FUNDAMENTOS DE RADIOPROTEÇÃO
Fundamentos de Radioproteção
Conceitos Básicos
Programa Específico de Treinamento
Proteção Radiológica
Conceitos Gerais
FUNDAMENTOS DE RADIOPROTEÇÃO
Preparado por
Matias Puga Sanches
S
S
e
e
r
r
v
v
i
i
ç
ç
o
o
d
d
e
e
R
R
a
a
d
d
i
i
o
o
p
p
r
r
o
o
t
t
e
e
ç
ç
ã
ã
o
o
-
-
N
N
P
P
I
I
n
n
s
s
t
t
i
i
t
t
u
u
t
t
o
o
d
d
e
e
P
P
e
e
s
s
q
q
u
u
i
i
s
s
a
a
s
s
E
E
n
n
e
e
r
r
g
g
é
é
t
t
i
i
c
c
a
a
s
s
e
e
N
N
u
u
c
c
l
l
e
e
a
a
r
r
e
e
s
s
C
C
o
o
m
m
i
i
s
s
s
s
ã
ã
o
o
N
N
a
a
c
c
i
i
o
o
n
n
a
a
l
l
d
d
e
e
E
E
n
n
e
e
r
r
g
g
i
i
a
a
N
N
u
u
c
c
l
l
e
e
a
a
r
r
–
–
C
C
N
N
E
E
N
N
/
/
S
S
P
P
Radioproteção – 2001 APO-NP-002CONCEITOS BÁSICOS
Engo Matias Puga Sanches
FUNDAMENTOS DE FÍSICA
Do que é feito o mundo?
O mundo é feito de um conglomerado de poucos blocos construtivos fundamentais, isto é, objetos simples e sem estrutura, não podem ser subdivididos.
O que é um átomo?
Por volta de 1900, pensava-se que os átomos eram pequenas bolas. Porém por meio de experimentos verificou-se que os átomos possuem uma estrutura não sendo somente pequenas bolas. Estes experimentos ajudaram aos cientistas a demonstrar que os átomos possuem um núcleo positivo denso e uma nuvem de elétrons, e que o núcleo possui prótons e nêutrons.
Todas as coisas e pessoas no mundo, são compostas de diferentes tipos de matéria, elementos químicos. A menor parte de cada elemento é denominada de átomo. Um átomo é tão pequeno que pode ser visto somente através de microscópios muito potentes. Porém o átomo é a essência de cada uma das substâncias existentes no universo.
Existem diferentes tipos de átomo?
O tipo de átomo é único para cada um dos elementos existentes, tais como o ouro, a prata, o chumbo, o estanho, o rádio, o carbono, o tório. O nosso corpo é composto principalmente de átomos de hidrogênio, carbono, oxigênio e cálcio. A fixação das lâmpadas numa sala é feita por algum tipo de átomo de um metal. O ar que nós respiramos, é composto de átomos de oxigênio, hidrogênio, nitrogênio e outros. A água é composta de átomos de hidrogênio e oxigênio.
O que é radioatividade?
Algumas vezes o centro de um átomo, seu núcleo, possui muita energia. Um átomo não pode deter esta energia para sempre. Mais cedo ou mais tarde, o átomo deve livrar-se deste excesso de energia e retornar ao seu estado normal, estável. Os átomos que possuem muita energia em seu núcleo são chamados de radioativos. Livram-se do excesso de energia emitindo radiação. Alguns átomos radioativos existem naturalmente no planeta, outros são produzidos artificialmente pelo homem.
O que é radiação?
Um átomo radioativo emite radiação para livrar-se do excesso de energia. A radiação pode ser emitida na forma de partículas que se movimentam em alta velocidade, ou na forma de energia pura.
A radiação é um termo amplo que inclui desde coisas como o calor, a luz, as ondas de radio, as microondas e outras formas familiares de energia. Quando são emitidas radiações desde um átomo elas se movimentam em alta velocidade. Isto faz com que elas portem muita energia. Quando as radiações colidem com alguma coisa, depositam parte ou toda a sua energia no objeto com o qual tenha colidido.
Podemos comparar as radiações emitidas por um átomo com os raios emitidos pelo sol. Quando os raios solares atingem o nosso corpo depositam a sua energia e a sensação de calor que sentimos é a energia absorvida da radiação solar. Quando a radiação emitida por um átomo radioativo penetra em um objeto, deposita sua energia neste objeto tal como os raios solares depositam sua energia no nosso corpo.
O que é uma unidade?
Uma unidade é uma maneira pela qual expressamos as medidas realizadas. Por exemplo, um metro é uma unidade de comprimento. Um segundo é uma unidade de tempo. Um quilograma é uma unidade de massa.
Qual é o significado do sievert?
O sievert é a unidade de dose de radiação. Normalmente é usado para descrever a quantidade de energia que é depositada em algum material ou em alguma pessoa. Se o nosso corpo absorver energia equivalente a aproximadamente 0,2 milésimos de uma caloria, podemos dizer que estamos recebendo um sievert de dose de radiação.
O sievert é uma dose de radiação muito grande?
Quando comparado com a dose de radiação que uma pessoa recebe, normalmente, todos os dias de sua vida proveniente das fontes de ocorrência natural, o sievert é uma dose de radiação muito grande, como uma tonelada é uma quantidade de massa muito grande quando comparada com o sal que salpicamos em nossa salada, e um quilômetro é uma unidade de comprimento muito grande quando comparada com o comprimento de um pãozinho que consumimos diariamente.
Existem unidades menores que o sievert?
Sim, existem os sub múltiplos do sievert, o centisievert, o milisievert e o microsievert. Um centisievert é a centésima parte do sievert, 1/100, 1 cSv; o milisievert é a milésima parte do sievert, 1/1000, 1 mSv; e o microsievert é a milionésima parte do sievert, 1/1000000, 1 µSv.
Qual é o significado do termo taxa média?
Uma taxa é a quantidade de uma unidade de medida em particular que ocorre durante um certo período de tempo. Por exemplo, quilômetros por hora é uma taxa de velocidade, ou a distância percorrida por hora. Da mesma maneira o microsievert por hora é uma taxa de dose, ou a quantidade de energia depositada durante o período de tempo de uma hora.
Qual é o significado do bequerel?
Um bequerel é a unidade de medida de radioatividade. Representa a quantidade de átomos radioativos existentes em um conjunto de átomos em particular emitindo radiação. Do mesmo modo que uma resma de papel em um trefilador proporciona 500 folhas, um bequerel de rádio num recipiente proporciona 1 átomo de rádio emitindo radiação. Uma outra unidade de radioatividade é o curie que proporciona 37 000 000 000 de átomos emitindo radiação e eqüivale a 37 gigabequerel, 37 GBq.
Um curie ou 37 GBq é uma quantidade muito grande de radioatividade?
Sim, se comparado com a quantidade de radioatividade natural existente no nosso corpo, é uma quantidade muito grande, aproximadamente dez milhões de vezes maior. Portanto, é mais conveniente usarmos unidades menores para indicar a quantidade de radioatividade natural presente no nosso corpo, o bequerel ou o picocurie que eqüivale a um trilhionésimo de um curie, 1/ 1000000000000 Ci.
Existe um modo mais fácil de diferenciar o milisievert do bequerel?
