Radiologia industrial, Notas de estudo de Eletromecânica

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EdilsonEdilson MoreiraMoreira Tecnologia em RadiologiaTecnologia em Radiologia

SRP6 – SRP6 – 2008.12008.

edilsonmoreira@hotmail.comedilsonmoreira@hotmail.com

Radiologia Industrial Radiologia Industrial

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Radioatividade Radioatividade

Radiaç Radiaçãoão éé a propagaa propagaçção de energia particulada (partão de energia particulada (partíículas) e/ou ondasculas) e/ou ondas eletromagnéeletromagnéticas atravticas atravéés do meio.s do meio.

A radiaçA radiação eletromagnão eletromagnéética ocorre quando a energiatica ocorre quando a energia éé aferida por umaferida por um campo magnécampo magnético e um campo eltico e um campo eléétrico conjuntamente, propagandotrico conjuntamente, propagando--sese por um eixo longitudinal com velocidade, no vápor um eixo longitudinal com velocidade, no vácuo, de 3 x 10cuo, de 3 x 10^88 m/sm/s (( velocidade da luz no vávelocidade da luz no vácuocuo ).).

A radioatividade éA radioatividade é um fenômenoum fenômeno (^) natural ou artificialnatural ou artificial , pelo qual, pelo qual determinadosdeterminados núnúcleoscleos dede (^) áátomostomos instáinstáveis,veis, chamadoschamados dede radionuclíradionuclídeosdeos,, sãosão capazescapazes dede produzirproduzir emissõesemissões espontâneasespontâneas dede radiaçradiação.ão.

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Desintegraç Desintegração Radioativaão Radioativa

DecaimentoDecaimento radioativo ou desintegraradioativo ou desintegraçção radioativaão radioativa éé a desintegraa desintegraçção de um não de um núúcleocleo atravatravéés da emissão de energia em forma de radias da emissão de energia em forma de radiaçção. A radiaão. A radiaççãoão éé um tipo de emissãoum tipo de emissão de energia que pode se propagar por meio de partde energia que pode se propagar por meio de partíículas (culas ( radiaradiaçção corpuscularão corpuscular ) ou) ou por meio de ondaspor meio de ondas eleléétromagntromagnééticasticas (( radiaçradiaçãoão eleléétromagntromagnééticatica ).). Se o nSe o núúcleo de um determinadocleo de um determinado radionuclradionuclíídeodeo se encontrar numa situaçse encontrar numa situação deão de instabilidade, seja por ter um excesso de prinstabilidade, seja por ter um excesso de próótons ou de nêutrons, ou excesso detons ou de nêutrons, ou excesso de ambos, tende a transformarambos, tende a transformar--se noutrose noutro radionuclradionuclíídeodeo mais estmais estáável.vel.

A este processo de transformaA este processo de transformaçção nuclear em queão nuclear em que éé alterada a proporalterada a proporçção entre prão entre próótonstons e nêutrons de nêutrons dáá--se o nome dese o nome de decaimentodecaimento radioativoradioativo..

DevidoDevido ààs desintegras desintegraçções que vão acontecendo ao longo do tempo, o nões que vão acontecendo ao longo do tempo, o núúmero demero de nnúúcleos instcleos instááveis contidos numa fonte radioativa vai diminuindo.veis contidos numa fonte radioativa vai diminuindo.

Os processos de desintegraOs processos de desintegraçção radioativa mais comuns são os de desintegraão radioativa mais comuns são os de desintegraççãoão^ αα (( alfaalfa ),), ββ (( betabeta ) e) e γγ (( gamagama ).).

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Nas Nas emissõesemissões nucleares,nucleares, podemospodemos distinguirdistinguir trêstrês diferentesdiferentes modalidades de radiaçmodalidades de radiação, são elas:ão, são elas:

α α ⇨ São partículas de radiação formadas por 2 (dois) prótons e 2 (dois) nêutrons, constituindo um íon positivo (cátion) de carga elétrica ( e=+2 ) acomodando-se com a formação de um núcleo do elemento

químico Hélio – 4 He 2. São radiações emitidas por radionuclídeos de elevada massa atômica (A) e apresentam alta velocidade ( energia cinética ). Devido ao seu alto peso atômico e grande dimensão, as radiações alfa tem um poder de penetração superficial porém, uma alta

taxa de ionização por atração eletroestática.

