Nick Connor

Nos reatores nucleares, a energia térmica produzida pelas fissões nucleares é proporcional ao nível do fluxo de nêutrons . Portanto, do ponto de vista da segurança do reator, é da maior importância medir e controlar o fluxo de nêutrons e a distribuição espacial do fluxo de nêutrons no reator corretamente e com a instrumentação apropriada. Para esse fim, várias instrumentações nucleares são instaladas. Essas medições geralmente são realizadas fora do núcleo do reator, mas também são realizadas de dentro do núcleo. Portanto, instrumentações nucleares são geralmente categorizadas como:

• Excore Instrumentação Nuclear
• Incore Instrumentação Nuclear

Ambos os sistemas são baseados na detecção de nêutrons . Mas existem usinas de energia que medem a energia térmica usando o monitoramento de energia com nitrogênio-16. Um monitoramento de potência N-16 tem várias vantagens sobre as medições de potência ΔT e excore. O sistema baseado neste método monitora a energia térmica do NSSS (Sistema de Fornecimento de Vapor Nuclear), detectando o nível de nitrogênio-16 presente no sistema de refrigeração. O nitrogênio-16 é um isótopo de nitrogênio gerado pela ativação de nêutrons do oxigênio contido na água. Tem uma meia-vida curta de 7,1 segundos e decai por decaimento beta . Este decaimento é acompanhado pela emissão de raios gama muito energéticos(6 MeV), que pode facilmente penetrar na parede da tubulação de alta pressão e, portanto, pode ser facilmente medido por câmaras de íons localizadas na tubulação da perna quente de cada circuito do líquido de arrefecimento.

¹ n + ¹⁶ O → ¹ p + ¹⁶ N (reação de ativação)

 ¹⁶ N → ¹⁶ O + β + γ (decaimento radioativo)

Isótopos de nitrogênio-16 são formados pela ativação rápida de nêutrons do oxigênio-16 contido na água. A ativação resulta de uma reação limiar que requer nêutrons rápidos> 10 MeV . A concentração de nitrogênio-16 presente no refrigerante primário está em equilíbrio radioativo e é diretamente proporcional à taxa de fissão no núcleo, portanto, à potência do reator. Essa ativação da água de refrigeração requer uma blindagem biológica extra em torno da planta do reator nuclear. É o raio gama de alta energia do nitrogênio-16 que causa a maior preocupação. É por isso que a água que esteve recentemente dentro de um núcleo de reator nuclear deve ser protegida até que essa radiação diminua. Um a dois minutos é geralmente suficiente.

Da mesma forma que no sistema de instrumentação nuclear excore, também esse sistema de monitoramento N-16 deve ser calibrado . A potência térmica precisa do reator pode ser medida apenas por métodos baseados no balanço de energia do circuito primário ou no balanço de energia do circuito secundário . Esses métodos fornecem a potência do reator mais precisa.

Os detectores de nêutrons auto-alimentados ( SPND ) são detectores de nêutrons que estão sendo amplamente utilizados em reatores para monitorar o fluxo de nêutrons devido à sua adaptabilidade para ambientes severos no núcleo. Os SPNDs podem fazer parte do sistema de monitoramento de fluxo de nêutrons, que fornece informações detalhadas sobre a distribuição do fluxo de nêutrons e, portanto, as margens desses limites de pico de potência. Esses detectores usam o processo básico de decaimento radioativo de seu material de ativação de nêutrons para produzir um sinal de saída. Como o nome indica, os   SPNDs não precisam de uma fonte de tensão externa para criar um potencial de tensão no detector. Em vez disso, uma corrente é produzida no detector como resultado da ativação de nêutronse posterior decaimento beta do próprio detector. Devido à emissão dessas partículas beta (elétrons), o fio se torna cada vez mais carregado positivamente. O potencial positivo do fio faz com que uma corrente flua no resistor R. A corrente de elétrons do decaimento beta pode ser medida diretamente com um amperímetro.

Vantagens dos SPNDs

Existem duas vantagens principais do detector de nêutrons auto-alimentado:

• É necessária muito pouca instrumentação, geralmente apenas um milivoltímetro ou um amperímetro
• O material emissor tem uma vida útil muito maior do que o revestimento de boro ou urânio-235 usado nas câmaras de fissão.

