FATEC - Proteção radiológica 120Pg

8/14/2019 FATEC - Proteo radiolgica 120Pg

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Proteo Radiolgica / Aspectos Industriais R ic a rdo A ndre uc c i E d S e t . / 2 0 0 8 1

RICARDO ANDREUCCI

Set./ 2008


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Prefcio

Esta apostila representa um guia bsico para programas de treinamento em Proteo Radiolgica, contendo assuntos voltados para as aplicaes industriais das radiaes ionizantes.Trata-se portanto de um material diddico de interesse e consulta, para os profissionais e estudantes que se iniciam ou estejam envolvidos com a Radioproteo Industrial.

Algumas normas de radioproteo editadas pela CNEN citadas neste trabalho ento em processo de reviso, e at o fechamento desta edio, estas ainda no tinham sido oficialmente aprovadas.Assim o leitor dever verificar se as informaes normativas contidas aqui, correspondem ltima reviso da norma.

O Autor


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Copyright

ANDREUCCI, Assessoria e Servios Tcnicos Ltdae-mail: [email protected]

Esta publicao poder ser obtida gratuitamente atravs de download nos seguintes web sites:

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

Set. 2008

R i c a r d o

A n d r e u c c i

Professor da Faculdade de Tecnologia de So Paulo- FATEC/ SP, nas disciplinas de Controle daQualidade, Normas Nacionais e Internacionais do

Curso Tecnologia em Soldagem. Qualificado e Certificado pelo IBQN como Nvel IIInos mtodos de ensaio radiogrfico, partculasmagnticas ultra-som e lquidos penetrantes,conforme norma CNEN-NN 1.17

Membro da Comisso de Segurana eRadioproteo da Associao Brasileira de EnsaiosNo Destrutivos - ABENDE.

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

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

Participante como Autor do livro "Soldagem" editadopelo SENAI / SP

Autor do livro "Radiologia Industrial - AspectosBsicos"- ABENDE/SP - Jul./2001 Supervisor de Radioproteo Industrial, Credenciado

pela Comisso Nacional de Energia Nuclear CNENsob Nr. Ir-0008, e responsvel pela Radioproteode empresa VOITH PAPER Mq. e Equipamentos


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N D I C E

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 .................................................

060810

2. Unidades Especiais de Medida em Radioproteo ................................ 122.1 - 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 ..................................................................

1213131314141516

3. Radiao e Radioatividade ................................................................. 173.1 - Caractersticas das Radiaes .............................................................3.2 - Fontes Radioativas .............................................................................

1921

4. Interao da Radiao com a Matria ............................................... 324.1 - 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) ........................................................

32353638

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 ................................................................

404242434445


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Assunto Pg.

6. Equipamentos de Radiao para Uso Industrial ............................... 486.1 - Equipamentos geradores de radiao ionizante ...............................

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

6.4- Armazenamento, Transporte e Sinalizao dos Equipamentos deRadiao ...........................................................................................

48

5254

55

7. Controle das Radiaes Ionizantes ..................................................... 667.1 - Distncia ............................................................................................7.2 - Blindagem ..........................................................................................7.3 - Tempo de Exposio ..........................................................................7.4 Limites Primrios Anuais de Doses Equivalentes................................

66677374

7.5 - Plano de Radioproteo ...................................................................... 777.6 - Roteiro para Rotina de Radioproteo em Gamagrafia................ ........ 79

8. Efeitos Biolgicos das Radiaes Ionizantes ...................................... 818.1 - Efeitos das Radiaes sobre as Clulas ...............................................8.2 - Efeitos Somticos ...............................................................................8.3 - Efeitos Genticos ...............................................................................

838489

9. Situaes de Emergncia com irradiadores em gamagrafia .................. 90

10. Exerccios Propostos .........................................................................Gabarito das Questes .......................................................................Caractersticas dos Radioistopos Principais .....................................Glossrio ...........................................................................................

Obras Consultadas ............................................................................

97108110116

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1. Elementos Bsicos da Radioproteo1. 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 dapopulao, 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. Sendo assim, trs princpios fundamentais so importantespara consolidar a proteo radiolgica: Justificao , Otimizao e Limitao de Dose

( 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, imediatamenteiniciaram-se os estudos sobre as emisses de partculas, provenientes de corpos radioativos,observando suas propriedades e interpretando os resultados.Nesta poca, destacaram-se dois cientistas, Pierre e Marie Curie, pela descoberta do polonioe o radium e ainda deve-se a eles a denominao Radioatividade (propriedade de emissode radiaes 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 modeloatmico criado e que at hoje permanecem.

