PROTEÇÃO RADIOLÓGICA

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<p>Noes Bsicas de Proteo Radiolgica</p> <p>Instituto de Pesquisas Energticas e Nucleares</p> <p>2002</p> <p>Noes Bsicas de Proteo RadiolgicaDiretoria de Segurana Nuclear Diviso de Desenvolvimento de Recursos HumanosAutores: Barbara P. Mazzilli Christovam R. Romero Filho Yasko Kodama Fbio Fumio Suzuki Jos Claudio Dellamano Julio T. Marumo Matias Puga Sanches Roberto Vicente Sandra A. Bellintani</p> <p>Coordenao geral: MSc. Sandra A. Bellintani Ftima das Neves Gili</p> <p>agosto de 2002</p> <p>ndice1 Radioproteo e evoluo da tecnologia nuclear 2 Radiaes e radioatividade 2.1 Elementos e tomos 2.2 Conceito de radioatividade 2.3 Conceito de atividade 2.4 Decaimento radioativo 2.5 Mecanismos de transferncia de energia 3 Fontes naturais e artificiais de radiao 4 Aplicaes das radiaes ionizantes 4.1 Aplicaes na medicina 4.2 Aplicaes na indstria 4.3 Aplicaes na agricultura 4.4 Gerao de energia 5 Efeitos biolgicos das radiaes ionizantes 5.1 Noes de biologia 5.2 Mecanismo de ao das radiaes ionizantes 5.3 Caractersticas gerais dos efeitos biolgicos 5.4 Classificao dos efeitos biolgicos 6 Grandezas e unidades para uso em radioproteo 6.1 Atividade 6.2 Avaliao de dose 7 Princpios de proteo radiolgica 7.1 Justificao 7.2 Limites de dose 7.3 Otimizao 8 Modos de exposio e princpios de proteo 8.1 Tipos de fontes 8.2 Modos de exposio 8.3 Fatores de proteo radiolgica 8.4 Controle de acesso em reas restritas 9 Deteco e medida das radiaes 9.1 Detectores 9.2 Dosmetros 9.3 Calibrao de detectores</p> <p>Pgina2 3 3 6 8 9 9 10 12 12 13 14 15 15 16 16 16 17 19 19 20 23 23 23 25 25 25 26 27 30 30 31 31 32</p> <p>10 Programas e procedimentos de monitorao 10.1 Monitorao individual 10.2 Monitorao de rea 10.3 Sinais e avisos de radiao 10.3 Classificao das reas de trabalho 11 Contaminao radioativa e procedimentos de descontaminao 11.1 Preveno e controle da contaminao radioativa 11.2 Descontaminao de superfcie 1.3 Procedimentos de descontaminao 12 Transporte de materiais radioativos 12.1 Aplicao das exigncias legais 12.2 Embalados 12.3 Informaes exigidas no transporte de materiais radioativos 12.4 Documentos de expedio 13 Gerncia de rejeitos radioativos 13.1 Origem dos rejeitos radioativos 13.2 Gerncia dos rejeitos radioativos 13.3 Tratamento dos rejeitos radioativos 13.4 Confinamento 13.4 Panorama dos rejeitos radioativos mo Brasil 14 Controle radiolgico ambiental 14.1 Programa de monitorao ambiental 14.2 Comportamento dos radionucldeos no ecossistema 15 Emergncias Radiolgicas 15.1 Plano de emergncia radiolgica 15.2 Procedimentos de emergncia 15.3 Procedimentos bsicos de emergncia</p> <p>32 33 34 35 35 36 36 37 38 39 40 40 40 42 42 42 43 45 47 48 48 49 51 51 51 52 54</p> <p>Noes Bsicas de Proteo Radiolgica</p> <p>1</p> <p>RADIOPROTEO E EVOLUO DA TECNOLOGIA NUCLEAR</p> <p>A radioatividade e as radiaes ionizantes no so percebidas naturalmente pelos rgos dos sentidos do ser humano, diferindo-se da luz e do calor. Talvez seja por isso que a humanidade no conhecia sua existncia e nem seu poder de dano at os ltimos anos do sculo XIX, embora fizessem parte do meio ambiente. Em 1895, o pesquisador alemo Wilhelm Conrad Roentgen descobriu os raios X, cujas propriedades despertaram o interesse da classe mdica. Os raios X atravessavam o corpo humano, provocavam fluorescncia em determinadas substncias e impressionavam chapas fotogrficas. Eles permitiam obter imagens do interior do corpo. Sua aplicao foi rpida, pois em 1896 foi instalada a primeira unidade de radiografia diagnstica nos Estados Unidos. Naquele mesmo ano, em 1896, Antoine Henri Becquerel anunciou que um sal de urnio com que ele fazia seus experimentos emitia radiaes espontaneamente. Mais tarde, mostrou que essas radiaes apresentavam caractersticas