radiações - sua natureza, efeitos e protecção

João Manuel Oliveira

RADIAÇÕES - SUA NATUREZA, EFEITOS E PROTECÇÃO

II

RADIAÇÕES Natureza, Efeitos e Protecção

2009



III

RESUMO

Apresenta-se as radiações, seus efeitos e formas de protecção de maneira geral.

A sua natureza, origem, tipos e classificação são apresentados, além dos princípios bási-

cos de Radiobiologia. Os mecanismos de interacção da radiação com a molécula de

ADN, os tipos de danos que podem ocorrer, bem como os factores que influenciam a

Radiossensibilidade celular são também apresentados.

ABSTRACT

One presents the radiations, its effects and forms of protection in general. Its na-

ture, origin, types and classification are presented, as well as the basic principles of Ra-

diobiology. The mechanisms of interaction of radiation with the molecule of DNA, the

types of damages that may occur, as well as the factors that influence cellular radiosen-

sitivity are also presented.



IV

ÍNDICE

RESUMO ....................................................................................................................................... III

ABSTRACT ..................................................................................................................................... III

ÍNDICE DE ILUSTRAÇÕES E TABELAS ............................................................................................ VI

§I - INTRODUÇÃO .................................................................................................................... 7

I.1. Objectivo do trabalho .................................................................................................... 8

I.1. Palavras-chave ............................................................................................................... 8

I.2. Definição dos termos e acrónimos usados neste trabalho ............................................. 9

§II - RADIAÇÕES E SUAS PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS ......................................................... 10

II.1. Radiação ...................................................................................................................... 10

II.1.1. Radiação mecânica .............................................................................................. 10

II.1.2. Radiação electromagnética .................................................................................. 10

II.1.3. Radiação de partículas materiais ......................................................................... 11

II.2. Radiação ionizante ...................................................................................................... 12

II.2.1. Tipos de radiação ionizante ................................................................................. 13

II.2.2. Fontes de radiação ionizante ............................................................................... 13

§III - GRANDEZAS, LIMITES E PRINCÍPIOS RADIOLÓGICOS ...................................................... 15

III.1. Grandezas de medição da radioactividade .............................................................. 15

III.1.1. Actividade ........................................................................................................... 15

III.1.2. Actividade específica .......................................................................................... 16

III.1.3. Lei fundamental da desintegração radioactiva .................................................... 16

III.2. Grandezas dosimétricas ........................................................................................... 18

III.2.1. Exposição ............................................................................................................ 18

III.2.2. KERMA ............................................................................................................... 19

III.2.3. CEMA .................................................................................................................. 20

III.2.4. Dose absorvida .................................................................................................... 20

III.2.5. LET ..................................................................................................................... 21

III.2.6. Taxa de dose absorvida ....................................................................................... 22

III.3. Grandezas de radioprotecção................................................................................... 22



V

III.3.1. Dose equivalente ................................................................................................. 22

III.3.2. Taxa de dose equivalente .................................................................................... 24

III.3.3. Dose efectiva ....................................................................................................... 25

III.4. Gestão do risco radiológico ..................................................................................... 25

III.4.1. Princípio da Justificação da prática. .................................................................... 26

III.4.2. Princípio da optimização da protecção ................................................................ 26

III.4.3. Princípio da limitação da dose............................................................................. 26

III.5. Regras de protecção individual ............................................................................... 26

III.5.1. Distância .............................................................................................................. 26

III.5.2. Barreiras de protecção ......................................................................................... 26

III.5.3. Tempo de exposição ............................................................................................ 29

§IV - RADIOBIOLOGIA E EFEITOS BIOLÓGICOS DAS RADIAÇÕES ............................................. 30

IV.1. Mecanismos de interacção da radiação com o ADN ............................................... 30

IV.2. Tipos de danos no ADN .......................................................................................... 31

IV.3. Possíveis efeitos sobre a célula devido a sua interacção com a radiação ................ 31

IV.4. Radiossensibilidade ................................................................................................. 32

IV.4.1. Factores que influenciam a radiossensibilidade celular ...................................... 32

IV.5. Efeitos estocásticos (probabilísticos) ...................................................................... 34

IV.6. Efeitos determinísticos ............................................................................................ 35

§V - CONCLUSÃO .................................................................................................................... 36

V.1. Recomendações ........................................................................................................... 36

Bibliografia .................................................................................................................................. 37

Índice remissivo ........................................................................................................................... 39



VI

ÍNDICE DE ILUSTRAÇÕES E TABELAS

ILUSTRAÇÃO 1 - ANTOINE HENRI BECQUEREL. FÍSICO FRANCÊS, VENCEDOR DO PRÉMIO NOBEL DA FÍSICA

EM 1903, DESCOBRIU A RADIOACTIVIDADE NO URÂNIO. (FOTO ENCARTA ENCYCLOPEDIA) ................ 7

ILUSTRAÇÃO 2 - JAMES CLERK MAXWELL. UM DOS MAIORES CIENTISTAS DO SÉCULO XIX, DESENVOLVEU

UMA TEORIA MATEMÁTICA, DESCREVENDO AS PROPRIEDADES DOS CAMPOS ELÉCTRICOS E

MAGNÉTICOS. (FOTO ENCARTA ENCYCLOPEDIA) ............................................................................... 10

ILUSTRAÇÃO 3 - ERNEST RUTHERFORD. FÍSICO NEOZELANDÊS, NOBEL DE QUÍMICA EM 1908, PIONEIRO DA

FÍSICA NUCLEAR E PRIMEIRO HOMEM A TRANSMUTAR UM ELEMENTO QUIMICO. (FOTO ENCARTA

ENCYCLOPEDIA)................................................................................................................................. 11

ILUSTRAÇÃO 4 - CARGA ELÉCTRICA DAS RADIAÇÕES ALFA, BETA E GAMA. AS RADIAÇÕES ALFA POSSUEM

CARGA POSITIVA E DESLOCAM-SE NO SENTIDO DA PLACA NEGATIVA, AS RADIAÇÕES BETA TÊM

CARGA CONTRÁRIA E MOVEM-SE NO SENTIDO DA PLACA POSITIVA. AS RADIAÇÕES GAMA SÃO FOTÕES

E NÃO POSSUEM CARGA, CONSEQUENTEMENTE NÃO SOFREM DESVIO. ............................................... 12

ILUSTRAÇÃO 5 - LEI DO INVERSO DO QUADRADO DA DISTÂNCIA. O FLUXO F DE PARTÍCULAS QUE

ATRAVESSA A SUPERFÍCIE DS DIMINUI COM O QUADRADO DA DISTÂNCIA. ......................................... 17

ILUSTRAÇÃO 6 - ABSORÇÃO. ESQUEMA DE UM ARRANJO EXPERIMENTAL PARA A DETERMINAÇÃO DA

ABSORÇÃO DA RADIAÇÃO POR UM MATERIAL. ................................................................................... 27

ILUSTRAÇÃO 7 - NÚMERO DE CÉLULAS QUE SOBREVIVEM EM FUNÇÃO DA DOSE PARA DIFERENTES TAXAS

DE DOSE. ............................................................................................................................................ 32

ILUSTRAÇÃO 8 – DEPENDÊNCIA DA TAXA DE SOBREVIVÊNCIA CELULAR, COM A DOSE PARA RADIAÇÕES DE

DIFERENTES LET................................................................................................................................ 33

TABELA 1 - FACTOR F QUE RELACIONA A DOSE ABSORVIDA COM A EXPOSIÇÃO PARA FOTÕES COM ENERGIA

DE 10 KEV A 2 MEV ........................................................................................................................... 21

TABELA 2 - VALORES DO LET DAS RADIAÇÕES MAIS COMUMMENTE USADAS. FONTE (SUNTHARALINGAM,

ET AL., 2005) ..................................................................................................................................... 22

TABELA 3 - FACTOR DE PONDERAÇÃO DAS RADIAÇÕES. FONTE (IAEA, 1993) ........................................... 23

TABELA 4 - FACTORES DE PONDERAÇÃO DOS ÓRGÃOS. FONTE (IAEA, 1993) ............................................. 24

TABELA 5 - LIMITES DE DOSE RECOMENDADAS PELO ICRP. FONTE (ICRP, 1990) ...................................... 25

TABELA 6 - ESPESSURA MÍNIMA DE CHUMBO NECESSÁRIA PARA A PROTECÇÃO CONTRA OS RAIOS X, VS

ENERGIA DA RADIAÇÃO. (FONTE WIKIPÉDIA) .................................................................................... 28

TABELA 7 - VALORES DE HVL E TVL, PARA ALGUNS MATERIAIS MAIS USADOS NA CONSTRUÇÃO DE

BARREIRAS. FONTE (ANDREUCCI, 2007) ............................................................................................ 29



7 | P á g i n a

§I - INTRODUÇÃO

“ […Com a radiação] Estás sempre a contrabalançar os riscos

contra possíveis benefícios”.