Desvantagens dos SPNDs

Por outro lado, também existem desvantagens, uma delas está associada ao fato de que as correntes, mesmo em operação com potência máxima, são muito baixas. Portanto, os SPNDs não conseguem fornecer informações sobre a distribuição de fluxo em operação de baixa potência (10% ou menos). A principal desvantagem do detector de nêutrons autoalimentado é que o material do emissor decai com uma meia-vida característica, que determina o tempo de resposta do detector.

Referência Especial: William H. Todt, Sr. CARACTERÍSTICAS DOS DETECTORES DE NEUTRO AUTOMÓVEIS UTILIZADOS EM RATORES DE ENERGIA. Corporação de tecnologia de imagem e detecção. Nova york.

Os detectores de nêutrons auto-alimentados ( SPND ) são detectores de nêutrons que estão sendo amplamente utilizados em reatores para monitorar o fluxo de nêutrons devido à sua adaptabilidade para ambientes severos no núcleo. Os SPNDs podem fazer parte do sistema de monitoramento de fluxo de nêutrons, que fornece informações detalhadas sobre a distribuição do fluxo de nêutrons e, portanto, as margens desses limites de pico de potência. Esses detectores usam o processo básico de decaimento radioativo de seu material de ativação de nêutrons para produzir um sinal de saída. Como o nome indica, os   SPNDs não precisam de uma fonte de tensão externa para criar um potencial de tensão no detector. Em vez disso, uma corrente é produzida no detector como resultado da ativação de nêutronse posterior decaimento beta do próprio detector. Devido à emissão dessas partículas beta (elétrons), o fio se torna cada vez mais carregado positivamente. O potencial positivo do fio faz com que uma corrente flua no resistor R. A corrente de elétrons do decaimento beta pode ser medida diretamente com um amperímetro.

Existem duas vantagens principais do detector de nêutrons auto-alimentado:

• É necessária muito pouca instrumentação, geralmente apenas um milivoltímetro ou um amperímetro
• O material emissor tem uma vida útil muito maior do que o revestimento de boro ou urânio-235 usado nas câmaras de fissão.

Por outro lado, também existem desvantagens, uma delas está associada ao fato de que as correntes, mesmo em operação com potência máxima, são muito baixas. Portanto, os SPNDs não conseguem fornecer informações sobre a distribuição de fluxo em operação de baixa potência (10% ou menos). A principal desvantagem do detector de nêutrons autoalimentado é que o material do emissor decai com uma meia-vida característica, que determina o tempo de resposta do detector.

O SPND típico é um cabo coaxial que consiste em:

• Emissor . Um eletrodo interno, que é feito de um material que absorve um nêutron e sofre decaimento radioativo emitindo um elétron (decaimento beta). O emissor geralmente é feito de ródio e é usado para produzir elétrons.
• Isolamento. O emissor é cercado por isolamento, que geralmente é feito de óxido de alumínio.
• Colecionador . As paredes metálicas do detector envolvem essas peças e servem como coletor para o. elétrons que são produzidos.- O coletor é conectado ao potencial de aterramento,

Os detectores de nêutrons auto-alimentados geralmente são colocados no tubo de instrumentação de um conjunto de combustível; eles podem monitorar todo o comprimento dos conjuntos de combustível selecionados para fornecer um mapa tridimensional extremamente preciso da distribuição do fluxo de nêutrons . Usando esses dados, a reconstrução do fluxo de nêutrons também pode ser realizada no restante do núcleo do reator.

Os materiais típicos usados ​​para o emissor são cobalto, cádmio, ródio e vanádio. Esses materiais devem ser utilizados porque possuem temperaturas de fusão relativamente altas, seções transversais relativamente altas aos nêutrons térmicos e são compatíveis com o processo de fabricação do SPND.

Referência Especial: William H. Todt, Sr. CARACTERÍSTICAS DOS DETECTORES DE NEUTRO AUTOMÓVEIS UTILIZADOS EM RATORES DE ENERGIA. Corporação de tecnologia de imagem e detecção. Nova york.

Emissor de ródio – SPND à base de ródio

Um dos possíveis materiais é o ródio como emissor. Um SPND com um emissor de ródio tem uma sensibilidade relativamente alta , alta taxa de queima , perturba a densidade de energia local e tem um sinal ( duas vezes ) atrasado . O detector à base de ródio é o tipo de corrente beta do detector auto-alimentado, que usa a seguinte reação de ativação para produzir uma corrente que pode ser medida.