Sim, existe. Uma boa chama para aquecimento numa lareira é um bom exemplo para explicar a diferença entre estes dois termos. Numa lareira, a madeira que está sendo queimada irradia calor. Neste caso, a quantidade de madeira que está sendo queimada, combustível da lareira, é similar à quantidade de bequerel de radioatividade. A quantidade de calor liberada pela lareira, energia, é similar à quantidade de milisievert, energia da radiação.
Existe uma outra maneira para explicar o termo bequerel?
Sim, vamos supor que estamos em um estádio assistindo a um evento esportivo. Quando acontece algo excitante, podemos notar o disparo de vários lampejos de luz proveniente das câmaras fotográficas existentes no local. Se fosse possível contar, de algum modo, o número de lampejos durante um intervalo de tempo, considere 1 minuto, seria obtida a taxa de lampejos de todas as câmaras presentes no estádio. Esta medida é similar à determinação da quantidade de radioatividade existente em uma certa quantidade de material. Neste caso, conta-se as desintegrações de radiação (lampejos) emitidas pelos átomos (câmaras) por unidade de tempo, 1 minuto. Quando são observadas 60
desintegrações por minuto tem-se a medida de 1 becquerel de radioatividade, 1 desintegração por segundo.
Como o milisievert pode ser explicado fazendo uso análogo ao bequerel?
Vamos supor que durante o período em que se encontra dentro do estádio você está portando um medidor de luminosidade para medir a quantidade de luz que é emitida em cada lampejo. O período de tempo de medida é de uma hora. A quantidade de luz medida pelo medidor é a medida da quantidade de energia proveniente das câmaras que estão fotografando dentro do estádio. Esta medida é similar à dose de radiação (energia) proveniente dos átomos (câmaras) por unidade de tempo, uma hora. A unidade desta medida pode ser comparada ao milisievert por hora.
Qual é o significado do termo bequerel por quilograma?
Este termo está relacionado com a quantidade de radioatividade existente numa certa massa de substância sólida. Uma tonelada de concreto possui 454 kg de cascalho, 227 kg de cimento, e 227 kg de água. Para descrever esta mistura de concreto, poderíamos dizer que o mesmo contém 227 kg por tonelada de cimento. Isto significa que para cada kg de concreto, existirá um quarto de kg de cimento presente. Similarmente, se você quiser poderá descrever a quantidade de radioatividade que existe comumente no solo, isto é, aproximadamente 37 Bq/kg de rádio, 37 Bq/kg de tório, e um grande número de outros elementos radioativos. Isto significa dizer que em um quilograma de solo também existem 37 Bq de rádio e 37 Bq de tório, juntamente com os outros elementos radioativos encontrados comumente no solo.
Qual é o significado do termo bequerel por litro?
Este termo está relacionado com a quantidade de radioatividade existente num litro de uma substância líquida. A água coletada, diretamente, na torneira contém aproximadamente 370 microbequerel por litro de urânio, rádio e chumbo radioativo. Pode conter também um valor entre 4 a 15 bequerel por litro de hidrogênio radioativo, entre 4 a 20 bequerel por litro de carbono radioativo, entre 0,4 a 1,2 bequerel por litro de berílio, e uma grande variedade de outros elementos tais como o alumínio, cloro, silício, chumbo, bismuto, polônio, e argônio. Pode conter desde 4 a 40 bequerel por litro de gás radônio, principalmente, se for água retirada de um poço.
Existe radioatividade ao nosso redor?
Podemos afirmar, absolutamente, que sim. A terra sempre foi radioativa. Qualquer pessoa e coisa no planeta possui radioatividade. De fato a radioatividade natural no ambiente tem sido aproximadamente a mesma todos os dias desde o inicio da era neolítica, a mais de 10000 anos atrás.
Existe radioatividade no nosso corpo?
Sim. Durante nossa vida, nosso corpo abriga quantidades mensuráveis de átomos radioativos. Cerca da metade da radioatividade em nosso corpo tem origem no potássio-40, uma forma radioativa natural do potássio. O potássio é um nutriente importante para o cérebro e os músculos. Parte da radioatividade, restante no nosso corpo, provém do carbono e hidrogênio radioativo.
Carregamos em nosso corpo aproximadamente 4,5 quilobequerel de radioatividade. Estas substâncias de ocorrência natural expõem o nosso corpo a aproximadamente 250 microsievert por ano, 250 µSv/a.
A maior parte das substâncias radioativas entram no nosso corpo pelos alimentos, água e ar que consumimos. O nosso corpo usa as formas radioativas e não radioativas dos elementos vitais ao nosso organismo tais como o iodo e o sódio. A radioatividade pode ser encontrada em todos os alimentos.
Existem outras fontes de radiação natural?
Um outro tipo de radiação natural é a radiação cósmica proveniente do sol e das estrelas. Devido a atmosfera terrestre absorver parte desta radiação, as pessoas que vivem em maiores altitudes recebem maiores doses que aquelas que vivem em altitudes mais baixas. Geralmente para cada aumento de 30 metros na altitude existe um incremento na dose anual de 10 microsievert.
Viagens aéreas aumenta a nossa exposição a radiação cósmica.
Em Ohio, nos Estados Unidos, a radiação presente no solo e rochas contribui com uma dose de aproximadamente 600 microsievert por ano. Em Kerala, na Índia, esta radioatividade proveniente do solo e rochas pode contribuir com uma dose aproximada de 30 milisievert por ano, e a praia de Guarapari, Brasil, apresenta uma taxa de dose de aproximadamente 50 microsievert por hora.
Viver em uma casa de madeira, a contribuição da radioatividade proveniente dos materiais de construção proporciona uma dose de 300 a 500 microsievert por ano. Numa casa de alvenaria, esta dose é de 0,5 a 1 milisievert por ano.
A radioatividade encontra-se presente em outras coisas?
Sim. Os indivíduos do público podem receber os seguintes tipos de exposição:
¾ 13 milisievert por ano em média para fumantes.
¾ 6,5 milisievert para cada exame de cérebro em medicina nuclear. ¾ 5 milisievert para cada exame de tireóide em medicina nuclear. ¾ 4 milisievert para uma lavagem de estômago com bário.
¾ 2,5 milisievert para uma série do trato gastro intestinal superior. ¾ 1,5 milisievert para um exame pulmonar em medicina nuclear.
¾ 1,1 milisievert para uma tomografia computadorizada de cabeça e corpo.
¾ 75 microsievert por ano para parceiros de portadores de marcapasso. ¾ 60 microsievert por radiografia dentária.
¾ 20 microsievert por ano pelo uso de camisinha de lampião. ¾ 10 a 60 microsievert por ano pelo consumo de água doméstica. ¾ 10 microsievert por ano por assistir televisão.
¾ 5 microsievert por ano para consumo de 200 grama de castanha do Pará. ¾ 3 microsievert por ano por consumo de combustíveis.
É correto dizer que quase tudo que existe é radioativo?
Sim, a radiação está presente em todos os locais. O nosso corpo e o mundo ao nosso redor são radioativos, porém não existe razão para alarmar-se. Existem níveis muito pequenos de radioatividade natural, porém detectáveis. Estamos expostos constantemente a radiação proveniente do sol e do cosmo. A radioatividade está presente no solo, ar, edifícios, alimentos, água, e produtos que consumimos. Um indivíduo do público recebe uma dose média de 4 milisievert por ano de origem nesta radioatividade.
Esta dose média de 4 mSv/ano é perigosa?
Não, nenhum efeito foi observado em doses inferiores a 50 milisievert recebidas durante um período de um ano. De fato, os efeitos podem ser observados quando as pessoas são expostas a doses de 1 sievert por um período de tempo bastante curto. Estes efeitos podem ser temporários e reversíveis. Doses de 5 sievert se recebidas em um período de tempo bastante curto podem causar morte.
DECAIMENTO E MEIA VIDA
Qual é o significado do termo decaimento de um radionuclídeo?
Lembre-se que um radionuclídeo representa um elemento com uma combinação particular de prótons e nêutrons (nucleons) no núcleo do átomo. Um radionuclídeo possui uma combinação instável de nucleons e emite radiação no processo de obtenção da estabilidade. A obtenção de estabilidade envolve o processo de decaimento radioativo. Um decaimento, também conhecido como uma desintegração de um nuclídeo radioativo, acarreta, necessariamente, uma mudança de uma combinação instável de nêutrons e prótons no núcleo para uma combinação estável, ou mais estável. O tipo de decaimento determina se a razão nêutrons – prótons aumentará ou diminuirá para alcançar uma configuração mais estável. Também determina o tipo de radiação emitida.
Como o átomo radioativo decai?
Os átomos radioativos decaem principalmente por decaimento alfa, emissão de radiação beta negativa, emissão de pósitron, e captura eletrônica.
Como o número de nêutrons – prótons varia em cada tipo de decaimento?
O decaimento alfa ocorre, normalmente, em núcleos que são muito grandes de tal maneira que não podem ser estáveis. No decaimento alfa, o núcleo ejeta um núcleo de hélio, partícula alfa, composto de dois nêutrons e dois prótons, reduzindo a massa do núcleo original de quatro unidades de massa. Este núcleo menor é mais fácil de se manter estável.
O que é decaimento beta?
No decaimento beta negativo, o núcleo contém um excesso de nêutrons. Para corrigir esta condição instável, um nêutron é convertido em um próton, o que conserva o núcleo do mesmo tamanho, isto é, possui a mesma massa atômica, porém aumenta o número de prótons e, portanto, o número atômico. No processo desta conversão, uma partícula beta com uma carga negativa é ejetada do núcleo.
O que falar sobre o decaimento por pósitrons?
No decaimento por pósitrons, ocorre uma situação oposta: a razão próton – nêutrons é maior que a desejada. Consequentemente, um próton é convertido em um nêutron e uma partícula beta, porém com carga positiva, é ejetada. Novamente, o núcleo permanece do mesmo tamanho, porém o número de prótons diminui de um.
O que é captura eletrônica?
A captura eletrônica resulta do mesmo modo que no decaimento por pósitrons onde, no processo, o núcleo permanece do mesmo tamanho e o número de prótons reduz de um. Neste tipo de decaimento, porém, o núcleo captura um elétron e combina com um próton para dar origem a um nêutron. É emitida radiação X quando um outro elétron próximo do núcleo se movimenta ao redor para compensar aquele que foi perdido.
Acontece algo mais durante o processo de decaimento?
Pode-se observar que os modos de decaimento discutidos envolvem partículas. Portanto, o decaimento de um radionuclídeo resulta na perda de massa. A massa é convertida em energia e esta é liberada.
É possível prever quando um átomo radioativo irá decair?
Não, o decaimento de um átomo é um processo aleatório. Porém, é possível prever quando o decaimento ocorrerá baseado na probabilidade, particularmente, quando existe uma perda de átomos radioativos. Afortunadamente, uma vez que os átomos são muito pequenos, não existe a necessidade de uma grande quantidade de material radioativo para poder representar muitos átomos.
Se jogarmos uma moeda somente duas vezes e obtermos duas caras, não podemos tirar conclusões a respeito de obtermos coroa no próximo lançamento, porque o tamanho da amostra sendo estudada é muito pequeno. Porém, se lançarmos uma moeda cem vezes e obtermos 51 caras e 49 coroas, podemos concluir que a chance de obter coroa é de 50%. Apesar das propriedades físicas serem regidas pelas regras probabilísticas, podemos prever aproximadamente os resultados globais de uma grande amostra de eventos aleatórios. No caso da meia vida, por exemplo, podemos prever quando a metade dos átomos de um certo grupo terá decaído aleatoriamente.
Qual é o significado da taxa de decaimento?
A taxa de decaimento é simplesmente a ocorrência do número de átomos radioativos decaindo durante um período específico.
Existe uma outra designação para a taxa de decaimento?
Sim, a taxa de decaimento é convencionalmente conhecida como a atividade ou radioatividade de um material, amostra ou meio.
Que tipos de unidades são usadas para refletir a atividade ou taxa de decaimento?
As unidades de atividade incluem desintegração por segundo, dps, desintegração por minuto, dpm, bequerel, Bq, e curie, Ci. Cada uma destas unidades é uma medida do número de átomos sofrendo alterações durante um tempo específico. Um curie de atividade, por exemplo, representa 37 bilhões de átomos decaindo por segundo, 37 bilhões de dps, um número muito grande, já um bequerel é equivalente a um único átomo decaindo em cada segundo.
Quais fatores podem ser usados para caracterizar ou identificar um radionuclídeo?
Basicamente, existem três fatores que separam um radionuclídeo de outro. Estes são: a meia vida, a energia da partícula ou fóton associado com o decaimento, e o tipo de emissão.
Qual é o significado do termo meia vida?
A meia vida é definida como o tempo necessário para que metade ou 50% dos átomos radioativos sofram decaimento radioativo. Esta é conhecida como meia vida radioativa ou física. Todos elementos radioativos possuem uma meia vida associada a eles.
Uma vez que a meia vida é definida para o tempo em que 50% dos átomos decairão, porque não podemos prever quando um átomo individualmente irá decair?
O conceito de meia vida substitui o número de átomos radioativos que ainda estão presentes em uma amostra. Como exemplo, imagine o que poderia ser visto acontecendo dentro de um saco de pipocas colocado em um forno de microondas. Não poderia ser
previsto quando um grão de milho em particular se transformaria numa pipoca, porém dentro de 2 a 3 minutos todos ou praticamente todos os grãos se transformarão em pipoca. De modo similar, metade dos átomos radioativos, podem ser previstos precisamente quando sofrerão decaimento, mesmo não sabendo o exato momento em que cada átomo individualmente decaiu.
Que mais podemos dizer a respeito da meia vida dos átomos?
O intervalo de meias vidas varia desde frações de segundos até bilhões de ano. Por exemplo, o carbono-14, um radionuclídeo de ocorrência natural, possui uma meia vida de 5730 anos. Após ter passado este período de tempo, só existirá metade da quantidade inicial de carbono-14. Portanto, se iniciarmos com uma atividade de 74 GBq de carbono-14, após uma meia vida teremos a metade desta quantidade, ou seja 37 GBq 5730 anos depois, e assim sucessivamente até reduzir-se praticamente a zero muitas meias vida depois.
Podemos acelerar o processo de decaimento?
Infelizmente não. Cada radionuclídeo possui uma meia vida característica. Nenhuma operação ou processo pode alterá-la, isto é, nenhum processo químico ou físico pode alterá-la.
Qual é o significado do termo atividade específica?
O termo atividade específica está relacionado à atividade de um elemento em particular, isto é, o número de decaimentos por unidade de tempo, dividida pela massa do material. Em outras palavras, a atividade específica define a relação entre a atividade e a massa do material. As unidades de atividade específica incluem o Bq/kg e o Ci/g.