- Dr. Joseph R. Castro, chefe de radioterapia do Laboratório

Lawrence Berkeley

“Radiação1. Dificilmente uma palavra em qualquer idioma gera mais ansiedade”.

Estas palavras retiradas do artigo living with radiation, publica-

do em Abril de 1989 pela revista norte americana National Geo-

graphic, espelham bem o efeito que a radiação tem sobre as

pessoas.

A radiação é um dos temas mais controversos de ser

abordado, porque ela pode ser altamente benéfica ou perigosa.

De facto, segundo um relatório da American cancer society2,

apenas em 2007 foram diagnosticados cerca de 12 milhões de

novos casos de cancro no mundo todo (UOL, 2007). Ora, para

cerca de metade dos casos de cancro é aplicado radioterapia3

(IAEA, 2006). Dos casos que recebem radioterapia, cerca de 3/5

deles resulta em cura o que corresponde a mais de 3 milhões e

meio de pessoas livres desta enfermidade, graças a aplicação positiva das radiações.

Talvez a melhor forma de expressar os benefícios do uso das radiações não esteja nas

estatísticas, mas nas palavras como as que se seguem, ditas por uma paciente que rece-

bia radioterapia no laboratório Lawrence Berkeley.

“As pessoas deveriam estar orgulhosas disto…” (Cobb, 1989)

1 Aqui radiação refere-se a radiação ionizante (ver pág. 7).

2 Sociedade Americana do cancro.

3 Tratamento com radiações

Ilustração 1 - Antoine Henri

Becquerel. Físico Francês,

vencedor do prémio Nobel da

Física em 1903, descobriu a

radioactividade no Urânio.

(Foto encarta encyclopedia)



8 | P á g i n a

No entanto, logo após a descoberta dos raios X por Wilhelm Konrad Roentgen

(1845-1923) em 1895, e da radioactividade natural em 1896 por Antoine Henri Becque-

rel (1852-1908), cedo tornou-se evidente que as radiações emitidas nestes processos não

somente eram úteis para efeitos de diagnóstico e tratamento, mas também nocivos aos

tecidos humanos (López, et al., 2005). Por exemplo, Cerca de 4 mil mortes são espera-

das que venham a acontecer entre as pessoas mais afectadas pelo maior acidente envol-

vendo radiações: o acidente de Chernobyl (IAEA, 2005).

Incrementar os benefícios e reduzir os perigos do uso das radiações, é o objecto

da radioprotecção. Segundo Carvalho (2009), define-se protecção radiológica (radio-

protecção) como a ciência e a prática de limitar os danos causados pelas radiações as

pessoas e ao ambiente.

Uma das razões principais para a criação e uso de normas e procedimentos de

segurança é o facto de não se poder desfazer dos benefícios da radiação. Por exemplo, a

importância das radiações na medicina e na indústria transcende a radioterapia e os tes-

tes não destrutivos de materiais essenciais; é utilizada como uma poderosa ferramenta

de diagnóstico, não apenas nas tradicionais radiografias, mas em dispositivos mais

complexos como nas tomografias computadorizadas e nos PET4. Além disto, as radia-

ções são amplamente usadas na pesquisa e investigação científica, e em vários outros

campos.

I.1. OBJECTIVO DO TRABALHO

Este trabalho tem como objectivo apresentar alguns conceitos sobre as radiações,

a sua interacção com a matéria viva e as formas de protecção contra os riscos delas

advindas, baseando-se em padrões internacionais de protecção radiológica.

I.2. PALAVRAS-CHAVE

Radiação, radioprotecção, blindagem, absorção, radioactividade, efeitos

biológicos, dosimetria.

4 PET – Positron Emission Tomography (tomografia por emissão de positrões).



9 | P á g i n a

I.3. DEFINIÇÃO DOS TERMOS E ACRÓNIMOS USADOS NESTE TRABALHO

ALARA – As Low As Reasonable Achievable (tão baixa quanto razoavelmente

possível).

c.d.o – Comprimento de onda.

CEMA – Converted Energy by Unit mass (energia convertida por unidade de

massa).

eV – Electrão-volt, unidade de energia equivalente a 1,6.10-19

Joule.

HVL – Half Value Layer (Camada semi-redutora).

IAEA – International Atomic Energy Agency (Agência Internacional de Energia

Atómica).

ICRP – International Commission on Radiological Protection (Comissão Inter-

nacional sobre Protecção Radiológica).

ISO – Organização Internacional para padronização.

KERMA – Kinetic Energy Released by Unit Mass (energia cinética por unidade

de massa).

KeV – Quilo electrão-volt.

MeV – Mega electrão-volt.

OER – Oxygen Enhancement Ratio (ratio de aprimoramento por oxigénio).

rad – Radiation Absorbed Dose, unidade de dose absorvida.

rem – Roentgen Equivalent Man, unidade de dose equivalente.

SI – Sistema Internacional de Unidades.

TVL – Tenth Value Layer (Camada Decimo-redutora).



10 | P á g i n a

§II - RADIAÇÕES E SUAS PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS

II.1. RADIAÇÃO

Radiação é o processo de transmissão de energia com

ou sem matéria5 através do espaço. A radiação consiste de

ondas e partículas. Na verdade, a distinção entre onda e partí-

cula não pode ser estabelecida. De acordo com De Broglie6,

partículas e ondas são consideradas duas faces de uma mesma

moeda, sendo mais correcta a denominação partícula-onda.

De qualquer forma, a divisão da radiação como sendo consti-

tuída por partículas ou por ondas é muito usada na bibliografia

corrente e será também eventualmente usada neste trabalho.

Segundo a sua natureza, as radiações podem ser divi-

didas em três partes:

II.1.1. RADIAÇÃO MECÂNICA

Este tipo de radiação depende de um meio material para a sua transmissão, e

manifesta-se como onda, não havendo durante o processo transmissão de matéria. As

radiações sonoras e sísmicas são alguns exemplos.

II.1.2. RADIAÇÃO ELECTROMAGNÉTICA

As radiações electromagnéticas foram inicialmente previstas, pelo Físico Esco-

cês James Clerk Maxwell (1831-1879) no seu trabalho “treatise on electricity and mag-

netism” publicado em 1873. As radiações electromagnéticas não precisam de um meio

para a sua transmissão, podendo ser transmitidas através do vácuo. Contudo, são

5 O conceito de matéria neste trabalho é apresentado como todo o ente Físico para o qual existe

um sistema de referência qualquer em que este esteja em repouso. Esta definição é importante para distin-

guir matéria de partícula.

6 Louis Victor de Broglie (1892 – 1987). Prémio Nobel de Física em 1927, pela sua teoria de

1923 onde descrevia a natureza ondulatória dos electrões.

Ilustração 2 - James Clerk

Maxwell. Um dos maiores

Cientistas do século XIX,

desenvolveu uma teoria mate-

mática, descrevendo as pro-

priedades dos campos

eléctricos e magnéticos. (Foto

encarta encyclopedia)



11 | P á g i n a

influenciadas pela presença da matéria. São normalmente consideradas como ondas,

embora tenham natureza dual (corpúsculo-onda). As “partículas” da radiação electro-

magnética - os fotões - não possuem massa em repouso, e no vácuo se deslocam todas

com a mesma velocidade c7, transportando energia através do espaço. A energia das

radiações electromagnéticas depende somente da sua frequência (e consequentemente

do seu c.d.o), podendo variar desde ondas com energia muito pequena (frequência mui-

to pequena; c.d.o muito grande) conhecidas como ondas de rádio, até ondas de altíssima

energia (grande frequência; pequeno c.d.o), conhecidas como radiações gama (𝛾). Ao

todo, a radiação electromagnética inclui uma grande sucessão de radiações que ficam

entre estes dois extremos conhecida como espectro electromagnético.

