Minislério da Aeronáutica Departamento de Pesquisa e Desenvolvimento Centro Técnico Aeroespacial

Minislério da Aeronáutica

Departamento de Pesquisa e Desenvolvimento

Centro Técnico Aeroespacial

AFERIÇÃO DE UM MONITOR PARA CONTAMINAÇÃO

SUPERFICIAL POR EMISSORES ALFA

I. S. M. d«- Freitas* Ü. L. GOIK;ÍVU"/

NOTA TÉCNICA IEAv 007 /90 { Jul /OU)

x

x AFERIÇÃO DE UM MONITOR PARA CONTAMINAÇÃO

SUPERFICIAL POR EMISSORES ALFA

I. S. M. de Freitas* O. L. Gonçalez

NOTA TÉCNICA IEAv - 007 /90 (Jul /90)

UN ESP, Guaratingiietá-SP, Bolsista de íniciar.ào científica junto à Divisão de Energia Nuclear do IEAv/c;TA-SJCampos

NOTA TÉCNICA IEAv-NT- 007/90

31 Jul 90

RESUMO

Este trabalho apresenta os resultados e a metodologia de calibrarão de um monitor de contaminação superficial por emissores alfa. Os fatores de calibração são obtidos pelo método de ajuste por mínimos quadrados com variância efetiva.

A B S T R A C T

In this work, the results, as well as the methodology, of the calibration of an alpha surface contamination monitor are presented. The calibration factors are obtained by least-squares fitting with effective variance.

Í N D I C E

1. INTRODUÇÃO 1

2. O MONITOR E O MÉTODO DE CALIBRAÇAO 1

3 AJUSTE DA TENSÃO DE OPERAÇÃO 2

4. RESULTADOS DA CALIBRAÇAO 11

Z. CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES 20

6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 21

APÊNDICE A: As Amostras Utilizadas como Padrão de Contaminação 22 APÊNDICE B: Relatório de Calibração 24

u

ÍNDICE DE TABELAS

Tabela 1: Taxa de contagem em função da tensão aplicada, "probe" n- 407416/01 6 Tabela 2: Taxa de contagem em função da tensão aplicada, "probe" n- 407416/02 7 Tabela 3: Taxa de contagem em função da tensão aplicada, "probe" nQ 405003/66 11

Tabela 4: Tensão de operação das fotomultiplicadoras acopladas aos cintiladores das "probes" AC-3-8 11 Tabela 5: Taxa de contagem em função da contaminação superficial medida com a

"probe" AC-3-8 n° 407416/01, na escala XI (0 a 500 cpm) 11 Tal>ela 6: Taxa de contagem em função da contaminação superficial medida com a

"probe" AC-3-8 n° 407416/01, na escala X10 (0 a 5000 cpm) 12 Tabela 7: Taxa de contagem em função da contaminação superficial medida com a

"probe" AC-3-8 n° 407416/02, na escala XI (0 a 500 cpm) 12 Tabela 8: Taxa de contagem em função da contaminação superficial medida com a

"probe" AC-3-8 nQ 407416/02, na escala X10 (0 a 5000 cpm) 12

Tabela 9: Taxa de contagem em função da contaminação superficial medida com a "probe" AC-3-8 n° 405003/66, na escala XI (0 a 500 cpm) 13 Tabela 10: Taxa de contagem em função da contaminação superficial medida com a

"probe" AC-3-8 n° 405003/66, na escala X10 (0 a 5000 cpm) 13 Tabela 11: Parâmetros da reta de calibração da "probe" n° 407416/01 20 Tabela 12: Parâmetros da reta de calibração da "probe" n° 407416/02 20 Tabela 13: Parâmetros da reta de calibração da "probe" n° 405003/66 20

