Aula 4 Medição de radiação nuclear

Esta é uma pré-visualização de arquivo. Entre para ver o arquivo original

*
*
Medição de radiação nuclear
Uma característica fundamental dos processos nucleares é que a energia liberada é geralmente maior do que as energias de ligação dos elétrons atômicos. Qualquer partícula emitida terá energia suficiente para ionizar átomos. Radiação nuclear é chamado de radiação ionizante, portanto, detectar este ionização nos permite observar processos nucleares. 
Radiações que interagem com a matéria através da força eletromagnética, ou seja, os elétrons, partículas carregadas e fótons, pode ionizar diretamente ou excitar átomos. Essas radiações são facilmente detectados. 
*
*
*
A passagem da radiação através do material causa a ionização dos átomos e moléculas. A criação de elétrons livres, íons positivos e, em alguns casos, núcleos transmutados pode perturbar a estrutura química do material. 
É importante notar que o efeito da passagem de uma única partícula através de um objeto macroscópico, normalmente causam um efeito global mínimo devido ao enorme número de átomos presentes no objeto. Dispositivos especiais são necessários para observar a ionização de partículas individuais.
*
*
*
Os efeitos da radiação em um material dependerá em grande medida do tipo e quantidade de radiação, e sobre a natureza física e química do material a ser irradiado.
Existem vários tipos de detectores de radiação ionizante
Ionização do gás: Vários tipos de detectores aproveitam o efeito da radiação ionizante em gases. Os íons assim produzidos podem ser recolhidos separadamente. Quando um gradiente de potencial é aplicada entre os dois eletrodos em uma câmara de íons cheios de gás, as moléculas com carga positiva se deslocam para o cátodo e os íons negativos (elétrons) movem-se rapidamente para o ânodo, criando assim um pulso mensurável. Tais pulsos podem ser facilmente medidos.
*
*
*
Pode-se usar um dispositivo como o contador Geiger para medir a quantidade de atividade presente em um amostra radioativa.
 A radiação ionizante cria íons, que conduzem uma corrente que é detectada pelo instrumento.
Emissões radioativas são invisíveis. Nós não podemos ver, ouvir, cheirar, tocar, ou prová-los, não importa quão alta a dose. Podemos, no entanto, detectar radiação, medindo suas propriedades ionizantes. Radiação de alta energia de todos os tipos é geralmente agrupada sob o nome de radiação ionizante porque a interação da radiação com uma molécula retira um elétron da molécula.
*
*
*
Talvez o método mais conhecido para medir radiação é o contador Geiger, um tubo preenchido com argônio contendo dois eletrodos.
Como a radiação entra no tubo através de uma fina janela, colidindo e ionizando os átomos de argônio, liberando elétrons que causam uma pequena corrente elétrica entre os eletrodos. A passagem da corrente é detectada, amplificada, e usada para produzir um som “clique”. Quanto mais radiação que entra no tubo, mais frequente os “cliques”.
*
*
*
*
*
*
O método mais versátil para medir a radiação no laboratório é com o scintillation counter, em que uma substância, frequentemente um cristal de iodeto de sódio contendo uma pequena quantidade de iodeto de tálio. Há a emissão de um flash de luz quando atingido pela radiação. O número de flashes é contado eletronicamente e convertidos em um sinal elétrico. 
A intensidade da radiação é expressa de diferentes maneiras, dependendo do que está sendo medido. Algumas unidades referem-se ao número de eventos de decaimento nuclear; outras medem a quantidade de exposição à radiação ou as conseqüências biológicas da radiação
*
*
*
scintillation counter
*
*
*
*
*
*
*
Atividade: 
	É o número de desintegrações nucleares que correm por unidade de tempo em uma quantidade de substância radioativa. Curie (Ci) é a unidade que expressa 3,7 x 1010 desintegrações por segundo. Atualmente essa unidade é pouco utilizada, em detrimento da adotada pelo Sistema Internacional de Unidades, o bequerel (Bq), que corresponde a uma desintegração/segundo (1Bq = 2,7 x 10-11 Ci). A EPA – Environmental Protection Agency, dos EUA, recomenda como atividade limite para o radônio, em ambientes internos, o valor de 4 picocuries (4 x 10-12 Ci) por litro de ar, equivalentes a 0,15 Bq, ou seja, 0,15 desintegrações por segundo (uma desintegração completa a cada 6 a 7 segundos, aproximadamente).
*
*
*
O becquerel (Bq) é a unidade SI para medir o número de desintegrações nucleares que ocorrem por segundo em uma amostra: 1 Bq = 1 desintegração / s. 
O curie (Ci) e milicurie (mCi) também medem desintegrações por unidade de tempo, mas eles são unidades muito maiores do que o becquerel e são mais frequentemente utilizados em medicina e bioquímica. Um curie é a taxa de decaimento de 1 g de rádio, igual a 3,7 x 1010 Bq.