* ALARA As Low as Reasonably Achievable (To baixo quanto razoavelmente possvel)

PRINCPIOS DA PROTEO RADIOLGICA

Princpio da Justificao: Nenhuma prtica deve ser adotada a menos que suaintroduo produza um benefcio positivo para a sociedade;

Princpio da Otimizao: Toda exposio deve ser mantida to baixa quantorasoavelmente possvel levando-se em conta fatres econmicos e sociais ;

Princpio da Limitao de Dose (ALARA*) : As doses equivalentes para osindivduos do pblico no devem exceder os limites recomendados para ascircunstncias 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, oque lhes d a capacidade de atravessarem materiais que absorvem ou refletem a luz visvel.Por serem de natureza semelhante luz, os Raios X e os Raios Gama possuem uma srie depropriedades 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,no entanto 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 laboratriodescobriu os Raios X em 8 deNovembro de 1895 . Em Dezembrode 1901 ganhou Prmio Nobel defsica pela sua descoberta.


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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. Ex:191Ir , 59Co

Tabela Peridica do Elementos

1 Actindios e lantandios so conhecidos coletivamente como "Metais-terrosos raros".2 Metais alcalinos, metais alcalinos-terrosos, metais de transio, actindios e lantandios so conhecidos coletivamente

como "Metais".3 Halogneos e gases nobres tambm so no-metais.


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1.3 Variaes e Composio dos tomos , Radioistopos:

Todos os elementos que contm, em seu ncleo atmico, o mesmo nmero de prtons, masque 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 chamadosistopos,nome cuja etimologiaindica o mesmo lugar que ocupam na classificao peridica dos elementos.

O nmero deistoposconhecidos, 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 deradioistopos.

Em 1934, Marie e Pierre Curie descobriram a radioatividade produzida artificialmentequando, bombardeado um determinado elemento com radiaes particuladas.A produo artificial de istopos pode ser feita no somente com partculas alfa, mastambm 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 em1898 descobriram o elemento rdioque fizeram jus ao Prmio Nobel deFsica. Em 1907 seu marido vem afalecer por morte acidental, e Marieem 1911 ganha novamente o PrmioNobel de Fsica por ter isolado o rdiona sua forma pura. Trabahou naPrimeira Guerra Mundial comotcnica em Raios X, numa unidademvel. Em 4 de Julho de 1934 vem afalecer com 64 anos.


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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 1Ci = 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* / Gramaou Bq / 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 aqualidadedo feixe de radiao. A maior ou menor energia dasradiaes proporcionam um maior ou menor poder de penetrao nos materiais e seusefeitos ao interagir com a matria.A unidade mais usada para medir a energia das radiaes oeltron-volt(eV). Um eltron-volt representa a energia gerada por um eltron ao ser acelerado por uma diferena depotencial 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 demesmo sinal produzidos no ar , pela unidade de massa de ar. Assim a unidade de medida deExposio serC/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 de uma instalao radioativa no intuito de prevenoe controle 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 serergs / g ou Joule / kg.Na unidade usual adose absorvida oGray (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:

1 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 grandezaque relacione melhor a dose com os efeitos deletrios da radiao sobre o ser humano.

Esta quantidade denominada de dose equivalenteH 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 fatoresmodificadores especificados por normas internacionais , e que na atualidade assumidocomo unitrio.No sistema atual , a unidade de dose equivalente oSievert ( Sv )= 1 Joule / kg .

H = D x Q x N

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

Apenas para informao1 mSv = 100 mRem 1 nSv = 0,1Rem

1 Sv = 0,1 mRem

* Rem correspondia abreviao de Roentgen Equivalent Man ou seja os efeitos da exposio quando liberada nohomem

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

1 Sv -----> 25,8 mC/kg1 mSv ---> 25,8 C/kg

Para Raios X e gama


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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 calibradanesta unidade, para facilitar a converso de unidades de taxa de dose equivalente e acomparao com os mximos permitidos.Por esta razo freqente a confuso entretaxa de dose equivalentecom taxa de exposio . Assim , a grandeza mais importante a ser medida a taxa de dose equivalente , pois esta que iremos comparar , e estabelecer os limites de aceitao dos nveis de radiao, combase nas 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 .... 10Partculas e mltiplas partculas carregadas com energiadesconhecida ............................................................................ 20

Antoine Henry Becquerel desenvolveuseu interesse na cincia por sua famliade cientistas.Becquerel trabalhando comsais de urnio descobriu aradioatividade e a emisso expontneade radiao deste material. Demonstroutambm certas semelhanas entre estasemisses e os Raios X, mas quepoderiam ser defletidas por camposmagnticos.Pela sua descoberta ganhouo 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 Betae as 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 milmetrosRadioistopo Energia Ar Plstico Madeira AlumnioPromcio-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 5,2Ytrio-90 (2,26 MeV) 8500 11,7 14,0 5,2


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3.1.1 Espectro de emisso das Radiaes Gama.

As radiaes gama, provenientes dos elementos radioativos naturais e artificiais, soemitidas com intensidades e energias bem definidas, caracterizando um espectro discreto deemisso, em outras palavras, os raios gama que saem do ncleo do tomo, possuem energiasbem determinadas 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 espectrode emisso contnua , neste intervalo. Em razo das transies eletrnicas que ocorrem nascamadas orbitais do alvo, possvel verificar no espectro, radiaes caractersticas deemisso dessas camadas. Observe na figura a radiao caracterstica da camada K da rbitado eltron.

