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Radiologia Módulo III Radioproteção e Dosimetria Introdução: Todo trabalho realizado com alta precisão é regido de normas e regulamento, na radiologia não é diferente, principalmente porque se trata de uma atividade em que envolve indivíduos em atividade com equipamentos de alto risco, onde qualquer deslize pode resultar em um dano irreversível. A radioproteção é responsável pelas determinações e normas para quem trabalha com radiação iônica, assim este curso é para apresentar e informar as normas e regras de segurança necessárias para quem vai trabalhar com radiologia. Noções de Estrutura da Matéria Todas as matérias existentes no universo são constituídas de átomos ou de suas combinações. A maneira como os átomos se combinam depende da sua natureza e das propriedades que as suas estruturas propiciam. O modelo utilizado para representar o átomo, passou a ser concebido como tendo um núcleo pesado, com carga elétrica positiva, e vários elétrons, com carga elétrica negativa, cujo número varia com a natureza do elemento químico. Estrutura Eletrônica Modelos atômicos: 1) geométrico, onde os orbitais são percorridos por elétrons; 2) quântico, onde os orbitais são nuvens envolvendo o núcleo, local provável de encontrar elétron. Transição eletrônica: É possível classificar as transições eletrônicas em dois tipos. O primeiro tipo envolve as transições de baixa energia (luz) que ocorrem entre os níveis ou subníveis de energia próximos do contínuo. O segundo, envolve os níveis ou subníveis mais internos, originando os raios X característicos, de alta energia. Radiação As radiações são produzidas por processos de ajustes que ocorrem no núcleo ou nas camadas eletrônicas, ou pela interação de outras radiações ou partículas com o núcleo ou com o átomo. Tauhata (2014) afirma que as radiações beta e gama ocorrem no ajuste no núcleo, os raios X característico no ajuste da estrutura eletrônica, os raios X de freamento na interação de partículas carregadas com o núcleo e raios delta na interação de partículas ou radiação com elétrons das camadas eletrônicas com alta transferência de energia. Radiação Raios X são energia eletromagnética invisível, capaz de atravessar corpos opacos e impressionar as películas. Radioatividade Os raios-X foram descobertos por William Röentgen, em 1895. Depois disto, físico francês Henri Becquerel, associando a existência desses raios, até então desconhecidos, aos materiais fosforescentes e fluorescentes, testou uma série de substâncias com essas características. Em 1896, verificou que sais de urânio emitiam radiações capazes de velar chapas fotográficas, mesmo quando envoltas em papel preto. Posteriormente, o casal Pierre e Marie Curie aprofundou estas pesquisas, chegando, em 1898, à descoberta de dois novos elementos radioativos, o polônio e o rádio, tendo empregado o termo radioatividade para descrever a energia por eles emitida Radioatividade Os átomos instáveis, radionuclídeos, não realizam transformações para se estabilizarem, ao mesmo tempo. Isto ocorre de modo aleatório. Não se pode prever o momento em que um determinado núcleo irá se transformar por decaimento. Entretanto, para uma grande quantidade de átomos, o número de transformações por segundo é proporcional ao de átomos que estão por se transformar naquele instante, o que significa que a probabilidade de decaimento por átomo por segundo deve ser constante, independente de quanto tempo ele tem de existência. Esta probabilidade de decaimento de átomo por segundo é denominada de Constante de Decaimento λ e é característica de cada radionuclídeo . Irradiação e Contaminação Efeitos Biológicos da Radiação Os efeitos biológicos produzidos pela ação das radiações ionizantes no organismo humano são resultantes da interação dessas radiações com os átomos e as moléculas do corpo. Nessa interação, o primeiro fenômeno que ocorre é físico e consiste na ionização e na excitação dos átomos, resultante da troca de energia entre a radiação e a matéria. Irradiação e Contaminação Efeitos Biológicos da Radiação Em seguida, aparecem os fenômenos bioquímicos e fisiológicos. Após um intervalo de tempo, aparecem as lesões observáveis, que podem ser no nível celular ou no nível do organismo como um todo. Na maioria das vezes, devido à recuperação do organismo, os efeitos não chegam a se tornar visíveis ou detectáveis. Um dos processos mais importantes de interação da radiação no organismo humano é com as moléculas de água, cuja importância é consequência da quantidade de água presente no organismo humano (aproximadamente 70 % do corpo humano). Tipos de Exposição e seus Efeitos Exposição externa Diz-se exposição externa aquela em que a fonte de radiação, aparelhos de raios-X ou fontes radioativas, estão fora do corpo da pessoa irradiada. A dose de radiação devido à exposição externa depende de fatores como atividade da fonte, energia da radiação, tempo de exposição, distância fonte- indivíduo e a utilização de blindagens. Tipos de Exposição e seus Efeitos Exposição interna A exposição interna é aquela em que a fonte de radiação está dentro do corpo da pessoa irradiada. Isto ocorre quando o material radioativo entra no corpo do indivíduo por inalação, ingestão ou através da pele intacta ou ferida, quando do manuseio de uma fonte aberta de radiação. Tipos de Exposição e seus Efeitos Exposição interna O tempo de manifestação dos efeitos causados por estas exposições pode ser tardio, manifestando-se após 60 dias, ou imediatos, que ocorrem num período de poucas horas até 60 dias. Quanto ao nível de dano, os efeitos podem ser: somáticos, que acontecem na própria pessoa irradiada ou hereditários, os quais se manifestam na prole do indivíduo como resultado de danos causados nas células dos órgãos reprodutores. Os efeitos biológicos das radiações ionizantes podem ser estocásticos ou determinísticos. Tipos de Exposição e seus Efeitos Efeitos estocásticos São aqueles que causam alterações aleatórias no DNA de uma única célula que, no entanto, continua a se reproduzir. Levam à transformação celular, são efeitos hereditários e não apresentam limiar de dose. O dano pode ser causado por uma dose mínima de radiação. O aumento da dose somente aumenta a probabilidade e não a severidade do dano. São cumulativos, quanto maior a dose, maior a probabilidade de ocorrência de dano; quando o dano ocorre em célula germinativa, efeitos hereditários podem ocorrer. Tipos de Exposição e seus Efeitos Efeitos determinísticos São aqueles