O que é taxa de dose absorvida – Definição

Dose absorvida é definida como a quantidade de energia depositada pela radiação ionizante em uma substância. Dose absorvida é dado o símbolo D . A dose absorvida é geralmente medida em uma unidade chamada cinza (Gy), que é derivada do sistema SI. Às vezes, a unidade não-SI rad também é usada, predominantemente nos EUA.

Unidades de dose absorvida:

• Gray . Uma dose de um cinza é equivalente a uma unidade de energia (joule) depositada em um quilograma de uma substância.
• RAD . Uma dose de um rad é equivalente à deposição de cem ergs de energia em um grama de qualquer material.

Taxa de dose absorvida

A taxa de dose absorvida é a taxa na qual uma dose absorvida é recebida. É uma medida da intensidade da dose de radiação (ou força). A taxa de dose absorvida é, portanto, definida como:

Nas unidades convencionais, é medido em mrad / s ,  rad / h, mGy / s ou Gy / h. Como a quantidade de exposição à radiação depende diretamente (linearmente) do tempo que as pessoas passam perto da fonte de radiação, a dose absorvida é igual à força do campo de radiação (taxa de dose) multiplicada pelo tempo gasto nesse campo. O exemplo acima indica que uma pessoa pode esperar receber uma dose de 25 millirems, permanecendo em um campo de 50 millirems / hora por trinta minutos.

Exemplos de doses absorvidas em cinzas

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 seguintes, tentamos expressar enormes faixas de exposição à radiação, que podem ser obtidas de várias fontes.

• 0,05 µGy – Dormindo ao lado de alguém
• 0,09 µGy – Morando a 48 quilômetros de uma usina nuclear por um ano
• 0,1 µGy – Comendo uma banana
• 0,3 µGy – Morando a 80 quilômetros de uma usina a carvão por um ano
• 10 µGy – Dose média diária recebida do fundo natural
• 20 µGy – radiografia de tórax
• 40 µGy – Um voo de avião de 5 horas
• 600 µGy – mamografia
• 1 000 µGy – Limite de dose para membros individuais do público, dose efetiva total por ano
• 3 650 µGy – Dose média anual recebida do fundo natural
• 5 800 µGy – Tomografia computadorizada de tórax
• 10 000 µGy – Dose média anual recebida do ambiente natural em Ramsar, Irã
• 20 000 µGy – tomografia computadorizada de corpo inteiro
• 175 000 µGy – Dose anual de radiação natural em uma praia de monazita perto de Guarapari, Brasil.
• 5 000 000 µGy – 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

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:

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.

Determine 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. 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:

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:

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: