Radioproteção - Aula 1-2004

CURSO DE RADIOPROTEOCOM NFASE NO USO, PREPARO E MANUSEIO DE FONTES RADIOATIVAS NO SELADAS

Walter Siqueira Paes

DIVISO DE HIGIENE, SEGURANA E MEDICINA DO TRABALHOSETOR DE PROTEO RADIOLGICA

PROGRAMAO

Radiao: caractersticas e modos de interao Efeitos biolgicos das radiaes ionizantes Grandezas e unidades utilizadas em radioproteo Tipos de fontes e modos de exposio Princpios bsicos de radioproteo Fatores de proteo radiolgica

PROGRAMAO

Detetores de radiao Procedimentos de radioproteo e monitorao Noes bsicas das Normas e Regulamentos CNEN Aplicaes da radiao em outras reas Situaes de emergncia Gerenciamento de rejeitos radioativos.

RADIAO

Forma de Energiapropagao independe da existncia do meio

RADIAO - CARACTERSTICASDOIS GRANDES GRUPOS:

RADIAO IONIZANTE X RADIAO NO IONIZANTEDIFERENA:

ENERGIA

RADIAO - CARACTERSTICASRADIAO IONIZANTE

Energia suficiente para arrancar eltrons de umtomo - produo de pares de ons.

PartculasEltrons

carregadas:

Alfa,

Beta,

Prtons,

Partculas no carregadas: Nutrons Ondas eletromagnticas: Gama, Raios X.

RADIAO - CARACTERSTICASRADIAO NO IONIZANTE

No

possui energia suficiente para arrancar

eltrons de um tomo

Pode quebrar molculas e ligaes qumicas Ultravioleta, Infravermelho, Radiofreqncia,Laser, Microondas, Luz visvel.

RADIAO - CARACTERSTICASEstrutura Atmica e Nuclear da MatriaModelo Simplificado do tomo

Carga total igual a zero Ncleoprtons: 1,007 u.m.a. 1 carga positiva ncleo atmico - elemento qumico Nutrons: 1,008 u.m.a. Carga neutra Istopos Nutrons + Prtons = N. de massa

RADIAO - CARACTERSTICASEstrutura Atmica e Nuclear da MatriaModelo Simplificado do tomo

EletrosferaEltrons orbitais: 5,48 x 10-4 u.m.a. 1 carga negativa Quanto mais externa a rbita, menor a energia de ligao

tomo

no ionizado possui mesmo nmero de prtons e eltrons - carga total igual a zero.

RADIAO - CARACTERSTICASEstrutura Atmica e Nuclear da MatriaInstabilidade Nuclear

Nmero inadequado de nutrons Desbalano de energia interna do ncleo Busca do estado de menor energia Emisso de energia - radiao Partculas e/ou ondas eletromagnticas.

RADIAO - CARACTERSTICASIntroduo Radioatividade

Emisso de radiao - desintegrao radioativa Transformao em um novo elemento qumicoAtividadeNmero de desintegraes radioativas por unidade de tempo Quanto maior a atividade mais radiao emitida

RADIAO - CARACTERSTICASIntroduo RadioatividadeDecaimento Radioativo A atividade diminui exponencialmente com o passar do tempo:Decaimento Radioativo1200

A = A0 e-0,07 t

t

Atividade A

1000 800 600 400 200 0 0 10 20 30 40 50

A = 1000 e

A = Atividade no instante t A0 = Atividade inicial60 70 80 90 100

= cte decaimento radioativo

Tempo t

RADIAO - CARACTERSTICASIntroduo Radioatividade Meia Vida Fsica - T1/2necessrio para que a atividade inicial seja reduzida metade

Tempo

Caracterstica fsica de cada istopo radioativo.T1 / 2 = ln 2

RADIAO - CARACTERSTICASIntroduo Radioatividade Meia Vida Fsica - T1/2A = A0 e t A0 = A0 e T1 / 2 2 ln 2 T1 / 2 =

RADIAO - CARACTERSTICASIntroduo RadioatividadeMeia vida fsica dos principais radioistopos utilizados em pesquisa: P-32 S-35 C-14 H-3 14,8 dias 87,0 dias 5730 anos 12 anos I-125 Ca-45 Cr-51 60 dias 165 dias 27,8 dias

RADIAO - CARACTERSTICASTIPOS E CARACTERSTICAS DAS RADIAES

RADIAO BETAdada ao eltron emitido pelo ncleo do tomo - partcula leve Possui uma carga negativa Perde energia para o meio rapidamente - alcance mdio (at alguns metros no ar) Pequeno poder de ionizao - produo de pequena densidade de ionizaes. Denominao


RADIAO ALFA Partculas com dois prtons e dois neutrons partcula pesada Possui duas cargas positivas Perde energia para o meio muito rapidamente alcance pequeno (alguns centmetros no ar) Alto poder de ionizao - produo de grande densidade de ionizaes.


RADIAO DE NEUTRONS Partcula pesada No possui carga Perde energia para o meio de forma muito varivel - extremamente dependente da energia Produo de ionizaes igualmente varivel indiretamente ionizante - ncleos de recuo.


RADIAO DE PSITRON Denominao dada ao eltron com carga positiva emitido pelo ncleo do tomo - partcula leve Possui uma carga positiva Perde energia para o meio rapidamente eltrons livres do meio - processo de aniquilao de pares Pequeno poder de ionizao - produo de pequena densidade de ionizaes.