que levam à morte celular. Existe uma relação previsível entre a dose e a dimensão do dano esperado, sendo que estes só aparecem a partir de uma determinada dose. A probabilidade de ocorrência e a severidade do dano estão diretamente relacionadas com o aumento da dose. As alterações são somáticas, a dose estando acima do limiar, a destruição celular não pode ser regenerada e os efeitos clínicos podem aparecer. Humanos à Radiação As exposições dos seres humanos à radiação são classificadas enquanto médica, ocupacional e do público. Exposição médica A exposição médica é observada na pessoa, como parte de um tratamento ou diagnóstico, ajudando a conter ou amparar um paciente ou em voluntários participantes de pesquisa científica. Não há limite de dose, uma vez que esta é determinada pela necessidade médica. No entanto, recomenda-se o uso de níveis de referência. Humanos à Radiação Exposição ocupacional Este tipo de exposição é aquele observado no ambiente de trabalho. Denomina-se exposição pública aos demais tipos de exposição. Enquanto frequência e intensidade, a exposição pode ser: a) Exposição única: radiografia convencional; b) Exposição fracionada: radioterapia (a exposição total necessária para a destruição da neoplasia é fracionada em 10 ou mais sessões); c) Exposição periódica: originada da rotina de trabalho com materiais radioativos; Exposiçãoocupacional d) Exposição de corpo inteiro: irradiadores de alimentos, acidentes nucleares; e) Exposição parcial: acidentes, pessoa que manipula radionuclídeos (exposição das mãos); f) Exposição colimada: radioterapia (o feixe é colimado à região do tumor); g) Feixe Intenso: esterilização e conservação de alimentos - radioterapia (30 Gy; aproximadamente 2Gy/aplicação); h) Feixe médio: radiodiagnóstico (alguns mGy/incidência); i) Feixe fraco: radioatividade natural (1 mGy/ano). Humanos à Radiação As grandezas dosimétricas estão associadas à quantidade de radiação a que um material foi submetido. Para avaliar quantitativa e qualitativamente os possíveis efeitos, necessita-se definir as grandezas radiológicas, suas unidades, os instrumentos de medição e detalhar os diversos procedimentos do uso das radiações ionizantes. Algum efeito ou subproduto são utilizados, como a carga elétrica dos elétrons ou íons produzidos pela ionização, a energia da radiação transferida ou absorvida pelo material, a luminescência, a alteração da condutividade elétrica, o calor produzido e alteração química, relacionando com a massa ou volume, pode-se definir grandezas radiológicas como: Exposição, Kerma e Dose Absorvida. Radiológica Existem instituições internacionais somente para cuidar da definição das grandezas, as relações entre elas e suas respectivas unidades. A International Commission on Radiological Protection (ICRP), fundada em 1928, promove o desenvolvimento da proteção radiológica e faz recomendações voltadas para as grandezas limitantes. A International Commission on Radiation Units and Measurements (ICRU), fundada em 1925, cuida especialmente das grandezas básicas e das operacionais. As publicações da ICRP Nº 26, de 1977, e Nº 60 de 1990 foram duas importantes referências no estabelecimento de grandezas radiológicas, suas relações e métodos de medição, dentro de uma concepção mais coerente possível. Radiológica Na ICRP 60 surgiram novas grandezas, algumas em substituição a grandezas definidas na ICRP 26, que tinham o inconveniente de ter nomes muito parecidos. Alguns problemas relacionados à determinação de grandezas surgiram da introdução da ICRP 26, que serviu de base à Norma CNEN NE-3.01 - Diretrizes Básicas de Radioproteção, de 1988. A grandeza Dose Equivalent da ICRP 26 foi traduzida na norma brasileira para Dose Equivalente, ao invés de Equivalente de Dose, que deveria ser a tradução correta. Radiológica Por outro lado, a ICRP 60 introduziu o conceito de grandeza denominada Equivalent Dose, ainda não adotado em norma brasileira, mas cuja tradução deve ser Dose Equivalente, o que obrigará a CNEN a alterar a denominação da grandeza anterior ou criar uma tradução diferente para esse novo conceito. No processo de transferência de energia de uma radiação incidente para a matéria, as radiações que têm carga, como elétrons, partículas α e fragmentos de fissão, atuam principalmente por meio de seu campo elétrico e transferem sua energia para muitos átomos ao mesmo tempo e são denominadas radiações diretamente ionizantes. Radiológica As radiações que não possuem carga, como as radiações eletromagnéticas e os nêutrons, são chamadas de radiações indiretamente ionizantes, pois interagem individualmente transferindo sua energia para elétrons, que irão provocar novas ionizações (XAVIER, 2014). A energia transportada pelas radiações é geralmente medida em múltiplos do elétron volt (eV), embora a unidade do sistema internacional (SI) seja o joule (J). 1 eV= 1,6 x 10- 19 J. Radiológica Exposição (X) Ato ou efeito de expor um material ou indivíduo à radiação. Os modos de exposição podem ser classificados em exposição interna ou externa ao corpo do indivíduo irradiado, conforme já mencionado. De acordo com a Portaria 453 da Secretaria de Vigilância Sanitária, os exames de radiodiagnóstico devem ser realizados de modo a considerar os níveis de referência recomendados pela mesma. Radiológica Exposição (X) Estes níveis devem ser utilizados de modo a permitir a revisão e adequação dos procedimentos e técnicas quando as doses excederem os valores especificados (como parte do programa de otimização) (XAVIER, 2014). A presença de acompanhantes durante os procedimentos radiológicos somente é permitida quando sua participação for imprescindível para conter, confortar ou ajudar pacientes, mesmo assim, quando ocorrer, é obrigatório o uso de vestimenta de proteção individual compatível com o tipo de procedimento radiológico e que o mesmo possua pelo menos 0,25 mm de chumbo. Entretanto, é proibido a um indivíduo desenvolver regularmente esta atividade. Radiológica Irradiação interna A via pela qual um radionuclídeo vai do ambiente até o homem é denominada de “caminho crítico”. Esses emissores, uma vez fixados em determinados locais, podem produzir danos localizados. O tempo de permanência do material radioativo no corpo é determinado pelas constantes de decaimento físico e biológico. Xavier (2014) observou em seus estudos que é importante salientar que uma transformação por segundo não significa a emissão de uma radiação por segundo, pois em uma transformação nuclear podem ser emitidas várias radiações