I l l

Í N D I C E DE F I G U R A S

Figura 1: Curva de resposta da "probe" AC-3-8 n° 407416/01 (EBERLINE) forne-cida pelo fabricante 3 Figura 2: Curva de resposta da "probe" AC-3-8 n° 407416/02 (EBERLINE)

forne-cida pelo fabricante 4 Figura 3: Curva de resposta da "probe" AC-3-8 n° 405003/66 (EBERLINE)

forne-cida pelo fabricante 5 Figura 4: Patamar do rirtctor d<- cintilação ("probe" AC-3-8 n° 407416/01) 8 Figura 5: Patamar do detetor de cintilação ("probc" AC-3-8 n° 407416/02) 9 Figura 6: Patamar do detetor de cintilação ("probe" AC-3-8 n° 405003/66) 10 Figura 7(a): Calibração da "probc" AC-3-8 n° 407410/01 escala 0-500 cpm 14 Figura 7(b): Calibração da "probe" AC-3-8 n° 407416/01 escala 0-5000 cpm 15 Figura 8(a): Calibração da "probe" AC-3-8 n° 4Ü741G/02 escala 0-500 cpm 16 Figura 8(b): Calibração da "probe" AC-3-8 n° 407416/02 escala 0-5000 cpm 17 Figura 9(a): Calibração da "probc" AC-3-8 n° 405003/66 escala 0-500 cpm 18 Figura 9(b): Calibração da "probe" AC-3-8 n° 405003/66 escala 0-5000 cpm 19

1. I N T R O D U Ç Ã O

Os serviços de Proteção Radiológica utilizam-se de diversos tipos de instrumentos para monitoração e controle de radiação penetrante, de radioatividade ambiental (ar e água), de contaminação de superfície (áreas de trabalho, instrumentos, roupas e pele do corpo), etc.

A confiabilidade da instrumentação utilizada nas medições, por se tratar de um impor-tante item de segurança, deve ser garantida por um sistema oficial de calibração e por um sistema confiável de testes e aferição periódica mantido pelo próprio usuário.

No Brasil, os laboratórios credenciados pela Comissão Nacional de Energia Nuclear para calibração pertencem ao Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares*(São Paulo) e Instituto de Radioproteção e Dosimetría (Rio de Janeiro). Esta calibração deve ser feita anualmente ou após algum reparo no instrumento que tenha apresentado defeito de funciona-mento. O laboratório de calibração emite um certificado de calibração.

No presente trabalho é apresentada a metodologia de aferição de um monitor de con-taminação superficial por emissores alfa (Ref. / l / ) , efetuada pelo laboratório de medidas da Divisão de Energia Nuclear do Instituto de Estudos Avançados (IEAv) para a Assessoria de Proteção Radiológica (serviço interno de proteção radiológica deste instituto).

No corpo do trabalho, referimo-nos a calibração ao invés de aferição, muito embora este laboratório não esteja oficialmente credenciado como laboratório de calibração. A razão disso é que, para este tipo de monitor, a CNEN não mantém cm seus laboratórios credenciados um sistema de calibração, de modo que, a nossa aferição, no presente caso, para fins práticos, independentemente de definições legais, eqüivale a uma calibração.

A seção 2 deste trabalho é ocupada na descrição do instrumento, dos ajustes e do método de calibração. Na seção 3, o ajuste da tensão de operação é detalhado. Os resultados da cali-bração são apresentados ns seção 4 e finalmente, na seção 5, são feitas algumas recomendações quanto à periodicidade da aferição e ao uso do instrumento.

No procedimento e na coleta dos dados experimentais foram tomados todos os cuidados necessários para o controle e avaliação adequada dos desvios (erros experimentais) nas me-didas, uma vez que tais medidas apresentam flutuações estatísticas inerentes ao processo de decaimento radioativo além daquelas que são características dos instrumentos e do método experimental. Os fatores de calibração foram obtidos utilizando-se um método de ajuste apropriado (Ref. / 2 / ) , onde todos os erros experimentais são levados em conta. Este método é descrito em outro trabalho paralelo a este / 3 / , que se encontra em fase de edição.