II.1.3. RADIAÇÃO DE PARTÍCULAS MATERIAIS

Este tipo de radiação consiste de pequenos corpúsculos materiais (massa em

repouso diferente de zero), que se movem com velocidades

muito grande (perto da velocidade da luz c), não precisando

portanto, de um meio para a sua transmissão, mas também

são influenciadas pela presença da matéria. Estas radiações

observam-se durante a desintegração radioactiva dos núcleos

atómicos.

Foi Ernest Rutherford (1871 – 1937) quem descobriu

que durante a desintegração radioactiva, estavam presentes

pelo menos dois componentes, as partículas alfa (𝛼), capazes

de penetrar apenas alguns milionésimos de centímetro no

alumínio, e as partículas beta (𝛽), que eram cerca de 100

vezes mais penetrantes que as partículas alfa (𝛼) (Lewin, 2008).

7 c é a velocidade da luz no vácuo e vale precisamente 299 792 458 m/s.

Ilustração 3 - Ernest Rutherford.

Físico Neozelandês, Nobel de

Química em 1908, pioneiro da

Física Nuclear e primeiro homem a

transmutar um elemento quimico.

(Foto encarta encyclopedia)



12 | P á g i n a

Rutherford mostrou que as partículas alfa possuíam carga positiva (ver Ilustra-

ção 4) e que eram núcleos de

hélio, as partículas beta possuíam

carga negativa. As partículas β

foram mais tarde identificadas

como sendo electrões.

Rutherford mostrou ainda

a existência de uma Terceira for-

ma de radiação vinda dos proces-

sos radioactivos, que não possuía

carga eléctrica a que denominou

radiação gama (γ).

Apesar de as radiações α serem mais perigosas que as radiações β e γ (para

iguais doses absorvidas destas radiações, é maior a dose equivalente das radiações alfa)

(ver Dose equivalente na pág. 22) estas são de maior facilidade de protecção, porque só

podem percorrer alguns poucos centímetros no ar, antes de serem totalmente absorvidas,

e são facilmente detidas por uma simples folha de papel. As partículas β podem percor-

rer uma distância maior no ar, mas são detidas por alguns milímetros de alumínio. As

radiações γ são mais difíceis de deter, percorrendo grandes distâncias no ar, e só são

absorvidas por pesadas barreiras de betão ou chumbo.

Finalmente, durante a desintegração radioactiva existem três tipos de radiação

que Rutherford denominou de radiação alfa (𝛼), radiação beta (β) e radiação gama (γ).

A radiação alfa é constituída de núcleos de hélio, a beta é formada por electrões, e a

radiação gama por ondas electromagnéticas de elevada energia.

II.2. RADIAÇÃO IONIZANTE

Embora existam diversos tipos de radiação, do ponto de vista da segurança e

protecção radiológica tem apenas interesse a radiação ionizante. É sobre estas radiações

em particular, que se destina a radioprotecção e o presente trabalho.

Radiação ionizante é a radiação que possui energia suficiente para ionizar áto-

mos e moléculas (Wikipédia). Estas radiações tem a capacidade de ao atravessar um

Ilustração 4 - Carga eléctrica das radiações alfa, beta e gama.

As radiações alfa possuem carga positiva e deslocam-se no sentido

da placa negativa, as radiações beta têm carga contrária e movem-

se no sentido da placa positiva. As radiações gama são fotões e não

possuem carga, consequentemente não sofrem desvio.



13 | P á g i n a

determinado meio, ionizarem-no, i.e., são capazes de arrancar os electrões das suas orbi-

tas no cortejo electrónico, e por esta razão danificar tecidos vivos.

II.2.1. TIPOS DE RADIAÇÃO IONIZANTE

Neste grupo, encontram-se todas as radiações emitidas durante o processo de

desintegração radioactiva, ou seja as partículas alfa, beta e gama, as quais adiciona-se a

radiação X, neutrões (n), protões (p) e iões de elementos pesados.

Na prática considera-se como radiação ionizante toda a radiação cuja energia

seja superior a 14 eV (Primeiro curso nacional de protecção radiológica, 2009).

As radiações ionizantes podem dividir-se em dois tipos:

Com carga eléctrica: neste grupo encontram-se as radiações α, β, pro-

tões (p) e iões de materiais pesados.

Sem carga eléctrica: neste grupo encontra-se as radiações X, γ, e os

neutrões.

II.2.2. FONTES DE RADIAÇÃO IONIZANTE

As fontes de radiação podem ser de dois tipos:

II.2.2.1. Radiação de origem natural.

Estas radiações têm origem em fontes que ocorrem naturalmente na natureza; a

radiação terrestre, cósmica e interna são fontes de radiação natural. A radiação terrestre

deve-se ao facto de existirem mais de 60 radioisótopos na crusta terrestre (Primeiro

curso nacional de protecção radiológica, 2009), por exemplo o urânio, o tório, o carbo-

no-14, e o radão-222. O radão-222 em especial requer tratamento diferenciado. Segundo

carvalho (2009), este elemento é responsável por cerca de 50% de toda a dose de radia-

ção a que uma pessoa está exposta. Os Raios Cósmicos são partículas extremamente

penetrantes, dotados de alta energia, que se deslocam a velocidades próximas a veloci-

dade da luz no vácuo e se originam no espaço sideral (Wikipédia). A radiação também

pode advir de dentro dos organismos, algumas das substâncias que formam os seres

vivos são na verdade isótopos radioactivos de elementos estáveis. Por exemplo, parte do

carbono do nosso corpo é carbono-14, um isótopo radioactivo do carbono. Outros



14 | P á g i n a

exemplos são o potássio-40 (40

K), o rádio-226 (226

Ra), o chumbo-210 (210

Pb), o polónio-

210 (210

Po), o urânio (U) e o tório (Th).

II.2.2.2. Radiação de origem artificial.

Estas radiações originam-se num dos três processos que se seguem:

Partículas carregadas aceleradas por uma diferença de potencial contí-

nua ou alternada, curvadas por campos magnéticos em aceleradores de

partículas.

Por radiação de travagem (bremsstrahlung). Partículas previamente

aceleradas são bruscamente travadas por um alvo. É por este meio que se

produzem os raios X.

Por radioactividade artificial. Uma parte da dose a que uma pessoa está

exposta tem origem em isótopos radioactivos activados artificialmente.

Os testes com explosivos nucleares por exemplo, emitiram quantidades

consideráveis de césio-137 (137

Cs), estrôncio-90 (90

Sr), iodo-131 (131

I),

cério-144 (144

Ce), trítio (3H) e carbono-14 (

14C). Outra parte dos isótopos

radioactivos artificiais é lançada para a atmosfera durante acidentes em

centrais nucleares; são o caso do cobalto-60 (60

Co), zinco-65 (65

Zn), pra-

ta-110 (110

Ag), césio-137 (137

Cs), Plutónio-239 e 240 (239

Pu e240

Pu), ame-

rício-241 (241

Am), e o trítio (3H).



15 | P á g i n a

§III - GRANDEZAS, LIMITES E PRINCÍPIOS RADIOLÓGICOS

As magnitudes radiológicas podem ser classificadas da maneira que se segue:

Grandezas radiométricas. Magnitudes associadas a um campo de radiação

(fluência e fluxo de energia e de partículas, energia radiante, etc.).

Coeficientes de interacção. Magnitudes associadas com a interacção da radia-

ção com a matéria (coeficientes de atenuação mássico, linear, secção eficaz, etc.).

Grandezas dosimétricas. Magnitudes relacionadas com a medida da energia

absorvida e da sua distribuição. Derivam das duas anteriores (Dose absorvida, KERMA,

LET, etc.)

Grandezas de medição da radioactividade. Magnitudes associadas com o

campo de radiação produzido por determinadas substâncias (Actividade, actividade

específica, etc.).

Grandezas usadas em radioprotecção. Magnitudes relacionadas com os efeitos

biológicos produzidos pelas radiações em determinados órgãos ou tecidos (Dose Efecti-

va, Dose Equivalente em órgão, etc.).

III.1. GRANDEZAS DE MEDIÇÃO DA RADIOACTIVIDADE

III.1.1. ACTIVIDADE

A actividade (A) de uma fonte radioactiva é a grandeza Física que determina a

rapidez com que uma fonte radioactiva se desintegra. Ela é igual ao número de núcleos

que se desintegram na unidade de tempo. Matematicamente, expressa-se da seguinte

forma:

(1) 𝐴 =𝑑𝑁

𝑑𝑡

Onde dN é o valor esperado de núcleos atómicos desintegrados espontaneamente

durante o intervalo de tempo dt.

