Radio Proteção (2)

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Radio Proteção
Prof. Edson Xavier
Radioproteção
Princípios Básicos
JUSTIFICAÇÃO - Qualquer atividade envolvendo radiação ou exposição deve ser justificada em relação a outras alternativas e produzir um benefício líquido positivo para a sociedade.
Otimização – O projeto, o planejamento do uso e a operação de instalações e de fontes de radiação devem ser feitos de modo a garantir que as exposições sejam tão reduzidas quanto razoavelmente exeqüivel , levando-se em consideração fatores sociais e econômicos. 
Símbolo da presença de radiação
Preto com amarelo fonte em transporte.
Púrpura com amarelo fonte em uso.
Trata-se da presença de radiação acima dos valores encontrados no meio ambiente
A Radiação deve ser respeitada não temida.
Telefones de emergência da CNEN
São Paulo: (11) 3816-9000/(11) 9982-3860
Rio de Janeiro: (21) 2275-0545/ (21) 2546-2285/ (21) 2546-2466
Minas Gerais: (31) 3499-3171/ (31) 9984-4598
Brasília: (61) 327-3251/ (61) 9964-2462
Recife: (81) 3441-7168/ (81) 9964-2462
Fortaleza: (85) 264-7997
Radiação Ionizantes.
Descoberta da Radiação.
Raios X
W. Roentgem – Novembro 1895
Radioatividade Natural
Becquerel – 1896
Pierre e Marie Curie - 1896
Radiação Ionizantes.
Átomos, Estrutura da Matéria.
Os filósofos Gregos.
Elementos Básicos
Água
Terra
Fogo 
Ar
Radiação Ionizantes.
Antoine Lavoisier (Químico Francês) – 1774
Ar não é um elemento. (mas sim formado por duas substâncias simples, (oxigênio e nitrogênio)
Henry Cavendich (Químico Inglês) – 1789
Água não era um só elemento.
Dmitri Mendeleev (Cientista Russo) - 1860
Tabela Periódica 
John Dalton (Cientista Inglês) 
Átomo
Radiação Ionizantes.
Estrutura do átomo
Núcleo 
Prótons (+)
nêutrons
Elétrons (-)
Identificação dos átomos.
Assim como normalmente se identifica coisas e pessoas através de números, os átomos também podem ser identificados por números, sendo estes de prótons, nêutrons e elétrons.
O número atômico (Z) é o número de prótons que existem no núcleo de um átomo qualquer. Esse número será igual ao de elétrons se o átomo for eletricamente neutro;
O número de massa (A) é a soma do número de prótons e de nêutrons que existem num átomo, satisfazendo a equação:
A=Z+N
Sendo assim, a partir desta expressão é possível também calcular o número de nêutrons ou de prótons do átomo.
Isótopos:
São átomos que possuem mesmo número de prótons (Z) e diferente número de massa e sendo assim, consequentemente, diferente número de nêutrons. Os isótopos podem ser considerados também átomos de um mesmo elemento químico. Eles podem ser chamados de nuclídeos. Esse fenômeno de isotopia é bastante comum na natureza e a maioria dos elementos químicos naturais é constituída por mistura de isótopos.
Um exemplo é os três isótopos do elemento hidrogênio, que por sinal, são os únicos que possuem nomes especiais cada, sendo eles hidrogênio, deutério e trítio.
Isótopos; Isótonos; Isóbaros.
Isóbaros
São átomos de diferentes números de próton, mas que possuem o mesmo número de massa (A). Assim, são átomos de elementos químicos diferentes, mas que têm mesma massa, já que um maior número de prótons será compensado por um menor número de nêutrons, e assim por diante. Desse modo, terão propriedades físicas e químicas diferentes.
Isótopos; Isótonos; Isóbaros.
Isótonos
São átomos de diferentes números de prótons e de massa, mas que possuem mesmo número de nêutrons. Ou seja, são elementos diferentes, com propriedades físicas e químicas diferentes.
Isótopos; Isótonos; Isóbaros.
Radiação e Radioatividade.
No ano de 1896, o físico francês Antoine-Henri Becquerel (1852-1908) observou que um sal de urânio possuía a capacidade de sensibilizar um filme fotográfico, recoberto por uma fina lâmina de metal.