2. O M O N I T O R E O M É T O D O DE CALIBRAÇÃO

O monitor de contaminação superficial consiste de uma "probe" modelo AC-3-8 para detecção de partículas alfa, acoplada a um contador de pulsos modelo PRM-6, ambos de fabricação da EBERLINE (USA). 0 elemento detector da "probe" é um cintilador plano de ZnS provido de uma fotomultiplicadora, sendo que a região sensível do detector consiste de uma face plana de 5 x 15 cm, protegida por uma grade e uma fina folha de "mylar"

aluiuiuhsada (Ref. / I / ) .

A tensão de operação aplicada à fotomultiplicadora é regulável na faixa de 600 a 1500 V c deve ser ajustada de modo a proporcionar a discriminação de radiação gama.

A calibração, para transformação de leitura (pulsos/minuto) em densidade superficial de atividade alfa (1Q~6 ftCi/cm2) é feita com placas de alumínio, cobertas com uma fina camada

de urânio natural, previamente calibradas por espectroscopia alfa, cobrindo a área total do detector e a uma distância de 8 a 10 mm da face sensível (vide Apêndice A). As placas de 8 x 7 cm, são combinadas duas a duas de modo a obter-se valores intermediários de atividade.

Previamente à calibração, são feitos os seguintes ajustes e testes: a) Ajuste da tensão de operação da fotomultiplicadora

b) Teste da homogeneidade da resposta para fontes menores que a área sensível do detector

c) Verificação da eficiência de contagem declarada pelo fabricante do instrumento. O monitor de contaminação (PRM-6 + "probe" AC-3-8) possui duas "probes" adicionais do mesmo modelo. A calibração, bem como os ajustes de tensão, foram feitos para cada "probe" separadamente.

3. AJUSTE DA TENSÃO DE OPERAÇÃO

A resposta do detector para uma fonte alfa em função da tensão aplicada à fotomultipli-cadora, fornecida pelo fabricante junto com o instrumento, para cada "probe", é mostrada nas Figuras 1, 2 e 3.

Com a experiência d^ uso desse instrumento, verificou-se que esta resposta pode sofrer alguma variação ao longo do tempo. Assim se faz necessário o levantamento da curva de resposta e ajuste da tensão de operação, periodicamente e. como teste de aceitação, para instrumentos novos. A periodicidade sugerida para estes ajustes é anual.

Para fins de ajuste da tensão que proporcionasse a maior rejeição de radiação gama e radiação de fundo, neste laboratório, foram determinadas as curvas de resposta para uma fonte alfa extensa (~ 112 cm2, 41 x 10~6 y.Ci/cm2), para uma fonte gama (*°Co, IAEA,

~ 5/iCi) e para a radiação de fundo do laboratório (0,01 a 0,03 mR/h). Os valores exper-imentais são mostrados nas Tabelas 1, 2 e 3 e as curvas de resposta nas Figura 4, 5 e 6. Observa-se que o desvio indicado nas taxas de contagem deve-se à flutuação do ponteiro do indicador analógico do instrumento.

TEST DATA

MODEL AC-3 SCINTILLATION ALPHA DETECTOR

l. Voliagt plateau wnn >HPu " " •

Input sensitivity 10 millivolts Cable length - 36 inches

2 With voltage set a t .

a Background s . -volts. . t'U* cpm. 3 O u III ByUteiJ TOO • 0 0 Efficiency c Unilormily Enrt 1

ov

r.«nt«n 100 8C 40 0 1 / J

f

1000 1100 OETECTOR VOLTAOE 1200 1300 1400 1S0O

TEST DATA

MODEL AC-3 SCINTILLATION ALPHA DETECTOR

Voltage plateau with ""Pu source -cpm. 6 Etticiency input sensitivity 10 millivolts Cable length • W inches.

