O que é Sievert – Unidade de Dose Equivalente – Definição

Na proteção contra radiação, o sievert é uma unidade derivada de dose equivalente e dose efetiva. O sievert representa o efeito biológico equivalente ao depósito de um joule de energia de raios gama em um quilograma de tecido humano. Dosimetria de Radiação

sievert - radiaçãoNa proteção contra radiação, o sievert é uma unidade derivada de dose equivalente e dose efetiva. O sievert representa o efeito biológico equivalente ao depósito de um joule de energia de raios gama em um quilograma de tecido humano. A unidade de sievert é importante na proteção contra radiação e recebeu o nome do cientista sueco Rolf Sievert, que fez muitos dos primeiros trabalhos sobre dosimetria em terapia de radiação.

Como foi escrito, o crivo é usado para quantidades de doses de radiação, como doses equivalentes e doses efetivas. Dose equivalente (símbolo T ) é uma quantidade de dose calculada para órgãos individuais (índice T – tecido). A dose equivalente é baseada na dose absorvida para um órgão, ajustada para levar em conta a eficácia do tipo de radiação . Dose equivalente é dada a símbolo H t . A unidade SI de t é o Sievert (Sv) ou mas REM (homem equivalente roentgen) ainda é vulgarmente utilizado ( 1 Sv = 100 REM ).

Sievert e Gray

Para protecção contra as radiações fins, a dose absorvida é calculada a média ao longo de um órgão ou tecido, T, e esta absorvida média dose é ponderado para a qualidade de radiação em termos do factor de ponderação da radiação , W R , para o tipo e a energia da radiação incidente sobre o corpo. O fator de ponderação da radiação é um fator adimensional usado para determinar a dose equivalente da dose absorvida média sobre um tecido ou órgão e baseia-se no tipo de radiação absorvida. A dose ponderada resultante foi designada como a dose equivalente de órgão ou tecido:

dose equivalente - equação - definição

Fatores de ponderação por radiação - corrente - ICRP
Tabela de fatores de ponderação da radiação. Fonte: ICRP Publ. 103: As recomendações de 2007 da Comissão Internacional de Proteção Radiológica

Uma dose equivalente de um Sievert representa a quantidade de dose de radiação equivalente, em termos de dano biológico especificado , a um cinza de raios X ou raios gama . Uma dose de um Sv causada pela radiação gama é equivalente a uma deposição de energia de um joule em um quilograma de tecido. Isso significa que um crivo é equivalente a um cinza de raios gama depositados em certos tecidos. Por outro lado, danos biológica semelhante (uma Sievert) pode ser causado apenas por 1/20 cinza de alfa radiação (devido à alta W R de alfa radiação). Portanto, o sievert não é uma unidade de dose física. Por exemplo, uma dose absorvida de 1 Gy por partículas alfa levará a uma dose equivalente a 20 Sv. Isso pode parecer um paradoxo. Isso implica que a energia do campo de radiação incidente em joules aumentou em um fator de 20, violando as leis de conservação de energia . No entanto, este não é o caso. Sievert é derivado da dose física absorvida em quantidade, mas também leva em consideração a eficácia biológica da radiação, que depende do tipo e energia da radiação. O fator de ponderação da radiação faz com que o crivo não possa ser uma unidade física.

Uma peneira é uma grande quantidade de dose equivalente. Uma pessoa que absorveu uma dose de 1 Sv no corpo inteiro absorveu um joule de energia em cada kg de tecido corporal (no caso de raios gama).

Doses equivalentes  medidas na indústria e na medicina geralmente têm doses mais baixas do que uma peneira, e os seguintes múltiplos são frequentemente usados:

1 mSv (milissegundo) = 1E-3 Sv

1 µSv (microsievert) = 1E-6 Sv

As conversões das unidades SI para outras unidades são as seguintes:

  • 1 Sv = 100 rem
  • 1 mSv = 100 mrem

Fatores de ponderação por radiação – ICRP

Para radiação de fóton e elétron, o fator de ponderação da radiação tem o valor 1 independentemente da energia da radiação e para a radiação alfa o valor 20. Para a radiação de nêutrons, o valor depende da energia e atinge de 5 a 20.

Fatores de ponderação de radiação
Fonte: ICRP, 2003. Efetividade biológica relativa (RBE), fator de qualidade (Q) e fator de ponderação de radiação (wR). Publicação ICRP 92. Ann. ICRP 33 (4).

Em 2007, o ICRP publicou um novo conjunto de fatores de ponderação de radiação (ICRP Publ. 103: As Recomendações de 2007 da Comissão Internacional de Proteção Radiológica). Esses fatores são apresentados abaixo.

Fatores de ponderação por radiação - corrente - ICRP
Fonte: ICRP, 2007. Publ. 103: As recomendações de 2007 da Comissão Internacional de Proteção Radiológica.

Como mostrado na tabela, aw R de 1 é para todas as radiações de baixa LET, ou seja, raios X e raios gama de todas as energias, bem como elétrons e múons. Uma curva suave, considerada uma aproximação, foi ajustada aos w R valores como uma função da energia incidente de neutrões. Note que E n é a energia de nêutrons em MeV.

fator de ponderação por radiação - nêutrons - ICRP
O fator de ponderação de radiação wR para nêutrons introduzido na Publicação 60 (ICRP, 1991) como uma função descontínua da energia de nêutrons (- – -) e a modificação proposta (-).

Assim, por exemplo, uma dose absorvida de 1 Gy por partículas alfa levará a uma dose equivalente a 20 Sv, e estima-se que uma dose equivalente de radiação tenha o mesmo efeito biológico que uma quantidade igual de dose absorvida de raios gama, que é dado um fator de ponderação de 1.