No sistema SI, a unidade de actividade é o Becquerel [Bq], e corresponde a acti-

vidade de uma fonte radioactiva que em 1 segundo espera-se que desintegre 1 núcleo,



16 | P á g i n a

ou 1 Bq = 1 desintegração por segundo (s-1

). A unidade antiga de actividade é o Curie

[Ci] e 1 Ci é a actividade de um grama de rádio.

1𝐶𝑖 = 3,7. 1010𝐵𝑞.

III.1.2. ACTIVIDADE ESPECÍFICA

A actividade específica é a actividade de uma fonte por unidade de massa.

(2) 𝐴𝑒𝑠𝑝 =𝑄

𝑚

A sua unidade SI é o Bq/Kg.

III.1.3. LEI FUNDAMENTAL DA DESINTEGRAÇÃO RADIOACTIVA

A probabilidade de que um certo número de núcleos excitados dN emita radia-

ção no intervalo de tempo dt não é afectada por processos Físicos e Químicos. Só

depende de 3 factores:

1. Do Número de núcleos radioactivos N não desintegrados existentes.

2. Do tempo dt.

3. Do elemento radioactivo (representado pela constante característica do isó-

topo radioactivo λ).

Assim se chega a seguinte equação diferencial de variáveis separáveis.

𝑑𝑁 = −𝜆𝑁𝑑𝑡 Onde o sinal (-) significa que o número de núcleos não desinte-

grados diminui com o tempo. A partir desta equação podemos escrever:

𝑑𝑁

𝑑𝑡= −𝜆𝑁 Ou seja a actividade A da fonte é igual a

(3) 𝐴 = 𝜆𝑁

Resolvendo a equação acima podemos escrever a solução como

(4) 𝑁 𝑡 = 𝑁0𝑒−𝜆𝑡

Ou o seu equivalente para a actividade

(5) 𝐴 𝑡 = 𝐴0𝑒−𝜆𝑡 .



17 | P á g i n a

III.1.3.1. Período de semi-desintegração

O intervalo de tempo no qual, uma fonte radioactiva desintegra metade dos seus

núcleos excitados, restando apenas N0/2 núcleos excitados é conhecido por período de

semi-desintegração (T1/2). Da equação 𝑁 𝑡 = 𝑁0𝑒−𝜆𝑡 , chega-se a relação entre T1/2 e λ.

(6) 𝑇12

=𝑙𝑛2

𝜆≅

0,693

𝜆

O período de semi-desintegração dos elementos radioactivos pode variar de

alguns milionésimos de segundo, a milhares de milhões de anos. Para vários radiofár-

macos8, interessa principalmente o tipo de radiação que emitem, e que tenham T1/2 rela-

tivamente pequenos (de poucas horas a alguns dias).

Em termos práticos uma fonte pode ser considerada como não radioactiva passa-

do no mínimo 5 períodos de semi-desintegração, desta maneira pode-se usar o T1/2 como

forma de descontaminação de uma área caso o elemento radioactivo em causa tenha um

T1/2 pequeno como no caso dos radiofármacos.

III.1.3.2. Lei da proporcionalidade inversa do quadrado da distância

Seja 𝐴 = 𝐴(𝑡), a actividade total

de uma fonte radioactiva.

Seja 𝐹 o fluxo, i.e., o número de

partículas que atravessa a superfície 𝑑𝑆 no

ponto P por unidade de tempo (ver figura

a esquerda), nesta figura, a distância entre

o detector e a superfície dS é apenas ilus-

trativa, na verdade, considera-se o detec-

tor situado sobre o ponto P, o módulo do

vector 𝐹 , será a actividade 𝐴𝑑 da fonte no

ponto P, i.e., 𝐹 = 𝐴𝑑 .

8 Elementos radioactivos usados em medicina.

Ilustração 5 - Lei do inverso do quadrado da distân-

cia. O fluxo F de partículas que atravessa a superfície

dS diminui com o quadrado da distância.



18 | P á g i n a

Então:

𝑑𝐴 = 𝐹 ∙ 𝑛 𝑑𝑆 ⇒

𝐴 = ( 𝐹 𝑛 cos(𝜃)𝑑𝑆𝑆

𝑛 É o vector unitário ( 𝑛 = 1) normal a superfície 𝑑𝑆; mas como o vector 𝐹 é

paralelo a 𝑛 (𝐹 ∕∕ 𝑛 ) quer dizer 𝜃 = 0, logo cos(𝜃) = 1.

Isto é:

𝐴 = 𝐴𝑑𝑑𝑆𝑆

Vamos além disto considerar que 𝐴𝑑 é o mesmo em todos os pontos da esfera S

(A radiação emitida não depende da direcção e é igualmente distribuída no espaço).

𝐴 = 𝐴𝑑𝑑𝑆𝑆

= 𝐴𝑑 𝑑𝑆𝑆

= 4𝜋𝑟2𝐴𝑑

(7) 𝐴𝑑 =𝐴

4𝜋

1

𝑟2= 𝐴0

1

𝑟2

A equação acima demonstra a relação da proporcionalidade inversa com o qua-

drado da distância r. Ela é válida caso o tamanho da fonte seja muito menor que a dis-

tância ao ponto de interesse P, deste modo a fonte pode ser considerada pontual.

III.2. GRANDEZAS DOSIMÉTRICAS

III.2.1. EXPOSIÇÃO

Exposição (X) é o valor absoluto da carga dos iões de um mesmo sinal produzi-

dos no ar quando todos os electrões libertados pelos fotões por unidade de massa de ar

são completamente detidos. Define-se para a radiação electromagnética ionizante, com

base na sua capacidade de produzir ionizações no ar. Esta grandeza é definida unica-

mente para a radiação electromagnética que interactua no ar.

A sua expressão matemática é:

(8) 𝑋 =𝑑𝑄

𝑑𝑚



19 | P á g i n a

Aqui, dQ corresponde a carga eléctrica total dos iões formados pela radiação, e

dm é o elemento de massa de ar.

No sistema SI, a unidade de exposição é o Coulomb por quilograma [C/Kg], e

corresponde a actividade de uma fonte radioactiva, que cria 1 C de carga eléctrica, em 1

Kg de ar seco. Outra unidade muito usada é o Roentgen [R] (Ler “réntguen”). 1𝐶

𝐾𝑔=

3976 𝑅

É possível obter a exposição X que produz uma fonte pontual de actividade A

num ponto situado a uma distância r durante um tempo t mediante a expressão:

(9) 𝑋 =Γ∙𝐴∙𝑡

𝑟2

Γ é uma constante específica de exposição, que é característica de cada radionu-

clídeo. Ora, como os valores de Γ são bem conhecidos e tabelados, esta equação é muito

útil na determinação da exposição, e concomitantemente da dose absorvida (ver Deter-

minação da dose absorvida conhecida a exposição na pág. 20).

III.2.2. KERMA

KERMA (K) energia cinética libertada por unidade de massa, é uma grandeza

não estocástica, aplicável a radiações indirectamente ionizantes como os fotões e os

neutrões. Quantifica a energia média transferida da radiação indirectamente ionizante

para a radiação directamente ionizante, sem levar em conta o que acontece após a trans-

ferência (Seuntjens, et al., 2005).

(10) 𝐾 =𝑑𝐸𝑡

𝑑𝑚

Onde 𝐸𝑡 é a energia média transferida pela radiação indirectamente ionizante

para as partículas carregadas (electrões), e m é a massa do meio exposto a radiação.

A sua unidade SI é o Joule por quilograma [J/Kg], denominada Gray [Gy].

𝐺𝑦 =𝐽

𝐾𝑔



20 | P á g i n a

III.2.3. CEMA

CEMA (C) energia convertida por unidade de massa. Ela é uma grandeza não

estocástica, aplicável a radiações directamente ionizantes como os protões e os elec-

trões.

(11) 𝐶 =𝑑𝐸𝑐

𝑑𝑚

Aqui dEc é a energia perdida pelas partículas carregadas (excepto electrões

secundários), numa unidade de massa. A unidade de CEMA é o Gray.

III.2.4. DOSE ABSORVIDA

A dose absorvida (D) é a energia média 𝑑𝐸 cedida pela radiação a um material

de massa dm e volume dV no ponto de interesse. Esta é uma grandeza não estocástica,

que se aplica tanto a radiações indirectamente ionizantes, como para aquelas directa-

mente ionizantes. A energia 𝑑𝐸 é a soma de toda energia que entra no volume de inte-

resse dV, menos toda a energia que sai deste mesmo volume, tendo em conta toda a

conversão massa-energia que venha a ocorrer (Seuntjens, et al., 2005).