*
*
A unidade de exposição à radiação é o roentgen (R). É uma unidade histórica da exposição e caracteriza a radiação incidente sobre um material absorvente sem levar em conta o caráter do absorvente. A unidade foi formalizada em 1928 como “a quantidade de radiação que produz uma unidade eletrostática de íons, positivo ou negativo, por centímetro cúbico de ar a temperatura e pressão padrão."
*
*
*
*
Exposição:
	Refere-se à capacidade de um feixe de radiação eletromagnética (raios-X, raio gama, ultravioleta, etc.) causar ionização (retirada de elétrons do átomo) do material atravessado por ele. 
	A unidade de medida internacionalmente aceita é C/kg (carga elétrica dos íons, em coulombs, por 1 kg de ar seco e puro). Antigamente se usava como unidade o roentgen (R), correspondente a 2,58x10-4 C/kg. 
	Ao se mencionar uma determinada quantidade de roentgen em um feixe de raios-X, por exemplo, isto não significa que toda essa energia atingirá o corpo alvo; trata-se apenas da energia transportada pela radiação.
*
*
*
Dose absorvida
É medida em rad (do inglês radiation absorbed dose) e significa a energia (dose) realmente absorvida por um corpo específico. 1 rad equivale a 0,01 joules por kg. É mais freqüentemente usado na medicina 
Atualmente usa-se o gray (Gy) para expressar dose absorvida no sistema internacional (SI), que corresponde a 100 rad (1 joule de energia para 1 kg de massa).
*
*
*
Dose equivalente corresponde à energia, transportada por radiação, absorvida por tecido biológico. Leva em consideração o efeito biológico causado por cada tipo de radiação. Efeitos biológicos por unidade de radiação causados por nêutrons, prótons e partículas alfa são mais danosos daqueles originados da ação de partículas beta e raios gama, em função de diferentes densidades de ionização. 
Dose equivalente é determinada multiplicando-se a dose absorvida por um fator de qualidade (Quality Factor), que expressa o efeito biológico prejudicial (eficácia na produção de danos ao tecido biológico). Esses fatores são determinados pela IRCP (International Commission on Radiological Protection), que recentemente adotou a série denominada Radiation Weighting Factors, conforme a tabela a seguir.
*
*
*
*
*
*
A unidade característica da dose equivalente é o rem (Roentgen Equivalent Man), resultado do produto entre a dose em rads e o fator de qualidade. 
Em unidades do SI (Sistema Internacional) usa-se o sievert (Sv) que é igual a 100 rem, resultante do produto entre a dose absorvida em grays e o fator de qualidade.
*
*
O sievert (Sv) é a unidade SI que mede a quantidade de dano no tecido causados ​​pela radiação. Leva em conta não apenas a energia absorvida por quilograma de tecido, mas também os diferentes efeitos biológicos de diferentes tipos de radiação. Por exemplo, 1 Gy de radiação alfa causa danos aos tecidos 20 vezes mais de 1 Gy de raios gama, mas 1 Sv de radiação alfa e 1 Sv de raios gama causam o mesmo dano. O rem (roentgen equivalent for man) é um análogo não-SI unidade que é mais freqüentemente utilizado na medicina.
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
Radônio-222 é um gás produzido pelo decaimento do rádio-226. Ambos são parte da cadeia de decaimento natural do urânio. O urânio é encontrado no solo em todo o mundo em concentrações variadas. Como radônio é um gás, pode se acumular em casas. Acumulação é dependente de local de residência, bem como métodos de construção. Entre os não-fumantes, radônio é a causa número um de câncer de pulmão e, no geral, a segunda principal causa de câncer.
Para efeito de comparação, a dose padrão de radiação natural recebida por uma pessoa é de cerca de 2,4 mSv (240 mrem) por ano e 3,6 mSv (360 mrem) por ano nos EUA. A dose letal de corpo inteiro de radiação para um ser humano é de cerca de 4-5 Sv.
*
*
*
Viagens aéreas expõe as pessoas em aviões a um aumento de radiação em relação ao nível do mar, devido aos raios cósmicos e de eventos de ventos solares. Um exemplo de uma dose medida é de 6 μSv por hora de Londres para Tóquio em uma rota de alta latitude. No entanto, as dosagens podem variar, como nos períodos de alta atividade solar. Muitas companhias aéreas não permitem grávidas como comissárias, para cumprir uma determinação européia. 
*
*
*
Em março de 2011, um terremoto e tsunami causaram danos que levaram a explosões e colapsos parciais na Usina Nuclear de Fukushima no Japão. Níveis de radiação na usina atingida variaram até 10.000 mSv/h (millisievert por hora), que é um nível que pode causar envenenamento por radiação fatal de menos de uma hora de exposição