Como a atividade específica está relacionada com a meia vida?
A meia vida possui um efeito profundo sobre a atividade específica. Quanto mais curta é a meia vida maior é a atividade específica. Quando um radionuclídeo de meia vida curta sofre o processo de decaimento, os átomos do radionuclídeo em questão emitem radioatividade quando decaem. Quanto maior for esta taxa de decaimento (atividade), ao mesmo tempo em que mantém uma massa constante, maior será a atividade específica. Em outras palavras, os átomos de um radionuclídeo de meia vida longa, não decaem com uma freqüência muito rápida, portanto, ocorrerá uma menor taxa de decaimento dentro de uma massa específica do material, resultando numa atividade específica menor.
Quais são os exemplos de radionuclídeos com baixa atividade específica?
Muitos radionuclídeos possuem meia vida de milhões a bilhões de anos. O urânio-238, um radionuclídeo de ocorrência natural, possui uma meia vida de 4,5 bilhões de anos. O potássio-40, um outro radionuclídeo de ocorrência natural presente no ar, água e solo, possui uma meia vida de aproximadamente 1,3 bilhões de anos. O plutônio-239, um elemento artificial, possui uma meia vida de 240 000 anos. Por causa de suas meias vidas longas, cada um destes radionuclídeos e, muitos outros como eles, não decaem para outro elemento muito rapidamente, por esta razão, as suas atividades específicas são consideradas baixas.
O que falar sobre atividade específica alta?
Os radionuclídeos com atividade específica alta possuem meia vida curta. Por exemplo, o nitrogênio-16, um radionuclídeo associado com a operação de uma central nuclear, possui uma meia vida da ordem de 7 segundos, portanto possui uma taxa de decaimento muito alta. O tecnécio-99 na forma metaestável e o iodo-131, usados em medicina nuclear, possuem meia vida de 6 horas e 8 dias, respectivamente. O trício, hidrogênio-3, possui uma meia vida de 12,3 anos. Estes radionuclídeos com meia vida curta ou relativamente curta decaem a uma taxa freqüente muito maior que para os radionuclídeos de meia vida longa. Quando cada uma destas atividades é dividida pela mesma massa, por exemplo, um grama, resulta uma atividade específica alta.
A meia vida e a massa possuem alguma espécie de relação?
Sim. Para visualizar este conceito, considere dois radionuclídeos o enxofre-35 e o fósforo-32. O enxofre-35 e o fósforo-32 possuem meia vida de 87 e 14,3 dias, respectivamente. Portanto, o fósforo-32 decai aproximadamente 6 vezes mais rápido que o enxofre-35. Tomando por base a massa, um sexto (1/6) da massa de fósforo-32 é, essencialmente, equivalente a um grama de enxofre-35, em termos de radioatividade.
Pode a meia vida de um elemento ser usada para distinguí-lo de um outro elemento?
Sim, na maioria dos casos pode ser usada. A identificação de um radionuclídeo pode ser determinada por três fatores: meia vida, energia e tipo de decaimento. Uma vez que os radionuclídeos possuem uma única meia vida, esta pode ser usada para propósitos de identificação. Por exemplo, se uma amostra que contem um radionuclídeo desconhecido for contada usando um detector de radiação apropriado, e a atividade observada reduzir a metade da atividade inicial após 14 dias, o radionuclídeo provavelmente será o fósforo-32, um emissor de partículas beta puro, decai somente por emissão beta, com uma meia vida de 14,3 dias.
Existe situação em que a meia vida de um elemento não será usada para distinguí-lo de um outro elemento?
Sim. Alguns radionuclídeos possuem meias vidas muito próximas que podem complicar o processo de identificação. Porém, nestes casos, as energias das radiações emitidas durante o processo de decaimento serão diferentes e poderão ser usadas para estabelecer a identificação dos radionuclídeos.
Como o conceito de meia vida pode ser usado para determinar a idade de materiais orgânicos?
A datação radiométrica é uma técnica muito usada que faz uso da meia vida dos elementos radioativos como meio para estimar a idade de vários materiais. São usados vários procedimentos. Naturalmente o mais comum é a datação por meio do carbono radioativo. No inicio do século 19, somente uma escala relativa de tempo versus uma escala absoluta podia ser usada pelos geologistas. Não podiam determinar o valor absoluto da idade de uma rocha ou de um fóssil porque não tinham meios para determinar o tempo transcorrido desde a sua existência. Então, em 1905, menos de dez anos após a descoberta da radioatividade por Henri Becquerel, foi introduzida a datação radiométrica, empregando o princípio do decaimento radioativo para medir a idade das rochas e minerais.
A datação radiométrica funciona para o caso dos elementos radioativos como um relógio geológico. Uma vez que cada elemento decai com sua própria taxa característica, os geologistas podem estimar o intervalo de tempo que o decaimento vem ocorrendo pela medida da quantidade da matriz radioativa existente em relação à quantidade dos elementos filhos estáveis. De um outro modo, a razão entre o pai e filhos pode indicar-nos o número de meias vidas, que por sua vez, pode ser usado para encontrar a idade em anos.
Como funciona o processo de datação com o carbono radioativo?
O carbono-14, um isótopo radioativo do carbono, é produzido naturalmente na atmosfera superior através do bombardeamento do nitrogênio-14 pelos raios cósmicos. O carbono-14 é rapidamente oxidado pelo gás dióxido de carbono que é absorvido e usado pelas plantas, sendo, portanto, introduzido na cadeia alimentar.
A datação pelo carbono radioativo considera que a quantidade de carbono-14 encontra-se em equilíbrio numa concentração no carbono dos materiais biológicos vivos. A razão média de carbono-14 no corpo em relação ao carbono estável, carbono-12, permanece constante. Quando uma planta ou animal morre, cessa o processo de respiração, alimentação e absorção do carbono e, portanto, do carbono-14. Assim, a razão carbono-14 / carbono-12 não se encontra mais em equilíbrio. O carbono-14 começa a decair para nitrogênio-14, resultando na diminuição da concentração de carbono-14 em base a sua meia vida, redução à metade após 5730 anos. Uma vez que a taxa de decaimento é conhecida, a concentração, atividade específica do carbono-14, contida no material orgânico pode ser medida e usada para calcular a data em que a planta ou animal morreu.
Porque os radionuclídeos de meia vida curta são usados frequentemente em aplicações médicas?
Os procedimentos médicos são idealizados para prestar ajuda aos pacientes. Quando um procedimento é realizado fazendo uso da radioatividade, a sua vantagem e importância, sob o ponto de vista da saúde, implica em usar radionuclídeos que satisfaçam o objetivo diagnóstico ou do tratamento desejado e assim sofram decaimento antes que exponha o paciente a quantidades de radiação desnecessárias.
Os radionuclídeos tais como o tecnécio-99m, com uma meia vida de 6 horas, são usados rotineiramente em mapeamento de ossos porque o objetivo médico é alcançado com uma pequena quantidade de material radioativo e muito rapidamente. Um outro exemplo é o tratamento de disfunções da tireóide com iodo-131 com uma meia vida de 8 dias.
Existem radionuclideos de meia vida longa sendo usados em aplicações médicas?
Sim, é o caso do plutônio-239 utilizado em marcapassos cardíacos, com uma meia vida de 87,7 anos. A meia vida deve ser suficientemente longa, pois para o implante é necessário fazer uma intervenção cirúrgica.
