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CURSO DE RADIOPROTEÇÃO
COM ÊNFASE NO USO, PREPARO E
MANUSEIO DE FONTES RADIOATIVAS
NÃO SELADAS
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SERVIÇO ESPECIALIZADO EM ENGENHARIA DE SEGURANÇA E
MEDICINA DO TRABALHOSESMT - USP
SETOR DE PROTEÇÃO
RADIOLÓGICA
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PROGRAMAÇÃO• Radiação: características e modos de interação
• Efeitos biológicos das radiações ionizantes
• Grandezas e unidades utilizadas em radioproteção
• Tipos de fontes e modos de exposição
• Princípios básicos de radioproteção
• Fatores de proteção radiológica
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PROGRAMAÇÃO• Detectores de radiação
• Procedimentos de radioproteção e monitoração
• Noções básicas das Normas e Regulamentos CNEN
• Aplicações da radiação em outras áreas
• Situações de emergência
• Gerenciamento de rejeitos radioativos
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Forma de Energia
RADIAÇÃO
propagação independe da existência do meio
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RADIAÇÃO - CARACTERÍSTICASDOIS GRANDES GRUPOS:
RADIAÇÃO IONIZANTEX
RADIAÇÃO NÃO IONIZANTE
DIFERENÇA
:ENERGIA
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RADIAÇÃO - CARACTERÍSTICAS
• Energia suficiente para arrancar elétrons de um átomo - produção de pares de íons
• Partículas carregadas: Alfa, Beta, Prótons, Elétrons
• Partículas não carregadas: Nêutrons
• Ondas eletromagnéticas: Gama, Raios X
RADIAÇÃO IONIZANTE
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RADIAÇÃO - CARACTERÍSTICAS
• Não possui energia suficiente para arrancar elétrons de um átomo
• Pode quebrar moléculas e ligações químicas
• Ultravioleta, Infravermelho, Radiofreqüência, Laser, Microondas, Luz visível
RADIAÇÃO NÃO IONIZANTE
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RADIAÇÃO - CARACTERÍSTICASEstrutura Atômica e Nuclear da Matéria
Modelo Simplificado do Átomo
• Carga total igual a zero • Núcleo
prótons: 1,007 u.m.a. 1 carga positiva número atômico - elemento químico Nêutrons: 1,008 u.m.a.
Carga neutra Isótopos
Nêutrons + Prótons = N.º de massa
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RADIAÇÃO - CARACTERÍSTICASEstrutura Atômica e Nuclear da Matéria
Modelo Simplificado do Átomo
• Eletrosfera Elétrons orbitais: 5,48 x 10-4 u.m.a.
1 carga negativa Quanto mais externa a órbita, menor a energia de ligação
• Átomo não ionizado possui mesmo número de prótons e elétrons - carga total igual a zero
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RADIAÇÃO - CARACTERÍSTICASEstrutura Atômica e Nuclear da Matéria
Instabilidade Nuclear
• Número “inadequado” de nêutrons
• “Desbalanço” de energia interna do núcleo
• Busca do estado de menor energia
• Emissão de energia - radiação
• Partículas e/ou ondas eletromagnéticas.
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RADIAÇÃO - CARACTERÍSTICASIntrodução à Radioatividade
• Emissão de radiação - desintegração radioativa
• Transformação em um novo elemento químico
Atividade Número de desintegrações radioativas por unidade
de tempo
Quanto maior a atividade mais radiação emitida
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RADIAÇÃO - CARACTERÍSTICASIntrodução à Radioatividade
Decaimento Radioativo
A atividade diminui exponencialmente com o passar do tempo:
Decaimento Radioativo
A = 1000 e-0,07 t
0
200
400
600
800
1000
1200
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Tempo t
Ativ
idad
e A
A = Atividade no instante t
A0 = Atividade inicial
= cte decaimento radioativo
teAA 0
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RADIAÇÃO - CARACTERÍSTICASIntrodução à Radioatividade
Meia Vida Física - T1/2
• Tempo necessário para que a atividade inicial seja reduzida à metade
• Característica física de cada isótopo radioativo
2ln
2/1 T
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RADIAÇÃO - CARACTERÍSTICASIntrodução à Radioatividade
Meia Vida Física - T1/2
2ln 2
2/1
00
0
2/1
T
eAA
eAA
T
t
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RADIAÇÃO - CARACTERÍSTICASIntrodução à Radioatividade
Meia vida física dos principais radioisótopos utilizados em pesquisa:
P-32 14,8 dias
S-35 87,0 dias
C-14 5730 anos
H-3 12 anos
I-125 60 dias