Na natureza, existem 92 elementos. Cada elemento pode ter quantidades diferentes de nêutrons. Para determinadas combinações de nêutrons e prótons, o núcleo é estável – nesse caso, são denominados isótopos estáveis. Para outras combinações, o núcleo é instável (isótopos radioativos ou radioisótopos) e emitirá energia na forma de ondas eletromagnéticas ou de partículas, até atingir a estabilidade.
Tipos de radiação
Dá-se o nome genérico de radiação nuclear à energia emitida pelo núcleo. As principais formas de radiação são: 
i) emissão de nêutrons;
ii) radiações gama, ou seja, radiação eletromagnética, da mesma natureza que a luz visível, as microondas ou os raios X, porém mais energética; 
iii) radiação alfa (núcleos de hélio, formados por dois prótons e dois nêutrons); 
iv) radiação beta (elétrons ou suas antipartículas, os pósitrons, cuja carga elétrica é positiva).
Ondas eletromagnéticas
Ondas eletromagnéticas consistem em oscilações de campos elétricos e magnéticos consequentemente, o nome. Elas são geralmente representadas como uma simples onda senoidal
São caracterizadas por seus comprimentos de ondas (distância de um ponto do ciclo até mesmo ponto do próximo ciclo) e sua frequência (numero de oscilações por segundo). Todas as ondas eletromagnéticas viajam com a velocidade da luz (c).
O comprimento de onda (lambda λ) e a frequência (f) são relacionadas pela equação:
Radiação eletromagnética é conhecida por vários nomes, e esses tipos diferem pela frequência. A energia dessas ondas é relacionada pela frequência pela equação: E = h.f, onde h é constante de Planck, quando maior é a frequência de onda, maior é a sua energia.
Ondas eletromagnéticas
O espectro eletromagnético.
Interação da Radiação Eletromagnética com a Matéria
Elétrons de um átomo ocupam certos níveis energéticos. Se suficiente energia é transmitida a esses elétrons, eles podem ser expulsos do átomo, tornando-se elétrons livres. Este processo de retirar elétrons de um átomo é conhecido como ionização. Esse processo pode mudar drasticamente as propriedades químicas do átomo. Radiação gama e X possuem energia suficiente para causarem essas ionizações.
Desintegrações Radioativas Naturais e Artificial
Naturais
Alfa- do tamanho do núcleo de hélio
Beta
Gama
Artificial 
Radiação X
Partícula Alfa
Radiação alfa (α): também chamada de partículas alfa ou raios alfa, são partículas carregadas por dois prótons e dois nêutrons, sendo, portanto, núcleos de hélio. Apresentam carga positiva +2 e número de massa 4.
É uma partícula pouco penetrante, pode ser freada por poucos cm de ar ou uma fina folha de papel
É uma partícula relativamente grande
Produzem uma ionização total muito intensa nos materiais onde passam.
Partícula Beta
Radiação beta (β): raios beta ou partículas beta, são elétrons, partículas negativas com carga  – 1 e número de massa 0.
Libera energia do tamanho de um elétron
É uma partícula negativamente carregada
Tem a mesma massa e a mesma carga dos elétrons
Necessita de alguns milímetros de material sólido ou líquido, ou alguns metros de ar para ser freada
Produzem uma ionização menos intensa que as partículas alfa.
Radiação eletromagnética gama e X
Radiação Gama (γ): ou raios gama. O comprimento de onda desta radiação varia de 0,5 ? a 0,005 ? (unidade de medida: angstron). As radiações gama são ondas eletromagnéticas, e possuem carga e massa nulas, emitem continuamente calor e têm a capacidade de ionizar o ar e torná-lo condutor de corrente elétrica.
Radiação eletromagnética gama e X
É um espectro que se movimenta com a velocidade da luz
São muito mais penetrantes que as partículas alfa e beta
Podem atravessar vários cm de chumbo e percorrem grandes distâncias no ar
Produzem poucas ionizações por unidade de comprimento em sua trajetória em relação as partículas alfa e beta
Ionizam os gases
Não sofre desvio de campos magnéticos ou campo elétrico
Radiação eletromagnética gama e X
Capacidade de penetração
Grandezas e Unidades de Radiação.