2 With voltage set at / / 5"0 a Background m <**/ volts. truo.cpnv Date O O c Uniloimily • •a'/tf J ^ ^ Fnd 1. ^<yy^y ^ Curt 2. 07 9O| o s 700 • 0 0 1000 1100 DETECTOR VOLTAGE 1200 1100 1400 1600

TEST DATA

MODEL AC-3 SCINTILLATION ALPHA DETECTOR 1. Voltage plateau with Pu2'9 aourc* l â l S ^ S C U cp*- b' Hflcleocy

It it 10 l U t l U Cg p l â l S ^ S C U Input amcltivity - 10 mlUtvolU. Cabl» length - 38". 2. With voItM» art at > ; 3 O O TOIU .

a .Background» A Tni» CPU,

J t of alpha emitted from S9 Cm* of dUtributed Uniformity - a a tc «ndTT Date Bv xuu BO B

i

H eo

li

* 20 0 •00 " —-700 8( 3 900 *** 1000 1100 t 1200 1300 ***** 1400 / 150C DETECTOR VOLTAGE

Tabela 1: Taxas de contagem em função da tensão aplicada, "probe" n- 407416/01 TENSÃO (V) 700 750 SOO 850 900 950 1000 1050 1100 1150 1200 1250 1300 1350 TAXA DE CONT. P / FONTE ALFA (cpm) 30 ±10 200 ± 100 500 ± 100 800 ± 100 1000 ± 200 1000 ± 200 1000 ± 200 1200 ± 200 1200 ± 200 1500 ± 200 1500 ± 200 2500 ± 200 GO00 ± 1000 TAXA DE CONT. C/ FONTE GAMA (cpm) 20 ± 10 200 ± 50 600 ± 100 1200 ± 200 2000 ± 200 3400 ± 200 4750 ± 200 TAXA DE CONT. FUNDO (cpm) 10 ± 10 20 ± 10 20 ± 10 60 ± 2 0 100 ± 20 2500 ±200 6000 ± 1000

a 2: Taxas de contagem em função da tensão aplicada, "probe" ny 407416/02 TENSÃO (V) 700 750 800 850 900 950 1000 1050 1100 1150 1200 1250 1300 1350 1400 1450 1500 1550 TAXA DE CONT. P / FONTE ALFA (cpm) 20 ± 1 0 20 ± 1 0 200 ± 100 400 ± 100 600 ± 200 1000 ± 200 1000 ± 200 1300 ± 200 1400 ± 200 1400 ± 200 1600 d 200 1600 ± 200 1600 ± 200 1600 ± 200 1750 ± 250 2000 ± 200 2000 ± 200 TAXA DE CONT. C/ FONTE GAMA (cpm) 10 ±10 20 ±10 30 ±20 50 ±20 80 ±20 200 ± 20 450 ± 50 3000 ± 200 5000 ± 1000 TAXA DE CONT. FUNDO (cpm) 10 ±10 20 ± 10 40 ±20 40 ±20 60 ±20 200 ± 100 800 ± 200

cpm = contagem por minuto

Tabela 3: Taxas de contagem em função da tensão aplicada, "probe" n- 405003/66 TENSÃO (V) 600 650 700 750 800 850 900 950 1000 1050 1100 1150 1200 1250 1300 1350 TAXA DE CONT. P / FONTE ALFA (cpm) 200 ± 100 600 ± 200 1200 ± 200 1200 ± 200 12U ± 200 1200 ± 200 1200 ± 200 1400 ± 200 1400 ± 200 1600 ± 200 1600 ± 200 1600 ± 200 1800 ± 200 2200 ± 200 2800 ± 200 4000 ± 200 TAXA DE CONT. C/ FONTE GAMA (cpm) 200 ± 100 800 ± 200 2000 ± 400 4500 ± 200 TAXA DE CONT. FUNDO (cpm) 10 ± 1 0 20 ±10 100 ± 40 300 ± 50 2200 ± 200 4000 ± 200

Figura 4: Patamar do detetor de cintilação ("probe" AC-3-8 n* 40741^/01)

31000

:DOQ

iOOO

500 1000 1500

TEWSJU) (V)

£4000 :ooa iooa FUNDO soo 1500 TENSÃO (V)

11 Os valores da tensão de trabalho para cada "probe" são dados na Tabela 4.

Tabela 4: Tensão de operação das fotomultiplicadoras acopladas aos cintiladores das "probes" AC-3-8 "probe" N° 407416/01 407416/02 405003/66 Tensão (V) 1050 1150 900 4. RESULTADOS DA CALIBRAÇAO