A dose absorvida é a grandeza mais comummente medida, e a magnitude dosi-

métrica de maior interesse. A sua expressão matemática é:

(12) 𝐷 =𝑑𝐸

𝑑𝑚

A unidade SI de dose absorvida é o Gray (Gy). Outra unidade de dose absorvida

conhecida como unidade antiga é o rad e equivale a 0,01 Gy, i.e., 1Gy = 100 rad.

III.2.4.1. Determinação da dose absorvida conhecida a exposição

É possível calcular a dose absorvida num meio material conhecida a exposição,

pela equação:

(13) 𝐷 = 𝑓 ∙ 𝑋

Nesta equação D e X são a dose absorvida e a exposição correspondente respec-

tivamente.



21 | P á g i n a

𝑓 é um factor que depende do tipo de radiação, e das unidades de dose e exposi-

ção escolhidas. Por exemplo, A energia absorvida em 1 gr. de ar exposto a 1 R de raios

X é 0,869 rad. Quando as unidades de dose e de exposição são o rad e o Roentgen res-

pectivamente os valores de 𝑓 são em geral, muito próximos a 1 para os raios X de diag-

nóstico, em todos os tecidos biológicos excepto no tecido ósseo. A Tabela 1 apresenta

alguns valores do factor f para fotões de energia dos 10 KeV a 2 MeV.

Tabela 1 - Factor f que relaciona a dose absorvida com a exposição para fotões com energia de 10 KeV a 2 MeV

Dose absorvida/exposição

Energia Água Osso Músculo

(KeV) Gy∙Kg/C rad/R Gy∙Kg/C rad/R Gy∙Kg/C rad/R

10 35,4 0,914 135 3,48 35,8 0,925

15 35,0 0,903 150 3,86 35,8 0,924

20 34,7 0,895 158 4,09 35,8 0,922

30 34,4 0,888 165 4,26 35,7 0,922

40 34,5 0,891 157 4,04 35,9 0,925

50 35,0 0,903 137 3,53 36,1 0,932

60 35,6 0,920 113 2,91 36,5 0,941

80 36,7 0,946 75,4 1,94 36,9 0,953

100 37,2 0,960 56,2 1,45 37,2 0,96

150 37,6 0,971 41,3 1,065 37,4 0,964

200 37,7 0,973 38,1 0,982 37,4 0,965

300 37,8 0,974 36,6 0,944 37,4 0,966

400 37,8 0,974 33,3 0,936 37,4 0,966

500 37,8 0,975 36,2 0,933 37,4 0,966

600 37,8 0,975 36,1 0,932 37,4 0,966

800 37,8 0,975 36,1 0,931 37,4 0,966

1000 37,8 0,975 36,1 0,931 37,4 0,966

1500 37,8 0,975 36,0 0,930 37,4 0,966

2000 37,8 0,974 36,1 0,931 37,4 0,965

III.2.5. LET

A dose absorvida por si só não é suficiente para estimar o risco radiológico asso-

ciado a uma radiação. Ela requer uma estimativa paralela do grau em que a energia

depositada esta concentrada em volumes comparáveis com as porções sensíveis da célu-

la (Schimmerling, 2009). Isto consegue-se através do LET.



22 | P á g i n a

O LET (L) representa a energia dissipada dE por uma partícula carregada ao

atravessar um comprimento dl em todas as colisões com electrões. O LET tem grande

importância em Radiobiologia e em Radioprotecção, porque serve de base para o cálcu-

lo dos factores que ponderam a Qualidade da Radiação na avaliação do dano biológico.

(14) 𝐿 =𝑑𝐸

𝑑𝑙

A unidade SI de LET é o J/m, o KeV/µm é a unidade mais usada.

Valores típicos do LET de para radiações comummente usadas são apresentados na

Tabela 2.

Tabela 2 - Valores do LET das radiações mais comummente usadas. Fonte (Suntharalingam, et al., 2005)

Radiação Energia LET (KeV/µm)

Raio X 250 KVp 2

3 MeV 0.3

Raio gama (60Co)

0.3

Electrões 1 MeV 0.25

III.2.6. TAXA DE DOSE ABSORVIDA

A Taxa de dose (P): a taxa de dose representa a dose absorvida por um material

na unidade de tempo.

(15) 𝑃 =𝑑𝐷

𝑑𝑡

A unidade de P no SI é o Gy/s ou Sv/s. Também usa-se o rad/s.

III.3. GRANDEZAS DE RADIOPROTECÇÃO

III.3.1. DOSE EQUIVALENTE

A dose absorvida como definida acima não reflecte o grau de perigosidade asso-

ciado a cada tipo de radiação. Na verdade, observou-se que para iguais doses, alguns

tipos de radiação são mais perigosos do que outros. Por esta razão, definiu-se a dose

equivalente num meio (HR) como a dose absorvida por um material, multiplicado pelo

factor de qualidade wr desta radiação e o produto dos factores de modificação represen-

tado por N. N normalmente assume-se igual a unidade.



23 | P á g i n a

(16) 𝐻𝑅 = 𝐷𝑅 ∙ 𝑤𝑟 ∙ 𝑁 = 𝐷𝑅 ∙ 𝑤𝑟

DR é a dose absorvida pelo meio exposto a radiação R. O factor wr, denominado

factor de ponderação da radiação R, representa o peso da radiação em causar um dano

biológico, wr é uma grandeza adimensional maior ou igual que a unidade.

A unidade SI de dose equivalente é o Sievert [Sv] (1Sv = J/Kg). A unidade antiga

de dose equivalente é o rem, e equivale a 0,01 Sv, i.e., 1Sv = 100 rem. Na Tabela

seguinte apresenta-se os factores de ponderação wr para as radiações.

Tabela 3 - Factor de ponderação das radiações. Fonte (IAEA, 1993)

Tipo de radiação Energia wr

Fotões Todas 1

Electrões9 e muões Todas 1

Neutrões

<10 KeV 5

10 - 100 KeV 10

100 KeV - 2 MeV 20

2 - 20 MeV 10

>20 MeV 5

Protões >2 MeV 5

Partículas alfa, núcleos pesados fragmentos de fissão

20

III.3.1.1. Dose equivalente em órgão

A probabilidade de uma radiação causar um dano em determinado tecido orgâni-

co, não é o mesmo para todos eles. Verifica-se que determinados tecidos sofrem danos

maiores que outros para igual dose de uma mesma radiação (mesma dose equivalente).

Por este motivo quando o meio irradiado for um tecido ou órgão, define-se a dose equi-

valente em órgão HT como o produto da dose equivalente a que um órgão está exposto,

pelo factor de ponderação wt, que representa a susceptibilidade deste mesmo órgão em

sofrer um dano radiológico.

(17) 𝐻𝑇 = 𝐻𝑅 ∙ 𝑤𝑡

9 Excepto para electrões Auger emitidos do núcleo ao ADN, onde são aplicadas considerações

micro-dosimétricas especiais.



24 | P á g i n a

Tabela 4 - Factores de ponderação dos órgãos. Fonte (IAEA, 1993)

Tecido ou órgão wt

Gónadas 0,20

Medula óssea (vermelha) 0,12

Cólon 0,12

Pulmão 0,12

Estômago 0,12

Bexiga 0,05

Peito 0,05

Fígado 0,05

Esófago 0,05

Tiróide 0,05

Pele 0,01

Superfície óssea 0,01

Restante 0,05

Se o campo de radiação a que o órgão está exposto for composto de diferentes

tipos de radiação com diferentes factores de ponderação, então a dose equivalente neste

órgão é igual a soma das doses individuais de cada radiação, multiplicada pelo seu res-

pectivo factor de ponderação.

(18) 𝐻𝑇 = 𝑤𝑡 ∙ 𝐻𝑅 =𝑟 𝐷𝑇,𝑅 ∙ 𝑤𝑡 ∙ 𝑤𝑟 = 𝑤𝑡 ∙ 𝐷𝑇 ,𝑅 ∙ 𝑤𝑟𝑟𝑟

DT,R é a dose absorvida pelo órgão (ou tecido) T exposto a radiação R. A Tabela

4 apresenta os valores de wt, para os diferentes órgãos. Nesta tabela restante inclui todo

o órgão não explicitamente apresentado.