de vários tipos e várias energias. Radiológica Irradiação interna Muitas vezes, uma transformação nuclear é confundida com uma desintegração nuclear, devido ao antigo conceito de radioatividade que imaginava que, quando o núcleo emitia radiações, ele estava se desintegrando. Sabe-se que o núcleo só emite radiações para se auto- organizar, otimizar sua estrutura e dinâmica. Na prática, devido a convenções estabelecidas, uma desintegração/segundo é equivalente a uma transformação/segundo e ao becquerel. A razão básica é que, o tempo de ocorrência da transformação nuclear é tão curto, de 10- 9 a 10- 13 segundos, que não existe ainda detector capaz de discriminar radiações emitidas neste intervalo de tempo, de modo que tudo resulta numa "contagem" ou em um pulso. Radiológica Irradiação interna Por outro lado, mesmo que as radiações sejam emitidas em todas as direções e sentidos, é possível conhecer a atividade da fonte comparando-a com uma fonte de referência, de mesma geometria e matriz físico-química (TAUHATA et al., 2014) Radiológica Dose Absorvida (D) A dose absorvida expressa a quantidade de energia (de) cedida à matéria pelas radiações ionizantes no elemento de massa dm, sendo definida pela equação: A unidade de dose absorvida no SI é o Joule por quilograma (J/kg) e recebe o nome de Gray (Gy), sendo definida como: Radiológica Dose Absorvida (D) O Gray foi criado para substituir a unidade antiga, o rad (radiation absorbed dose). A relação entre estas duas unidades é: A dose absorvida no ar devida a uma exposição de 1R é igual a 0,87 rad (0,87 cGy) (TAUHATA et al., 2014). Radiológica Dose Equivalente – (H - ICRP 26): A dose absorvida média em um órgão ou tecido é um indicador da probabilidade de efeitos subsequentes. Entretanto, esta probabilidade depende da qualidade da radiação. Diferentes tipos de radiação podem produzir diferentes efeitos biológicos (para uma mesma dose absorvida). Portanto, se tornou necessária a introdução de uma nova grandeza que pudesse ponderar esta dependência com a qualidade da radiação, a dose equivalente, que é obtida multiplicando-se a dose absorvida D pelo Fator de qualidade Q (Quality factor) (XAVIER, 2014). Radiológica Dose Equivalente – (H - ICRP 26): No Brasil, a Dose Equivalente é uma tradução equivocada de Dose Equivalent das recomendações da ICRP 26. Esta grandeza, assim denominada, ficou estabelecida nas normas da CNEN-NE- 3.01(1988), e no vocabulário dos usuários. A tradução correta seria Equivalente de dose, pois o conceito definido foi de equivalência entre doses de diferentes radiações para produzir o mesmo efeito biológico, como já observado neste capítulo. A unidade antiga da dose equivalente denominava-serem (roentgen equivalente men), sendo que 1 Sv = 100 rem. Radiológica Dose Equivalente – (H - ICRP 26): O fator de qualidade Q é adimensional e constitui um fator de peso proveniente da simplificação dos valores da Efetividade (ou Eficácia) Biológica Relativa (Relative Biological Effectiveness) - RBE - dos diferentes tipos de radiação, na indução de determinado tipo de efeito biológico. Dose equivalente num tecido ou órgão (Dose equivalent in a tissue or organ), Dose HT (ICRP 26) e CNEN- NE-3.01 (1988). Radiológica Dose Efetiva (HE) A relação entre a probabilidade de efeitos estocásticos e dose equivalente depende também do órgão ou tecido irradiado, sendo necessário definir uma outra grandeza, derivada da dose equivalente, para indicar a combinação de doses diferentes para diversos tecidos, de tal maneira que esteja bem relacionada com os efeitos estocásticos devido a todos os órgãos. Radiológica A Proteção Radiológica, ou Radioproteção, pode ser definida como um conjunto de medidas que visam proteger o homem e o ecossistema de possíveis efeitos indesejáveis causados pelas radiações ionizantes. Para isso, ela analisa os diversos tipos de fontes de radiação, as diferentes radiações e modos de interação com a matéria viva ou inerte, as possíveis consequências e sequelas a saúde e riscos associados, conforme observou Xavier (2003) em seus estudos. Conceitos de Proteção Radiológica O estabelecimento de normas regulatórias, os limites permissíveis e um plano de Proteção Radiológica para as instalações que executam práticas com radiação ionizante, tem por objetivo garantir o seu uso correto e seguro. Procedimentos para situações de emergência também devem ser definidos para o caso do desvio da normalidade de funcionamento de uma instalação ou prática radiológica. Os conceitos, procedimentos, grandezas e filosofia de trabalho em proteção radiológica são continuamente detalhadas e atualizadas nas publicações da International Commission on Radiological Protection, ICRP. Conceitos de Proteção Radiológica Existe também a International Commission on Radiation Units and Measurements (ICRU), que cuida das grandezas e unidades, seu processo de aperfeiçoamento e atualização (XAVIER, 2003). Os conceitos contidos nas publicações da ICRP e ICRU constituem recomendações internacionais. Cada país, pode ou não adotá-los parcial ou totalmente, quando do estabelecimento de suas Normas de Proteção Radiológica. Tudo depende do estágio de desenvolvimento do país, da capacidade ou viabilidade de execução, em cada área de aplicação. Conceitos de Proteção Radiológica Com o decorrer dos anos, de acordo com estudos de Xavier (2003), se percebeu que a radiação não é apenas fonte de energia e cura, mas que também pode provocar efeitos deletérios ao organismo, se não for utilizada de forma adequada. Como resultado, foram formulados procedimentos que envolvem o emprego dos raios X, visando não só a proteção contra efeitos nocivos, como também dos riscos do trabalho com equipamentos de alta voltagem. Nesse sentido, foi criado em 1928, o Comitê Internacional de Raios X e Proteção Radiológica, que em 1950, se transformou na atual Comissão Internacional de Proteção Radiológica (ICRP). Fatores de Proteção Radiológica A mesma instituição, cujas recomendações antes se aplicavam somente à prática médica, teve seu campo de atuação ampliado, se estendendo para todas as situações que envolvam exposição de pessoas às radiações. A ICRP, por meio de várias publicações, elaborou o sistema de limitação de dose, que se baseia em três princípios: o princípio da justificação da prática, da otimização e da limitação de dose e risco, conforme descrito a seguir. Fatores de Proteção Radiológica Justificação: Justificação da prática significa balancear o benefício da exposição do indivíduo ou da sociedade às