A calibração da resposta das "probes" foi feita utilizando-se placas com contaminação superficial de urânio conhecida (vide Apêndice A), uma a uma e aos pares, a fim de se cobrir a mais ampla faixa de valores possíveis. Os valores experimentais para cada "probe", para as escalas de leitura XI (0 - 500 cpm) e X10 (0 a 5000 cpm) são dados nas Tabelas 5 a 10. As curvas de calibração são mostradas nas Figuras 7 a 9. O ajuste de uma reta aos dados experimentais foi feito pelo método dos mínimos quadrados com variância efetiva (Ref. / 2 / ) . Assim, a contaminação superficial (Y em l0~6pCi/cm?) em função da taxa de contagem

(X em cpm) c dada por

Y = AO + Al * X (1) e o desvio dessa medida por:

2y=X2* ai + ai + 2 * X * COV(A0, Al) ₍₂₎

onde: .40 e Al são os termos constante e linear, respectivamente, obtidos no ajuste, a% é a variância da atividade superficial Y, a\ é a variância de Al, a\ é a variância de /10 e COV(A0, Al) é a variância comum entre .40 e .41.

Tabela 5: Taxa de contagem em função da contaminação superficial medida com a "probe" AC-3-8 n(-> 40741C/01, na escala XI (0 a 500 cpm) TAXA DE CONTAGEM (cpm) 175 ± 50 225 ± 50 275 ± 50 425 ± 50 CONTAMINAÇÃO SUPERFICIAL (10-VCi/cm2) ll,5±l,0 14,0 ±0,5 22,0 ±1,5 33,0 ± 2,5

12

Tabela 6: Taxa de contagem em função da contaminação superficial medida com a "probe" AC-3-8 n° 407416/01, na escala X10 (0 a 5000 cpm) TAXA DE CONTAGEM (cpm) 800 ± 2 0 0 1200 ± 2 0 0 1400 ± 2 0 0 2200 ± 2 0 0 2800 ± 2 0 0 3450 ± 2 0 0 4600 ± 2 0 0 CONTAMINAÇÃO SUPERFICIAL (IO"6 fiCi/cm2) 25,5 ±1,1 41,0 ± 1,5 54,0 ±2,6 90,5 ±4,0 126,0 ±7,5 159,0 ±7,9 216,5 ±8,5

Tabela 7: Taxa de contagem em função da contaminação superficial medida com a "probe" AC-3-8 n° 407416/02, na escala XI (0 a 500 cpm) TAXA DE CONTAGEM (cpm) 250 ± 50 200 ± 50 325 ± 5 0 450± 50 CONTAMINAÇÃO SUPERFICIAL (10" VCi/cm2) 14,0 ± 0 , 5 11,5 ± 1,0 22,0 ± 1,5 33,0 ± 2 , 5

Tabela 8: Taxa de contagem em função da contaminação superficial medida com a "probe" AC-3-8 nQ 407416/02, na escala X10 (0 a 5000 cpm) TAXA DE CONTAGEM (cpm) 1000 ± 200 1300 ± 200 1800 ± 200 2700 ± 400 3500 ± 400 4700 ± 200 CONTAMINAÇÃO SUPERFICIAL (10-VCi/cm2) 25,5 ± 1,1 41,0 ± 1,5 54,0 ± 2 , 6 90,5 ± 4,0 126,0 ± 7,5 159,0 ± 7,9

13

Tabela 9: Taxa de contagem em função da contaminação superficial medida com a "probe" AC-3 8 n° 405003/66, na escaia XI (0 a 500 cpm) TAXA DE CONTAGEM (cpm) 85 ± 2 0 175 ± 5 0 175 ± 50 275 ± 5 0 275 ± 100 400 ± 100 CONTAMINAÇÃO SUPERFICIAL (10-VCi/cm2) 11,5 ± 1,0 14,0 ± 0,5 22,0 ± 1,5 25,5 ± 1,1 33,0 ± 2 , 5 40,0 ± 1,2