III.3.2. TAXA DE DOSE EQUIVALENTE

A taxa de dose equivalente (𝐻 ) Representa a dose equivalente absorvida por um

tecido na unidade de tempo.

(19) 𝐻 =𝑑𝐻

𝑑𝑡

A unidade SI de taxa de dose equivalente é o Sv/s, mas é muito comum o uso de

outras unidades como o Sv/h (sievert por hora) e o rem/h.



25 | P á g i n a

III.3.3. DOSE EFECTIVA

A Dose Efectiva E é a soma das doses ponderadas em todos os tecidos e órgãos

T do corpo devido as irradiações internas e externas. Como os factores de ponderação

wt, e wr são adimensionais, então a unidade de dose efectiva é também o Sv.

(20) 𝐸 = 𝐻𝑇𝑇

As grandezas dose equivalente e dose efectiva, são denominadas de magnitudes

limitadoras, porque é sobre elas a que se estabelecem os padrões de protecção radiológi-

ca, limitando a dose a que determinado órgão ou indivíduo pode estar exposto, tanto

profissionalmente como não (membros do público). Embora os limites de dose estejam

sujeitos a aprovação dos governos de cada país, os limites de dose recomendados pelo

ICRP em 1990 costumam ser adoptados pela maioria dos países e organizações interna-

cionais. Os limites de dose recomendados pelo ICRP são apresentados na Tabela 5.

Tabela 5 - Limites de dose recomendadas pelo ICRP. Fonte (ICRP, 1990)

Limites de dose

Ocupacional Pública

Dose efectiva 100 mSv em 5 anos (20 mSv por ano10

em média) 1 mSv num ano11

Dose equivalente anual no

Cristalino 150 mSv 15 mSv

Pele 500 mSv 50 mSv

Braços e pernas 500 mSv -

III.4. GESTÃO DO RISCO RADIOLÓGICO

Os princípios que se seguem são considerados regras de ouro na gestão do risco

radiológico.

10 O valor de dose efectiva ocupacional, não deve ultrapassar 50 mSv num único ano.

11 Esta dose deve advir de fontes artificiais não incluindo portanto a dose a que um indivíduo está

exposto devido a radiação de fundo local.



26 | P á g i n a

III.4.1. PRINCÍPIO DA JUSTIFICAÇÃO DA PRÁTICA.

Nenhuma prática envolvendo exposição a radiações deve ser tomada, a menos

que esta produza benefício suficiente ao indivíduo ou a sociedade para compensar os

prejuízos causados pela radiação (ICRP, 1990).

III.4.2. PRINCÍPIO DA OPTIMIZAÇÃO DA PROTECÇÃO

Na prática envolvendo fontes de radiação, a dose individual, o número de pes-

soas expostas a radiação, e a probabilidade de ocorrência de exposição a radiações,

devem ser mantidas tão baixo quanto razoavelmente possível (ALARA).

III.4.3. PRINCÍPIO DA LIMITAÇÃO DA DOSE

As doses a que um indivíduo está exposto resultantes das combinações de todas

as práticas relevantes devem ser sujeitas a limites. Este princípio tem como objectivo,

garantir que ninguém é exposto aos riscos da radiação julgados inaceitáveis para aquela

prática em situação normal (ICRP, 1990).

III.5. REGRAS DE PROTECÇÃO INDIVIDUAL

III.5.1. DISTÂNCIA

A protecção contra as radiações ionizantes, usando-se a distância como factor de

redução da exposição é o meio mais prático, de baixo custo e mais rápido numa situação

normal ou de emergência (Andreucci, 2007).

Como foi mostrado, a radiação diminui inversamente com o quadrado da distân-

cia (ver pág. 17), i.e., a intensidade da radiação diminui 4 vezes quando a distância

duplica. Por este facto, a distância representa um poderoso método para protecção radio-

lógica, a quando da ocorrência de acidentes, porque é de simples entendimento, e fácil

aplicação.

III.5.2. BARREIRAS DE PROTECÇÃO

O uso de barreiras é também um meio de protecção. Embora mais dispendioso,

porque envolve a obtenção de meios para construção, além de requerer autorização da



27 | P á g i n a

autoridade competente, é o meio mais eficaz, permitindo que se usem fontes maiores

com um máximo de protecção.

Na construção de blindagens, salvo casos em que se trabalha com fontes de mui-

to elevada energia (𝐸 > 10 𝑀𝑒𝑉), as blindagens costumam ser construídas para protec-

ção contra radiações gama, ou X. A razão para tal, consiste no facto de as partículas

carregadas e de massa em repouso diferentes de 0, serem fortemente absorvidas pelos

materiais, o que permite a sua total absorção com poucos mm de alumínio por exemplo.

Já as radiações electromagnéticas por não possuírem carga eléctrica nem massa em

repouso são mais difíceis de controlar, exigindo vários cm de chumbo para reduzi-la a

níveis aceitáveis.

A absorção de radiação electromagnética segue a lei de Bouguer-Lambert, i.e., a

intensidade de um feixe de raios gama, ao atravessar um material, diminui exponen-

cialmente com a espessura do material atravessado:

(21) 𝐼(𝐸) = 𝐼0𝑒−𝜇 𝐸 𝑥

Aqui, I é a intensidade da radiação que atravessa o meio de espessura 𝑥, I0 é a

intensidade do feixe antes de incidir sobre

a barreira.

O chumbo é o protector mais

comummente usado na protecção aos

raios-X por causa da sua alta densidade

(11340 Kg/m3), facilidade de instalação e

do baixo custo (Wikipedia).

A Tabela 6 mostra a espessura recomendada do chumbo que se deve usar como

protecção em função da energia do raio-X (os valores da energia não devem ultrapassar

os picos de tensão dados), saídas das recomendações do segundo Congresso internacio-

nal de Radiologia.

Um elemento muito importante a ter em conta nos cálculos de barreiras é o HVL

simbolizada por “X1/2”. Define-se HVL, como a espessura necessária para que um mate-

rial absorva metade da radiação que o atravessa, i.e., a intensidade da radiação que atra-

Ilustração 6 - Absorção. Esquema de um arranjo

experimental para a determinação da absorção da radia-

ção por um material.



28 | P á g i n a

vessa a barreira é igual a 50% (𝐼 =𝐼0

2) da radiação que sobre ela incide. O conhecimento

desse valor torna prático o cálculo imediato da espessura do material necessário para

reduzir o nível da radiação num local a ser protegido a níveis recomendados.

(Andreucci, 2007)

A partir de (21) e aplicando a condição 𝐼 =𝐼0

2 chega-se a expressão para a HVL.

(22) 𝐻𝑉𝐿 =𝑙𝑛2

𝜇≅

0,693

𝜇

Tabela 6 - Espessura mínima de chumbo necessária para a protecção contra os raios X, Vs energia da radiação.

(Fonte Wikipédia)

Picos de voltagem de geração dos raios-X (KV) Largura mínima de chumbo (mm)

75 1.0

100 1.5

125 2.0

150 2.5

175 3.0

200 4.0

225 5.0

300 9.0

400 15.0

500 22.0

600 34.0

900 51.0

Seguindo o mesmo raciocínio, define-se o TVL simbolizado por X1/10, como

sendo a espessura tal que deve ter um material, para que a radiação que sobre ele incida

seja reduzida em 1/10. Alguns valores para a HVL e a TVL dos materiais mais usas na

construção de barreiras são apresentados na Tabela 7.

Pode-se estabelecer uma relação entre HVL e TVL:

(23) 𝑋110 =

𝑙𝑛10

𝑙𝑛2∙ 𝑋1

2 = 𝑙𝑜𝑔210 ∙ 𝑋1

2 ≅ 3,322 ∙ 𝑋1

2



29 | P á g i n a

Tabela 7 - Valores de HVL e TVL, para alguns materiais mais usados na construção de barreiras. Fonte

(Andreucci, 2007)

Fonte radiação

Alumínio 2,3 g/cm3

(cm)

Chumbo 12 g/cm3

(cm)

Concreto 2,3 g/cm3

(cm)

Aço 7,8 g/cm3

(cm)

HVL TVL HVL TVL HVL TVL HVL TVL

Raios X

100 KVp 10,24 34 0,026 0,087 1,65 5,42 - -

200 KVp 2,2 7,32 0,043 0,142 2,59 8,55 - -

250 KVp - - 0,088 0,29 0,28 0,94 - -

300 KVp - - 0,147 0,48 0,31 1,04 - -

400 KVp - - 0,25 0,83 0,33 1,09 - -

Irídio 192 3,66 12,16 0,55 1,9 4,3 14 1,3 4,3

Cobalto 60 5,36 17,8 1,1 4 6,3 20,3 2 6,7

Césio 137 4,17 13,85 0,65 2,2 4,9 16,3 1,6 5,4

III.5.3. TEMPO DE EXPOSIÇÃO

A dose total acumulada é directamente proporcional ao tempo em que uma pes-

soa está exposta, então, uma forma de reduzir a dose total absorvida por um indivíduo,

consiste em manter a carga de trabalho num valor estritamente necessário. Segundo

Andreucci (2007), Se as condições de trabalho não permitem reduzir a taxa de exposi-

ção ambiental, a carga de trabalho consiste na ferramenta indispensável para compensar

a dose recebida por trabalhadores.