Veja também: Fator da qualidade

Exemplos de doses em Sieverts

Devemos notar que a radiação está à nossa volta. Dentro, ao redor e acima do mundo em que vivemos. É uma força de energia natural que nos rodeia. É uma parte do nosso mundo natural que está aqui desde o nascimento do nosso planeta. Nos pontos a seguir, tentamos expressar enormes faixas de exposição à radiação, que podem ser obtidas de várias fontes.

  • 0,05 µSv – Dormindo ao lado de alguém
  • 0,09 µSv – Morando a 48 quilômetros de uma usina nuclear por um ano
  • 0,1 µSv – Comendo uma banana
  • 0,3 µSv – Morando a 80 quilômetros de uma usina a carvão por um ano
  • 10 µSv – Dose diária média recebida do fundo natural
  • 20 µSv – radiografia de tórax
  • 40 µSv – Um voo de avião de 5 horas
  • 600 µSv – mamografia
  • 1 000 µSv – Limite de dose para membros individuais do público, dose efetiva total por ano
  • 3 650 µSv – Dose média anual recebida do fundo natural
  • 5 800 µSv – tomografia computadorizada do tórax
  • 10 000 µSv – Dose média anual recebida do ambiente natural em Ramsar, Irã
  • 20 000 µSv – tomografia computadorizada de corpo inteiro
  • 175 000 µSv – Dose anual de radiação natural em uma praia de monazita perto de Guarapari, Brasil.
  • 5 000 000 µSv – Dose que mata um ser humano com um risco de 50% dentro de 30 dias (LD50 / 30), se a dose for recebida por um período muito curto .

Como pode ser visto, doses baixas são comuns na vida cotidiana. Os exemplos anteriores podem ajudar a ilustrar magnitudes relativas. Do ponto de vista das consequências biológicas, é muito importante distinguir entre doses recebidas em períodos curtos e prolongados . Uma “ dose aguda ” é aquela que ocorre por um período curto e finito de tempo, enquanto uma “ dose crônica ””É uma dose que continua por um longo período de tempo, para que seja melhor descrita por uma taxa de dose. Altas doses tendem a matar células, enquanto doses baixas tendem a danificá-las ou alterá-las. Doses baixas espalhadas por longos períodos de tempo não causam problemas imediatos a nenhum órgão do corpo. Os efeitos de baixas doses de radiação ocorrem no nível da célula e os resultados podem não ser observados por muitos anos.

Cálculo da taxa de dose protegida em Sieverts

Suponha a fonte isotrópica pontual que contém 1,0 Ci de 137 Cs , que tem uma meia-vida de 30,2 anos . Observe que a relação entre a meia-vida e a quantidade de radionuclídeo necessária para gerar uma atividade de um curie é mostrada abaixo. Essa quantidade de material pode ser calculada usando λ, que é a constante de decaimento de determinado nuclídeo:

Curie - Unidade de Atividade

Cerca de 94,6% decai por emissão beta em um isômero nuclear metaestável de bário: bário-137m. O pico principal de fótons de Ba-137m é 662 keV . Para esse cálculo, suponha que todos os decaimentos passem por esse canal.

Calcule a taxa de dose primária do fóton , em cinza por hora (Gy.h -1 ), na superfície externa de uma blindagem de chumbo de 5 cm de espessura. Em seguida, calcule a taxa de dose equivalente . Suponha que esse campo de radiação externa penetre uniformemente por todo o corpo. A taxa de dose primária de fótons negligencia todas as partículas secundárias. Suponha que a distância efetiva da fonte do ponto de dose seja 10 cm . Também devemos assumir que o ponto de dose é um tecido mole, que pode ser razoavelmente simulado pela água e usamos o coeficiente de absorção de energia em massa da água.

Veja também: Atenuação de raios gama

Veja também: Blindagem de raios gama

Solução:

A taxa de dose primária de fótons é atenuada exponencialmente , e a taxa de dose de fótons primários, levando em consideração o escudo, é dada por:

cálculo da taxa de dose

Como pode ser visto, não consideramos o acúmulo de radiação secundária. Se partículas secundárias forem produzidas ou se a radiação primária mudar sua energia ou direção, a atenuação efetiva será muito menor. Essa suposição geralmente subestima a taxa de dose verdadeira, especialmente para blindagens espessas e quando o ponto de dose está próximo à superfície da blindagem, mas essa suposição simplifica todos os cálculos. Nesse caso, a taxa real de dose (com o acúmulo de radiação secundária) será mais de duas vezes maior.

Para calcular a taxa de dose absorvida , precisamos usar a fórmula:

  • k = 5,76 x 10 -7
  • S = 3,7 x 10 10 s -1
  • E = 0,662 MeV
  • μ t / ρ =  0,0326 cm 2 / g (os valores estão disponíveis no NIST)
  • μ = 1,289 cm -1 (os valores estão disponíveis no NIST)
  • D = 5 cm
  • r = 10 cm

Resultado:

A taxa de dose absorvida resultante em cinza por hora é então:

taxa de dose absorvida - cinza - cálculo

Como o fator de ponderação da radiação para os raios gama é igual a um e assumimos o campo uniforme da radiação, podemos calcular diretamente a taxa de dose equivalente a partir da taxa de dose absorvida como:

dose equivalente - sievert - cálculo

Se queremos dar conta do acúmulo de radiação secundária, precisamos incluir o fator de acúmulo. A fórmula estendida para a taxa de dose é então:

taxa de dose absorvida - cinza

 

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