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Radiaç Radiaçãoão γγ

Apresentam natureza ondulató Apresentam natureza ondulatória, o que lhes concede altoria, o que lhes concede alto

poder de penetraçpoder de penetração. Ocorrem normalmente apão. Ocorrem normalmente apóós a emissãos a emissão

de uma partíde uma partícula alfa ou beta, pois ocula alfa ou beta, pois o radionuclradionuclíídeodeo aindaainda

apresenta instabilidade nuclear e para buscar um estado deapresenta instabilidade nuclear e para buscar um estado de

menormenor energiaenergia (está(estável),vel), emiteemite ondaonda eletromagnéeletromagnéticatica

conhecida como radiaçconhecida como radiação gamaão gama –– γγ..

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Energia das Radiaç Energia das Radiaçõesões

Avaliamos o poder de penetraç Avaliamos o poder de penetração das ondas eletromagnão das ondas eletromagnééticas atravticas atravééss do comprimento de onda.do comprimento de onda.

A equaçA equação de Planck fornece a relaão de Planck fornece a relaçção entre energia e comprimento deão entre energia e comprimento de onda.onda.

E = h. c /E = h. c / λλ

onde: onde:

EE^ ⇨^ energia dada em Joules h ⇨ constante de Planck cujo valor é 6,624 x 10-34^ J/s

c ⇨ velocidade da luz no vácuo cujo valor é 3 x 10^5 km/s λ ⇨ comprimento de onda

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Atividade Radioativa Atividade Radioativa

Corresponde ao nú Corresponde ao número de desintegramero de desintegraçções por unidade de tempo deões por unidade de tempo de núnúcleos de uma amostra decleos de uma amostra de áátomos insttomos instááveis.veis.

A unidade do S.I. que expressa atividade radioativa éA unidade do S.I. que expressa atividade radioativaé oo BecquerelBecquerel ((BqBq),), que équeé correspondente a 1 desintegracorrespondente a 1 desintegraçção por segundo (ão por segundo (dpsdps).).

Antigamente era expressa em Curie (CiAntigamente era expressa em Curie (Ci) que tem a equivalência:) que tem a equivalência:

1 Ci 1 Ci = 3,7 x 10= 3,7 x 10^1010 BqBq

A atividade de uma amostra radioativa éA atividade de uma amostra radioativaé dada por:dada por:

A( A(tt) = A() = A( 00 ) x) x ee(-(-0,693 x t) / T1/20,693 x t) / T1/

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Constante de Decaimento Constante de Decaimento RadioativoRadioativo

A constante de decaimento A constante dedecaimento éé caractercaracteríística de cadastica de cada radionuclradionuclíídeodeo e teme tem como definiçcomo definição a fraão a fraçção do não do núúmero demero de áátomos radioativos presentestomos radioativos presentes numa amostra radioativa que decai na unidade de tempo.numa amostra radioativa que decai na unidade de tempo.

ÉÉ (^) representadarepresentada pelapela ddéécimacima primeiraprimeira (^) letraletra dodo alfabetoalfabeto gregogrego λλ ( ( lambdalambda ).).

Podemos cPodemos cáálcularlcular oo decaimentodecaimento radioativo pela seguinte expressãoradioativo pela seguinte expressão matemámatemática:tica:

λ λ = ln= ln 2 / T2 / T1/21/

Onde: ln Onde:ln 2 2 ≈≈ 0,6930,

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Tempo de Meia- Tempo de Meia-Vida (TVida (T1/21/2))

ÉÉ^ definido como odefinido como o^ tempo necessátempo necessáriorio^ para que a atividade radioativa de umapara que a atividade radioativa de uma determinada amostra decaia pela metade o seu valor.determinada amostra decaia pela metade o seu valor.

TecnTecnééciocio 99m99mTcTc 4343 6 horas 6 horas

SelênioSelênio^7272 SeSe 3434 8,4 dias8,4 dias

IríIrídiodio^192192 IrIr 7777 74 dias74 dias

IodoIodo^131131 II 5353 8,02 dias8,02 dias

ChumboChumbo^214214 PbPb 8282 27 min.27 min.

BismutoBismuto^214214 BiBi 8383 19 min.19 min.