radiações, tendo em conta a totalidade dos benefícios potenciais que dela decorram em comparação com o detrimento (dano) que possa ser causado pela radiação ao indivíduo (relação risco x benefício) [Portaria 453 – 1998]. Fatores de Proteção Radiológica Otimização: O princípio da otimização estabelece que as instalações e as práticas devem ser planejadas, implantadas e executadas, de modo que a magnitude das doses individuais, o número de pessoas expostas e a probabilidade de exposições acidentais sejam “tão baixos quanto razoavelmente possível, considerando fatores econômicos e sociais” (ALARA: As Low as Reasonably Achievable) [Portaria 453 – 1998]. Fatores de Proteção Radiológica Limitação de dose e risco individual: O princípio da limitação de dose e risco individual fixa valores limites de dose, os quais, se ultrapassados, poderão resultar em riscos adicionais, considerados inaceitáveis para a determinada prática em circunstâncias normais Para os trabalhadores que lidam com radiações ionizantes (sejam as corpusculares ou eletromagnéticas), a dose efetiva média anual não deve exceder 20 mSv em qualquer período de 5 anos consecutivos, não podendo exceder 50 mSv em nenhum ano. Fatores de Proteção Radiológica Limitação de dose e risco individual: Para funcionárias grávidas devem, ser observados os seguintes requisitos adicionais, de modo a proteger o embrião ou feto: a) a gravidez deve ser notificada ao responsável pelo serviço, tão logo seja constatada; b) as condições de trabalho devem ser revistas para garantir que a dose na superfície do abdômen não exceda 2 mSv durante todo o período restante da gravidez, tornando pouco provável que a dose adicional no embrião ou feto não exceda cerca de 1 mSv neste período; Fatores de Proteção Radiológica Limitação de dose e risco individual: c) menores de 18 anos não podem trabalhar com raios X (não só os de diagnósticos como de qualquer espécie), exceto em treinamentos. d) para estudantes com idade entre 16 e 18 anos, em estágio de treinamento profissional, as exposições devem ser controladas de modo que os seguintes valores não sejam excedidos: I- dose efetiva anual de 6 mSv; II- dose equivalente anual de 150 mSv para extremidades e 50 mSv para o cristalino. As exposições normais de indivíduos do público não devem exceder a 1 mSv por ano [Portaria 453 – 1998]. Fatores de Proteção Radiológica O controle da exposição à radiação, se fundamenta em três fatores principais: tempo, distância e blindagem, os quais são descritos a seguir. Tempo de exposição: A redução, tanto quanto possível, do tempo de permanência em áreas onde estão presentes fontes de radiação ionizante é uma maneira simples de evitar exposições desnecessárias. Controle de Exposição Distância da fonte: O aumento da distância entre uma fonte de radiação ionizante e um indivíduo é, também, uma solução simples para minimizar a exposição e, consequentemente, o acúmulo de dose (XAVIER, 2003). Controle de Exposição Blindagem: As pessoas que trabalham com fontes ou geradores de radiação ionizante devem dispor de procedimentos técnicos bem elaborados de modo que o objetivo da tarefa seja concretizado e sua segurança esteja garantida contra exposições desnecessárias ou acidentais. Controle de Exposição Blindagem para partículas alfa: O reduzido alcance das partículas alfa no ar e sua pouca penetração no tecido, não chegando a atravessar a camada morta da pele, torna desnecessário qualquer tipo de medida de proteção contra a radiação alfa externa. Controle de Exposição Blindagem para partículas beta A proteção, no caso de irradiação externa por partículas beta, tem por objetivo evitar a irradiação da pele, cristalino e gônadas. Devido ao pequeno alcance das partículas beta, a taxa de dose pode ser reduzida a zero quando se interpõe um material de espessura maior ou igual que o alcance das partículas beta mais energéticas neste material. Há de se lembrar da formação da radiação secundária quando o material da blindagem possui elevado número atômico, neste caso opta-se por materiais mais leves como o acrílico. Controle de Exposição Blindagem para radiação gama ou X Quando um feixe de raios gama colimados passam através de um material absorvedor de espessura variável, observa-se uma atenuação exponencial desses raios. Cada um dos processos de interação com a matéria remove fótons do feixe, ou por absorção ou por espalhamento, e pode ser caracterizado por uma probabilidade fixa de ocorrência por unidade de comprimento (espessura) do material absorvedor. Controle de Exposição Toda instalação radioativa está sujeita a regras especiais de proteção radiológica e é obrigada a delimitar suas áreas e estão classificadas como: a) Área livre é toda aquela isenta de regras especiais de segurança, os níveis de radiação são necessariamente menores que 1 mSv/mês. b) Área restrita toda aquela que deva ter seus acessos controlados, por apresentar níveis de radiação maiores que 1 mSv/mês. As áreas restritas são subdivididas em área supervisionada e controlada, conforme descrito a seguir. Radioativa Supervisionada: Quando os níveis de radiação estão entre 1 mSv/mês e 3 mSv/mês. Para tal, as condições de exposição ocupacional são mantidas sob supervisão, mesmo que medidas de proteção e segurança especificas não sejam normalmente necessárias. Radioativa Controlada: Se os níveis de radiação forem maiores que 3 mSv/mês. São áreas sujeitas a regras especiais de proteção e segurança com a finalidade de controlar as exposições normais, prevenir a disseminação de contaminação radioativa e prevenir ou limitar a amplitude das exposições potenciais. Para avaliar as doses de radiação num determinado ambiente são utilizados monitores de área. Estes ficam em locais de fácil acesso e visualização e são acionados sempre que os níveis de radiação ultrapassam os limites de segurança (Norma NN 3.01, 2014). Radioativa De acordo com Mazzilli et al. (2002), a monitoração do local de trabalho pode ser feita de acordo com o esquema sugerido pela Agência Internacional de Energia Atômica. Procedimento de Monitoração A proteção radiológica dispõe de vários recursos para evitar que os indivíduos recebam doses excessivas ou desnecessárias e avaliar se esses recursos foram eficientes por meio da monitoração. Monitoração de Área Para que as monitorações atinjam suas finalidades, devem ser racionalmente planejadas e realizadas dentro de um programa de monitoração que inclui: a) Obtenção de medidas, b) Interpretação das medidas obtidas, c) Registro dos dados e d) Providências, quando