Tabela 10: Taxa de contagem em função da contaminação superficial medida com a "probe" AC-3-8 n° 405003/66, na escala X10 (0 a 5000 cpm) TAXA DE CONTAGEM (cpm) 800 ± 2 0 0 1000 ± 200 1000 ± 2 0 0 1200 ± 2 0 0 1300 ± 2 0 0 1500 ± 2 0 0 2700 ± 2 0 0 3250 ± 500 CONTAMINAÇÃO SUPERFICIAL (IO"6 fiCi/cm2) 25,5 ± 1,1 40,0 ± 1,2 41,0 ± 1,5 54,0 ±2,6 90,5 ±4,0 126,0 ±7,5 159,0 ±7,9 216,5 ±8,5

CM U 14 c 30. 20 10. 100 200 300 400 500 TAXA DE CONTAGEM (CPM)

15

250

1200

150 100 )0

moo 2C00 3000 4000 5000 TAXA DF. CONTAGEM (CPM)

16

s

% 50 AO 30

o,

100 200 300 400 500 TAXA DE CONTAGEM (CPM)

17 C-4 E C50

3

§40 30 20 10 1000 2000 3000 4000 5000 TAXA DE C0NTACEM (CPM)

18

í .5

3 í - 50 : 8 30 20 10

Too 2S0" 300 400 500 TAXA DE CONTAGEM (CPM)

19

50

100!) 2000 3000 4000 5000 TAXA DE CONTAGEM (CPM)

20

Os resultados dos ajustes são dados nas Tabelas 11, 12 e 13.

Tabela 11: Parâmetros da reta de calibração da uprobe" n° 407416/01

Escala 0-500 0-5000 Termo Contante (AO) -4,3 -17,88 Variância de AO (*o)2 54,35 75,29 Termo Linear (Al) 0,0891 0,0509 Variância de Al

M

2 0,0007 0,00001 Covariância entre AO e Al -0,1833 -0,0270

Tabela 12: Parâmetros da reta de calibração da "probe" n° 407416/02

Escala 0-500 0-5000 Termo Contante (AO) -7,05 -8,98 Variância de AO

M

2 64,30 51,90 Termo Linear (Al) 0,0887 0,0362 Variância de Al

M

2 0,0007 0,00001 Covariância entre AO e Al -0,1976 -0,0192

Tabela 13: P. râmetros da reta de calibração da "probe" n° 405003/66

Escal.-i 0-500 0-5000 Termo Contante (AO) -4,10 -24,41 Variância de AO

M

2 8,97 189,81 Termo Linear (Al) 0,0836 0,0739 Variância de Al (*i)2 0,0003 0,00009 Covariância entre AO e Al -0,0468 -0,1158 5. CONCLUSÃO E RECOMENDAÇÕES

A metodologia apresentada neste trabalho fica estabelecida como procedimento normal deste laboratório na aferição deste tipo de monitor de contaminação.

O intervalo máximo recomendado entre duas aferições é de um ano. Recomenda-se entretanto, periodicamente, uma rápida verificação da resposta com uma das fontes alfa disponíveis no laboratório c com uma fonte gama, para verificar a sua insensibilidade à radiação gama.

Por ocasião da aferição é emitido um relatório com o resumo dos resultados (vide Apêndice B), o qual poderá ser utilizado, a título precário, como "Certificado de Calibração". A fim de facilitar os trabalhos de campo com este monitor, no relatório é apresentada uma tabela com valores de referência em termos de taxa de contagem (cpm) para superfícies contaminadas com urânio. Estes valores de referência são os máximos permissíveis esta-belecidos pelas normas da Comissão Nacional de Energia Nuclear (Ref. / 4 / ) , os quais se ultrapassados, implicam na necessidade de interdição e descontaminação da superfície.

21 6. R E F E R Ê N C I A S BIBLIOGRÁFICAS

[1] "Model PRM-6 - Pulse Rate Meter", Tech. Man (1983) e "Models AC-3-8 and AC-3-8 Alpha Scintillation "probes"", Tech. Man (1984), Eberline, P. 0 . Box 2108, Santa Fé, New Mexico 87504-2108, USA.