Meia vida biológica e meia vida física são conceitos iguais?
Comparando com a meia vida física, a meia vida biológica é a medida do tempo necessária para que a metade da radioatividade seja eliminada do corpo por processos biológicos, por exemplo, pela excreção.
A meia vida física do césio-137 é aproximadamente 30 anos quando fora do corpo. Quando dentro do corpo, o césio-137 possui uma meia vida biológica de 70 dias. Isto indica que o processo biológico acelera a taxa de eliminação associada com o radionuclídeo em comparação à meia vida física. Metade da radioatividade será eliminada em 70 dias.
O que é meia vida efetiva?
Se a radioatividade encontra-se no corpo, o decaimento do radionuclídeo ocorrerá tanto pelo principio físico como biológico. A meia vida efetiva é a medida da influência combinada destas duas meias vidas. Por exemplo, no caso do césio-137, as meias vidas física e biológica são 30 anos e 70 dias, respectivamente. A meia vida efetiva neste exemplo é um pouco menor que 70 dias. É importante notar que a meia vida efetiva encontra-se sempre próxima da componente menor entre as meias vidas.
MEDIDA DA RADIOATIVIDADE
Como medimos a radioatividade?
Assim como em outros materiais que comumente necessitamos realizar medidas, não podemos pesar a radioatividade ou coleta-la em uma caixa, assim como não podemos pesar ou coletar a luz do sol em uma caixa. Porém, podemos medi-la indiretamente fazendo uso dos efeitos causados por ela. Ao contrário da luz solar que podemos ver, a radiação nuclear invisível produz um efeito elétrico em materiais pelos quais ela passa. Se medirmos o efeito elétrico, podemos determinar quanta radiação passou através do material. Este meio é o principio operacional básico para a medida da radioatividade.
Existem instrumentos para medida da radioatividade?
O método definitivo para verificar a presença da radioatividade é fazer medidas com um instrumento adequado, empregando procedimentos adequados. Alguns tipos de radiação são difíceis de serem detectados em condições típicas de campo. Além disso, diferentes instrumentos são sensíveis a diferentes tipos de radiação. Não existe um instrumento universal que trabalha em todas as circunstâncias. Além do mais, a contribuição da
radiação de ocorrência natural deve ser considerada quando for determinar a existência de radioatividade.
Qual é a base utilizada para detectar a radiação usando instrumentos?
Os princípios de ionização e excitação são os processos de interação fundamentais que proporcionam a base para a operação dos instrumentos de detecção da radiação.
O que é ionização?
Ionização é o processo onde a radiação possui energia suficiente para arrancar elétrons do átomo. O processo de ionização resulta na formação de um elétron livre e um átomo residual positivo com falta de um elétron orbital. A radiação que é capaz de iniciar o processo de ionização é conhecida como radiação ionizante. Exemplos deste tipo de radiação incluem as partículas radioativas, com massa, tais como partículas alfa e beta; e as radiações fotônicas, energia pura, tais como a radiação gama e X. Os nêutrons e prótons são exemplos adicionais de radiações ionizantes.
O que é excitação?
A excitação está relacionada com o processo onde a radiação não possui energia suficiente para arrancar elétrons dos átomos, porém excita-os ou promove-os para um estado energético superior dentro do átomo. Os elétrons não são removidos fisicamente do átomo. Uma vez excitado, os elétrons retornarão para o estado fundamental ou original, emitindo a energia associada com esta transição na forma de radiação X.
Existem categorias de instrumentos para detecção da radiação?
Sim. Os instrumentos usados para o propósito de detecção da presença da radiação ionizante podem ser incluídos em várias categorias. Uma maneira de distinguí-los é verificar se utiliza um gás ou um sólido como meio de detecção.
O que são detectores enchidos com gás?
Os contadores geiger müller, proporcionais, e câmaras de ionização são exemplos de detectores a gás.
Cada um destes três detectores comumente utilizados contém um fio central conhecido como ânodo, que inicialmente porta uma carga positiva em relação à parede externa do detector. Esta parede externa é conhecida como cátodo. O volume entre o fio e a parede externa é cheio com um gás, que pode ser o ar ou uma mistura de gases, por exemplo, argônio e metano. As partículas alfa e beta que entram no detector interagem com os átomos do gás e arrancam elétrons do átomo, produzindo pares de íons primários. Os pares de íons consistem de um elétron livre e um átomo carregado positivamente. O componente elétron do par de íons será atraído pelo ânodo, fio central. A componente positiva do par de íons será conduzida na direção da parede externa.
A interação da radiação gama ocorrerá, primeiramente, mais provável com a parede externa, cátodo, ao invés de ocorrer no gás. Devido ao fato da radiação gama não possuir carga é
mais provável que interaja ou ioniza átomos contendo muitos elétrons tal como num sólido, ao invés de um gás onde os átomos não estão espaçados próximos uns dos outros. Estas interações arrancarão elétrons da parede, os elétrons, como são partículas carregadas, irão ionizar o gás.
O que são detectores sólidos?
O iodeto de sódio (NaI); o sulfeto de zinco (ZnS); e cintiladores plásticos são exemplos de instrumentos com meio de detecção sólido. Os detectores de iodeto de sódio e sulfeto de zinco são sólidos cristalinos inorgânicos que respondem a radiação gama e alfa, respectivamente, produzindo lampejos de luz. Por isso, é que são chamados de cintiladores. O termo inorgânico refere-se ao fato de que não possui nenhum átomo de carbono em sua estrutura molecular. Os detectores plásticos orgânicos, que também operam pelo principio de cintilação, são usados principalmente para detecção das partículas beta. Os detectores orgânicos e inorgânicos, freqüentemente, são combinados para detectar múltiplos tipos de radiação. Para cada um destes três tipos de cintiladores, a quantidade de luz que a radiação cria no detector é convertida em um sinal eletrônico e uma leitura correspondente num medidor de taxa ou escalímetro para propósitos de registro.
O que é um detector geiger müller?
O detector geiger müller é um detector operado com uma tensão relativamente alta de tal modo que a ionização na região do detector cria um pulso eletrônico grande e facilmente detectável. O tamanho do pulso é essencialmente o mesmo independente do número de elétrons inicialmente ionizado no gás.
Os detectores geiger müller são usados como instrumentos de detecção da radiação, são usados principalmente para determinar a presença da radiação, ao invés de identificar o radionuclídeo e quanta radioatividade está presente. São mais comumente utilizados para detectar níveis de contaminação radioativa.
Existem três tipos de detectores geiger müller: o detector de janela na ponta, o detector panqueca, e o detector parede lateral.
O detector janela na ponta usa uma parede fina no final do tubo para possibilitar a entrada da radiação alfa e beta sem absorvê-las. Este detector também mede radiação gama e X.
O detector panqueca, também conhecido como detector de varredura, é similar a um janela na ponta, com uma janela fina de diâmetro suficientemente grande para medir uma área grande, encontrado nos monitores para monitoração de contaminação pessoal e de superfície.
Os detectores de parede lateral detectam radiação beta, gama e X fazendo uso de uma parede externa de alumínio ou aço inox recortado em forma de grelha giratória para expor o detector. Na configuração de janela aberta, mede radiação beta, gama e X acima de uma certa energia; com a janela fechada detecta somente radiação gama e X.
Quais são as vantagens e limitações do detector geiger müller?
