Aplicaçao da Radiação

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APLICAÇÃO DAS RADIAÇÕES IONIZANTES NA INDUSTRIA
Fernando Emílio Coradi
Engenheiro Mecânico/Engenheiro em Segurança do Trabalho
Higienista Ocupacional/Ergonomista
Mestre em Engenharia de Energias 
Supervisor de Proteção Radiológica para Medidores Nucleares
MN- 1483
USO DAS RADIAÇÕES IONIZANTES NA INDUSTRIA
Está fundamentada na interação da radiação com a matéria e no seu comportamento.
As técnicas são agrupadas conforme estejam baseadas na:
– Ação da matéria sobre as radiações
 Atenuação
 Dispersão
– Ação da radiação sobre a matéria:(diretamente ionizante: partículas carregadas alfa e beta, ou indiretamente ionizantes: nêutrons, radiação X e gama)
 Ionização, excitação, alteração molecular,
 Destruição de microorganismos.
Campo de Aplicação
􀁺 Radiologia Industrial
􀁺 Medida de umidade e densidade de Solos
􀁺 Controle de Processos Industriais
􀁺 Técnicas de Irradiação e Ionização
􀁺 Técnicas Analíticas
􀁺 Aplicações baseadas em seu emprego como Traçadores.
Tipos de geradores de radiações ionizantes
 
 Equipamentos produtores de radiações ionizantes por meios elétricos (geradores de raios x, aceleradores lineares etc.). 
 Material radioativo encapsulado (sólido não dispersível).
 Material radioativo não encapsulado (gás, líquido ou pó dispersáveis). Usados como traçadores.
Radiações Ionizantes
Radiologia Industrial (E.N.D.) 
(ensaios não destrutivos)
 As radiações ionizantes produzidas pelo material radioativo ou os equipamentos de raios X atravessam a matéria e impressionam o material radiosensível..
 Aplicações habituais e menos conhecidas.
 Equipamentos de raios X fixos e portáteis. Aceleradores lineares. Gamagrafia com diferentes isótopos para diferentes aplicações.
 Complementa outros métodos de END.
TUBO DE RAIOS X
EQUIPAMENTO DE RAIOS X
EQUIPAMENTO DE RAIOS X FIXO
de Potencial Constante
EQUIPAMENTO DE RAIOS X FIXO
Por Impulsos
EQUIPAMENTO PORTÁTIL DE RADIOGRAFIA DIGITAL EM OPERAÇÃO
INSTALAÇÃO FIXA 
CABINE DE RADIOSCOPIA
EQUIPAMENTOS DE GAMAGRAFIA
CANAL RETO Tipo Revolver 
CANAL SIGNOIDAL
em “U”
CANAL SIGNOIDAL
em “S”
FONTES UTILIZADAS EM GAMAGRAFIA
ACELERADOR LINEAR - BETATRON
ACELERADOR LINEAR
EQUIPAMENTOS CRAWLER
Medida de Densidade e Umidade em Solo
 Radiação gama e nêutrons.
 Utilizados em controle de qualidade na construção.
 Equipamentos para medida de umidade e densidade ou compactação de solo.
 Vantagens: rapidez de execução, simplicidade, método não destrutivo.
Medida de Densidade e Umidade
Fontes Utilizadas nos Medidores de Densidade e Umidade
Fontes radioativas de:
• Cs-137 
• Am-241/Be 
• Ra-226/Be 
• Pu-239/Be,
Controle de Processos Industriais
 Utilizados na industria química, siderúrgica, tabaco, cimento, refinarias, papel, plásticos, alimentos.
 Determinação da espessura de material produzido, níveis de enchimento, detecção da presença do produto, de pontos de obstrução, de grau de desgaste, corrosão e em eliminação de estática quando existem condições ambientais adversas, ou não se pode manter contato com o material a ser medido ou controlado.
 Equipamentos de raios X ou fontes alfa, beta ou gama de atividade média. 
 Vantagens: medidas sem contato físico, pouca manutenção e muito boa relação custo benefício.
Justificativa das Aplicações
• O uso de meios de controle de processos implica: 
• uma redução nos custos de fabricação de muitos produtos
• um aumento da qualidade destes produtos.
• uma melhora no conhecimento e otimização dos processos.
• Principio de justificação: o beneficio que se deriva de sua aplicação deve justificar os custos advindos tanto em nível econômico como de impacto radiológico.Detrimento da saúde. 
• As radiações ionizantes são utilizadas quando outros métodos alternativos não são viáveis, quando existem: 
• Altas pressões ou temperaturas.
• Ambientes adversos.
• Eletricidade estática.
Controle de Processos Industriais
 As radiações ionizantes são atenuadas proporcionalmente com as espessuras e a densidade de matéria a qual atravessam.
Radionuclídeos Usados em Técnicas de Controle de Processo
• Cobalto-60(Co 60)
• Césio-137(Cs 137)
• Criptônio-85(Kr-85)
• Níquel-63 (Ni-63)
• Tálio-204 (Tl-204)
• Amerício-241 (Am-241)
• Estrôncio-90 (Sr 90)
• Promécio-147(Pm 147)
Radionuclídeos Usados na Medida de Espessura e Densidade
Aplicações Baseadas na Ação da Matéria sobre a Radiação
A radiação ao interagir com a matéria sofrerá fenômenos de absorção e dispersão que supõe a perda total ou parcial de sua energia. A medida da radiação transmitida fornece uma informação muito valiosa sobre o material no qual é produzida a interação das radiações.