30 | P á g i n a

§IV - RADIOBIOLOGIA E EFEITOS BIOLÓGICOS DAS RADIAÇÕES

Efeitos biológicos da radiação são os efeitos que ocorrem quando a radiação

ionizante actua sobre tecidos vivos, causando danos ao material celular. As funções

celulares podem ser temporal ou permanentemente prejudicadas pela radiação ou a célu-

la pode ser destruída. A severidade da lesão depende do tipo de radiação a que a pessoa

está exposta, da dose absorvida total, da taxa de dose absorvida e da radiossensibilidade

do tecido envolvido (Encarta encyclopedia, 2008). Outro factor importante de que

depende a severidade da lesão é a presença de substâncias químicas como o oxigénio,

ou compostos considerados radiossensibilizadores.

Os efeitos biológicos da radiação provêm quase exclusivamente da modificação

da estrutura do ADN celular (Material de apoio ao estudante de Física Nuclear, 2009).

Estes dão-se segundo uma sequência de etapas. Na primeira etapa há a ionização do

material celular levando a ocorrência de reacções químicas. Seguem-se as alterações

químicas nas moléculas importantes como o ADN, concomitantemente, ocorre a morte

ou mutação da célula, e os efeitos ao organismo.

IV.1. MECANISMOS DE INTERACÇÃO DA RADIAÇÃO COM O ADN

A interacção da radiação com o ADN dá-se de forma directa ou indirecta.

No mecanismo directo, a radiação actua directamente sobre a molécula de

ADN, causando a sua ionização e alteração da sua estrutura química, ou a ruptura de

uma ou mesmo das duas cadeias de nucleotídeos.

No mecanismo indirecto, a radiação ioniza o meio, por exemplo o citoplasma,

criando espécies químicas reactivas (formação de radicais livres principalmente OH+,

H3O+, H

+ etc) que por sua vez interagem com a molécula alvo tal como o ADN. A

grande maioria das interacções radiação-ADN dá-se por mecanismo indirecto. Segundo

Alves (2009), cerca de 2/3 destas interacções são devido a este mecanismo. Como o

corpo humano é 60 – 90% água, grande parte das interacções são através de mecanis-

mos indirectos sobre as moléculas de água.



31 | P á g i n a

A interacção da radiação com a água, provoca a formação de pares de radicais

H2O+ e H2O

-. Como estes são iões instáveis, dissociam-se e formam cada um mais um

ião e um radical livre (marcado com um ponto).

𝐻2𝑂+ → 𝐻+ + 𝑂𝐻°

𝐻2𝑂− → 𝐻° + 𝑂𝐻−

Os radicais livres são espécies químicas altamente reactivas que podem combi-

nar com outros radicais livres para formar água ou combinarem-se entre si para forma-

rem peróxido de hidrogénio, H2O2 (água oxigenada), este composto é altamente tóxicos

para a célula. A molécula de peróxido de hidrogénio é quimicamente muito reactiva

provocando danos em moléculas de maior importância biológica. A presença de oxigé-

nio no meio celular potencia a actividade dos radicais livres e consequentemente o seu

efeito danoso.

IV.2. TIPOS DE DANOS NO ADN

Os danos causados pela radiação a molécula de ADN podem ser:

Rotura de uma das cadeias;

Destruição ou modificação de uma base;

Rotura das duas cadeias em pontos próximos;

Ligação cruzada entre cadeias;

Múltiplos danos numa zona localizada;

Os primeiros tendem a ser mais prováveis que os últimos, mas também menos

graves. Devido a presença de mecanismos de reparação do ADN, os danos simples não

costumam provocar efeitos biológicos (Material de apoio ao estudante de Física

Nuclear, 2009).

IV.3. POSSÍVEIS EFEITOS SOBRE A CÉLULA DEVIDO A SUA INTERACÇÃO

COM A RADIAÇÃO

Devido a interacção com a radiação, sobre a célula pode ocorrer um dos seguin-

tes efeitos:

1. Não há efeito. Neste caso os mecanismos de reparação celular são capazes

de reparar os danos causados a célula.



32 | P á g i n a

2. Mutação. A célula sobrevive com o seu ADN modificado. Caso estas muta-

ções ocorram nos genes responsáveis pela proliferação celular, deste efeito

pode resultar em carcinogénese, ou formação de cancro.

3. Falha reprodutiva. A célula morre ao tentar dividir-se.

4. Morte celular. Da interacção com a radiação podem ser formados radicais

tóxicos a célula ou a destruição de mecanismos essenciais da célula, resul-

tando na morte celular (apoptosis ou necrose).

IV.4. RADIOSSENSIBILIDADE

Algumas células e tecidos são mais sensíveis a radiação do que outros, i.e., são

mais fáceis de ser afectados pela radiação do que outras, e costumam manifestar estes

efeitos mais cedo também. Estas células e tecidos são designados como radiossensíveis.

Pelo contrário, outros tecidos costumam ser mais resistentes a radiação e denominam-se

radioresistentes.

IV.4.1. FACTORES QUE INFLUENCIAM A RADIOSSENSIBILIDADE CELULAR

Existem vários factores que influenciam a radiossenssibilidade de uma célula.

IV.4.1.1. Factores Físicos:

Taxa de dose. Embora os efeitos biológicos da radiação costumam a ser expres-

sos em relação a dose absorvida, a taxa de

dose absorvida tem muito mais importân-

cia ao nível da radiobiologia, pois os efei-

tos biológicos da radiação dependem não

necessariamente da dose mas da rapidez

com que esta dose é cedida a célula. É por

esta razão que os limites de dose costu-

mam a ser desenvolvidos em função da

taxa de dose e não da dose. Na Ilustração 7

mostra-se um gráfico que representa a taxa

de sobrevivência das células em função da dose para duas taxas de dose distintas. A

medida que a taxa de dose aumenta, a pendente da curva faz-se mais pronunciada,

Ilustração 7 - Número de células que sobrevivem em

função da dose para diferentes Taxas de dose.



33 | P á g i n a

expressando uma maior eficácia das altas taxas de doses, este fenómeno deve-se porque

as ionizações se produzem “concentradas” no tempo.

LET. Tal como já foi supracitado (ver LET na pág. 21), o LET é o principal fac-

tor na determinação da capacidade de uma

radiação produzir um dano numa célula.

Em geral as radiações de maior LET cos-

tumam ser mais danosas, (Material de

apoio ao estudante de Física Nuclear,

2009). Na Ilustração 8, está representada

graficamente a taxa de sobrevivência celu-

lar para amostras irradiadas com radiações

de baixo, e alto LET, a ordenada deste grá-

fico representa a taxa de sobrevivência

celular. A pendente da curva faz-se mais

pronunciada para as radiações de alto LET do para as de baixo LET, expressando uma

maior eficácia das radiações de alto LET na destruição das células.

Fraccionamento. Nos anos 20 do séc. XX verificou-se experimentalmente que

o efeito biológico de uma irradiação com uma dose DT é distinto ao de uma série de N

irradiações repetidas, cada uma com uma dose d = DT/N.

Esta diferença deve-se ao desencadeamento de mecanismos de reparação celular

após a irradiação.

IV.4.1.2. Factores Químicos:

Presença de oxigénio. A presença ou não de oxigénio molecular, no interior da

célula influencia o efeito biológico das radiações sobre esta. Quanto maior for a quanti-

dade de oxigénio molecular na célula, maior será o efeito biológico da radiação sobre

esta. Para determinar o grau de influência do oxigénio, estabelece-se o parâmetro OER.