Os detectores geiger müller são instrumentos rígidos úteis para serem empregados em trabalhos de campo. São de fácil operação e são apresentados em uma variedade de formas. São portáteis e leves, e são baratos. Respondem rapidamente á radiação e são sensíveis a níveis de radiação relativamente baixos. Podem detectar uma grande variedade de radiações, partículas alfa e beta e radiação gama e X. Freqüentemente, são usados para monitoração da contaminação em equipamentos e pessoas e para realizar teste de vazamento, e podem ser modificados para medir exposição, porém para condições conhecidas.
Os detectores geiger müller são dispositivos usados principalmente para propósitos de detecção e não de medida. Devem ser conservados com a face para baixo para evitar perfurar a janela fina. Não podem discriminar os tipos de radiação e as energias das radiações. A radiação alfa e beta pode ser auto absorvida nas paredes do detector, apresentam uma baixa eficiência para a radiação gama, e possuem uma alta dependência energética. É calibrado para ler a taxa de dose verdadeira para uma fonte específica, mas será válida somente para outras fontes idênticas. O contador geiger müller não reproduz as condições para as quais a unidade de exposição foi definida.
O contador geiger müller apresenta perda de informação devido ao seu tempo de resolução em campos intensos de radiação.
O que é um contador proporcional?
O contador proporcional é um detector a gás operado numa tensão tal que o pulso eletrônico gerado é amplificado e é proporcional à quantidade de ionização criada na sonda. Permite fazer a discriminação dos pulsos indesejáveis. Pode ser usado para detectar radiação alfa na presença de radiação beta ou gama.
São usados principalmente para detecção da radiação. Devido a sua habilidade para detectar radiação alfa e beta, os contadores proporcionais, freqüentemente, são usados para monitoração da contaminação.
Quais são os tipos mais comuns de contadores proporcionais?
Os tipos mais comuns são o contador proporcional a ar e o detector fluxo de gás. Um detector proporcional a ar é idealizado para contar radiação alfa e usa como gás de contagem o ar. Um detector fluxo de gás é idealizado para detectar radiação alfa e beta. È usada uma variedade de gás de contagem para proporcionar um fluxo de gás lento na sonda.
Quais são as vantagens e desvantagens de se usar um contador proporcional?
Os contadores proporcionais possuem uma série de vantagens, são versáteis podendo ser usados para uma variedade de aplicações. São encontrados sob vários formatos e tamanhos, são bastante sensíveis. O tamanho do pulso eletrônico é proporcional ao número inicial de pares de íons. Podem detectar vários tipos de radiação, radiação alfa, beta, gama, X e nêutrons. Também podem distinguir os vários tipos de radiação em base ao formato dos
pulsos gerados. Possuem um fundo natural para radiação alfa baixo, da ordem de zero contagem por minuto. Exibe um tempo morto praticamente nulo, possibilitando realizar contagens em campos intensos de radiação.
Como desvantagens, requer uma fonte de tensão estável devido a manutenção da amplificação no gás. São mais caros que os contadores geiger müller. Requer mais manutenção e maior treinamento ao usuário. Sofrem interferência das condições ambientais tais como calor, umidade. Apresenta baixa eficiência para radiação X e gama de alta energia. O gás de enchimento apresenta características perigosas, por exemplo, o propano. Antes de colocar em funcionamento alguns detectores proporcionais devem ser purgados.
O que é uma câmara de ionização?
Uma câmara de ionização é um detector a gás operado numa tensão tal que todas as cargas produzidas pela radiação ionizante será coletada porém sem nenhuma amplificação no sinal. Por causa disto, o sinal produzido na câmara é muito pequeno e exige uma amplificação externa. O instrumento mede a quantidade verdadeira das cargas produzidas no ar, sendo, portanto, um instrumento ideal para medida da taxa de exposição.
A câmara de ionização é usada para medir a taxa de exposição de radiação gama e X. Estes dispositivos são calibrados para leituras em unidade de R/h, mR/h, ou µR/h.
A câmara de ionização é um dispositivo de medida ao contrario dos contadores geiger müller e proporcional que são dispositivos que simplesmente detectam a presença da radiação, leitura em cpm. As câmaras de ionização medem e quantificam os níveis de radiação. São extremamente úteis para medir um intervalo amplo de taxas de exposição.
Quais são os tipos mais comuns de câmaras de ionização?
São as câmaras portáteis utilizadas para propósitos de monitoração. Também existem câmaras de ionização de bolso para monitoração individual.
Quais são vantagens e desvantagens das câmaras de ionização?
As vantagens incluem a capacidade para medir taxas de exposição num intervalo bastante amplo; uma resposta plana acima dos 100 keV; e a habilidade de detectar radiação alfa e beta com um desenho e calibração adequado.
Apresenta como desvantagem um tempo de resposta muito baixo que requer observação cuidadosa para obtenção da leitura máxima. Geralmente são insensíveis a baixas taxas de doses. São sensíveis à temperatura, pressão e umidade.
O que é um detector cintilador?
Um detector cintilador é um dispositivo que emite luz quando a radiação interage com o detector. A luz é convertida em um sinal elétrico e registrada num dispositivo de leitura. A quantidade de luz é proporcional à quantidade de energia depositada, permitindo a discriminação de energia se necessário.
São usados para várias aplicações inclusive em: espectrometria da radiação gama, aplicações ambientais, monitorações radiológicas, medicina nuclear, contagem de corpo inteiro, inspeções geológicas, detecção e localização de fontes de baixa atividade, e monitoração da contaminação.
O que é um detector cintilador de sulfeto de zinco?
O detector de sulfeto de zinco é um instrumento idealizado para detectar radiação alfa em presença de outros tipos de radiação, por meio da discriminação de energia. Uma cobertura delgada de sulfeto de zinco, fósforo, é colocada atrás de uma janela bastante fina. As partículas alfa penetram a janela e interagem com o fósforo, produzindo lampejos de luz. As radiações beta e gama passam pelo fósforo sem interagir com ele, portanto, não são detectadas.
O que é um detector cintilador de iodeto de sódio?
O detector cintilador de iodeto de sódio é um instrumento idealizado para detectar baixos níveis de radiação gama e X. Estes detectores apresentam leitura em cpm, porém com calibração própria e dentro do limite de energia, podem ser usados para medir baixas taxas de exposição. Um detector de iodeto de sódio é um vidro óptico sólido com um encamisamento externo. A espessura da camisa não permite que as radiações alfa e beta sejam detectadas.
O que é um detector cintilador plástico?
São detectores feitos de material cintilador orgânico que é dissolvido num solvente e, subseqüentemente polimerizado. Por causa da facilidade com que podem ser modelados e fabricados, são extremamente úteis. Dependendo do material e da maneira que são encamisados, os cintiladores plásticos podem ser usados para detectar radiação alfa, beta, gama e nêutrons.
Quais são as vantagens e desvantagens de utilizar um detector cintilador?
O número de vantagens é muito grande. Por exemplo, por poderem detectar vários tipos de radiação possuem uma variedade de aplicações. Geralmente, são apresentados como detectores portáteis, possuem uma baixa radiação de fundo para radiação alfa, possuem um tempo de resposta rápido, e possuem um tempo morto muito pequeno.