necessário, para melhorar os dispositivos de proteção Monitoração de Área Um programa de monitoração pode requerer um ou mais métodos, dependendo da natureza da radiação e das circunstâncias em que a radiação pode afetar um indivíduo. As avaliações podem ser feitas por meio das medidas tomadas no próprio indivíduo (monitoração individual) e no local onde ele trabalha (monitoração de área). Monitoração individual é aplicável a trabalhadores que estejam sujeitos a doses anuais de radiação próximas ou superiores a 5 mSv (500 mrem) pode ser interna ou externa, conforme descrito a seguir. Monitoração de Área Monitoração individual externa Objetiva a obtenção de dados para avaliar as doses equivalentes recebidas pelo corpo inteiro, pela pele ou pelas extremidades, quando o indivíduo é irradiado externamente. Dosímetros individuais são colocados em determinadas regiões do corpo e são utilizados continuamente pelo indivíduo, durante o seu trabalho. Os dosímetros mais utilizados com esta finalidade são: os filmes dosimétricos, os dosímetros termoluminescentes, as câmaras de ionização de bolso e os dosímetros eletrônicos de alerta. Monitoração de Área Monitoração individual externa Os filmes dosimétricos e os dosímetros termoluminescentes são de leitura indireta e necessitam ser recolhidos periodicamente (geralmente dentro de um mês) para a avaliação das doses. As câmaras de ionização de bolso e os dosímetros eletrônicos de alerta são providos de escalas visíveis, permitindo a avaliação imediata das doses recebidas pelo usuário. Os dosímetros eletrônicos de alerta (visuais ou sonoros), além de marcar a dose, emitem sinais sonoros ou luminosos, alertando imediatamente o usuário quando um valor de dose pré- estabelecido for atingido. Monitoração de Área Monitoração individual interna É utilizada para determinar a quantidade de radionuclídeos incorporados pelo indivíduo e avaliar a respectiva dose equivalente. Pode ser feita pela análise de excretas (técnica “in vitro”) ou pela contagem direta (técnica “in vivo”). Pela técnica “in vitro”, a quantidade de material radioativo incorporado pelo indivíduo pode ser estimada pela análise de urina, fezes, secreções nasais, escarro, etc. Esta técnica pode ser aplicada para qualquer radionuclídeo, desde que se conheça a relação entre a quantidade eliminada pelo corpo e a quantidade existente dentro do corpo. Monitoração de Área Monitoração de área É utilizada para indicar os níveis de radiação existentes em locais de trabalho. Por este método, pode-se estimar com antecedência a dose esperada nas pessoas que permanecerem nesta área em determinado tempo, podendo adverti-las quando os níveis de radiação forem inadequados. Os instrumentos utilizados na monitoração do nível de radiação são: câmaras de ionização, detectores Geiger-Muller, cintiladores etc. Estes monitores, utilizados nas áreas de trabalho, são geralmente calibrados para medir as taxas de dose (mSv/h ou mGy/h) ou as taxas de exposição (mC / (kg.h)), podendo ser portáteis ou fixos. Monitoração de Área Monitoração de área O aparelho portátil comumente utilizado é o detector Geiger- Muller,“detector beta gama”. Monitores do tipo fixo podem ser instalados em locais estratégicos. Medem o nível de radiação constantemente e quando um nível pré-determinado for atingido, um sinal de alerta luminoso e/ou sonoro chama atenção do operador, não permitindo que ele receba uma dose excessiva de radiação, de acordo com estudos observados por Xavier (2003). Monitoração de Área Monitoração da contaminação de superfície Tem como objetivo avaliar a quantidade de material radioativo depositado em objetos ou superfícies. Pode ser realizado por método direto ou indireto, como afirma Xavier (2003). No método direto, o detector é colocado sobre a superfície com suspeita de estar contaminada. A medida da contaminação pode ser lida diretamente no aparelho. O método indireto é empregado quando for impossível realizar medidas diretas ou para complementá-las. Consiste em obter amostras da superfície contaminada. As medidas da contaminação de superfície são obtidas em termos de atividade por unidade de área (Bq/cm2). Monitoração de Área Monitoração da contaminação de superfície Os equipamentos, os recipientes, as áreas ou os recintos, que possuam riscos potenciais de radiações ionizantes, devem ser marcados com sinais de advertência de radiação. O sinal consiste de um trifólio que representa a radiação, juntamente com dizeres apropriados (Figura 8 (7)). Os dizeres mais comuns são: PERIGO: Área radioativa; material radioativo; risco de radiação. Monitoração de Área Monitoração da contaminação de superfície Monitoração de Área O desenho representa o símbolo internacional da radiação chamado Trifólio. Segundo o físico americano Paul Frame, da Universidade de Michigan, que estudou sua origem, foi rabiscado pela primeira vez em 1946, por um pequeno grupo de pessoas, no laboratório de radiação da Universidade da Califórnia, em Berkeley-USA (MAZZILLI, 2002). Monitoração da contaminação de superfície Monitoração de Área A Cor do trevo é uma indicação da intensidade de radiação. Essa cor pode ser, de baixa a alta intensidade, cinza azulado, verde, amarelo, laranja ou vermelho. No primeiro caso, indica que não há radiação, último caso, indicou que é provável que excede o limite legal para ostrabalhadores (20 mSv por ano) em um período muito curto de tempo, o acesso é proibido. Plano de Radioproteção Toda instalação que opera com material radioativo deve preparar um documento descrevendo as diretrizes de proteção radiológica que serão adotadas pela instituição, que deve conter (MAZZILLI, 2002): • Identificação da instalação e de sua direção; • A função, classificação e descrição das áreas da instalação; • A descrição da equipe, das instalações e equipamentos do Serviço de Radioproteção; • A descrição das fontes de radiação, dos sistemas de controle e de segurança e de sua aplicação; • A função e a qualificação dos trabalhadores; • A descrição do sistema de gerência de rejeitos radioativos, estando a sua eliminação sujeita a limites estabelecidos em Norma específica; Plano de Radioproteção • A estimativa de taxa de dose para condições de rotina; • A descrição do serviço e controle médico dos trabalhadores, incluindo planejamento médico em caso de acidentes; • O programa de treinamento dos trabalhadores; • Os níveis de referência, limites operacionais e limites derivados, sempre que convenientes; • A descrição dos tipos de acidentes admissíveis, do sistema