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APOSTILA 7 RADIO NUCLÍDEOS

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Sumário 
7. Efeitos biológicos da radiação ionizante ............................................................................................................. 95 
7.1. Interação de radiação ionizante com a matéria ........................................................................................ 95 
7.2. Radiação ionizante e seus efeitos biológicos ......................................................................................... 101 
7.3. Ação de radiação ionizante e acidentes radiológicos ............................................................................. 103 
7.4. Exemplos de acidentes radiológicas ...................................................................................................... 108 
7.5. Bibliografia adicional .............................................................................................................................. 114 
7.6. Índice das Figuras ................................................................................................................................. 114 
7.7. Índice das Tabelas ................................................................................................................................. 115 
7.8. Índice das Equações .............................................................................................................................. 115 
 
7. Efeitos biológicos da radiação ionizante 
7.1. Interação de radiação ionizante com a matéria 
7.1.1. Poder de penetração dos diversos tipos de radiação ionizante 
A Figura 1 ilustra esquematicamente o poder dos diferentes tipos de radiação ionizante 
de penetrar a matéria. Como revela esta Figura radiação  é completamente absorbida dentro 
de uma camada de matéria, como por exemplo uma folha de papel. Este fato se deve da alta 
transferência de energia pela radiação , que, por exemplo, corresponde em 190 eV nm-1. Por 
outro lado, radiação  é capaz de passar melhor pela matéria, mas também é ser absorvido 
completamente, por exemplo pelo corpo humano. Isto se explica pela transferência de energia 
muito menor, que em água corresponde à somente 0,2 eV nm-1. Radiação eletromagnética (raios 
X, radiação ) porém não é absorvida completamente, mas somente atenuado pela matéria, 
podendo ultrapassar até camadas grossas de metal. Como mostra a Figura 2 a atenuação da 
radiação  é caracterizada pela camada semi-redutora (d½) a qual diminua a intensidade da 
radiação pela metade. Pode se mostra, que depois de passar por ≈ 10 vezes a camada semi-
redutora a intensidade da radiação se aproxima de zero. Para a mesma energia a razão dos 
coeficientes de adsorção para radiação ,  e  é aproximadamente 104 : 102 : 1, como é 
esquematizada na Figura 2. 
 
Figura 1. Poder de penetração dos 
diversos tipos de radiação ionizante* 
 
Figura 2. Comparação do alcance dos 
tipos de radiação ionizante na matéria† 
 
7.1.2. Interação da radiação  com a matéria 
A Figura 3 mostra a transferência da energia pelas partículas  passando pela matéria. 
Como se pode observar nesta Figura a energia transferida aumenta com a penetração da matéria 
 
*Mazzilli, B. P., Máduar, M. F., Pires de Campos, M., Radioatividade no meio ambiente e avaliação de impacto radiológico 
ambiental, Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares, São Paulo, 2011, p. 10 
†Foßhag, E., Skript zur Vorlesung Radiochemie, Fachhochschule Mannheim, Mannheim, 2001, capítulo 4, p. 21; traduzido 
(http://www.prc.hs-mannheim.de/prc/) 
 
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pelas partículas  e diminua rapidamente quando as partículas perdem praticamente toda sua 
energia formando como produto átomos neutros de hélio. 
 
 
Figura 3. Taxa de perda de energia de partículas  na interação com um material* 
 A Tabela 1 enumera o alcance de radiação , com a energia de 7,69 MeV em diversos 
materiais. Para melhor comparação do poder de blindagem dos diversos materiais o alcance da 
radiação  num dado material é geralmente indicado como produto do alcance da radiação e a 
densidade do material na dimensão mg cm-2. 
Tabela 1. Alcance de partículas  de 214Po (E = 7,69 MeV) em vários materiais† 
Material Alcance extrapolado (cm) Densidade (g cm-3) Alcance (mg cm-2) 
Ar 6,95 0,001226 8,5 
Mica 0,0036 2,8 10,1 
Lítio 0,01291 0,534 6,9 
Alumínio 0,00406 2,702 11,0 
Zinco 0,00228 7,14 16,3 
Ferro 0,00187 7,86 14,7 
Cobre 0,00183 8,92 16,3 
Prata 0,00192 10,5 20,2 
Ouro 0,00140 19,32 27,0 
Chumbo 0,00241 11,34 27,3 
7.1.3. Interação da radiação  com a matéria 
A interação de radiação  com a matéria é menor que a da radiação . Enquanto uma 
partícula  (E = 3 MeV) possua um alcance em ar de aproximadamente 1,7 cm uma partícula  
da mesma energia possua um alcance em torno de 10 m e os pares de íons gerados por 
milímetro são de alguns milhares per milímetro para partícula  mas somente 4 por milímetro 
pela partícula . A Figura 4 mostra esquematicamente a atenuação de radiação  na matéria. O 
decrescimento contínuo é resultado da distribuição de energia contínua das partículas  e da 
 