semelhantes s dos raios X, isto , atravessavam materiais opacos, causavam fluorescncia e impressionavam chapas fotogrficas. As pesquisas e as descobertas sucederam-se. O casal Pierre e Marie Curie foi responsvel pela descoberta e isolamento dos elementos qumicos naturalmente radioativos - o polnio e o rdio. As idias a respeito da constituio da matria e dos tomos foram sendo elucidadas pelos estudos e experimentos que se seguiram s descobertas da radioatividade e das interaes das radiaes com a matria. Os conhecimentos obtidos por muitos pesquisadores e cientistas contriburam para o desenvolvimento da fsica atmica e nuclear, mecnica quntica e ondulatria. Podem ser citados Ernest Rutherford, Niels Bohr, Max Planck, Louis de Broglie, Albert Einstein, Enrico Fermi entre outros. Em 1939 j se sabia que o tomo podia ser rompido e que uma grande quantidade de energia era liberada na ruptura, ou seja, na fisso do tomo. Essa energia foi designada como "energia atmica" e mais tarde como "energia nuclear". Esses conhecimentos cientficos possibilitaram a construo de reatores nucleares e explosivos nucleares. Lamentavelmente, ao final dos anos 30 e incio dos anos 40, em vista da situao mundial, muitos pases estavam envolvidos na 2 Guerra M undial. A busca da hegemonia nuclear levou construo da bomba atmica. Em 1945, a humanidade tomou conhecimento do poder destruidor das bombas atmicas lanadas nas cidades de Hiroshima e Nagasaki. O efeito das bombas no se restringiu exploso propri amente dita e ao calor gerado por ela, mas tambm muitas pessoas atingidas morreram posteriormente pelos efeitos causados pelas radiaes ionizantes. Com o trmino da 2a Guerra Mundial, houve uma preocupao em se aplicar a energia proveniente do ncleo do tomo em benefcio da humanidade. As alternativas eram a construo de usinas eltricas e a aplicao de materiais radioativos para melhorar as condies de vida da populao, principalmente, na rea da sade. Atualmente, nos anos que prenunciam o sculo XXI, a sociedade continua utilizando os materiais radioativos e a energia nuclear nas mais diversas reas do conhecimento. A histria do desenvolvimento da energia nuclear foi acompanhada tambm por outros acontecimentos desagradveis, alm das exploses de Hiroshima e Nagasaki. Esses acontecimentos ocorreram quando no se tinha ainda o entendimento adequado sobre os efeitos biolgicos das radiaes ionizantes. Muitos radiologistas morreram ao redor de 1922 em conseqncia dos danos causados pelas radiaes.Instituto de Pesquisas Energticas e Nucleares ipen-cnen/sp 2/1</p> <p>Noes Bsicas de Proteo Radiolgica</p> <p>Operrias que trabalhavam pintando painis e ponteiros luminosos de relgio em New Jersey, entre 1917 e 1924, apresentaram leses nos ossos e muitas delas morreram. Essas leses foram provocadas pelas radiaes emitidas pelos sais de rdio, ingeridos pelas operrias, durante o seu trabalho. Estes fatos despertaram a ateno da comunidade cientfica e fizeram com que fosse criado um novo ramo da cincia, a proteo radiolgica, com a finalidade de proteger os indivduos, regulamentando e limitando o uso das radiaes em condies aceitveis. Em 1928, foi estabelecida uma comisso de peritos em proteo radiolgica para sugerir limites de dose e outros procedimentos de trabalho seguro com radiaes ionizantes. Esta comisso, a ICRP - International Commission on Radiological Protection, ainda continua como um rgo cientfico que elabora recomendaes sobre a utilizao segura de materiais radioativos e de radiaes ionizantes. Posteriormente, outros grupos foram criados, com o objetivo de aprofundar os estudos neste campo. Como exemplos tm-se o UNSCEAR - United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation criado em Assemblia Geral da ONU em 1955 e a IAEA - International Atomic Energy Agency - fundada em 1957 como rgo oficial da ONU, com sede em Viena. A IAEA promove a utilizao pacfica da energia nuclear pelos pases membros e tem publicado padres de segurana e normas para manuseio seguro de materiais radioativos, transporte e monitorao ambiental. No Brasil, a utilizao das radiaes ionizantes e dos materiais radioativos e nucleares regulamentada pela Comisso Nacional de Energia Nuclear (CNEN). Para trabalhar com radiaes ionizantes e com materiais radioativos, so necessrios conhecimento e responsabilidade.