Atividade
É o número de átomos que se desintegram por unidade de tempo.
Unidade internacional
Becquerel – (Bq) 1Bq= 1 dps (desintegração por segundo)
Unidade de referencia
Currie – (Ci)
1Ci= 37 GBq
Decaimento Radioativo ou Meia Vida Física
É o tempo necessário para que a atividade de uma fonte radioativa caia pela metade
Fonte = 100 GBq
1ª MV = 50 GBq
2ª MV = 25 GBq
3ª MV = 12,5 GBq
4ª MV = 6,24 GBq
Vimos que certos isótopos eram submetidos ao decaimento radioativo, pela emissão de partículas do núcleo. Elas são conhecidas como radioisótopos. Cada radioisótopo tem uma propriedade definida de emitir partículas
Exemplo:
Certa amostra contém uma grama de Ir 192 . 
A meia vida desse isótopo é aproximadamente de 75 dias
Inicial 1g de Ir 192 
1 meia vida 0,5 gramas – 75 dias depois
2 meia vida 0,25 gramas – 150 dias depois
3 meia vida 0,125 gramas – 225 dias depois
10 meia vida 0,00048 gramas -750 dias depois (considerado desprezível)
Meia vida
A partir da constante de decaimento, um termo conhecido como meia vida radioativa, pode ser determinada matematicamente.
A meia vida, T (1/2) é definida como o tempo requerido para que a metade de dos átomos de uma amostra radioativa decaia ou desintegre
Cálculo da meia vida:
Método simplificado
A= A0 / 2t/t(1/2)
Ao = atividade inicial da fonte radioativa. 
A = atividade final da fonte radioativa.
t = tempo decorrido.
T(1/2) = Meia vida de fonte radioativa.
Exercícios:
Qual a atividade de uma fonte de Ir 192 , que a 150 dias tinha atividade de 100 Ci? Dados: T(1/2) do Ir 192 = 75 dias
Resolução:
A0 = 100Ci
 A = ?
T(1/2)= 75 dias
T= 150 dias
A= A0 / 2t/t(1/2)  A= 100/2150/75  A = 100/22  A = 100/4  25Ci
Qual será a atividade de uma fonte de Cs 137 daqui a 1 século, sabendo-se que hoje ela está com atividade de 333 TBq? Dado: t(1/2) Cs 137 = 30 anos
Qual será a atividade de uma fonte de I131 daqui a 960 horas, sabendo que hoje ela tem uma atividade de 50 Ci? Dado: t(1/2) I 131= 8 dias
Qual seria a atividade de uma fonte de Co 60 que em 18/08/1994 estava com 180 TBq, que 18/09/2000? Dado t(1/2) Co 60 = 5 anos
Aplicação das Radiações Ionizantes na Indústria e na Medicina	
Inspeção de soldas
Medição de desgastes, espessura, densidade e nível
Conservação de alimentos
Esterilização de material cirúrgico e de uso
Diagnóstico de doenças
Radioterapia
Otimização de espécies vegetais (mutações genéticas)
Análise laboratorial (constituição de amostras, perícia policial, análise mineralógica)
Estudos da poluição atmosférica
Datação (C14, U238)
Produção de energia elétrica
Interação da Radiação com Organismo Vivos
Contaminação
Irradiação
Irradiação
É a exposição de um objeto ou um corpo à radiação, o que pode ocorrer a alguma distância, sem necessidade de um contato íntimo.
Irradiar não significa contaminar
Contaminação	
A contaminação com materiais radioativos se dá pela incorporação da fonte no organismo podendo ocorrer por:
Ingestão
Inalação
Absorção pelo corpo
Princípios fundamentais de proteção contra irradiação externa
Tempo de exposição
Distância da Fonte.
Princípios fundamentais de proteção contra irradiação externa
Blindagem
Princípios fundamentais de proteção contra irradiação externa
Princípios fundamentais de proteção contra irradiação externa
Taxa de Exposição (X)
Aumento da exposição na unidade de tempo - X=dx/dt
X=ƭ . A/d2 Unidade R/h ou Rem/h
Dose Absorvida (D)
Quando a radiação atinge o corpo, ela deposita uma quantidade de energia. A energia depositada é medida em termos de dose absorvida.