¹ n + ¹⁰³ Rh → ¹⁰⁴ Rh → ¹⁰⁴ Pd + β

Como pode ser visto, um nêutron capturado pelo ródio-103 faz com que um átomo de ródio-103 se torne um átomo radioativo de ródio-104 . O ródio-104 decai em paládio-104 mais uma partícula beta ( elétron ). A partícula beta tem energia suficiente para passar pelo isolador e alcançar o coletor. A meia-vida do ródio-104 ativado é de 42,3 segundos, o que atrasa a emissão da partícula carregada. O detector à base de ródio usa essa produção de partículas beta (elétrons) para criar uma corrente proporcional ao número de nêutrons capturados pelo emissor, que também é proporcional à densidade de potência do reator local. Uma parte do fluxo atual do detector é devido a raios gama. Para compensar esse sinal incorreto, uma correção de fundo é realizada através do detector de fundo, que consiste nos mesmos componentes que o detector, exceto que o ródio é removido.

O Rhodium-103 possui uma seção transversal de captura de 133 celeiros para nêutrons térmicos e uma ressonância em 1,25 eV. Essa reação leva à produção de ¹⁰⁴ Rh com T _1/2 = 42 s, que é beta radioativo. Deve-se notar que cerca de 11 celeiros pertencem à reação na qual um isômero ^104m Rh é produzido (com T _1/2 = 4,4 min).

As seguintes características são típicas quando usadas em reatores de potência térmica (por exemplo, PWR).

• A taxa de queima de ródio é de 0,39% ao mês em um fluxo térmico de nêutrons de 10 ¹³ n / cm ² / s.
• 92% do sinal tem meia-vida de 42 segundos.
• 8% do sinal tem meia-vida de 4,4 minutos.
• A emissão beta tem uma energia de 2,44 MeV.

Os detectores de nêutrons auto-alimentados ( SPND ) são detectores de nêutrons que estão sendo amplamente utilizados em reatores para monitorar o fluxo de nêutrons devido à sua adaptabilidade para ambientes severos no núcleo. Os SPNDs podem fazer parte do sistema de monitoramento de fluxo de nêutrons, que fornece informações detalhadas sobre a distribuição do fluxo de nêutrons e, portanto, as margens desses limites de pico de potência. Esses detectores usam o processo básico de decaimento radioativo de seu material de ativação de nêutrons para produzir um sinal de saída. Como o nome indica, os   SPNDs não precisam de uma fonte de tensão externa para criar um potencial de tensão no detector. Em vez disso, uma corrente é produzida no detector como resultado da ativação de nêutronse posterior decaimento beta do próprio detector. Devido à emissão dessas partículas beta (elétrons), o fio se torna cada vez mais carregado positivamente. O potencial positivo do fio faz com que uma corrente flua no resistor R. A corrente de elétrons do decaimento beta pode ser medida diretamente com um amperímetro.

Existem duas vantagens principais do detector de nêutrons auto-alimentado:

• É necessária muito pouca instrumentação, geralmente apenas um milivoltímetro ou um amperímetro
• O material emissor tem uma vida útil muito maior do que o revestimento de boro ou urânio-235 usado nas câmaras de fissão.

Por outro lado, também existem desvantagens, uma delas está associada ao fato de que as correntes, mesmo em operação com potência máxima, são muito baixas. Portanto, os SPNDs não conseguem fornecer informações sobre a distribuição de fluxo em operação de baixa potência (10% ou menos). A principal desvantagem do detector de nêutrons autoalimentado é que o material do emissor decai com uma meia-vida característica, que determina o tempo de resposta do detector.

O SPND típico é um cabo coaxial que consiste em:

• Emissor . Um eletrodo interno, que é feito de um material que absorve um nêutron e sofre decaimento radioativo emitindo um elétron (decaimento beta). O emissor geralmente é feito de ródio e é usado para produzir elétrons.
• Isolamento. O emissor é cercado por isolamento, que geralmente é feito de óxido de alumínio.
• Colecionador . As paredes metálicas do detector envolvem essas peças e servem como coletor para o. elétrons que são produzidos.- O coletor é conectado ao potencial de aterramento,

Os detectores de nêutrons auto-alimentados geralmente são colocados no tubo de instrumentação de um conjunto de combustível; eles podem monitorar todo o comprimento dos conjuntos de combustível selecionados para fornecer um mapa tridimensional extremamente preciso da distribuição do fluxo de nêutrons . Usando esses dados, a reconstrução do fluxo de nêutrons também pode ser realizada no restante do núcleo do reator.

Os materiais típicos usados ​​para o emissor são cobalto, cádmio, ródio e vanádio. Esses materiais devem ser utilizados porque possuem temperaturas de fusão relativamente altas, seções transversais relativamente altas aos nêutrons térmicos e são compatíveis com o processo de fabricação do SPND.