</p> <p>2 RADIAES E RADIOATIVIDADE 2.1 Elementos e tomos Os qumicos descobriram, h muito tempo atrs, que todos os tipos de substncias encontradas na natureza eram combinaes de um nmero relativamente pequeno de matria qumica bsica, denominada elemento. O sal de cozinha, por exemplo, formado por uma combinao dos elementos sdio e cloro; a gua que bebemos formada por uma combinao dos elementos hidrognio e oxignio. Esses elementos, por sua vez, so constitudos por tomos. Os tomos formam a menor parte dos elementos e por muito tempo foram considerados indivisveis, mas sabe-se agora que os tomos possuem uma estrutura, e que variaes nesta estrutura do origem radioatividade. Embora existam pelo menos 106 elementos conhecidos, 98% do planeta constitudo basicamente por seis elementos principais: ferro, oxignio, magnsio, silcio, enxofre e nquel. Pode-se verificar na tabela peridica dos elementos qumicos (tabela 1) que os 92 primeiros so elementos de ocorrncia natural, os demais so produzidos pelo homem e so radioativos. A menor unidade de um elemento o tomo. O tomo possui todas as propriedades fsicas e qumicas necessrias para se identificar como um elemento particular. Os tomos so compostos de pequenas partculas as quais incluem os prtons, os nutrons e os eltrons. Os prtons e os nutrons so partculas pesadas que so encontradas no ncleo do tomo. A diferena bsica entre um prton e nutron a carga eltrica associada. Os prtons possuem uma carga positiva e os nutrons no possuem carga. Os eltrons so bem menores, possuindo carga negativa.</p> <p>Instituto de Pesquisas Energticas e Nucleares</p> <p>ipen-cnen/sp</p> <p>3/2</p> <p>Noes Bsicas de Proteo Radiolgica</p> <p>Tabela 1 - Tabela peridica dos elementos qumicos</p> <p>Instituto de Pesquisas Energticas e Nucleares</p> <p>ipen-cnen/sp</p> <p>4/3</p> <p>Noes Bsicas de Proteo Radiolgica</p> <p>Os eltrons encontram-se em rbita ao redor do ncleo, de maneira similar rbita dos planetas ao redor do sol, produzindo o que frequentemente descrito como uma nvem ao redor do ncleo. A extenso das rbitas dos eltrons determina o tamanho de um tomo. Se um tomo pudesse ser ampliado de tal maneira que o ncleo pudesse ter o tamanho de uma bola de bilhar, o eltron mais externo seria um pequeno ponto quase 1,5 km distante. Os prtons e nutrons so muito mais pesados que os eltrons, sendo que o nmero de prtons mais nutrons no ncleo determina quo pesado cada tomo e corresponde a aproximadamente 99,98% do peso total do tomo. Cada tomo possui um nmero diferente de eltrons nos orbitais ao redor do ncleo e este fato que resulta em seu diferente comportamento qumico.</p> <p>2.1.1 Nmero de massa e nmero atmico Todos os elementos qumicos so representados por um smbolo; por exemplo, o alumnio tem como smbolo Al, o smbolo do ouro Au e o do urnio U. Alm disso, todo tomo de um elemento qumico possui dois nmeros associados que o identificam. Esses nmeros so chamados de nmero atmico e nmero de massa. O nmero atmico, cujo smbolo Z, corresponde ao nmero de prtons presentes no ncleo do tomo; por exemplo o alumnio (Al) possui em seu ncleo 13 prtons portanto seu nmero atmico (Z) 13. O urnio possui 92 prtons e seu nmero atmico 92. Uma v ez que a massa de um tomo encontra-se praticamente concentrada no ncleo e sabendo-se que os prtons e os nutrons