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( Aula 1 )Introduo a Proteo Radiolgica

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    29-Jun-2015

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Proteo RadiolgicaIntroduoTendo em vista os danos biolgicos causados nos seres vivos pela exposio radiao tornou-se necessrio estabelecer meios de proteo aos que trabalham com radiao e populao em geral.Unidades de RadiaoExposio: X o quociente entre dQ por dm, onde dQ o valor absoluto da carga total de ons de um dado sinal, produzidos no ar, quando todos os eltrons (negativos e positivos) liberados pelos ftons no ar, em uma massa dm, so completamente freados no ar, ou seja: X = dQ/dm [ C m-2 ]O Fton Compton transfere a energia Etr ao eltron no ponto P. O eltron ioniza um trajeto at sua parada em Pend. Neste trajeto ele gera aprox. 30 pares de ons por keV de perda de energia, no volume de interesse de massa m.Ateno: Devido necessidade de se conhecer perfeitamente a massa do volume de material atingido e de coletar todaa carga de mesmo sinal num eletrodo, a medio da Exposio s factvel numa cmara de ionizao a ar, a cmara de ar livre (free-air).Isto significa que esta grandeza s pode ser definida para o ar e para ftons X ou gama. As radiaes alfa no conseguem penetrar na cmara para ionizar o ar, e as radiaes beta no permitem condies de homogeniedade ou equilbrio eletrnico na coleta dos eltrons.Exposio - UnidadeUnidade Especial: RNGTEN ( R ) que est relacionada com a unidade do SI pela relao: 1 R = 2.58 10-4 [ C kg-1]Exposio em Rngten, definida como sendo a quantidade de radiao X ou gama tal que, a emisso corpuscular ela associada, em um cm3 de ar, produz no mesmo, ons transportando uma u.e.s (unidade eletrosttica de carga) de cada sinal, nas condies normais de temperatura e presso (CNTP = 0C e 760 mmHg).Detectores por ionizaoEm detectores por ionizao, a radiao incidente cria pares de ons no volume de medida do detector. Este volume de medida geralmente preenchido com um gs ou uma mistura de gases. A quantidade de pares de ons criados so contados em um dispositivo de medida da corrente eltrica.Dose AbsorvidaOutro efeito da interao da radiao com a matria a transferncia de energia. Esta nem sempre toda absorvida, devido variedade de modos de interao e natureza do material. A relao entre a energia absorvida e a massa do volume de material atingido a base da definio da grandeza Dose absorvida.Assim, por exemplo, uma quantidade da energia transferida pode ser captada no processo de excitao dos tomos, ou perdida por radiao de freamento (raios X), cujos ftons podem escapar do material.Dose Absorvida: DPara especificar melhor as variaes espaciais e evitar a variao da quantidade de energia absorvida em diferentes pontos do volume do material, a Dose absorvida definida como uma funo num ponto P, de interesse, ou seja: D = dE/dm [ J kg-1 ]onde dE a energia mdia depositada pela radiao no ponto P de interesse, num meio de massa dm. A unidade antiga de dose absorvida, o rad (radiation absorved dose), que em relao unidade atual, o gray (Gy), vale: 1 Gy = 100 radExemplo:1) Injeta-se intravenosamente mercrio 197 que emite radiao gama em um paciente com 74 kg. Calcule a dose absorvida pelo paciente em rad e Gy, se a energia total absorvida pelo organismo do paciente for 7,4 x 10-2J.Soluo:E 7,4 x10 J 3 D ! 10 Gy D! D! m 74 kg2como 1Gy !100 rad , Temos 10 Gy !10 x10 rad !10 rad3 3 2 1Equivalente de DoseEsta grandeza, definida no Brasil como Dose Equivalente, uma traduo equivocada de Dose Equivalent das recomendaes da ICRP 26. Esta grandeza, assim denominada, ficou estabelecida nas normas da CNEN -3.01, e no vocabulrio dos usurios.A traduo correta seria Equivalente de dose, pois o conceito definido foi de equivalncia entre doses de diferentes radiaes para produzir o mesmo efeito biolgico. O Equivalente de Dose H, obtido multiplicando-se a dose absorvida D pelo Fator de qualidade Q, ou seja, H = DQ [Sv] (Sievert)Como vimos, o Equivalente de Dose H, obtido multiplicando-se a dose absorvida D pelo Fator de qualidade Q, ou seja, H = DQ. O fator de qualidade Q adimensional e constitui um fator de peso proveniente da simplificao dos valores da Eficincia Biolgica Relativa (RBE) dos diferentes tipos de radiao,na induo de deter-minado tipo de efeito biolgico. Na equivalncia, as diferenas entre as radiaes foram expressas pelos diferentes valores do LET (Linear Energy Transfer), ou seja, o valor de Q foi obtido em funo do LET.Os efeitos qumicos e biolgicos que ocorrem num meio exposto radiao dependem no s da energia absorvida pelo meio, mas tambm do tipo da radiao incidente e da distribuio da energia absorvida. Por exemplo, para uma mesma dose absorvida por um meio, o dano ser tanto maior quanto maior for a densidade de ionizao produzida pela radiao no meio.A unidade de dose equivalente, adotada pelo ICRU at 1975, foi o rem( roentgen equivalent men). 1 rem = 1 rad ( para ftons )Em 1975, a unidade adotada pela ICRU foi mudada para sievert ( Sv ) no Sistema Internacional. 