de detecção correspondente e do acidente mais provável ou de maior porte, com detalhamento da árvore de falhas; • O planejamento de interferência em situações de emergência até o restabelecimento da normalidade. Plano de Radioproteção Responsabilidade do supervisor de radioproteção Ao supervisor de radioproteção cabe: • a) Implementar e orientar o Serviço de Radioproteção; • b) Assessorar e informar à direção da instalação sobre assuntos relativos à radioproteção; • c) Fazer cumprir as normas e recomendações da CNEN bem como o plano de radioproteção; • d) Treinar, reciclar, orientar e avaliar a equipe do serviço de Radioproteção e demais trabalhadores envolvidos com fontes de radiação; • e) Designar um substituto capacitado em seus impedimentos. Plano de Radioproteção Responsabilidade dos trabalhadores da instalação No que diz respeito aos trabalhadores da instalação, cabe: a) Executar as atividades de rotina em conformidade com regulamentos de radioproteção e segurança estabelecidos pela Direção da Instalação; b) Informar ao Serviço de radioproteção e aos seus superiores, qualquer evento anormal que possa acarretar níveis de exposição ou risco de ocorrência de acidentes. Plano de Radioproteção Atividade do serviço de radioproteção O Serviço de Radioproteção de uma instalação deve efetuar o controle dos trabalhadores, das áreas, das fontes de radiação, bem como dos equipamentos e manter atualizados os registros. Mazzilli et al. (2002) afirma em seus estudos que o controle dos trabalhadores é efetuado por meio da monitoração individual dos trabalhadores, e a consequente avaliação das doses recebidas pelos trabalhadores, durante seu período de trabalho. Além disso, o Serviço de Radioproteção deve acompanhar a supervisão médica dos trabalhadores da instalação. Plano de Radioproteção Atividade do serviço de radioproteção O controle das áreas é feito pela avaliação e classificação periódica das áreas da instalação, o controle de acesso e sinalização dessas áreas e a execução de um programa de monitoração das mesmas. O controle das fontes de radiação da instalação deve ser feito por meio de um programa de controle físico, com a consequente verificação da integridade das fontes quanto a possíveis vazamentos. Plano de Radioproteção Atividade do serviço de radioproteção Os equipamentos geradores de radiação devem passar por programas de inspeção periódica enquanto que os instrumentos utilizados para a radioproteção devem ser calibrados com a periodicidade estipulada em norma específica. Os registros de usos, das ocorrências e das doses individuais dos trabalhadores da instalação devem permanecer atualizados no Serviço de radioproteção (MAZZILLI, 2002). Plano de Radioproteção Segurança das fontes de radiação As fontes emissoras de radiação ionizante devem ser mantidas em local seguro, a fim de evitar que sejam roubadas ou danificadas, prevenindo o seu uso não autorizado e diminuindo a probabilidade de ocorrência de acidentes. Para tanto: a) O controle sobre a fonte de radiação não deve ser abandonado sem que sejam atendidos os requisitos especificados pela autoridade competente para tal fim; b) A fonte de radiação não deve ser transferida sem autorização específica válida; c) Inventários periódicos devem ser realizados, de modo a confirmar que as fontes de radiação estejam em seus locais previamente designados e com segurança. Plano de Radioproteção Proteção do operador Os indivíduos que empregam, em seu trabalho, fontes de radiação ionizante devem ter a sua disposição equipamentos de proteção adequados, como vestimentas apropriadas, jalecos ou macacões, equipamentos de proteção respiratória, biombos para atenuação das radiações, aventais de chumbo e outras blindagens específicas para determinados órgãos, luvas e sapatilhas, como afirma Mazzilli et al. (2002). Plano de Radioproteção Rejeitos Radioativos O gerenciamento seguro de rejeitos radioativos tem por objetivo maior a proteção dos seres humanos e a preservação do meio ambiente, limitando possíveis impactos radiológicos para as gerações futuras, e abrange um conjunto de atividades administrativas e técnicas envolvidas na coleta, segregação, manuseio, tratamento, acondicionamento, transporte, armazenamento, controle e dispensa ou deposição final de rejeitos radioativos. Plano de Radioproteção Rejeitos Radioativos Devem ser observados os seguintes princípios: • Princípio 1: Proteger a saúde humana; • Princípio 2: Proteger o meio ambiente; • Princípio 3: Proteger além das fronteiras do País; • Princípio 4: Proteger as gerações futuras; • Princípio 5: Não transferir ônus indevidos às gerações futuras; • Princípio 6: Estabelecer, no País, uma estrutura legal apropriada; • Princípio 7: Minimizar a geração de rejeitos; • Princípio 8: Levar em consideração a interdependência entre geração e gerenciamento de rejeitos; e • Princípio 9: Garantir a segurança de instalações de gerenciamento de rejeitos radioativos. Plano de Radioproteção Rejeitos Radioativos A Norma Cnen-NN-3. 1 “Diretrizes Básicas de Proteção Radiológica”, introduziu o conceito de “dispensa”, qual seja, a retirada do controle regulatório de materiais radioativos associados a uma prática autorizada. A dispensa se aplica à eliminação de materiais radioativos sólidos no sistema de coleta de lixo urbano ou em aterros, e de materiais radioativos líquidos no esgoto sanitário. Plano de Radioproteção Rejeitos Radioativos De acordo com a Norma Cnen-NN 8.01, observada em Azevedo (2012), os rejeitos radioativos podem pertencer a uma das seguintes classes: ß Classe 0 - Rejeitos Isentos (RI): rejeitos contendo radionuclídeos com valores de atividade ou de concentração de atividade, em massa ou volume, inferiores ou iguais aos respectivos níveis de dispensa; ß Classe 1 - Rejeitos de Meia-Vida Muito Curta (RVMC): rejeitos com meia-vida inferior ou da ordem de 100 dias, com níveis de atividade ou de concentração em atividades superiores aos respectivos níveis de dispensa; Plano de Radioproteção Rejeitos Radioativos ß Classe 2 - Rejeitos de Baixo e Médio Níveis de Radiação (RBMN): rejeitos com meia-vida superior à dos rejeitos da Classe 1, com níveis de atividade ou de concentração em atividade superior aos níveis de dispensa estabelecidos, bem como com potência térmica inferior a 2 kW/m3; Estes estão divididos em quatro subclasses: • 2.1: Meia-Vida Curta: rejeitos de baixo e médio níveis de radiação contendo emissores beta/gama, com meia-vida inferior ou da ordem de 30 anos e com concentração de radionuclídeos emissores