As desvantagens incluem o fato de que são muito sensíveis a luz. Possuem uma alta radiação de fundo para o iodeto de sódio e cintiladores plásticos. São dispositivos dependentes da energia. O cristal de iodeto de sódio é afetado por impactos, temperatura e umidade. O cintilador de sulfeto de zinco apresenta fragilidade quanto a sua janela que é sujeita a perfuração. Todos os cintiladores podem ser afetados por campos magnéticos, contém um tubo fotomultiplicador que é bastante frágil, requer uma fonte de tensão bastante regulável, representam perigo de descarga elétrica, e apresentam degradação operacional com o passar do tempo.
Existe um dispositivo único para detectar a radioatividade?
Para evitar um falso sentido de segurança por meio dos resultados medidos, os indivíduos que utilizam um instrumento para detecção da radiação ou que realizam monitorações deverá sempre fazer o seguinte:
¾ determinar o tipo de fonte de radiação que se encontra no local de medida; ¾ estabelecer quais taxas de exposição são atribuídas à operação e ao trabalhador; ¾ determinar a intensidade da radiação de fundo no local;
¾ desenvolver um procedimento de medida para realizar a detecção da radiação
nos valores de interesse;
¾ estar seguro de que o detector foi calibrado para a radiação de interesse; ¾ verificar rotineiramente as condições do equipamento.
Se qualquer um destes passos for suprimido, o resultado da medida não deverá ser considerado confiável.
CARACTERÍSTICAS DOS INSTRUMENTOS
Contador proporcional a ar.
¾ Tipo de radiação medida – Alfa
¾ Unidades de medida – contagens por minuto, cpm.
¾ Uso principal – monitoração da contaminação por radiação alfa ¾ Resposta típica a radiação de fundo – próximo de zero
¾ Vantagens – detecta somente radiação alfa; detetor leve; não necessita nenhum gás de
contagem especial.
Contador proporcional fluxo de gás.
¾ Tipo de radiação medida – Alfa, beta
¾ Unidades de medida – contagens por minuto, cpm.
¾ Uso principal – monitoração da contaminação por radiação alfa ¾ Resposta típica a radiação de fundo – próximo de zero
¾ Vantagens – detecta primeiramente a radiação alfa, possui sensibilidade para radiação
beta; o gás de contagem é fácil de ser obtido; insensível a umidade; pode ser usado na presença de campos de radiação gama; a eficiência para radiação alfa e beta é da ordem de 40%.
¾ Desvantagens – relativamente pesado; gás de contagem inflamável; requer muita
manutenção.
Contador geiger müller – janela na ponta e panqueca.
¾ Tipo de radiação medida – Alfa, beta, gama e X ¾ Unidades de medida – contagens por minuto, cpm.
¾ Uso principal – monitoração pessoal e monitoração da contaminação ¾ Resposta típica a radiação de fundo – aproximadamente 100 cpm
¾ Vantagens – barato; simples e confiável; resposta rápida; sensível a muitos tipos de
contaminação.
¾ Desvantagens – apresenta tempo morto grande, perda de contagem para altas taxas de
contagem; não detecta radiação alfa < 4 MeV e radiação beta < 70 keV; é dependente com a energia.
Contador geiger müller – janela lateral.
¾ Tipo de radiação medida – beta, gama e X
¾ Unidades de medida – contagens por minuto, cpm.
¾ Uso principal – monitoração pessoal e de área e monitoração da contaminação ¾ Resposta típica a radiação de fundo – aproximadamente 100 cpm
¾ Vantagens – barato; simples e confiável; resposta rápida; fácil de ser ajustado para
responder a somente radiação gama e X.
¾ Desvantagens – apresenta tempo morto grande, perda de contagem para altas taxas de
contagem; não detecta radiação alfa e radiação beta < 200 keV; é dependente com a energia.
Câmara de ionização
¾ Tipo de radiação medida – gama e X
¾ Uso principal – avaliação das condições radiológicas ¾ Resposta típica a radiação de fundo – 10 a 100 µR/h
¾ Vantagens – mede diretamente a taxa de exposição; apresenta pouco ou nenhum tempo
morto; pode medir taxas elevadas.
¾ Desvantagens – tempo de resposta lento; sensível a temperatura, pressão e umidade;
para configuração convencional é insensível a radiação particulada.
Medidores de dose para nêutrons.
¾ Tipo de radiação medida – nêutron ¾ Unidades de medida – mrem/h, mSv/h. ¾ Uso principal – monitoração
¾ Resposta típica a radiação de fundo – poucos mrem/h
¾ Vantagens – pode proporcionar informação sobre dose equivalente ao tecido;
empregando moderador de diâmetro variado pode fornecer informação sobre o espectro; certos detetores, contador BF3, são insensíveis a radiação gama até 500 R/h.
¾ Desvantagens – volumoso; frágil; dependente com a energia.
Cintilador plástico.
¾ Tipo de radiação medida – Alfa, beta, gama e nêutron ¾ Unidades de medida – contagens por minuto, cpm. ¾ Uso principal – monitoração da contaminação
¾ Resposta típica a radiação de fundo – 1 cpm para radiação beta ¾ Vantagens – eficiência para radiação beta de 40%.
¾ Desvantagens – sensibilidade a radiação gama muito pobre; seletividade isotópica
muito pobre; muito caro.
Cintilador iodeto de sódio.
¾ Tipo de radiação medida – gama e X
¾ Unidades de medida – contagens por minuto, cpm; ou µR/h com calibração especial. ¾ Uso principal – monitoração ambiental
¾ Resposta típica a radiação de fundo – acima de 1000 cpm
¾ Vantagens – muito sensível na presença de radiação; resposta rápida.
¾ Desvantagens – a detecção somente da radiação X; muito caro; alta radiação de fundo.
Cintilador sulfeto de zinco.
¾ Tipo de radiação medida – alfa
¾ Unidades de medida – contagens por minuto, cpm. ¾ Uso principal – monitoração da contaminação alfa
¾ Vantagens – detecta radiação alfa em presença de radiação penetrante; leve; eficiência
para radiação alfa da ordem de 40%.
¾ Desvantagens – janela frágil; detetor sensível a luz; muito caro.
RISCOS DE IRRADIAÇÃO
Como a radiação interage com a matéria?
A radiação interage com os átomos estáveis arrancando elétrons ou criando partículas carregadas, chamadas íons.
Existem dois modos básicos de medida da interação da radiação. O primeiro modo é determinar quanto existe de radioatividade, em bequerel, o que pode ajudar a prever quantas interações irão ocorrer. O outro modo é medir realmente quanta radiação foi absorvida pelo corpo ou material, em milisievert.
O que acontece com os íons?
Os íons podem recombinarem-se para formar um átomo neutro, podem dar origem a outros íons, ou podem recombinarem-se com outros íons para formar um novo composto. Quando ocorrer a segunda e terceira interação, outros átomos nas proximidades serão desordenados. Este é o mecanismo básico dos efeitos das radiações sobre a saúde dos seres vivos.
O que acontece se a ionização ocorrer num tecido vivo?
Em geral, resulta uma das duas coisas seguintes: primeiro a célula pode morrer, isto é conhecido como efeito agudo; segundo a célula pode ser danificada. Se a célula danificada for reparada, não existirá efeito. Se a célula não for reparada, porém, as funções da célula não foram alteradas, continuará a não existir efeito. Porém, se o dano causado à célula provocar uma disfunção, a célula sofre uma mutação. Algumas mutações podem dar origem ao câncer.
O que acontece se um ser humano for exposto a muita radiação de uma só vez?