RADIAO GAMA Ondas Eletromagnticas emitidas do ncleo detomos em estado excitado de energia No possui carga Perde energia para o meio de forma muito lenta grande alcance (centmetros de concreto) Pequeno poder de ionizao - produo de muito poucas ionizaes


RADIAO X Ondas Eletromagnticas:Produzidas pela desacelerao de partculas carregadas (especialmente eltrons) - radiao de freamento ou Brehmstrahlung Ou pela transio de eltrons orbitais para rbitas mais internas do tomo - raio X caracterstico Todas as demais caractersticas so idnticas radiao gama.


Relao entre Energia e Alcance

Todo tipo de radiao ionizante, seja partculaou onda eletromagntica, perde energia nas interaes com a matria Quanto maior a energia da radiao, mais interaes capaz de produzir, portanto maior o percurso at ser totalmente freada, ou seja, maior o alcance


Relao entre Energia e Alcance Radiao Alfa

Energia 1,0 MeV 3,0 MeV 5,0 MeV

Alcance (no ar) 0,55 cm 1,67 cm 3,50 cm


Relao entre Energia e Alcance Radiao BetaEnergia mx 18 keV (H-3) 167 keV (S-35) 1,71 MeV (P-32) Alcance mx (no ar) < 10 cm 50 cm 700 cm


Relao entre Energia e Alcance Radiao Gama ou XEnergia 35 keV (I-125) 125 keV (RX) 1,3 MeV (Co-60) I/2 (na gua) 2,50 cm 4,50 cm 12,0 cm

RADIAO - MODOS DE INTERAOINTERAO DA RADIAO COM A MATRIA

Modos de interao das Partculas CarregadasRADIAO BETA Processos de perda de energia: - Coliso - interao com eltrons dos tomos e molculas - Radiao (Brehmstrahlung) - interao com o ncleo.


Modos de interao das Partculas CarregadasRADIAO ALFA

Principais processos de perda de energia:- Coliso - interao com eltrons dos tomos e

molculas mecanismo mais importante- Radiao - interao com o ncleo.


Modos de interao das Partculas No CarregadasRADIAO DE NEUTRONS Como no possuem carga, interagem com os ncleos O tipo de interao depende da energia do neutron: - Espalhamento inelstico - Captura - Emisso de partculas carregadas - Fisso.


Modos de interao das Ondas EletromagnticasRADIAO GAMA OU X Trs fenmenos de interao com a matria: - Efeito Fotoeltrico - Efeito Compton - Produo de Pares.


Radiao Gama ou X - Efeito Fotoeltricoeletromagntica (fton) interage com um eltron orbital do tomo do meio preferencialmente eltrons das rbitas mais internas Pode haver transferncia total de energia para o eltron.

Onda


Radiao Gama ou X - Efeito Fotoeltrico

Se a energia do fton incidente for maior que aenergia de ligao do eltron, ele pode ser ejetado do tomo com a mesma energia do fton incidente Eltron passa a ionizar a matria Buraco na camada eletrnica preenchido por eltrons das camadas mais externas Emisso de raio X caracterstico.


Radiao Gama ou X - Efeito Compton Espalhamentoeletromagntica (fton) interage com um eltron orbital do tomo do meio preferencialmente eltrons das rbitas mais externas Pode haver transferncia parcial de energia para o eltron.

Onda


Radiao Gama ou X - Efeito Compton Espalhamento

Se a energia do fton incidente for maior que aenergia de ligao do eltron, ele pode ser ejetado do tomo com a mesma quantidade de energia transferida pelo fton Eltron passa a ionizar a matria


Radiao Gama ou X Efeito Compton - Espalhamentocom energia restante emerge em outra direo - pode interagir novamente

Fton

Buraco

na camada eletrnica preenchido por eltrons das camadas mais externas

Emisso de Raio X caracterstico.


Radiao Gama ou X - Produo de Pareseletromagntica (fton) interage com o ncleo do tomo do meio Se a energia do fton incidente for maior que 1022 keV (a energia de repouso do eltron igual a 511 keV), pode haver a produo de um eltron e de um psitron emitidos simultaneamente em sentidos opostas.

Onda


Radiao Gama ou X - Produo de Pares

Eltron - pode continuar ionizando o meio Psitron - recombina com um eltron livre e emitedois ftons simultaneamente, em sentidos opostos, cada um com metade da energia do psitron aniquilao de pares Os ftons resultantes da aniquilao de pares podem continuar ionizando o meio.


Radiao Gama ou X - Atenuao

I = I0 e

x

I = Intensidade final do feixe (nmero de ftons) I0 = Intensidade inicial do feixe (nmero de ftons) = Coeficiente de atenuao (depende da energia) x = Espessura do material absorvedor.


Radiao Gama ou X Camada Semi-Redutora (CSR)

I = I0 e

x

I0 / 2 = I0 e

X 1 / 2

CSR = X 1/ 2 = + (ln 2 / )


Radiao Gama ou X Camada Semi-Redutora (CSR)Prtica: Mais fcil expressar em coeficiente de atenuao de massa: termos do

I = I0 e

/ ( x )

Onde: = densidade do material do meio.

EXERCCIOSUm determinado laboratrio utiliza S-35, P-32 e Cr-51 nas suas atividades de pesquisa. Voc detectou com o contador Geiger uma contaminao na bancada de manipulao mas no sabe de qual radioistopo. Como voc faria para descobrir?

EXERCCIOSFoi constatada em um certo laboratrio uma contaminao em um micropipetador com 10 microcuries de S-35. Supondo que a contaminao mxima aceitvel para a reutilizao do micropipetador seja de 2 microcuries, quanto tempo deve-se esperar para o decaimento radioativo? Dado: meia vida do S-35 = 87 dias.

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