ser encontrados operando , e possuem escalascalibradas em mR/h ou R/h .

Conjunto de sondas , cabos e detetores de radiao para mltiplas aplicaes em radioproteo. Assondas e detetores de radiao so fabricadas para atender os variados tipos de radiaes eintensidades diferentes. Os cabos e prolongamentos existentes tem a finalidade de proteger ooperador quando das medidas a serem efetuadas.


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(Foto extrada do catlogo da Graetz )

Monitorao de um irradiador gama industrial com detetor GM( Foto cedido pela VOITH PAPER)

A foto ao lado apresenta uma

cmara de ionizao para medida

de taxa de doses absorvidas na

faixa de 0,1 a 100 mGy/h. Possui

um volume de ar de 515 m3 com

paredes de 7 mg/cm2 equivalenteao tecido.

Opera na faixa de energia de 8 keV

at 2 MeV.


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6.Equipamentos e Aplicaes Principais das Radiaespara Uso Industrial

6.1 Equipamentos de Raios X:

Os Raios X so produzidos em ampolas especiais. Os tamanhos das ampolas ou tubos so

em funo da tenso mxima de operao do aparelho.Do ponto de vista da sua utilizao, uma ateno especial deve ser dada ao alvo, contido nonodo. Sua superfcie atingida pelo fluxo eletrnico, proveniente do filamento, e denomina-se foco trmico. importante que esta superfcie seja suficiente grande para evitar umsuperaquecimento local, que poderia deteriorar o nodo, e permitir uma rpida transmisso docalor.

Define-se carga focal como sendo a carga em Watts por milmetro quadrado (por exemplo:200 W/mm2) na rea focal. Nas reas focais de pequenas dimenses, podem ser aplicadas umacarga relativamente mais elevada queas grandes; esta diferena devida a diferena no modode transmisso do calor, a partir do centro.

Para obter-se imagens com nitidez mxima, as dimenses do foco ptico devem ser as menores

possveis. As especificaes de aparelhos geralmente mencionam as dimenses do focoptico.

O calor que acompanha a formao de Raios X considervel,como exemplo podemos citarque para 100% de energia eltrica colocada no sistema (ampola) , 99% resultar em calorgerado no nodo e apenas 1% se converter em Raios-X, e portanto necessrio especialateno aos sistemas e mtodos para refrigerar o nodo. Esta refrigerao pode ser feita dediversas maneiras:

a) Refrigerao por irradiao: Neste caso o bloco de tungstnio, que compe o alvo, seaquece e o calor se irradia pelo nodo.


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b) Refrigerao por conveco: O calor irradiado pelo nodo, se transmite ao prolongamentode cobre, o qual est imerso em leo ou gs, que se refrigera por conveco natural, ou

por circulao.

c) Refrigerao por circulao forada de gua: A refrigerao descrita em (b), limitada,principalmente se o aparelho for operado continuamente, exposto ao sol. Neste caso, acirculao de gua por uma serpentina interna unidade geradora, eficaz, permitindo ouso do aparelho por longos perodos de uso.

Sabemos que os Raios X so gerados quando eltrons em alta velocidade so desaceleradosno material do alvo. Essa desacelerao se faz por meio de coliso dos eltrons com o materialdo alvo. O caso mais simples ocorre quando um eltron se choca diretamente com o ncleo deum tomo do alvo. A energia adquirida pelo eltron, no campo eltrico entre o ctodo e onodo ser dada pela relao seguinte:

1E = ------ m . v2 = e . V x 107 (10)

2

onde: V = diferena de potencial aplicada entre ctodo e nodo ( em Volts )m = massa do eltron ( 9,1 x 10 -28 g )v = velocidade do eltron quando atinge o alvo (nodo)e = carga do eltron ( 1,6 x 10 -19 C )

Portanto quando um eltron se choca com o ncleo de um tomo do alvo e transforma toda asua energia em radiao X, podemos determinar o comprimento de onda da radiao gerada

pela eq. 10.12.412

= ----------- Angstrons (11)V

onde: V = diferena de potencial aplicada em Volts.

= comprimento de onda (1 Angstron = 10- 8

cm)

O comprimento de onda encontrado chamado de comprimento de onda mnimo, ( min) poisrepresenta a onda de maior energia que pode ser emitida.