alfa de meia-vida longa; • 2.2: Rejeitos Contendo Radionuclídeos Naturais: de extração e exploração de petróleo, contendo radionuclídeos das séries do urânio e tórioem concentrações de atividade ou atividades acima dos níveis de dispensa estabelecidos; Instrumentação A presença de um campo de radiação ionizante não pode ser percebida pelos sentidos do ser humano, o que torna, portanto, imprescindível a existência de dispositivos capazes de detectá-lo. O princípio utilizado para a detecção da radiação está baseado em sua interação com determinado meio material, interação essa que pode resultar na geração de cargas elétricas e luz ou na sensibilização de películas fotográficas, entre outros fenômenos. O detector de radiação é um dispositivo que, colocado em um meio onde exista um campo de radiação, seja capaz de indicar a sua presença. Instrumentação Existem diversos processos pelos quais diferentes radiações podem interagir com o meio material utilizado para medir ou indicar características dessas radiações. Um detector de radiação consiste de um elemento ou material sensível à radiação, na maioria das vezes eletrônico, que registra o resultado da interação da radiação com o elemento ou meio empregado. Assim, um detector pode ser considerado um transdutor, uma vez que transforma um tipo de informação (radiação) em outro que pode ser um sinal elétrico ou luminoso, como afirma Xavier (2014). Instrumentação Para que um dispositivo seja classificado como um detector apropriado é necessário que, além de ser adequado para medição do mensurado, apresente nas sequências de medição algumas características, tais como: • Repetitividade - definida pelo grau de concordância dos resultados obtidos sob as mesmas condições de medição; • Reprodutibilidade - grau de concordância dos resultados obtidos em diferentes condições de medição; • Estabilidade - aptidão do instrumento conservar constantes suas características de medição ao longo do tempo; Instrumentação • Exatidão - grau de concordância dos resultados com o “valor verdadeiro” ou “valor de referência” a ser determinado; • Precisão - grau de concordância dos resultados entre si, normalmente expresso pelo desvio padrão em relação à média; • Sensibilidade - razão entre a variação da resposta de um instrumento e a correspondente variação do estímulo; • Eficiência - capacidade de converter em sinais de medição os estímulos recebidos. Instrumentação A eficiência de um detector está associada normalmente ao tipo e à energia da radiação e é basicamente a capacidade do detector de registrá-la. A eficiência de um detector pode ser definida de duas formas: eficiência intrínseca e eficiência absoluta (XAVIER, 2014). Eficiência intrínseca - o tipo e a energia de radiação, normalmente, são fatores ligados às características intrínsecas do detector. A eficiência intrínseca pode ser escrita como: Instrumentação Eficiência absoluta - está relacionada não só com as suas características de construção, mas também com a fonte de radiação que está sendo medida, com o meio e com a geometria de medição. Pode ser escrita como: Como as radiações interagem de forma diferente com a matéria, dependendo de seu tipo (radiação eletromagnética, partículas carregadas leves, partículas carregadas pesadas, nêutrons), a escolha do detector depende do tipo de radiação que se quer medir. Um detector que mede com grande eficiência um determinado tipo de radiação pode ser totalmente inadequado para medir outro. Instrumentação Quando se estabelecem as condições de medição, estão incluídos a manutenção do mesmo método, procedimento experimental, instrumento, condições de operação, local, condições ambientais e a repetição em curto período de tempo (TAUHATA et al., 2014). Azevedo (2012) afirma, ainda, que a medição "instantânea" da radiação registra a radiação acumulada durante um período de tempo. Para isso são utilizados os detectores de leitura direta, ou ativos, tais como os detectores a gás para medição da taxa de dose, os cintilômetros, os detectores a semicondutor, isto é, o número médio de radiações em um intervalo de tempo muito curto. Instrumentação Os detectores passivos, registram os eventos e podem ser processados posteriormente, como as emulsões fotográficas, os detectores de traço, os dosímetros termoluminescentes, lioluminescentes e citogenéticos. A escolha do detector e do método de medição pode variar em relação ao grau de precisão, exatidão e resolução dos resultados desejados. Isto está ligado às diversas incertezas envolvidas no processo de medição e nas outras atividades relacionadas. Medições ambientais com incertezas de 20% podem ser aceitas nos resultados. Instrumentação O detector utilizado em trabalho de campo tem que ter condições de robustez, portabilidade e autonomia diferentes das necessárias aos detectores operados em ambientes controlados de laboratório. Os detectores necessitam obedecer a certos requisitos, para serem padronizados para o uso em Proteção Radiológica e em Metrologia das radiações ionizantes. Instrumentação Um detector construído e adaptado para radiações e finalidades específicas deve apresentar as seguintes propriedades, regidas por normas da IEC 731 ou ISO 4037-1: a) Limite de detecção adequado; b) Precisão e exatidão; c) Reprodutibilidade e repetitividade; d) Linearidade; e) Estabilidade a curto e longo prazo; f) Baixa dependência energética; g) Baixa dependência direcional, rotacional; h) Baixa dependência dos fatores ambientais; i) Baixa dependência com a taxa de exposição. Instrumentação Existem monitores individuais, monitores de área e monitores ambientais. Dentre os monitores individuais mais utilizados constam o filme dosimétrico, o dosímetro termoluminescente (TLD) e o de albedo. Alguns destes dispositivos, além de alarmes para valores de taxa ou de dose acumulada, apresentam a facilidade de leitura direta, possibilidade de transmissão de dados para um sistema ou estação de monitoração. Instrumentação Os monitores de área podem ser fixos ou portáteis. Dentre os monitores fixos, existem os tipos: portal, de mãos e pés, ou de medição constante da taxa de dose em determinada área. Já os monitores ambientais, podem ser estações de monitoração, contendo diversos dispositivos de detecção, como filtros, detectores de traço, TLDs, detectores ativos (AZEVEDO, 2012). Detectores por Ionização Em detectores por ionização, a radiação incidente cria pares de íons no volume de medida do detector. Este volume de medida geralmente é preenchido com um gás ou uma mistura