Dependendo do nível de exposição a pessoa padecerá das enfermidades conhecidas como síndrome aguda da radiação. Na seqüência é fornecida uma descrição dos efeitos versus a dose:
¾ Menos de 250 mSv, não existem efeitos observáveis diretos. Existem variações em
algumas células que podem ser observadas com um microscópio em exposições acima de 100 mSv.
¾ De 250 mSv a 500 mSv, não ocorrerá sintomas, mas pode existir alterações na química
do sangue do indivíduo.
¾ De 1 Gy a 3 Gy, são observadas algumas alterações físicas tais como avermelhamento
da pele e queda temporária de pelo, particularmente próximo do final do intervalo.
¾ De 3 Gy a 10 Gy, o primeiro sintoma a manifestar-se é o vomito, e as células formadoras
de sangue perdem a sua habilidade para produzirem sangue. No limite superior deste intervalo, geralmente, são necessários transplantes de medula óssea, e se não for aplicado cuidados médicos, a condição pode ser fatal dentro de um mês após a irradiação.
¾ De 10 Gy a 50 Gy, existirá vomito, perda da produção sangüínea, e falha do sistema
gastro intestinal. Em geral, uma dose aguda desta intensidade é fatal dentro de duas semanas.
¾ Maior que 50 Gy, o sistema nervoso central apresentará falhas, e a morte poderá ocorrer
dentro de dias.
Para propósitos de comparação, a dose admissível máxima anual em situações de exposição laboral à radiação ionizante é de 50 mSv.
O que acontece se um ser humano for exposto a radiação a longo prazo?
Ao mesmo tempo em que uma dose de 3 Gy, se recebida de uma só vez pode ser fatal, se distribuída durante um período de meses ou anos pode não causar qualquer efeito. Isto acontece porque o corpo humano tem um poder de reparação das células que sofrem danos. O mecanismo de reparação é muito importante para a terapia com radiação nos tratamentos de câncer.
Quais são os riscos associados com a exposição a radiação?
Geralmente, não são observados riscos ou efeitos provenientes de doses agudas ou crônicas de 250 mSv. Porém, deve ser usado estudos estatísticos para prever a probabilidade de efeitos a longo prazo, tais como o câncer. Infelizmente, existem complicações, tais como a incidência natural de câncer e câncer causado por outros agentes tais como o hábito de fumar, o que torna esta avaliação difícil.
A radioproteção, por muitos anos, vem supondo conservativamente que existe algum risco associado com qualquer dose de radiação, independente de ser pequena ou não. O risco foi suposto aumentar linearmente com a dose, quanto maior for a dose maior será o risco. Baseado nesta suposição conservativa, o risco de morte por câncer resultante de uma dose de radiação de 1 Gy é 5 em 10000 ou 0,0005.
Este fator 0,0005 representa um risco muito grande?
Quando comparado aos tipos de riscos que as pessoas estão expostas diariamente, este risco é realmente muito pequeno. Por exemplo, apresentamos as seguintes probabilidades de morte:
¾ Câncer – 0,35
¾ Ataques cardíacos – 0,11 ¾ Quedas – 0,11 ¾ Eletrocutado – 0,10 ¾ Explosões – 0,04 ¾ Queda de avião – 0,03 ¾ Incêndio – 0,01
Porém um dos princípios fundamentais da radioproteção é que nenhuma dose de radiação é aceita a menos que produza um benefício liquido correspondente com a dose.
Um outro princípio é que toda dose de radiação deve ser conservada ao menor valor praticável. O processo de avaliação das doses mínimas é conhecido como ALARA.
A radiação apresenta benefícios?
Sim, o uso da radiação apresenta muitos benefícios. A radioatividade de maneira controlada é usada, por exemplo, na esterilização de produtos farmacêuticos, na melhoria da qualidade dos alimentos, nos processos industriais, na medicina, no estudo da poluição ambiental, na agricultura, e na hidrologia. Usamos a radioatividade até mesmo em nossas casas, e dependemos de muitos dispositivos que fazem uso da radiação de uma forma ou outra quase que diariamente.
CONTROLE EXTERNO DA EXPOSIÇÃO.
Qual é o significado do termo exposição externa a radiação?
A exposição externa a radiação refere-se àquela dose causada por uma fonte que se encontra fora do corpo.
Todos os tipos de radiação podem causar exposição externa a radiação?
Geralmente, as radiações fotônicas gama e X, e nêutrons, representam um perigo de exposição externa a radiação. Dependendo de sua energia, a radiação beta pode oferecer também um perigo de exposição externa a radiação. A radiação alfa não representa perigo de exposição externa a radiação porque não pode penetrar a camada externa da pele.
Quais são os métodos de proteção para a exposição externa a radiação?
Existem várias maneiras de se proteger das fontes de exposição externa a radiação. Porém os três conceitos mais importantes são o tempo, a distância e a blindagem.
Como o conceito tempo influencia na quantidade de radiação recebida?
O tempo gasto num campo de radiação é o método mais importante para a exposição externa a uma fonte de radiação. Para aplicar este método, é importante saber que a quantidade de radiação recebida por uma pessoa é diretamente proporcional ao tempo gasto no campo de radiação. Isto significa se gastar de duas ou mais vezes tempo que uma outra pessoa num campo de radiação, receberá duas ou mais vezes dose de radiação. Portanto, para minimizar a quantidade de radiação recebida, o tempo gasto num campo de radiação deverá ser mantido o menor possível.
Se você conhece a taxa de exposição numa certa área, como você poderia determinar a dose total baseada no tempo?
Por exemplo, um instrumento de detecção da radiação registra em um ambiente uma dose de 5 microsievert por hora. Se ficarmos neste local durante uma hora, receberemos uma dose total de 5 microsievert. Porém, se ficarmos neste local durante duas horas receberemos uma dose de 10 microsievert. Por outro lado se permanecermos no local por somente meia hora a dose será de 2,5 microsievert.
Como o conceito distância influencia na quantidade de radiação recebida?
A distância é um outro método importante para a redução da dose. Uma maneira muito comum e eficaz de reduzir a exposição é aumentar a distância entre a pessoa e a fonte de radiação.
Em essência, a exposição reduz com o inverso do quadrado da distância desde a fonte de radiação.
Como o conceito blindagem influencia na quantidade de radiação recebida?
Diferentes tipos de radiação podem ser parados ou bloqueados pelo uso de blindagem, assim como o calor de um cadinho quente pode ser bloqueado usando uma luva de amianto.
Quanta blindagem é necessária para reduzir ou elimar a exposição a radiação?
Blindagem para partículas alfa.
As partículas alfa possuem energia da ordem de 4 a 8 milhões de elétron volts, ou MeV. Porém, perdem energia muito rapidamente pelo processo de ionização. O alcance de uma partícula alfa num tipo de material em particular é muito curto. Uma simples folha de papel pode ser usada para eliminar por completo a exposição externa da maioria das radiações alfa.
Blindagem para partículas beta.
As partículas beta perdem energia semelhante às partículas alfa, pelo processo de ionização, porém, não produzem o mesmo grau de ionização que as radiações alfa. Portanto, elas possuem um alcance maior que as partículas alfa em vários tipos de materiais. De toda maneira, é muito fácil blindar ou bloquear a radiação beta. Para as energias médias de radiação beta menores que um MeV, poucos centímetros de madeira ou poucos milímetros de alumínio são suficientes para eliminar a exposição externa a radiação.