Assim, para uma tenso mxima de 60 kV, o comprimento de onda mnimo ser de 0,2Angstron; e para 120 kV ser de 0,1 Angstron.

Nota-se que esse comprimento de onda depende da voltagem aplicada ao tubo. Assim,quando aumentamos a voltagem no tubo, estamos criando radiao com o menorcomprimento de onda, ou seja, radiao de maior energia.


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Apenas uma parcela muito pequena dos eltrons que atingem o alvo troca toda a sua energiaatravs do choque com o ncleo. A maior parte dos eltrons incidentes choca-se com outroseltrons orbitais, transferindo-lhes parte de sua energia. Portanto, quando esses eltronschegam a se chocar contra o ncleo de um tomo, j perderam parte de sua energia, gerando

portanto, Raios X de maior comprimento de onda, ou seja, de menor energia. Dessa forma, osRaios X emitidos por uma determinado aparelho apresentam uma grande variedade decomprimento de onda, a partir do comprimento de onda mnimo.

6.1.1 Influncias da Miliamperagem e da Kilovoltagem:

O conceito de qualidade de radiao est ligado energia do feixe de Raios X. Quandoaumentamos a voltagem do aparelho, aumentando a energia do feixe de radiao gerado,estamos aumentando a qualidade da radiao, com consequente aumento do poder de

penetrao da mesma.

Os Raios X de alta energia, geralmente produzidos com voltagem superiores a 120 kV, sotambm chamados de raios duros. Os Raios X gerados com tenso inferiores a 50 kV sochamados Raios X moles.O conceito de intensidade de radiao se refere quantidadede Raios X produzidos, ou, deuma forma mais correta ao nmero de quantidadeproduzidos.Quando aumentamos a corrente do filamento fazemos com que ele se aquea mais, liberando

um nmero maior de eltrons. Isso far com que ocorra um aumento na intensidade daradiao gerada, sem implicar em aumento na qualidade dessa mesma radiao. Em outras

palavras, ns conseguimos aumentar a intensidade sem aumentar a energia do feixe deradiao.O aumento da intensidade verificada, quando aumentamos a tenso do tubo pode serexplicado pela prpria frmula expressa o rendimento (R), de produo de Raios X:

R = 1,4 x 10- 9 . Z . V (12)

onde: Z = nmero atmico do alvo no nodo;V = voltagem aplicada no tubo;

Atravs da eq. 12, notamos que o rendimento, ou seja, a porcentagem de energia dos eltronsque se transforma em Raios- X, aumenta proporcionalmente ao aumento da tenso. Em geral orendimento de um tubo, da ordem de 1 %. O aumento do rendimento implica em um aumentode intensidade.Devemos lembrar que o aumento de intensidade no se explica somente pelo aumento dorendimento, mas tambm por outros fatores .

De uma forma prtica dizermos que a energia da radiao se relaciona com a capacidade depenetrao nos materiais , enquanto que a intensidade se relaciona com a exposio.


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Raios X industrial, de at 300 kV Inspeo radiogrfica de soldas em tubos (CONFAB)

6.2 - Equipamentos de Raios-Gama:

So equipamentos portteis, compostos por um irradiador e acessrios , projetados a permitira manipulao da fonte radioativa distncia , com segurana , para fins de gamagrafiaindustrial.O irradiador , dispe de uma blindagem , construda numa liga metlica de urnio exaurido,

mais eficiente que o chumbo , pesando em torno de 35 kg. Para a conduo da fonte , oequipamento dotado de condutes metlicos em forma de espiral , flexveis e resistentes(tubo guia) , que so conectados na parte frontal do irradiador. O controle do conjunto fontee conexo (porta-fonte) feito atravs de um cabo de ao reforado , conectado ao comando.

Todos esses acessrios (tubo guia e cabo de comando) so acionados mecanicamente emanualmente o que torna simples sua operao, dispensando energia eltrica para seufuncionamento.