Espectro contnuo completo, caracterstico de emisso dos Raios X,para cada voltagem

As radiaes emitidas pelo radioistopo Co-60,representa uma das energias mais penetrantes eperigosas entre as fontes comercialmenteutilizadas. So capazes de atravessar facilmente100 mm de ao ou 60 cm de concreto. Por estasrazes a manipulao destas fontes requeremplanejamento, treinamento, 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 umapequena parte fabricada em tungstnio, tambm denominado de alvo, e o ctodo de umpequeno filamento, tal qual uma lmpada incandescente, por onde passa uma correnteeltrica da 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 oda direita 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 radiaesgama. Em outras palavras, os Raios X emitidos pelo aparelho apresentam uma variedademuito grande de comprimento de onda ou seja que a energia varia de uma forma contnua,como descrito em 3.1.2.

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 de Decaimento Radioativo.

Tempo

A

decaimento radioativo

Ao

Tempo

Log A

LogAo

0 1 0

decaimento radioativoAo/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 namesma velocidade para diferentes elementos. Por exemplo, uma amostra de Co-60 podemosdizer que os 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 deum certo intervalo de tempo proporcional a , No e t. Nessa equao a letra lambda representa uma grandeza denominada deConstante 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 em2.1 , A = . N , podemos substituir "N" na eq.4 , obtendo uma equao mais simples (eq.1),e mais prtico para seu uso.

A = Ao e- . t. j discutido em 2.13.2.1 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, denominamos Meia-Vida do elemento radioativo. Como a taxaem que os tomos se desintegram diferente de um elemento para outro elemento a MeiaVida tambm 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 deuma fonte 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 sercalculada 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

do que denominamos de vida-mdia dos tomos de uma mesma espcie nuclear, calculadopelo inverso da meia-vida.T1/2

t = --------- 0,693

3.2.2 Clculo de Taxa de Dose 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 atividade da fonte e inversamente proporcional ao quadrado da distncia entre a fonte e oponto considerado" ,e matematicamente escreve-se:

AP = . -------- (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 muito 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 fontesno 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 daespessura da parede da cpsula, causado pelo uso contnuo. Os equipamentos que utilizamtais fontes so descritos no item 6.2.

fonte

mola

cabo de ao

cpsula de ao inoxidvel engate

Caractersticas das fontes radioativas seladas industriais para gamagrafia comparadas comas dimenses de uma caneta.

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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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 4,04Yterbio - Yb-169 32 dias 0,063 a 0,308 Mev 0,855Prata Ag - 111 270 dias 0,53 a 1,52 MeV 0,14Promcio-147 2,6 anos emissor beta -Kriptnio-85 10,76 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 comatividade 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 a atividade da fonte ?Soluo:

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

1 mSv/h = . -------- = 0,0891. ---------- mSv / hd2 0,152

1 x 0,0225A = ------------------ = 0,25 GBq

0,0891


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3. Uma taxa de dose de 780Gy / 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 dedose ser reduzida para 7,5Gy / h ?

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

A 1,3x103 0,0075 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 umafonte radioativa maior ser a taxa de dose de radiao recebida.Assim , nunca se deve segurar uma fonte radioativa com a mo,pois nesse caso a distncia entre a fonte e a mo ser zero, e adose recebida 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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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 radiaoatravessa 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 . B (,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), e B (,x) um efeito de Build-up responsvel pelo aumento da intensidadedevido ao espalhamento na barreira, e que neste trabalho consideraremos como sendounitrio.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,ou seja, 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 paramaterial. Isso se explica atravs de coeficiente de absoro , que uma caracterstica decada material 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 umabarreira feita de alumnio (Z = 13 e d = 2,78 g/cm3 ) , para uma radiao de energiaaproximadamente 0,409 Mev (vide tabela 3) , notaremos que o coeficiente de atenuaodo chumbo dez vezes 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,o espalhamento 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 ganhandoenergia 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 oespalhamentoCompton. 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 emforma de radiao, do raio incidente, que percorre dentro do material em outra direo ecom uma energia 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 importnciapois 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.

Eltron (-)


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fton incidente

Efeito Compton

4.1.3 Efeito Produo de Pares:

Quando o raio incidente possui uma energia maior ou igual a 1,02 MeV pode ocorrer oprocesso deproduo de pares. Neste caso, ao passar perto de um ncleo atmico o fton produz um par de partculas: umeltron e um psitron, ambos espalhados a uma certa velocidade. Posteriormente o psitronse desintegra gerando dois ftons com energia de 0,51 MeV cada. Alm da energia daradiao, certas caractersticas do material tais como: nmero atmico e massa atmica,afetam a probabilidade de ocorrncia deste fenmeno de interao da radiao com amatria.

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

fton incidente

Positron (+)

Eltron (-)

Eltron (-)


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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 )

As fontes de radiao usados na indstria produzem, em sua maioria, efeitos foto-eltrico eCompton.