RadionuclíRadionuclídeodeo SSíímbolombolo Meia VidaMeia Vida

Decaimento Decaimento ββ

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Atividade Radioativa - Atividade Radioativa - CCáálculolculo

Suponha uma amostra com 5000 á Suponha uma amostra com 5000 átomos de Irtomos de Ir--192, que apresenta192, que apresenta tempo de meia-tempo de meia-vida de 74 dias. A atividade radioativa instantânea servida de 74 dias. A atividade radioativa instantânea seráá::

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Dose Dose

ÉÉ a quantidade de radiaa quantidade de radiaçção a que uma pessoa foi exposta, divideão a que uma pessoa foi exposta, divide--se em:se em:

• • Dose AbsorvidaDose Absorvida Reflete a quantidade de energia cedida pela radiaReflete a quantidade de energia cedida pela radiaççãoão ionizanteionizante por unidade de massapor unidade de massa da matda matééria analisada. No S.I.ria analisada. No S.I. éé representada porrepresentada por graygray ((GyGy) que) que éé equivalente a Jouleequivalente a Joule porpor kilogramakilograma (J / kg).(J / kg).
• • Dose EquivalenteDose Equivalente ÉÉ o produto da dose absorvida por um fator de qualidade definidoo produto da dose absorvida por um fator de qualidade definido de acordo com ode acordo com o tipo de radiatipo de radiaçção.ão. FQ = 1 para radiaçFQ = 1 para radiações X,ões X, ββ,, γγ e ele eléétrons;trons; FQ = 10 para nêutrons ráFQ = 10 para nêutrons rápidos e prpidos e próótons;tons; FQ = 20 para partíFQ = 20 para partículacula (^) αα (^) e ose os ííons pesados.ons pesados. No S.I.No S.I. éé representado porrepresentado por sievertsievert ((SvSv) que) que éé equivalente a Joule porequivalente a Joule por kilogramakilograma, visto, visto que o fator de qualidadeque o fator de qualidade éé adimensional.adimensional. Logo, concluiLogo, conclui--se que para radiase que para radiaçções X,ões X,^ ββ^ ee^ γγ^ podemos afirmar que 1podemos afirmar que 1 GyGy = 1= 1 SvSv..

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Taxa de Exposiç Taxa de Exposição Equivalenteão Equivalente

É É definidadefinida comocomo aa variaçvariaçãoão dada dosedose equivalenteequivalente dede

exposiçexposição com o tempo eão com o tempo e éé calculada pela expressão:calculada pela expressão:

X = X = ΓΓ x A / dx A / d^22

Onde X OndeX éé a Taxa de Exposia Taxa de Exposiçção Equivalente emão Equivalente em mSvmSv/h;/h;

Γ Γ (gamão(gamão)) éé a constante de Taxa de Exposia constante de Taxa de Exposiçção de uma fonteão de uma fonte

pontual dada em mSvpontual dada emmSv x mx m^22 / GBq/GBq x h;x h;

A éAé a Atividade Radioativa dada ema Atividade Radioativa dada em GBqGBq;;

d édé a distância da fonte radioativa em metros.a distância da fonte radioativa em metros.

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Exemplo Prá Exemplo Prático IItico II

Uma fonte de Ir- Uma fonte de Ir-192 com atividade de 2,60192 com atividade de 2,60 TBqTBq serseráá utilizada. A queutilizada. A que distância a taxa de dose serádistância a taxa de dose será reduzida para 7,5reduzida para 7,5 μμGy/h?Gy/h?

Dados:Dados:^ ΓΓ(Ir-(Ir-192) = 0,13192) = 0,13 mSvmSv mm^22 / h/ h GBqGBq

_____ _____

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Fator de Reduç Fator de Redução de Doseão de Dose

A A dosedose dede radiaçradiaçãoão recebidarecebida porpor umauma pessoapessoa éé inversamenteinversamente proporcional ao quadrado da distância entre a pessoa e a fonte deproporcional ao quadrado da distância entre a pessoa e a fonte de radiaçradiação.ão.

Logo, podemos deduzir que quanto maior a relaçLogo, podemos deduzir que quanto maior a relação fonteão fonte--indivindivííduo,duo, menor serámenor será a dose recebida pela pessoa.a dose recebida pela pessoa.

X Xii. d. dii^22 = X= Xff. d. dff^22