Ca-45 165 dias
Cr-51 27,8 dias
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RADIAÇÃO - CARACTERÍSTICASSérie de decaimento do Urânio
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RADIAÇÃO - CARACTERÍSTICASTIPOS E CARACTERÍSTICAS DAS RADIAÇÕES
RADIAÇÃO BETA• Denominação dada ao elétron emitido pelo núcleo do átomo - partícula leve • Possui uma carga negativa • Perde energia para o meio rapidamente - alcance médio (até alguns metros no ar) • Pequeno poder de ionização - produção de pequena densidade de ionizações
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RADIAÇÃO - CARACTERÍSTICASTIPOS E CARACTERÍSTICAS DAS RADIAÇÕES
RADIAÇÃO ALFA• Partículas com dois prótons e dois nêutrons - partícula pesada • Possui duas cargas positivas • Perde energia para o meio muito rapidamente - alcance pequeno (alguns centímetros no ar) • Alto poder de ionização - produção de grande densidade de ionizações
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RADIAÇÃO - CARACTERÍSTICASTIPOS E CARACTERÍSTICAS DAS RADIAÇÕES
NÊUTRONS• Partícula pesada • Não possui carga • Perde energia para o meio de forma muito variável - extremamente dependente da energia • Produção de ionizações igualmente variável - indiretamente ionizante - núcleos de recuo
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RADIAÇÃO - CARACTERÍSTICASTIPOS E CARACTERÍSTICAS DAS RADIAÇÕES
PÓSITRON• Denominação dada ao elétron com carga positiva emitido pelo núcleo do átomo - partícula leve • Possui uma carga positiva • Perde energia para o meio rapidamente – elétrons livres do meio - processo de aniquilação de pares • Pequeno poder de ionização - produção de pequena densidade de ionizações
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RADIAÇÃO - CARACTERÍSTICASTIPOS E CARACTERÍSTICAS DAS RADIAÇÕES
RADIAÇÃO GAMA• Ondas Eletromagnéticas emitidas do núcleo de átomos em estado excitado de energia • Não possui carga • Perde energia para o meio de forma muito lenta - grande alcance (centímetros de concreto) •Pequeno poder de ionização - produção de muito poucas ionizações
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RADIAÇÃO - CARACTERÍSTICASTIPOS E CARACTERÍSTICAS DAS RADIAÇÕES
RADIAÇÃO X• Ondas Eletromagnéticas:
Produzidas pela desaceleração de partículas carregadas (especialmente elétrons) - radiação de freamento ou Brehmstrahlung Ou pela transição de elétrons orbitais para órbitas mais internas do átomo - raios X característicos
• Todas as demais características são idênticas à radiação gama
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RADIAÇÃO - CARACTERÍSTICASTIPOS E CARACTERÍSTICAS DAS RADIAÇÕES
Relação entre Energia e Alcance• Todo tipo de radiação ionizante, seja partícula ou onda eletromagnética, perde energia nas interações com a matéria • Para um mesmo tipo de radiação, quanto maior a energia da radiação, mais interações é capaz de produzir, portanto maior o percurso até ser totalmente freada, ou seja, maior o alcance
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RADIAÇÃO - CARACTERÍSTICASTIPOS E CARACTERÍSTICAS DAS RADIAÇÕES
Relação entre Energia e AlcanceRadiação Alfa
Energia Alcance (no ar)1,0 MeV 0,55 cm3,0 MeV 1,67 cm5,0 MeV 3,50 cm
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RADIAÇÃO - CARACTERÍSTICASTIPOS E CARACTERÍSTICAS DAS RADIAÇÕES
Relação entre Energia e AlcanceRadiação Beta
Energia máx Alcance máx (no ar)18 keV (H-3) < 10 cm
167 keV (S-35) 50 cm1,71 MeV (P-32) 700 cm
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RADIAÇÃO - CARACTERÍSTICASTIPOS E CARACTERÍSTICAS DAS RADIAÇÕES
Relação entre Energia e AlcanceRadiação Gama ou X
Energia I/2 (na água)35 keV (I-125) 2,50 cm125 keV (RX) 4,50 cm
1,3 MeV (Co-60) 12,0 cm
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RADIAÇÃO - MODOS DE INTERAÇÃO
INTERAÇÃO DA RADIAÇÃO COM A MATÉRIA
Modos de interação das Ondas Eletromagnéticas
RADIAÇÃO GAMA OU X• Três fenômenos de interação com a matéria:
- Efeito Fotoelétrico - Efeito Compton - Produção de Pares
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RADIAÇÃO - MODOS DE INTERAÇÃO
INTERAÇÃO DA RADIAÇÃO COM A MATÉRIA
Radiação Gama ou X - Efeito Fotoelétrico
• Onda eletromagnética (fóton) interage com um elétron orbital do átomo do meio - preferencialmente elétrons das órbitas mais internas