4.2 Coeficiente de Atenuao Linear:

Levando-se em conta que a interao da radiao com a matria ocorre de uma formadiferente conforme a energia que a mesma possui, verificamos que o coeficiente deatenuao apresenta 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 0,3690,150 0,362 20,87 0,327 1,437 45,25 0,2450,200 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 0,1490,500 0,227 1,64 0,204 0,65 3,29 0,1350,600 0,210 1,29 0,189 0,600 2,54 0,1250,800 0,184 0,95 0,166 0,52 1,78 0,1091,022 0,165 0,772 0,150 0,460 1,42 0,0981,250 0,148 0,620 0,133 0,410 1,00 0,0881,500 0,136 0,588 0,121 0,380 0,800 0,0802,000 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,maior ser a quantidade de radiao eletromagntica capaz de ser absorvida ;

quanto maior a energia de radiao eletromagntica incidente , menor ser a quantidadede radiao 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) adensidade de um material, e d(2) e(2) respectivamente a densidade e o coeficiente deatenuao para uma determinada energia. O coeficiente de atenuao(1), para a mesmaenergia poder ser encontrado 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 ocoeficiente de atenuao e a densidade do concreto, determine o coeficiente de atenuao (2) para o ao, de acordo com a eq. (8).

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

4.3 Camada Semi Redutora ou Meia Espessura (HVL) :

A camada semi-redutora ou meia espessura ou ainda em ingls Half Value Layer - HVL , definida como sendo a espessura de um material capaz de absorver metade da intensidadede radiao medida sem barreira, simbolizada por X1/2. O conhecimento desse valor setorna prtico para o clculo imediato da espessura do material necessrio para reduzir onvel da radiao num local a ser protegido a nveis recomendados.

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

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

Assim sendo , como o coeficiente de atenuao linear conhecido e tabelado (ver tabela 3) ,a camada semi-redutora tambm conhecida , para os materiais mais comuns , como seguena tabela 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 4,30Cobalto 60 5,36 17,80 1,10 4,00 6,30 20,30 2,00 6,70Csio 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 mdicoNota: TVL = camada dcimo redutora, espessura de material capaz de reduzir 10 vezes a intensidade de radiao

Sendo n o nmero de camadas semi-redutoras (HVL) , e Io a intensidade inicial deradiao, sem barreiras, podemos estabelecer uma relao entre n e I conforme segue:

n ( Nr. de HVL) I (intensidade de radiao)

1 I = Io / 21

2 I = Io / 22 3 I = Io / 24 n I = Io / 2n

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

Io IoI = --------- ou2n = ----------

2n I

Algumas literaturas denominam a razo Io/I como sendo Fator de Reduo, e

apresentam um grfico do fator de reduo em funo da espessura necessria de vriosmateriais , para se obter a reduo requerida. O inverso do fator de reduo I/Io denominado Fator de Transmisso.

4.4 Camada Dcimo Redutora ( TVL):

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

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


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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 transmisso atribuidas liga metlica de Urnio(tambm conhecido como Urnio exaurido), para energias provenientes de fontes de Ir-192e Co-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: 1.1300C (Urnio) , com 8% Mo/Urnio - 1.2000C Densidade especfica: 19,04 g/cm3 (Urnio), com 8% Mo/Urnio - 17,80 g/cm3 Taxa de corroso na gua do mar a 250C: 40,5 mm/ano (Urnio), com 8% Mo/Urnio

6,0 mm/ano Taxa de corroso na gua pura a 250C: 3,30 mm/ano , com 8%Mo/Urnio - 0,48 mm/ano Taxa de corroso no ar com 50% de humidade a 500C: 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

F A T O R D E T R A N S M I S S

O

P A R A I r - 1

9 2

F A T O R D E T R A S N M I S S

O

P A R A

C o - 6

0


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Exerccios Resolvidos de aplicao de barreiras 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 umataxa de dose a 2 m da parede do lado externo em 40Sv/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 40Sv/h, afonte de radiao de Ir-192, o limite de dose que se pretende de 20Sv/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 = 40Sv/hI = 20Sv/h

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

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

Soluo:Devemos considerar que as normas de transporte regulamentam uma taxa de dosemxima de 2 mSv/h a 1 metro de distncia (veja tabela no item 6.2) enquanto que a fontede Ir-192 com 100 Ci ou 3700 GBq possui uma intensidade de radiao a 1 metro dedistncia 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 auma 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 radiaopelo mesmo.Portanto odetetor um dispositivo 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 eltricopara 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 400s.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 , dadosuas caractersticas de robustez, estabilidade , portabilidade , leituras com preciso aceitvele independente 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 Mullerdigital, atua numa faixa deenergia de 40 keV at 3MeV com preciso de+20%, possui escalasautomticas de 1Sv/h at9,99 mSv/h , com peso de500 gramas

(Foto do detetor Graetz modeloX 5 DE)

Monitor sonoro e dosmetrodigital de leitura direta,opera com detetor GeigerMuller

(Foto do detetor Graetz modeloEDW-150)

Medidor e Monitor de reasonoro e luminoso, operacom detetor Geiger Muller

(Foto MRA)


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5.2 Cmaras de Ionizao:

So detetores usados para medir pequenas intensidades de radiao ionizantes. A variaoda tenso na cmara de ionizao , presso ou temperatura , acarreta variaes nas leiturasdo aparelho.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 radiaessegundo suas energias.

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

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

dosmetros de bolso de leitura direta ( 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 deregistrar as doses recebidas por trabalhadores,durante um perodo de tempo.Podem ser do tipo filmes fotogrficos ( similar ao utilizado pelos dentistas ) , que enegrecemproporcionalmente 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 200oC.

Dosmetros de Leitura Direta com escalaleitura analgica graduada na faixa de 0 a

200 mR ou 0 a 500 mR. Utiliza comodetetor uma pequena cmara de ionizaodisposta na parte central do dosmetro.Sua utilizao muito til em situaesonde o conhecimento imediato da doserecebida 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 pelorgo Oficial ( CNEN ) , sendo seu uso obrigatrio paratodo pessoal que trabalha profissionalmente com materais

radioativos ,e permite estabeler registros dosimtricos dotrabalhador , assim como 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 1Sv/h at 1 Sv/h. Fornece um histricodetalhado das doses recebidas , tais como : os valores das doses dirias nos ltimos 3 meses ;ou mensais dos ltimos 5 anos , ou outros ajustes que o usurio pode necessitar , por umleitor especial 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 importantepara casos de acidentes , onde o valor da dose e tempo de exposio constituem informaesbsicas 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 pessoaleletrnico digital de leitura direta do tamanho de umcarto de crdito, que registra a dose acumuladapor longos perodos ,at um ano de operaocontnua de 8 horas por dia. Os resultados das dosesacumuladas podero ser lidas diretamente nodisplay de cristal lquido ou no mdulo de leituraacoplado 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 e outros.

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 assima acuidade das medidas, a verificao do funcionamento do sistema de deteco, soatividades obrigatrias do tcnico em radioproteo.

Portanto, calibraes peridicas, em geral a cada ano como determinado pela AutoridadeRegulatria CNEN, devem ser feitas por instituies credenciadas, devendo emitir umcertificado de calibrao que devem conter no mnimo as seguintes 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 noestado slido de germnio ousilcio. So muito sensveis, e osinal eltrico que sai do detetor proporcional ao fton de radiaoque atingiu o detetor. uma dasformas eficazes de transformar a

exposio radiao em sinaleltrico .


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(Foto extrada do catlogo da Graetz )

Monitorao de um irradiador gama industrial com detetor GM esquerda , medidor deradiao tpico GM direita.

A foto ao lado apresenta uma cmara deionizao para medida de taxa de doses

absorvidas na faixa de 0,1 a 100 mGy/h.Possui um volume de ar de 515 m3 comparedes de 7 mg/cm2 equivalente ao tecido.Opera na faixa de energia de 8 keV at 2MeV.


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6. Equipamentos e Aplicaes Principais das Radiaes para Uso Industrial

6.1 Equipamentos Geradores de Radiao Ionizante

Os equipamentos de radiao ionizante so produzidos com ampolas especiais. Ostamanhos 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, edenomina-se foco trmico. importante que esta superfcie seja suficiente grande paraevitar um superaquecimento local, que poderia deteriorar o nodo, e permitir uma rpidatransmisso do calor.

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

Para obter-se imagens com nitidez mxima, as dimenses do foco ptico devem ser asmenores possveis. As especificaes de aparelhos geralmente mencionam as dimenses do

foco ptico.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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Apenas uma parcela muito pequena dos eltrons que atingem o alvo troca toda a suaenergia atravs do choque com o ncleo. A maior parte dos eltrons incidentes choca-se comoutros eltrons orbitais, transferindo-lhes parte de sua energia. Portanto, quando esseseltrons chegam 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. Dessaforma, os Raios X emitidos por uma determinado equipamento apresentam uma grandevariedade de comprimento de onda, a partir do comprimento de onda mnimo.

6.1.1 Influncias da Corrente e da TensoO 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 depenetrao da mesma.

Os equipamentos de radiao ionizante de alta energia, geralmente produzidos comvoltagem superiores a 120 kV, so tambm chamados de raios duros. Os Raios X geradoscom tenso inferiores a 50 kV so chamados Raios X moles.O conceito de intensidade de radiao se refere quantidade de Raios X produzidos, ou,de uma forma mais correta ao nmero de quantidade produzidos.Quando aumentamos a corrente do filamento fazemos com que ele se aquea mais, liberandoum 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 outraspalavras, 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 doseltrons que se transforma em Raios- X, aumenta proporcionalmente ao aumento da tenso.Em geral o rendimento de um tubo, da ordem de 1 %. O aumento do rendimento implicaem um aumento de 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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Equipamentos de radiao ionizante Inspeo radiogrfica de soldas em tubosindustrial, de at 300 kV

Equipamento gerador de radiao ionizante industrial , direcional, pesando 24 kg e a mesa de comando 13 kg ,tamanho focal 1,5 mm , com tenso de 20 a 200 kV e corrente de 0,5 a 10 mA.