1 Sievert = 1 Gray Como 1Gray = 100rem , temos: 1Sievert = 100 remNa prtica, por motivos de simplicidade, utiliza-se o valor mdio do Fator de Qualidade Q, com valores efetivos conforme a Tabela que segue. Estes valores no devem ser usados para avaliar os efeitos de exposies acidentais com altas doses.Tabela de Fatores de QualidadeTIPO DE RADIAORaios X, Radiao e eltronsQ 1 10Prtons e partculas com uma (1) unidade de carga e com massa de repouso maior que uma unidade de massa atmica e de energia desconhecidaNutrons com energia desconhecida Radiao e demais partculas com carga superior a uma (1) unidade de carga20 20Equivalente de Dose (Dose equivalente) no rgo, HT (ICRP 26) O Equivalente de Dose no rgo ou tecido, o equivalente de dose mdio em um tecido especfico T, expresso por: HT= DT QT onde QT o fator de qualidade mdio no rgo ou tecido T e DT a dose absorvidaEquivalente de Dose (Dose equivalente) Efetiva, HE (ICRP 26) O Equivalente de Dose Efetiva HE, tambm denominada de Equivalente de Dose de Corpo Inteiro HWB, (Whole Body) obtido pela relao, HE = T wT HT onde, wT o fator de peso do tecido ou rgo relevante e HT o equivalente de dose no rgo.Os valores de wT esto associados radiosensibilidade do rgo radiao e seus valores esto na Tabela seguinte.Fatores de PonderaoExemploUma pessoa ingere uma pequena quantidade de trtio que emite radiao beta de 18 Kev. A dose absorvida pelo tracto gastrintestinal de 500 mrad. Determine a dose equivalente em rem e em Sv.Soluo:H=D.Q Q = 1 ( VEJA TABELA) H=D H = 500 mrem = 5 mSvLimites Mximos PermissveisOs limites mximos permissveis, so estabelecidos de forma a restringirem os efeitos somticos, nos indivduos expostos, na sua descendncia direta e na populao como um todo.A CNEN e a ICRP recomendam, ento, limites de doses equivalentes diferentes para os trabalhadores com radiao e para o pblico como um todo. Levando em conta esses fatores e experincias anteriores, a ICRP fixou em 50 mSv o limite anual de dose equivalente para os que trabalham com radiao e de 5 mSv a dose anual para o indivduos pblico.ExemploDetermine a dose equivalente mxima permissvel por hora para um trabalhador com radiao. Soluo50 mSv mSv LMP ! ! 0,025 50 semanas x 40 h / semanas h rem mrem 0,025 x10 x100 ! 2,5 h h3A exposio externa ocorre quando o organismo for irradiado por uma fonte externa a ele. Trs fatores devem ser levados em considerao para diminuir o risco devido a essas exposies: tempo (t) , distncia (d) de permanncia relativos a fonte de radiao e blindagens apropriadas.De uma forma geral, pode-se dizer que a exposio diretamente proporcional ao tempo e inversamente proporcional ao quadrado da distncia em relao a fonte, considerada puntiforme, isto :kt X ! 2 dOBS: -k uma constante; -Mesmo que a fonte seja grande, ela poder ser considerada puntiforme se as distncias em relao mesma forem grandes. -No caso de tubos de raios-x, a constante k est relacionada ao mA e ao Kv aplicado no tubo.Exemplo:A taxa de dose equivalente para um trabalhador com radiao gama de 0,15 rem/h, a 1m da fonte. Sabendo-se que a mxima taxa de dose equivalente permissvel para esse trabalhador de 2,5 mrem/h, a que distncia da fonte ele poder permanecer?Soluo:Sendo : X1 = 0,15R/h X2 = 2,5 mR/hX1 ! kt d2 1D1= 1m D2 = ?e X2 !kt d22 2d2 !2Xd2 1 1 20,15x1 2 2 ! ! 60m d2 ! 60m d2 ! 7,75m 3 2,5x10Exerccios1) Injeta-se intravenosamente mercrio- 197 que emite radiao gama em um paciente com 100 kg. Calcule a dose absorvida pelo paciente, se a energia total absorvida pelo organismo do paciente for 1,9 x 10-2 J.2) Durante um exame com raios-x, so absorvidos uniformemente pelo tero 5 rads. Determine a energia absorvida por grama pelo tero.3) Durante um exame com raios X, so absorvidas uniformemente pelos rins 1,0 x 10-2 Gy. Determine a energia absorvida por grama pelos rins.4) Calcule a energia trmica absorvida por unidade de massa por um bloco de grafite de um calormetro quando a temperatura do bloco se elevar de 0,2C. Suponha que o calor especfico do grafite seja 170 cal/kg. C.5) Determine a mxima dose equivalente permissvel por semana por um trabalhador com radiao.6)O tubo de raios-x de um dentista opera com um taxa de exposio de 3R/h a 1m do tubo. Aumentando-se a corrente eletrnica do tubo por um fator 10, a nova taxa de exposio ser 30R/h. A que distncia da mquina dever trabalhar o dentista para que a taxa de exposio continue sendo de 3R/h.7) A taxa de dose equivalente a 1m de uma fonte que emite radiao gama de 0,64 rem/h. Levando em considerao o limite mximo permissvel, calcule: a) A distncia da fonte na qual uma pessoa pode trabalhar durante 50 semanas ao ano, a 40 horas por semana. b) A reduo que deve ser feita no nmero de horas por semana, se a mxima distncia possvel de trabalho for 11,3m.8) O radioistopo fsforo-32 administrado a um paciente com 64 kg. Cada tomo desse radioistopo emite uma partcula beta com energia de 0,698 Mev numa desintegrao. Se a dose absorvida no deve superar 1 rad, calcule a quantidade em gramas de fsforo-32 que pode ser ingerida pelo paciente.9) 1,97x10-9g de mercrio-197 administrado a um paciente de 74 kg, na deteco de um tumor. Cada tomo de mercrio-197 emite um raio gama de 77 Kev numa desintegrao. Calcule a energia total e a dose total absorvida pelo paciente.