O OER define-se como a razão entre a dose D necessária para produzir um efeito

X sobre uma célula sem Oxigénio e a dose Do necessária para produzir este mesmo efei-

to na presença de oxigénio.

Ilustração 8 – Dependência da taxa de sobrevivência

celular, com a dose para radiações de diferentes LET.



34 | P á g i n a

(24) 𝑂𝐸𝑅 =𝐷

𝐷𝑜

Este efeito é tanto maior para radiações de menor LET, e toma um valor proximo

de 1 (𝑂𝐸𝑅 ≈ 1) para radiação com LET superior a 135 KeV/µm (Suntharalingam, et al.,

2005).

Radioprotectores e radiossensibilizadores. Variados compostos químicos

podem alterar a forma como uma célula responde a radiação. Aquelas substâncias que

aumentam a sensibilidade da célula denominam-se radiossensibilizadores e as que

aumentam a resistência da célula são denominados radioprotectores. Elas geralmente

influenciam os efeitos indirectos da radiação por eliminação dos radicais livres.

IV.4.1.3. Factores inerentes a célula:

Fase do ciclo celular. As células são mais sensíveis a radiação durante a fase da

Mitose e a fase de pós-síntese da ADN, durante a Mitose a metafase é a mais sensível.

Contudo, são menos sensíveis durante o período preparatório para a síntese do ADN e

durante a síntese do ADN.

Grau de diferenciação. Quanto menos diferenciadas forem as células, mais

sensíveis são a radiação, i.e., células pouco especializadas numa tarefa específica são

mais sensíveis a radiação. É por esta razão que as células tronco da medula óssea são

fortemente afectadas durante a exposição a radiação. Pelo contrário células altamente

especializadas como as células musculares e nervosas são menos afectadas pela radia-

ção.

Taxa Mitótica. São mais sensíveis as células de alta taxa mitótica (células com

grande capacidade de divisão celular), as células nervosas além de altamente especiali-

zadas, tem uma taxa mitótica extremamente reduzida ou nula, daí a serem umas das

células com maior radioresistência.

IV.5. EFEITOS ESTOCÁSTICOS (PROBABILÍSTICOS)

Teoricamente qualquer radiação, independentemente da sua dose pode produzir

um efeito biológico. Isto porque mesmo no menor valor possível de dose (aquela que é

produzida pela exposição a um único “quantum” ou “partícula” de radiação ionizante),



35 | P á g i n a

esta possui energia suficiente para ionizar o material celular, e causar um efeito biológi-

co. Por esta razão, mesmo quando a dose de radiação é suficientemente pequena para

não produzir um efeito visível, permanece uma probabilidade de que esta radiação cause

um efeito danoso sobre as células ou tecidos.

Os efeitos estocásticos podem aparecer para qualquer nível de dose (não há

limiar) mas a probabilidade de que se produzam efeitos aumenta com a dose. A sua

aparição pode ocorrer anos depois da irradiação. O cancro induzido pela radiação e os

efeitos genéticos são estocásticos (Material de apoio ao estudante de Física Nuclear,

2009).

IV.6. EFEITOS DETERMINÍSTICOS

Quando a dose absorvida por um tecido ultrapassa um certo valor (limiar), os

efeitos da radiação podem ser observados, i.e., pode ser estabelecido uma relação causa

e efeito entre a radiação incidente e o dano observado. Estes efeitos podem ser imedia-

tos ou observados em períodos de tempo relativamente curtos. Por exemplo, uma dose

de 100 Sv distribuída sobre o corpo todo matará rapidamente uma pessoa, por dano no

sistema nervoso central. Uma dose de 3 Sv sobre todo o corpo leva a morte em 50% dos

casos. Entre os 3 e 1 Sv é bastante provável que venha a ocorrer um ferimento, devido a

radiação (Cobb, 1989). As exposições a pequenas partes do corpo são por sinal os aci-

dentes mais comuns e levam a danos localizados. Os danos causados aos vasos sanguí-

neos da zona afectada, causa mau funcionamento do órgão, e em caso de doses mais

elevadas levam a necrose e a gangrena (Encarta encyclopedia, 2008).

Os efeitos determinísticos são provocados pela morte celular ou pelo falho

reprodutivo, quando afectam uma importante proporção das células de um tecido. Os

efeitos determinísticos não aparecem até que a irradiação supere um determinado valor

limiar de dose. Se esse valor limiar é superado, a severidade do dano aumenta com a

dose.



36 | P á g i n a

§V - CONCLUSÃO

As radiações são na verdade, um dos temas mais controversos dos tempos

modernos. Embora criem alguma ansiedade na sua abordagem, pelo facto de estarem

associados a mitos e a acidentes nucleares, elas constituem um marco importante alcan-

çado pelo saber humano. A comprovar isto, está a sua enorme aplicação na medicina, na

indústria, na pesquisa científica, etc. Contudo, independentemente da sua importância e

da sua natureza, os riscos provenientes da sua utilização são reais e devem ser tratados

com a cautela que lhe é devida, porque os seus efeitos sobre os tecidos podem causar

lesões graves ou mesmo a morte.

Neste trabalho, estão espelhados os principais conceitos relacionados com a

radiação, sua natureza, efeitos sobre os tecidos vivos, e os principais padrões e regras de

protecção individual. Finalmente, para uma pessoa em geral, o assunto sobre as radia-

ções pode parecer um tema distante e assustador, mas o mais provável é que acabará

precisando das radiações em alguma altura da sua vida.

V.1. RECOMENDAÇÕES

Recomenda-se neste trabalho a criação e aprovação de legislação especial que

regulamente o uso e aplicação de fontes de radiação no país, embora reconhece-se aqui,

que a aprovação da lei nº 4/07 de 5 de Setembro, que institucionaliza a criação da Auto-

ridade Reguladora de Energia Atómica (AREA) e o Conselho Nacional de Radioprotec-

ção e Segurança Nuclear (CNRSN), constituem marcos importantes na criação de

condições para a regulamentação destas no país.



37 | P á g i n a

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—. X Rays. Wikipedia, the free enciclopedia. [Online] [Citação: 9 de Fevereiro de

2009.] http://en.wikipedia.org/wiki/X_rays.



39 | P á g i n a

ÍNDICE REMISSIVO

A

absorção · 8, 27

Actividade · 15

Específica · 16

ALARA · 9, 26

B

Becquerel · 8, 15

Antoine Henri · 8

blindagem · 8

bremsstrahlung · 14

C

CEMA · 9, 20

D

Dose absorvida · 15, 20, 21

dosimetria · 8

E

Efeitos

Determinísticos · 35

Estocásticos · 34

Ernest Rutherford · 11

espectro electromagnético · 11

Exposição · 18

Tempo de · 29

F

Factor

de ponderação do tecido · 23

de qualidade da radiação · 22

f · 21

Factores

Físicos · 32

inerentes a célula · 34

Químicos · 33

fotões · 11, 18, 19, 21

H

HVL · 9, 27, 28, 29

I

IAEA · 9, 37

ICRP · 9, 25, 37

Ionizante

Fonte de radiação · 13

Tipos de radiação · 13

isótopo radioactivo · 13, 16

K

KERMA · 9, 15, 19

L

LET · 15, 21, 22, 33, 34

M

Mecanismo de interação

Directo · 30

Indirecto · 30



40 | P á g i n a

O

OER · 9, 33

P

Partículas

alfa · 11

beta · 12

Princípio

da justificação da prática · 26

da limitação da dose · 26

de optimização da protecção · 26

protecção radiológica · 8, 12, 25, 26, 37

R

rad · 9, 20, 21, 22

Radiação · 10

Alfa · 12

Beta · 12

cósmica · 13

de origem artificial · 14

de origem Natural · 13

de partículas materiais · 11

de travagem · 14

electromagnética · 10

Gama · 12

Interna · 13

Ionizante · 12

mecânica · 10

mecanismos de interação com o ADN · 30

possíveis efeitos sobre a célula · 31

Terrestre · 13

radioactividade · 8, 14, 15

Artificial · 14

radioprotecção · 8, 12, 15, 22

Radioprotectores · 34

radiossensibilidade · 30, 32

Radiossensibilizadores · 34

rem · 9, 23, 24

Roentgen · 8, 9, 19, 21

Wilhelm Konrad · 8

S

semi-desintegração · 17

T

Taxa Mitótica · 34

TVL · 9, 28, 29

radiações - sua natureza, efeitos e protecção

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