(extrado do catlogo da Seifert/GE Eresco 200 MF)


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6.2 - Equipamentos de Raios-Gama:

So equipamentos portteis, compostos por um irradiador e acessrios , projetados apermitir a manipulao da fonte radioativa distncia , com segurana , para fins degamagrafia industrial.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

Equipamento de gamagrafia contendouma fonte de Ir-192 com 0,67 TBq deatividade, que causou um acidente emCochabamba/ Bolivia em 2002. A fotomostra o irradiador acoplado com o cabo

de comando pois os operadores noconseguiram desconecta-lo e embarcaramo equipamento num onibus com 55passageiros para remete-lo ao escritrioda empresa responsvel. Ningumpercebeu que a fonte estava expostadurante o transporte .

Relat. IAEA Nr. 04-00368


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0 1 2 3 mm

As conexes do cabo de comando e do porta fonte sofrem desgaste pelo uso e portantorequerem testes frequentes para verificar se esto em condies adequadas para operao.Assim devem ser utilizados gabaritos de teste que so fornecidos pelos fabricantes dos

irradiadores. As fotos abaixo ilustram exemplos desses acessrios de segurana.

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 cadablindagem 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 umadas bases para o projeto do equipamento.

Fonte: IAEA , Manual on Gamma Radiography.

Categorias de Transporte de Blindagens, contendo Material RadioativoCategoria de Etiquetas para Transporte de

Blindagens ou IrradiadoresMxima Taxa de Dose Permitida

( Sv/h ou Gy/h )na superfcie da

blindagema 1 m da superfcie

II 500 10III 2000 100

Exemplo de uma conexo de cabo de comandodesgastado pelo uso. Veja a esfera de conexo epescoo de ligao. (imagem ampliada)

O gabarito de teste possui um furo por onde aesfera da conexo do comando no pode passar.Caso isso acontea, existe desgaste da esfera edeve ser substituda. Este acessrio deve sempreacompanhar irradiador e usado antes da operao.


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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

6.3 Equipamentos Medidores Nucleares para Medio de Nvel , Controle de Espessuras ouDensidades

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 noprojeto , em direo a um detetor do tipo G.M , que ligado a circuitos especiais , ofereceruma leitura ou registro da intensidade de radiao no display do aparelho.

.. . . .

unidade deradiao detetor

display

Sistema comum para medidores de nvel

Em geral os medidores de nvel , e deespessuras, so dotados de fontes radioativascom meia-vida muito longa , como Cs-137ou Co-60 , com atividades da ordem demilicuries , sendo sua operao bastantesegura,uma vez que a fonte radioativa noopera fora da blindagem. Entretanto,operaes de manuteno dos equipamentos,estocagem e controle de fontes com baixaatividade podem ser responsveis poracidentes causados por pessoas semtreinamento ou conhecimento bsico dasregras de segurana radiolgica para estestipos de aparelhos.

Produto a sercontrolado


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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 atividadeo que otimiza os sistemas de radioproteo.

Controlador de Espessura de papel usando fonte de Promcio-147 (vide seta)

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 largurado papel produzido, para controle total . O controle da espessura feita atravs da radiaobeta produzido pela fonte de Promcio-147 ou ainda Kriptnio-85

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 emlocal longe de outros materiais perigosos,como produtos inflamveis, explosivos oucorrosivos , devidamente sinalizado com placas de aviso RADIAO .

Smbolo internacional de presena deradiao com suas cores e dimensesoficiais.


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Novo smbolo de radiao proposto pela ISO

Um novo smbolo, conforme a figura acima, foi publicado pela ISO como padro 21482, e suplementa oatualmente em uso. O triflio conhecido, no possui um significado para a populao como um todo, somenteaqueles que j possuem um conhecimento prvio deste, que representa a presena de radiao ionizante. O novosmbolo um esforo de muitos anos da IAEA para desenvolver um smbolo universal que possa ser entendidopor todos, ou em outras palavras, Perigo Fique Distante. O novo smbolo foi desenvolvido por especialistasem fatores humanos, artistas grficos, e especialistas em radioproteo. Muitos possveis smbolos foram testadospelo Instituto Gallup em crianas de 11 pases do mundo todo, com diferentes graus de escolaridade, e este foi oque mais obteve sucesso na mensagem desejada. O smbolo entendido pela IAEA para uso om fontes decategoria 1,2 e 3 definida como capazes de causar morte ou srios danos. O smbolo deve ser fixado nodispositivo de irradiao. O smbolo no se aplica para portas ou blindagens de transporte.No futuro prximo, muitos fabricantes de fontes, para irradiadores industriais e outros concordaro em usar onovo smbolo, pois estratgias nesse sentido j esto sendo tomadas pela IAEA. Detalhes podero ser encontadosem www.iso.org

As taxas de doses do lado externo do local de armazenamento deve ser mantida to baixaquanto razoavelmente possvel ou praticvel , menor que 7,5Sv/h ou preferencialmente,menor que 2,5Sv/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 pelas

normas do Ministrio de Transportes, CNEN no sentido de prevenir e minimizar os efeitosem 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.