de gases. A quantidade de pares de íons criados é contada em um dispositivo de medida da corrente elétrica. Como exemplo deste tipo de detector pode-se citar a câmara de ionização e o contador Geiger Müller Detectores à Cintilação Os detectores à cintilação baseiam-se na propriedade de fluorescência ou cintilação, que é o fenômeno observado em certas substâncias que emitem luz quando bombardeadas por um feixe de radiação ionizante. As cintilações produzidas pela radiação nos cristais cintiladores são amplificadas em uma válvula fotomultiplicadora (Figura 12 (7)), que gera um pulso elétrico sendo este medido. Os detectores de iodeto de sódio (NaI) enquadram- se nesta categoria. Existem outros tipos de cintiladores, como os termoluminescentes, a gás, líquidos, materiais semicondutores e outros. Detectores à Cintilação Para conhecer o fator de calibração (rastreamento metrológico), são muito utilizadas as câmaras tipo dedal para fótons e elétrons, câmara de placas paralelas para raios X de baixa energia e elétrons de alta energia a câmara esférica de grande volume para radioproteção. Dosímetros A dosimetria é a avaliação quantitativa da dose de radiação recebida pelo corpo humano. Os dosímetros são instrumentos utilizados para esta avaliação, e indicam a exposição ou a dose absorvida total a que uma pessoa foi submetida, mas com resultados relacionados ao corpo inteiro, órgão ou tecido humano. São também denominados de dosímetros integradores. As principais características que um bomdosímetro deve apresentar são: • A resposta deve ser independente da energia da radiação incidente; • Deve cobrir um grande intervalo de dose; • Medir todos os tipos de radiação ionizante; e, • Ser pequeno, leve, de fácil manuseio, confortável para o uso e econômico à fabricação. Dosímetros Além das propriedades de um monitor ele deve ter: • Resultados em dose absorvida ou dose equivalente (ou taxa); • Ser construído com material tecido-equivalente; • Possuir fator de calibração bem estabelecido; • Suas leituras e calibrações são rastreadas a um laboratório nacional e à rede do BIPM; • Incertezas bem estabelecidas e adequadas para sua aplicação; • Modelo adequado para cada aplicação; • Modelo adequado para cada tipo e intensidade de feixe. • Os principais tipos de dosímetros são: fotográfico, termoluminescente (TLD) e câmara de ionização de bolso (caneta dosimétrica, há inclusive modelos eletrônicos) fotográfico O dosímetro fotográfico é um dos detectores de radiação mais simples que existe, sendo constituído por um filme acondicionado em um suporte para proteção, que salvaguarda a parte fotossensível dos efeitos da luz, agentes químicos e mecânicos. Esta embalagem contém pequenas placas metálicas que funcionam como filtros, permitindo a estimativa da dose e uma distinção entre os vários tipos de radiação, como ilustra a imagem a seguir: fotográfico Os filmes dosimétricos utilizam a propriedade das radiações ionizantes de impressionarem chapas fotográficas. Mediante a medida do grau de enegrecimento da película revelada (denominada densidade óptica), pode ser relacionado com a quantidade de radiação absorvida, e desta forma avaliar a dose recebida pelo indivíduo. fotográfico As emulsões fotográficas utilizadas para detecção de radiação são similares às utilizadas em filmes fotográficos comuns, sendo que nas primeiras a concentração dos grãos de brometo de prata é várias vezes superiores. A utilização de emulsões fotográficas para a detecção de nêutrons rápidos ocorre por um mecanismo diferente. A emulsão é utilizada como um detector de traços. Os filmes dosimétricos oferecem a vantagem de assegurar uma informação quase permanente (podem ser guardados), permitindo desta forma que as medidas, se necessário, sejam repetidas. As desvantagens são decorrentes das influências das condições ambientais que podem afetar sua resposta, tais como temperatura, umidade e o enegrecimento com o tempo. (TLD) Os dosímetros termoluminescentes são cristais que ao serem irradiados, armazenam a energia da radiação incidente. Se o mesmo for aquecido a uma determinada temperatura, após ter sido irradiado, a energia armazenada será liberada com emissão de luz, fenômeno denominado de termoluminescência. A quantidade de luz emitida durante o aquecimento é proporcional à dose absorvida pelo dosímetro. (TLD) O volume sensível de um material termoluminescente consiste de uma massa pequena (de aproximadamente 1 a 100mg) de um material cristalino dielétrico contendo ativadores convenientes. Os dosímetros TLD têm o formato de pastilhas e geralmente, são utilizados em um estojo que acomoda vários filtros, com a mesma finalidade daqueles utilizados nos dosímetros fotográficos. Os TLDs apresentam pouca dependência energética e quase nenhuma dependência direcional, mas a informação armazenada só pode ser avaliada uma única vez. A grande vantagem desses dosímetros é a sua reutilização, como mostra a figura a seguir: (TLD) As principais substâncias utilizadas como materiais termoluminescentes para dosimetria são o CaSO4:Dy (sulfato de cálcio dopado com disprósio), o CaSO:Mn (dopado com manganês); o LiF (fluoreto de lítio) e a CaF2 (fluorita). No Brasil, o CaSO4: Dy (produzido no IPEN/CNENSP) e o LiF, são os mais utilizados. dosimétrica) Os dosímetros de bolso, do tamanho de uma caneta comum chamados por isso de canetas dosimétricas, são utilizados como dosímetros complementares, quando é necessária uma medida direta e rápida, permitindo ao usuário verificar a dose a que foi submetido durante um determinado trabalho. Diodos semicondutores O emprego de meios sólidos para detecção de radiação, a partir do início da década de 60, permitiu que instrumentos de medida fossem bem mais compactos do que aqueles baseados na técnica de ionização de gás, a densidade dos sólidos é da ordem de 1000 vezes maior do que a dos gases. Seu princípio de funcionamento é a formação de pares elétron buraco criados ao longo do caminho percorrido pela partícula carregada (radiação primária ou partícula secundária) através do detector. Diodos semicondutores instrumentos absolutos, necessitando, portanto, de calibração. Essa calibração significa determinar sua resposta a uma exposição de radiação ou dose absorvida conhecida, envolvendo sempre o uso de pelo menos um instrumento de referência ou padrão. A calibração dos instrumentos deve ser efetuada em intervalos regulares ou após conserto e ou manutenção (MAZZILLI, 2002). Calibração de Detectores
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