Medida de Espessura
Medida de Espessura
Gramatura de papel 
(Peso por unidade de superfície)
Medida de Espessura
Intervalo de Medição (Beta)
•Pm-147: até 300 g/m2 ± 0,125 g/m2
• Kr-85: até 1800 g/m2 ± 0,51 g/m2
• Sr-90: até 9000 g/m2 ± 1,9 g/m2
Medida de Espessura
100%
Medida com diodos PIN em vez de câmaras de ionização (6mm2 = 50cm3)
Um diodo PIN de silício pode ser considerado o equivalente de estado sólido de um detector baseado em uma câmara de ionização.
Medida de Espessura 
Materiais
Medida de Espessura 
Materiais
Medida de Espessura 
Materiais
Medida de Materiais
Bruto
Medida de Materiais
a Granel
Medida do Conteúdo de Cinzas e Umidade
Medida de Umidade com Nêutrons
Medida de Umidade com Nêutrons
Medida de Umidade com Nêutrons
Medida de Umidade com Nêutrons
Fonte de Am/Be  2,2x106 N/s.Ci
Medida de Espessura
Medida de Espessura
Intervalo de medição (gama)
10 a 30000 gm2
Medida de Recobrimento
Medida de Recobrimento
Controle de Enchimento
Controle de Enchimento de Tanques
Controle de Enchimento de Tanques
Controle de Enchimento de Tanques
Aplicação Baseada na Ação da Radiação sobre a Matéria
A energia depositada pela radiação no meio produz modificações devido a sua ação bactericida e ionizante. O poder ionizante das radiações altera as propriedades tanto físicas como químicas dos materiais. 
Técnicas de Irradiação
 As radiações interagem com a matéria viva e destroem em doses elevadas microorganismos patógenos, (germens e bactérias).
 É empregada para esterilização de produtos médicos e farmacêuticos, inclusive em vasilhames.
 Emissores gama, fontes de atividade e energia muito alta 
 Vantagens: são irradiados objetos envasados, não deixa resíduos, não causa contaminação nos materiais, não aquece os resíduos, é um método contínuo que precisa somente de controle do tempo de irradiação.
Irradiadores
Irradiadores
Irradiação para Esterilização
Aplicações baseadas na ação bactericida da radiação.
Alimentos 
Sangue 
Insetos
Instalações de irradiação industrial Consumíveis. 
Um só uso.
Irradiação para Esterilização
Fontes Gama
• Cs 137
• Co-60
Irradiadores para Calibração/ Verificação
Fontes Gama para Calibração/ Verificação de Equipamentos de Medida das Radiações
• Am-241
• Cs 137
• Co-60
Detectores de Fumaça
Aplicações baseadas na ação ionizante da radiação.
Detectores de Fumaça, Eliminadores de eletricidade estática. 
Técnicas Analíticas
 Espectrometria de fluorescência. As radiações quando possuem energia suficiente, em sua incidência com os materiais excita seus átomos produzindo a emissão secundária de raios X característicos.
 Difração de raios X. As radiações ao incidir nas redes cristalinas das substâncias químicas ou materiais, sofrem processos de reflexão característicos.
 Utilização em Medidas de espessuras de recobrimento muito delgadas, sem contato.
 Analisadores Qualitativos e Quantitativos de amostras mínimas sólidas ou líquidas com pouca preparação. Possibilidade de automatização.
 Vantagens:
Técnica Quantitativa ND. Pouca quantidade de amostra.
São analisados desde número atômicos muito baixos. Todas as concentrações desde ppb a 100%, são analisadas amostras sólidas ou líquidas. Análise automática.
Aplicação Baseada na Fluorescência Induzida pela Radiação
• Os radionuclídeos de baixa energia ou raios X provocam fluorescência em materiais.
• A fluorescência é a emissão de raios X característicos por parte dos átomos após sofrer ionização ou excitação de elétrons internos e ser ocupadas as lacunas deixadas pelos elétrons de camadas mais externas.
• Os raios X característicos emitidos possibilitam a determinação da composição elementar.
• É uma análise:
• qualitativa e quantitativa
• para pós ou líquidos
• método de ensaio não destrutivo
Análise de Materiais
Espectrômetro de Mesa
Espectrômetro Portátil
Baseadas no Emprego como Traçadores
Está baseado na incorporação de radionuclídeos em determinados materiais com o objetivo de seguir o curso ou conhecer o comportamento destes mediante a detecção das radiações emitidas. 
 Transporte de fluidos
 Estudos de desgaste e fricção
 Contaminação ambiental
 Detecção e localização de fugas em tubulações e depósitos. 
 Balanço de mercúrio pelo método de diluição isotópica Solvay.
 Primeiro “controle de processo” em 1911 - George de Hevesy.
Emissores de Radiações Ionizantes Utilizados
 Esterilização: Co-60 e elétrons 
 Radiologia (END): Ir-192, Co-60, Se-75 e raios X
 Controle de Processos industriais: Am-241(alfa), Sr-90 e Kr-85(beta), Cs-137 e Co-60 (gama). 
 Medida de densidade e umidade - Controle de qualidade: Am-241/Be, Cs-137
 Análise Instrumental:Cd-109, Fe-55 e Co-57 e raios X.
 Traçadores:Hg 203, trício,
Intervalo de Atividade
 Esterilização - kCi /TBq - Ci/GBq
 Radiologia E.N.D. - kCi/TBq 
 Processos industriais - mCi/ MBq 
 Medidas de densidade e umidade - mCi/ MBq 
 Análise Instrumental - mCi/ MBq 
 Traçadores - mCi/ MBq
Fernando Emílio Coradi
Engenheiro Mecânico/Engenheiro em Segurança do Trabalho
Higienista Ocupacional/Ergonomista
Mestre em Engenharia de Energias 
Supervisor de Proteção Radiológica para Medidores Nucleares
MN- 1483