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O ndice de transporte a mxima taxa de dose a 1 metro da superfcie do container oublindagem medida emSv/h e dividido pelo fator 10 arredondando este valor para mais ata primeira casa decimal. Por exemplo se 11,3Sv/h a mxima taxa de dose a 1 m dasuperfcie do container, seu ndice de transporte ser 1,2 .

Operao de monitorao de um equipamento para gamagrafia industrial utilizando um detetorG.M , projetado para uso com fontes de Irdio-192 com at 100 Curies de atividade. Amonitorao deve ser feita aps cada operao do aparelho para a certificao de que a fonte seencontra no interior do irradiador, na posio correta no centro do mesmo , e que no existevazamento de radiao em excesso em nenhum ponto da superfcie do irradiador.

A placa de sinalizao de veculodeve ser afixada nas lateraisexternas do veculo, nasdimenses 25 x 25 cm, amarela


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Categorias de Embalados

ndice de Transporte( IT )

Nvel de Radiao Mximo em qualquerponto da Superfcie do Embalado ( mSv/h )

Rotulao

0 NRM < 0,005 I - Branca0 < IT < 1 0,005 < NRM < 0,5 II - Amarela1 < IT < 10 0,5 < NRM < 2 III - Amarela

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

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 boascondies de conservao e sinalizado com rtulos e painis de segurana nas laterais e

na traseira?

Rtulo de transporte que deve serfixada no embalado ( container ouirradiador) que identifica o materialradioativo, a atividade e o ndice detransporte, nas dimenses 10 x 10cm. O ndice de transporte IT a

mxima taxa de dose a 1 metro dasuperfcie do container ou blindagemmedida em Sv/h e dividido pelofator 10. O ndice mximo aceitvel de 10.


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

Placa de Identificao do IrradiadorOs irradiadores constituem embalados tipo B(U) para transporte e portanto devem ter umcertificado de aprovao com validade internacional (ver exemplo a seguir)

Observe que o irradiador da figura acima trata-se do Tech/Ops 660, cujo certificado docontainer B(U) Tipo B perdeu a validade, sendo considerado seu uso no autorizado.Temporariamente a Autoridade Regulatria CNEN permitiu seu uso, temporariamente,desde que este fosse transportado dentro de uma caixa metlica, como j rotina no Brasilesse procedimento (vide item 6 acima).

Com relao ao certificado B(U), emitido ou reconhecido pela IAEA, interessantesempre verificar qual a ltima reviso vlida do tipo, modelo e marca do irradiador em usona empresa. Esses equipamentos so testados periodicamente por organizaesinternacionais reconhecidas pela IAEA com finalidade de garantir que com o tempo osistema da blindagem e conteno da fonte radioativa, ainda eficaz. No confundir ocertificado B(U) com o relatrio de vistoria do irradiador.


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P

O documento abaixo um exemplo de um certificado de aprovaode um irradiador. Deve ser observado a data de validade e nmeroda reviso do certificado. Caso o projeto do irradiador no sejaaprovado nos testes requeridos para transporte deste embalado , oirradiador deixa de ser comercializado internacionalmente eprotanto as autoridades o colocam fora de operao.

Certificado de aprovao B(U) Tipo B nmero D/2013/B(U)-85 Rev.11 do irradiadorSauerwein Modelo TI-FF , valido at 31.Dez.2009


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8. O irradiador tem relatrio de vistoria dentro do prazo de validade(12 meses) .

Veja abaixo, um exemplo de relatrio de vistoria de irradiador industrial.


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FORMULRIO PADRO PARA FICHA DE EMERGNCIA( Extrado da Norma ABNT )


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FORMULRIO PADRO PARA DECLARAO DO EXPEDIDOR PARATRANSPORTE DE MATERIAIS RADIOATIVOS - ONU

( Extrado da Norma CNEN NN-5.01)


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6.5 Equipamentos Aceleradores Lineares

Os aceleradores de partculas , em geral , so equipamentos dotados de sistemas especiaisque aceleram partculas carregadas, como por exemplo eltrons a grandes velocidades, quese chocam contra um alvo com pequeno ponto focal, liberando altas energias de radiaoeletromagntica (Raios X) at 4 MeV para os aparelhos industriais, capazes de atravessarcom facilidade 100 mm at 300 mm de ao.

nesta faixa de espessura que estes equipamentos possuem sua maior eficincia, devido aalta qualidade da imagem radiogrfica produzida quando comparado ao sistema de Cobalto-60. Possuem um ponto focal menor que 2 mm.