*Tauhata, L.; Salati, I.; Di Prinzio; R.; Di Prinzio, A. R.; Radioproteção e Dosimetria: Fundamentos, Instituto de 
Radioproteção e Dosimetria – Comissão Nacional de Energia Nuclear; Rio de Janeiro, 2014, p. 103 
† Lieser, K. H., Nuclear and Radiochemistry, Wiley-VCH, Weinheim, 2001, p. 79 
 
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deflexão no absorber e pode ser descrito pela equação exponencial, mostrada na Equação 1. 
Ressalta-se que as partículas  perdem, devido a atração pelos núcleos positivos durante a 
passagem pela matéria velocidade resultando na emissão de radiação eletromagnética (raios-
X), conhecido pelo termo alemão Bremsstrahlung (radiação de freamento). como demonstra a 
Figura 5. Ressalta-se que a formação da Bremsstrahlung aumenta com a carga nuclear do 
absorber. Portanto não é recomendável de blindar fontes radiação  com metais pesados como 
chumbo ou urânio para evitar de criar uma fonte de raios-X. Recomenda-se a sua blindagem 
com materiais mais leves como por exemplo alumínio. Exemplos para alcance de radiação  em 
diversos materiais mostra Figura 6. 
 
 
Figura 4. absorção de partículas - monoenergéticos* 
𝐼 = 𝐼0 ∙ 𝑒
−𝜇∙𝑑 
Equação 1. Intensidade de radiação  como função da espessura do absorver ( = 
coeficiente de absorção; d = espessura do absorber) 
 
 
Figura 5. Origem da 
Bremsstrahlung† 
 
Figura 6. Alcance vs. energia para partículas  absorvidos 
no silício e no germânio‡ 
 
*Foßhag, E., Skript zur Vorlesung Radiochemie, Fachhochschule Mannheim, Mannheim, 2001, capítulo 4, p. 23; traduzido 
(http://www.prc.hs-mannheim.de/prc/) 
† http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/ef/Bremsstrahlung.png 
‡Tauhata, L.; Salati, I.; Di Prinzio; R.; Di Prinzio, A. R.; Radioproteção e Dosimetria: Fundamentos, Instituto de 
Radioproteção e Dosimetria – Comissão Nacional de Energia Nuclear; Rio de Janeiro, 2014, p. 98 
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/ef/Bremsstrahlung.png
 
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7.1.4. Interação da radiação  com a matéria 
7.1.4.1. Absorção de radiação  e camada semi-redutora 
No princípio radiação  e raios-X possuam as mesmas propriedades de radiação 
eletromagnética. Suas diferenças são somente a origem e a faixa de energia observada como é 
resumida na Tabela 2. 
Tabela 2. Faixa de energia e origem de radiação  e raios-X 
Radiação Faixa de energia Origem 
 10 keV – 10 GeV 
Diferentes estados energéticos no 
núcleo atômico 
Raios-X 100 eV – 100 keV 
Diferentes estados energéticos na 
camada eletrônica do átomo 
 
 
 
Figura 7. Atenuação de radiação  por um material de espessura X* 
 Como radiação  não é como radiação  e  uma radiação de partículas os mecanismos 
de adsorção são diferentes. Enquanto partículas perdem sua energia no impacto com outras 
partículas em diversos passos a energia de radiação eletromagnética é transferida em um único 
passo e devido à falta de carga a interação dos fótons com a matéria é extremamente