[2] J. Orear, "Least Squares When Both Variables Have Uncertainties", Am. J. Phys, 5Q, 10 (1982).

[3] O. L. Gonçalez e I. S. M. Freitas, "Aplicação do Método da Variáncia Efetiva na Cali-bração de Monitor de Contaminação", Relatório Interno IEAv/CTA, São José dos Cam-pos (em fase de edição).

[4] Resolução CNEN 12/88: "Diretrizes Básicas de Radioproteção", Norma NE3.01, Co-missão Nacional de Energia Nuclear, Rio de Janeiro (1988).

[5] O. L. Gonçalez, "Monitoração do Ar na Usina Piloto de Cloração de Caldasito", Nota Técnica IEAv-005/87, IEAv/CTA, São José dos Campos, SP (1987).

22 APÊNDICE A

As amostras utilizadas como padrão de contaminação superficial

As placas utilizadas como padrão de contaminação superficial são de alumínio, superfície fosca, com dimensões de 7 x 8 cm, sobre as quais foi depositada uma solução orgânica (álcool isopropílico de fluoreto de uranila.

A densidade superficial de urânio foi determinada por espectroscopia alfa (Ref. / 5 / ) , a qual, expressa em pCi/cm2, é dada por:

R

37 x IO4 SG

= 9,3115 x IO4 R (Al)

onde R é a taxa de contagem alfa (cps) S é a área superficial de análise determinada pelo colimador do sistema (0,3848 cm2) e G é o fator de geometria (0,07543).

Desde que a deposição não é perfeitamente homogênea a densidade superficial de ativi-dade alfa foi medida em cinco posições na placa, conforme indicado na Figura Al.

Os resultados das medidas são apresentados na Tabela 1. Admitiu-se para fins de calibração a atividade superficial da placa como sendo a média dos resultados nas diferentes posições e o erro experimental como sendo o desvio padrão dessas medidas.

Tabela 1: Densidade superficial da atividade alfa em placas de alumínio em diferentes po-sições (vide Figura Al), em 2

Placa

N°

4.1 4.2 3.1 3.2 2.1 2.2 1.1 1.2 Central 259 186 30 37 43 64 22 28,9 Lateral Esquerda 197 194 40 42 51 79 21 27,6 Lateral Direita 287 201 38 46 48 54 20 26,3 Superior 245 171 43 75 27 Inferior 271 155 36 42 36 56 Média 252 ± 15 181 ± 8 38 ± 1 42 ± 2 44 ± 3 66 ± 5 23 ± 2 28 ± 1

23

7 cm

8 cm

24 APÊNDICE B

Relatório de calibração

Por ocasião da entrega do instrumento aferido ao usuário o laboratório emite em relatório sucinto os fatores de calibração ajustados.

Neste Apêndice é apresentado o relatório da calibração do monitor objeto do pre-sente trabalho.

SERVIÇO PÚBLICO FEDERAL CENTRO TÉCNICO AEROESPACIAL

LABORATÓRIO DE MEDIDAS NUCLEARES E DOS1METRIA

RELATÓRIO DE CALIBRACÃO DO MONITOR DE CONTAMINAÇÃO ALFA : 3 SENSORES MOD. AC-3-8 ACOPLADOS AO "PULSE RATE METER" PllM-6 DA EBERLINE (USA)

1. MÉTODO

A calibração do monitor, psini transformação da leitura (pulsos/minuto) em densidade superficial de atividade alfa (\0~6fiCi/cm2), foi feita com placas de alumínio cobertas corn

uma fina camada de urânio natural, previamente calibradas por espectroscopia alfa, cobrindo a área total do detector a uma distância de S a 10 mm.

2. TENSÃO DE OPERAÇÃO

A curva característica do conjunto (detector + fotomultiplicadora + medidor) foi

levantada com uma fonte alfa de aproximadamente 40 x 1Q~6fiCi/cm2 e com uma fonte

gama de b,iCi de CO Co, escolhendo-sc como tensão de operação para cada sensor o valor indicado na Tabela 1, que otimiza a eficiência para alfas e a rejeição de gamas.