Fotos de um acelerador linear usado para radiografia industrial de peas comespessura de 20 a 300 mm de ao.

Estes equipamentos no so portteis e necessitam de instalao adequada, tanto do ponto devista de movimentao do aparelho como das espessuras das paredes de concreto requeridas,que podem alcanar cerca de 1 metro. Sistemas de cameras internas de segurana emonitores de rea, completam a proteo radiolgica.


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7. Controle das Radiaes Ionizantes

7.1 Distncia

A proteo contra as radiaes ionizantes , usando-se a distncia como fator de reduo daexposio o meio mais prtico , baixo custo e mais rpido numa situao normal ou de

emergncia.

D

Controle da Distancia

7.1.1 Lei do Inverso do Quadrado da Distncia:

A intensidade de radiao emitida pela fonte de Raios-X ou Gama , diminui medida quenos afastamos da mesma, e consequentemente a exposio radiolgica e a dose de radiaodiminui na mesma proporo. Esse fenmeno explicado pelaLei do Inverso do Quadrado da Distncia, assim , pequenos afastamentos de uma fonte de radiao , pode causar grandereduo na intensidade da radiao.

Sabemos , que a radiao se espalha aps ser emitida pela fonte, portanto o mesmo nmerode raios gerados diverge, ocupando reas cada vez maiores. Desse modo, uma pessoaprxima da fonte de radiao, recebe uma quantidade maior de raios, porque recebe umfeixe de radiao mais concentrado.

Algebricamente, a Lei do Inverso do Quadrado da Distncia , pode ser escrita como segue:I(1) [ D(2) ]2

------- = --------- (13)I(2) [ D(1) ]2

onde: I(1) = intensidade da radiao a uma distncia D(1)I(2) = intensidade da radiao a uma distncia D(2)


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fontefonte

1 metro1 metro

2 metros2 metros

100%100%

25%25%

Podemos notar que se dobrarmos a distncia , a intensidade de radiao ser reduzida para de intensidade original. Portanto, a exposio radiolgica proporcional intensidade daradiao, ou em outras palavras , podemos dizer que ao dobrar a distncia em relao afonte, da exposio ser 4 vezes menor.Por exemplo: Se a taxa de dose a 1 metro 400Sv/h ; a medida a 2 metros ser 100Sv/h; a medida a 10 metros ser 4Sv/h e a 20 metros ser de 1Sv/h .

A distncia representa um poderoso mtodo para proteo radiolgica, quando da ocorrnciade acidentes, pois de simples entendimento , e fcil aplicao.

7.2 Blindagem

Outro modo de se proteger contra as radiaes ionizantes, o uso deblindagem. ummtodo mais complicado pois envolvem custos mais elevados , reas para construo ,aprovao do projeto pelo orgo competente , porm um meio eficaz que permite otrabalho utilizando fontes com altas intensidades de radiao , com um mximo desegurana radiolgica.

Controle por Blindagem

A Lei do Inverso do Quadrado daDistncia, deve ser sempre utilizadacomo forma de proteo, poisconsiste num meio rpido, barato,seguro e de fcil aplicao,especialmente em reas abertas, semproteo fsica.


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7.2.1 Clculo de Blindagens:

Para Fontes Gama:

Vrios so os mtodos de clculo para uma blindagem de proteo. Um dos mtodos maissimples , que pode ser utilizado para soluo de problemas de emergncia , o citado em4.3 , usando o conceito de camada semi redutora.

Para se estimar a espessura "x" de uma parede , capaz de reduzir a intensidade de radiaode um valor inicial "Io" para um valor final "I" , que deve ser conhecido ou normalizado ,pode ser utilizada a eq.14:

x = 1 / . ln [ Io/I + ln B(,x) ] (14)

onde: = coeficiente de atenuao linearB(,x) = fator de "Build up", que depende da energia das radiaes a serem blindadase do material. Este fator pode ser obtido por grfico especficos. Para o propsito destetrabalho no ser detalhado os clculos de barreira utilizando o fator de correo "B".

Exemplo de Aplicao:Calcular a espessura necessria de concreto para proteger operrios a um nvel de 2,5 mR/hde uma fonte de Co-60 com 30 Ci de atividade, a uma distncia de 30 m . (considerar o fator"B" =1)

Soluo:A 30 m de distncia , a fonte radioativa de Co-60 com 30 Ci ,produzir uma intensidade deradiao conforme a eq.(6) de:

x A 1,35 x 30Io = ------------- = --------------- = 0,045 R/h

d2 (30)2

Dados:

Io = 45 mR/hI = 2,5 mR/h ( conforme o enunciado do problema) = 0,121 cm-1 ( da tabela 3)

A primeira aproximao da barreira ser: x = [ 1 / 0,121 ] . ln [ 45 / 2,5 ] = 24,0 cm


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Proteo Radiolgica / Aspectos Industriais R ic a rdo A ndre uc c i E d S e t . /

Documents

FATEC - Proteção radiológica 120Pg