Irradiador Gama para Radiografia Industrial Operao de conexo da fonte de Ir-192


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Uma caracterstica importante dos irradiadores, que diz respeito blindagem, a suacapacidade. Como sabemos, as fontes de radiao podem ser fornecidas com diversasatividades e cada elemento radioativo possui uma energia de radiao prpria. Assim cada

blindagem dimensionada para conter um elemento radioativo especfico, com uma certaatividade mxima determinada.Portanto, sempre desaconselhvel se usar um irradiador projetado para um determinadoradioistopo, com fontes radioativas de elementos diferentes e com outras atividades queaquela especificada.

O nvel de radiao na superfcie externa dos irradiadores so determinados por normasinternacionais , que tambm esto harmonizadas com as normas da CNEN, e deve ser uma dasbases para o projeto do equipamento.

Fonte: IAEA , Manual on Gamma Radiography

Assim sendo , os equipamentos acima descritos , no podem ser armazenados em locaisquaisquer , mas em casamatas blindadas , no subsolo ou em locais que permitam o totalcontrole tanto das radiaes produzidas como o acesso a estes equipamentos. Em qualquercaso, o equipamento deve estar sob a responsabilidade da empresa proprietria .

Irradiadores com etiqueta de Categoria III

Categorias de Transporte de Blindagens, contendo Material Radioativo

Categoria de Etiquetas para Transporte deBlindagens

Mxima Taxa de Dose Permitida( Sv/h ou Gy/h )

na superfcie dablindagem

a 1 m da superfcie

II 500 10III 2000 100


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6.3 Equipamentos para Medio de Nvel e Controle de Espessuras ou Densidades:

Esses equipamentos so projetados de forma mais simples , pois sua funo unicamenteabrigar a fonte radioativa selada em seu interior. A fonte fica presa internamente blindagem ,de modo a proporcionar um feixe de radiao dirigido sob ngulo definido no projeto , emdireo a um detetor do tipo G.M , que ligado a circuitos especiais , oferecer uma leitura ouregistro da intensidade de radiao no display do aparelho.

.. . . .

unidade deradiao detetor

display

Sistema comum para medidores de nvel

Outras aplicaes radioativas so largamente empregadas para controlar espessuras demateriais como papel , chapas de ao , ou ainda para controlar densidades de produtosindustriais. Todas essas aplicaes utilizam fontes com meia-vida longa e de baixa atividade oque otimiza os sistemas de radioproteo.

Em geral os medidores de nvel , e de

espessuras, so dotados de fontes

radioativas com meia-vida muito longa ,

como Cs-137 ou Co-60 , com atividades

da ordem de milicuries , sendo sua

operao bastante segura,uma vez que a

fonte radioativa no opera fora da

blindagem. Entretanto , operaes de

manuteno dos equipamentos,

estocagem e controle de fontes com

baixa atividade podem ser responsveispor acidentes causados por pessoas sem

treinamento ou conhecimento bsico das

regras de segurana radiolgica para estes

tipos de aparelhos.


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Controlador de Espessura de papel usando fonte de Promcio-147 (vide seta)( Foto cedida por VOITH PAPER)

A foto acima apresenta a seo de controle da espessura de papel produzida numa mquinade fabricao de papel. A unidade de controle, mostrada pela seta, desliza por toda a largura

do papel produzido, para controle total . O controle da espessura feita atravs da radiaogama produzido pela fonte de Promcio-147

6.4 Armazenamento , Transporte e Sinalizao dos Equipamentos de Radiao:

As blindagens e equipamentos que contenham fontes de radiao so projetados de modo apermitir uma fuga de radiao para o exterior de modo a tornar seguro seu transporte ,operao e manuteno. Quando o equipamento no est em uso , deve ser guardado em locallonge de outros materiais perigosos,como produtos inflamveis, explosivos ou corrosivos ,devidamente sinalizado com placas de aviso RADIAO .

Smbolo internacional de presena deradiao com suas cores e dimensesoficiais.


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As taxas de doses do lado externo do local de armazenamento deve ser mantida to baixaquanto razoavelmente possvel ou praticvel , menor que 7,5 Sv/h ou preferencialmente,menor que 2,5 Sv/h . O local deve ser trancado , para prevenir a entrada de pessoas noautorizadas. Periodicamente , quando as fontes no esto em uso, uma verificao deve serfeita para garantir que elas ainda esto estocadas de forma segura.