D=X.t
X=taxa de exposição
T= tempo
Dose Efetiva
Diferente tecidos, diferentes tipos de radiação, diferentes efeitos.
Instrumentos para levantamento Radiométrico
Monitoração Individual
Técnicas oficiais de controle
Filme dosimétrico
Dosímetro termoluminescente (TLD)
Anel dosimétrico
Pulseira dosimétrica
Filme dosimétrico
Instrumentos para levantamento Radiométrico
Dosímetro Termoluminescente (TLD)
Instrumentos para levantamento Radiométrico
Anel dosimétrico/pulseira dosimétrica
Instrumentos para levantamento Radiométrico
Câmara de Ionização
Cintilômetro
Contador Geiger-Muller
Detector Proporcional
Detectores de Ionização a Gás
Câmara de Ionização
Detectores de Ionização a Gás
Contador Geiger Muller (GM)
Detectores de Ionização a Gás
Aferição: todos instrumentos devem ser aferidos em dois pontos de cada escala.
Calibração: Todos os equipamentos devem estar calibrados.
Detectores de Ionização a Gás
Efeitos Biológicos da Radiação
Célula
Tecidos 
Órgãos 
Sistemas
Seres Vivos
Efeitos da Radiação
Diretos: Afeta diretamente as células e tecidos
Indiretos: Afeta a água, cujos radicais livres afetam as células e tecidos
OBS.: O organismo humano não possui mecanismo sensorial para detectar a radiação
Os efeitos biológicos são em função
Do poder de penetração
Da ionização específica
Do tipo de tecido irradiado
Efeitos genéticos ou hereditários
Doses de 50 Rem (0,5 Sv), dobra a probabilidade de ocorrer mutações
Efeitos sobre o feto:
Síndrome de down
Microcefalia
Leucemia
Má formação congênita
Lei de Bergonié e Tribondeau
“A radiossensibilidade das células é diretamente proporcional “a sua capacidade reprodutiva e inversamente proporcional ao seu grau de especialização”
Doses máximas de Radiação
(Norma CNEN NE-3.01)
Dose máxima anula
Trabalhador : 5 Rem/ano
Ind. Público: 0,1 Rem/ano
Dose máxima acumulada
Trabalhador 100 Rem/50 anos
Ind. Público 0,1 Rem/ ano
Dose para mulheres (trabalhadoras)
Abdomen (em idade de procriação) 1 Rem/Trimestre
Feto (durante a gestação inteira) 0,1 Rem
Dose de emergência
Máxima 10 Rem
Acima de 10 Rem as doses serão voluntárias
0 a 50 Rem		Nenhum efeito observável, exceto pequenas mudanças no sangue.
80 a 120 Rem		Vômitos e náuseas por cerca de 1 a 5 dias, 10% das pessoas expostas. Cansaço, mas nenhuma incapacidade.
130 a 170 Rem	 Vômitos e náuseas por cerca de 1 dia, seguido por outros sintomas de doença da radiação em cerca de 25% das pessoas. Nenhuma morte prevista.
180 a 220 Rem	 Vômitos e náuseas por cerca de 1 dia, seguido por outros sintomas de doença da radiação em cerca de 50% das pessoas. Nenhuma morte prevista.
270 a 330 Rem	 Vômitos e náuseas em todas as pessoas no primeiro dia, seguido por outros sintomas de doença da radiação. Cerca de 20% morrem com 2 a 6 semanas depois da exposição. Sobreviventes convalescem cerca de 3 meses.
400 a 500 Rem	 Vômitos e náuseas em todas as pessoas no primeiro dia, seguido por outros sintomas de doença da radiação. Cerca de 50% morrem dentro de um mês. Sobreviventes convalescem cerca de 6 meses.
1000 Rem		Vômitos e náuseas em todas as pessoas dentro de 1 a 2 horas. Provavelmente nenhum sobrevivente da doença da radiação.
5000 Rem 		Incapacidade quase imediata. Todas as pessoas morreram em uma semana.