encontram-se no ncleo, o nmero de massa definido pela soma destas partculas. Portanto, o nmero de massa, cujo smbolo A, definido como sendo a soma do nmero de prtons e nutrons presentes no ncleo. O nmero de massa de um tomo indica quo pesado ele em relao a um outro tomo. Por exemplo, podese afirmar que um tomo de alumnio mais leve que um tomo de ouro porque a soma do nmero de prtons e nutrons do tomo de alumnio 27 (13 prtons e 14 nutrons) e a soma do nmero de prtons e nutrons do tomo de ouro 197 ( 79 prtons e 116 nutrons). Para que um tomo seja eletricamente neutro, o nmero de prtons no ncleo tem que ser igual ao nmero de eltrons nos orbitais ao redor do ncleo. O nmero de eltrons caracteriza o comportamento qumico dos elementos. A representao genrica de qualquer tomo dada por:</p> <p>A ZX</p> <p>onde X o smbolo qumico do elemento Z o nmero atmico A o nmero de massa. Portanto, para alumnio, ouro e urnio, tem-se, respectivamente:</p> <p>27 132.1.2 Conceito de istopos</p> <p>238 Al, 197 Au, 79 92U</p> <p>Supondo a adio de um nutron extra no ncleo de alumnio, de maneira que se tenha 15 nutrons e 13 prtons no ncleo do tomo, o novo nmero de massa passa a ser 28 enquanto que o nmero atmico que igual ao nmero de eltrons nos orbitais ao redor do ncleo permanece inalterado, igual a 13, e o tomo, como um todo, comporta-se quimicamente como o alumnio. As duas espcies diferentes do tomo do alumnio so denominadas istopos do alumnio. Pode-se dizer ento que istopos so tomos que possuem o mesmo nmero atmico (tomos de um mesmo elemento qumico), mas que possuem nmeros de massa diferentes. Esses tomos possuem o mesmo comportamento qumico, porm um mais pesado que o outro.5/4</p> <p>Instituto de Pesquisas Energticas e Nucleares</p> <p>ipen-cnen/sp</p> <p>Noes Bsicas de Proteo Radiolgica</p> <p>2.2 Conceito de radioatividade Pode-se encontrar tomos com o mesmo nmero de massa (A) e com diferentes nmeros de prtons (Z) e de nutrons (n), ou seja, tomos com mesmo nmero de massa (A) mas com uma razo entre o nmero de prtons (Z) e nutrons (n), razo Z / n, diferentes. Por exemplo, pode-se citar o silcio ( 28Si ), o alumnio ( 28Al ), e o fsforo ( 28P ), todos com mesmo nmero de massa (A = 28), porm o silcio ( 28Si ), contm em seu ncleo 14 nutrons e 14 prtons (Z / n = 14/14), enquanto o alumnio, ( 28Al ), contm em seu ncleo 15 nutrons e 13 prtons (Z / n = 13/15) e o fsforo, ( 28P ), contm em seu ncleo 15 prtons e 13 nutrons (Z / n = 15/13). Para cada nmero de massa existe somente uma razo Z / n para a qual o ncleo estvel, ou seja, no radioativo. Todos os outros tomos com mesmo nmero de massa, porm com razo Z / n diferentes so instveis, ou seja, radioativos, e buscam a estabilidade emitindo radiao e transformando-se em outro tomo. No exemplo citado, o silcio ( 28Si ), o tomo estvel, enquanto o alumnio ( 28Al ) e o fsforo ( radioativos e buscam a estabilidade, transformando-se (decaindo) em silcio ( 28Si ).28</p> <p>P ) so</p> <p>Tudo que existe na natureza tende a permanecer num estado estvel. Os tomos instveis passam por um processo que os tornam mais estveis. Este processo envolve a emisso do excesso de energia do ncleo e denominado radioatividade ou decaimento radioativo. Portanto, a radioatividade a alterao espontnea de um tipo de tomo em outro com a emisso de radiao para atingir a estabilidade. A energia liberada pelos tomos instveis, radioativos, denominada radiao ionizante. Os termos radiao e radioativo frequentemente so confundidos. Deve-se ter sempre em mente que estes dois termos so distintos: tomos radioativos so aqueles que emitem radiao. Existem trs tipos principais de radiao ionizante emitida pelos tomos radioativos: Alfa - Beta - Gama - </p> <p>As radiaes alfa e beta so partculas que possuem massa e so eletricamente carregadas, enquanto os raios...</p>