Tabela 1: Tensão de operação para cada sensor

NÚMERO 407416/01 407416/02 405003/GG TENSÃO(V) 1050 1150 900

3 . C A L I B R A Ç Ã O

As curvas de calibrarão foram levantadas para as escalas de leitura xl e xlO. O ajuste de uma reta aos dados experimentais foi frito pelo método dos mínimos quadrados cm variáncia efetiva, tendo-se:

Y = .40 + Al * A'

a] = X2 * a\ + a\ + 2 * A' • COV{A0, Al)

sendo:

Y = atividade da amostra (10~G/iCi/cm2)

X = taxa de contagem (cpm = contagens/minuto) AO = termo contante (10~6/iCi/cm2)

Al — termo linear (lQ~6fiCi/cm2 - ppm)

a* — variáncia na atividade

a\ — variáncia do termo contante AO a\ — variáncia do termo linear Al

COV(A0, Al) — variáncia cm comum entre AO e Al

Os resultados do ajuste para cada sensor são dados na Tabelas 2, 3 c 4.

Tabela 2: Parâmetros de calibrarão do sensor AC-3-S número 407416/01

ESCALA 0-500 0-5000 TERMO CONSTANTE (AO) -4,3 -17,88 VARIÁNCIA DE AO

M

2 54,35 75,29 TERMO LINEAR (Al) 0,0891 0,0509 VARIÁNCIA DE Al (d)2 0,0007 0,00001 COVARIÂNCIA DE AO E Al COV(A0, Al) -0,1833 -0,0270 OBS: Vide nota de rodapé da Tabela 4

Tabela 3: Parâmetros de calibrarão do sensor AC-3-8 número 407416/02

ESCALA 0-500 0-5000 TERMO CONSTANTE (AO) -7,05 -8,98 VARIÁNCIA DE AO

M

2 64,30 51,90 TERMO LINEAR (Al) 0,0887 0,0362 VARIÁNCIA DE Al (*.)2 0,0007 0,00001 COVARIÂNCIA DE AO E Al COV(A0, Al) -0,1976 -0,0192 OBS: Vide nota de rodapé da Tabela 4

Tabela 4: Parâmetros de calibração do sensor AC-3-8 número 405003/C6 ESCALA 0-500 0-5000 TERMO CONSTANTE (AO) -4,10 -24,41 VARIANCIA DE AO S.97 189,81 TERMO LINEAR (Al) 0,0836 0,0739 VARIANCIA DE Al

M

2 0,0003 0,00009 COVARIANCIA DE AO E Al COV(A0, Al) -0,0468 -0,1158 OBS:

1) A Escala 0-50.000 não foi calibrada por não possuirmos fontes mais ativas. Recomenda-se, utlizar, caso necessário, a calibração da escala 0-5000.

2) Esta calibração c válida para área maior que 75 cm2

Para áreas menores utilizar o fator de correção.

' • ?

Onde 5 é a área contaminada em cm2 (S < 75cm2).

4. VALORES DE REFERENCIA

Valores de referência em termos de taxa de contagem para superfícies contaminadas por urânio são dados nn Tabela 5.

Tabela 5: Limites de contaminação supercicial para emissores alfa, classe II (Ex: urânio natural, uiànio 235 e 238) de acordo com as normas da CNEN.

LOCAL

CONT. SUP. TAXA DE CONTAGEM (cpin) MAX.

(pCi/cm2) SENSOR N9

407416/01 407416/02 405003/66

Superfície do corpo, roupas pessoais e áreas

não restrittas 8,1 140 170 150

Roupas de proteção individual de uso em áreas restritas e superfícies de áreas restritas e

artefatos menores que 1 m2

Idem, maiores que 1 m'1

810,0 81,0 1GÜÜ0 1G00 22G00 22G0 11300 1131) OBS: Utilizar a leitura n a escala adequada

S.J.Campos, 27 Nov 89