O transporte de material radioativo deve seguir os procedimentos recomendados pelasnormas do Ministrio de Transportes, CNEN no sentido de prevenir e minimizar os efeitos em

casos de acidentes envolvendo o veculo e motorista.As etiquetas de transporte devem ser fixadas nos vidros lateral e traseiro do veculo detransporte , contendo o smbolo internacional de radiao e o nmero da ONUcorrespondente ao tipo de material transportado.

Os containers e blindagens transportadas devem estar adequadamente fixadas no veculo detransporte, em local segregado do motorista e passageiros , devidamente etiquetados eidentificados de modo a permitir identificao do proprietrio , radioistopo , atividade , endice de transporte. O ndice de transporte a mxima taxa de dose a 1 metro da superfcie docontainer ou blindagem medida em Sv/h e dividido pelo fator 10 arredondando este valor

para mais at a primeira casa decimal. Por exemplo se 11,3 Sv/h a mxima taxa de dose a 1m da superfcie do container, seu ndice de transporte ser 1,2 .

Operao de monitorao de um equipamento para gamagrafia industrial utilizando um

detetor G.M , projetado para uso com fontes de Irdio-192 com at 100 Curies de

atividade. A monitorao deve ser feita aps cada operao do aparelho para a

certificao de que a fonte se encontra no interior do irradiador, na posio correta no

centro do mesmo , e que no existe vazamento de radiao em excesso em nenhum

ponto da superfcie do irradiador.


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Categorias de Embalados

ndice de Transporte( IT )

Nvel de Radiao Mximo em qualquer pontoda Superfcie do Embalado ( mSv/h )

Rotulao

0 NRM < 0,005 I - Branca

0 < IT < 1 0,005 < NRM < 0,5 II - Amarela

1 < IT < 10 0,5 < NRM < 2 III - Amarela

Fonte: Norma CNEN NN-5.01 e IAEA , Manual on Gamma Radiography.

A placa de sinalizao deveculo deve ser afixada naslaterais externas do veculo,

nas dimenses 25 x 25 cm,amarela

Rtulo de transporte que deve serfixada no embalado ( container ou

irradiador) que identifica o materialradioativo, a atividade e o ndice detransporte, nas dimenses 10 x 10 cm.O ndice de transporte IT amxima taxa de dose a 1 metro dasuperfcie do container ou blindagemmedida em Sv/h e dividido pelo fator10. O ndice mximo aceitvel de 10.


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A SEGUIR, ALGUMAS RECOMENDAES PARA A VERIFICAO DOTRANSPORTE DE MATERIAIS RADIOATIVOS.(Extrado do "Guia Prtico de Segurana Radiolgica para Contratao dos Servios de Radiografia

Industrial" Editado pela CNEN / PETROBRAS - Set./2001)

1. O veculo que transporta o irradiador contendo a fonte radioativa est em boas condies

de conservao e sinalizado com rtulos e painis de segurana nas laterais e natraseira?

2. O veculo que transporta o irradiador contendo a fonte radioativa dispe dos seguintesequipamentos de emergncia: cordas, blindagens, pinas de no mnimo 1 metro decomprimento, recipientes de chumbo, sinais luminosos e placas de sinalizao?

5. O veculo que transporta o irradiador contendo a fonte radioativa tem a seguintedocumentao da carga: ficha e envelope de emergncia, ficha de monitorao da cargae do veculo e da declarao do expedidor ?

Envelope de Transporte que contm a ficha de emergncia e a declarao da ONU.


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6. O irradiador contendo a fonte radioativa acondicionado em caixa metlica fixada noveculo, mantida trancada e contendo o smbolo internacional de radiao e sinalizadacom os dizeres "perigo radioativo", contm fonte radioativa , deve ser manuseadasomente por pessoas que receberam instrues e treinamento adequados, nome da firma,telefone, pessoa de contato ?

7.Os dados das placas de identificao da fonte e do irradiador afixadas ao irradiador estolegveis e h correspondncia entre as informaes contidas nestas placas com os dadoscorrespondentes contidos no relatrio de vistoria?

Placa de Identificao do Irradiador

PERIGO RADIOATIVO

CONTM: Material radioativo deve ser

manipulado somente por pessoas

que receberam treinamento

adequado.

NOME DA EMPRESA


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Proteo Radiolgic

Apostila Rx Abende

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