• Pode haver transferência total de energia para o elétron
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RADIAÇÃO - MODOS DE INTERAÇÃOINTERAÇÃO DA RADIAÇÃO COM A MATÉRIA
Radiação Gama ou X - Efeito Fotoelétrico• Se a energia do fóton incidente for maior que a energia de ligação do elétron, ele pode ser ejetado do átomo com a mesma energia do fóton incidente
• Elétron passa a ionizar a matéria
• Buraco na camada eletrônica preenchido por elétrons das camadas mais externas
• Emissão de raio X característico
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RADIAÇÃO - MODOS DE INTERAÇÃOINTERAÇÃO DA RADIAÇÃO COM A MATÉRIA
Radiação Gama ou X - Efeito Compton - Espalhamento
• Onda eletromagnética (fóton) interage com um elétron orbital do átomo do meio - preferencialmente elétrons das órbitas mais externas
• Pode haver transferência parcial de energia para o elétron
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RADIAÇÃO - MODOS DE INTERAÇÃOINTERAÇÃO DA RADIAÇÃO COM A MATÉRIA
Radiação Gama ou X - Efeito Compton - Espalhamento
• Se a energia do fóton incidente for maior que a energia de ligação do elétron, ele pode ser ejetado do átomo com a mesma quantidade de energia transferida pelo fóton
• Elétron passa a ionizar a matéria
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RADIAÇÃO - MODOS DE INTERAÇÃO
INTERAÇÃO DA RADIAÇÃO COM A MATÉRIA
Radiação Gama ou X Efeito Compton – Espalhamento
• Fóton com energia restante emerge em outra direção - pode interagir novamente
•Buraco na camada eletrônica preenchido por elétrons das camadas mais externas
•Emissão de Raio X característico
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RADIAÇÃO - MODOS DE INTERAÇÃOINTERAÇÃO DA RADIAÇÃO COM A MATÉRIA
Radiação Gama ou X - Produção de Pares
• Onda eletromagnética (fóton) interage com o núcleo do átomo do meio
• Se a energia do fóton incidente for maior que 1022 keV (a energia de repouso do elétron é igual a 511 keV), pode haver a produção de um elétron e de um pósitron emitidos simultaneamente em sentidos opostos
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RADIAÇÃO - MODOS DE INTERAÇÃOINTERAÇÃO DA RADIAÇÃO COM A MATÉRIA
Radiação Gama ou X - Produção de Pares
• Elétron - pode continuar ionizando o meio
• Pósitron - recombina com um elétron livre e emite dois fótons simultaneamente, em sentidos opostos - aniquilação de pares
• Os fótons resultantes da aniquilação de pares podem continuar ionizando o meio
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RADIAÇÃO - MODOS DE INTERAÇÃOINTERAÇÃO DA RADIAÇÃO COM A MATÉRIA
Radiação Gama ou X - Atenuação
xeII 0
I = Intensidade final do feixe (número de fótons)
I0 = Intensidade inicial do feixe (número de fótons)
= Coeficiente de atenuação (depende da energia)
x = Espessura do material absorvedor
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RADIAÇÃO - MODOS DE INTERAÇÃOINTERAÇÃO DA RADIAÇÃO COM A MATÉRIA
Radiação Gama ou X Camada Semi-Redutora (CSR)
xeII 02/1
00 2/ XeII
)/2(ln2/1 XCSR
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RADIAÇÃO - MODOS DE INTERAÇÃOINTERAÇÃO DA RADIAÇÃO COM A MATÉRIA
Radiação Gama ou X Camada Semi-Redutora (CSR)
Prática: Mais fácil expressar em termos do coeficiente de atenuação de massa:
)(/0
xeII
Onde: = densidade do material do meio.
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EXERCÍCIOSUm determinado laboratório utiliza S-35, P-32 e Cr-51 nas suas atividades de pesquisa. Você detectou com o contador Geiger uma contaminação na bancada de manipulação mas não sabe de qual radioisótopo.
Como você faria para descobrir?
![Page 40: Slide sem tí ão-Aula1-20 · PPT file · Web viewCURSO DE RADIOPROTEÇÃO COM ÊNFASE NO USO, PREPARO E MANUSEIO DE FONTES RADIOATIVAS NÃO SELADAS PROGRAMAÇÃO Radiação: características](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022051008/5a70e21b7f8b9ac0538c680d/html5/thumbnails/40.jpg)
EXERCÍCIOSFoi constatada em um certo laboratório uma contaminação em um micropipetador com 10 microcuries de S-35. Supondo que a contaminação máxima aceitável para a reutilização do micropipetador seja de 2 microcuries, quanto tempo deve-se esperar para o decaimento radioativo?
Dado: meia vida do S-35 = 87 dias.