Referência Especial: William H. Todt, Sr. CARACTERÍSTICAS DOS DETECTORES DE NEUTRO AUTOMÓVEIS UTILIZADOS EM RATORES DE ENERGIA. Corporação de tecnologia de imagem e detecção. Nova york.

Emissor de vanádio – SPND à base de vanádio

Um SPND com um emissor de vanádio tem uma sensibilidade relativamente baixa, baixa taxa de queima, com perturbação mínima da densidade de potência local e um sinal atrasado muito longo. O detector à base de vanádio é o tipo de corrente beta do detector auto-alimentado, que usa a seguinte reação de ativação para produzir uma corrente que pode ser medida.

¹ n + ⁵¹ V → ⁵² V → ⁵² Cr + β

O vanádio-51 possui uma seção transversal de captura de 4,9 celeiros para nêutrons térmicos sem ressonâncias. Essa reação leva à produção de ⁵² V com T _1/2 = 3,74 min, que é beta radioativo .

As seguintes características são típicas quando usadas em reatores de potência térmica (por exemplo, PWR).

• A taxa de queima de vanádio é de 0,012% por mês em um fluxo térmico de nêutrons de 10 ¹³ n / cm ² / s.
• 99% do sinal tem meia-vida de 3,8 minutos.
• 1% do sinal é rápido.
• A emissão beta subsequente possui uma energia de 2,6 MeV.

Um dos possíveis materiais é o ródio como emissor. Um SPND com um emissor de ródio tem uma sensibilidade relativamente alta , alta taxa de queima , perturba a densidade de potência local e tem um sinal ( duas vezes ) atrasado . O detector à base de ródio é o tipo de corrente beta do detector auto-alimentado, que usa a seguinte reação de ativação para produzir uma corrente que pode ser medida.

¹ n + ¹⁰³ Rh → ¹⁰⁴ Rh → ¹⁰⁴ Pd + β

Como pode ser visto, um nêutron capturado pelo ródio-103 faz com que um átomo de ródio-103 se torne um átomo radioativo de ródio-104 . O ródio-104 decai em paládio-104 mais uma partícula beta ( elétron ). A partícula beta tem energia suficiente para passar pelo isolador e alcançar o coletor. A meia-vida do ródio-104 ativado é de 42,3 segundos, o que atrasa a emissão da partícula carregada. O detector à base de ródio usa essa produção de partículas beta (elétrons) para criar uma corrente proporcional ao número de nêutrons capturados pelo emissor, que também é proporcional à densidade de potência do reator local. Uma parte do fluxo atual do detector é devido a raios gama. Para compensar esse sinal incorreto, uma correção de fundo é realizada através do detector de fundo, que consiste nos mesmos componentes que o detector, exceto que o ródio é removido.

O Rhodium-103 possui uma seção transversal de captura de 133 celeiros para nêutrons térmicos e uma ressonância em 1,25 eV. Esta reação leva à produção de ¹⁰⁴ Rh com T _1/2 = 42 seg, que é beta radioativo. Deve-se notar que cerca de 11 celeiros pertencem à reação na qual um isômero ^104m Rh é produzido (com T _1/2 = 4,4 min).

As seguintes características são típicas quando usadas em reatores de potência térmica (por exemplo, PWR).

• A taxa de queima de ródio é de 0,39% ao mês em um fluxo térmico de nêutrons de 10 ¹³ n / cm ² / s.
• 92% do sinal tem meia-vida de 42 segundos.
• 8% do sinal tem meia-vida de 4,4 minutos.
• A emissão beta tem uma energia de 2,44 MeV.

Um dosímetro de radiação é um dispositivo que mede a exposição à radiação ionizante . Os dosímetros geralmente registram uma dose , que é a energia de radiação absorvida medida em cinza (Gy) ou a dose equivalente medida em sieverts (Sv). Um dosímetro pessoal é um dosímetro usado na superfície do corpo pela pessoa que está sendo monitorada e registra a dose de radiação recebida.

Características dos Dosímetros – Principais Características

Existem muitos tipos de dosímetros e detectores, e cada tipo tem limitações. Muitos fatores influenciam a qualidade dos resultados de um dosímetro. Algumas considerações importantes ao escolher um dosímetro incluem:

• Tipo de radiação . Cada tipo de radiação interage com a matéria de uma maneira diferente . Essa consideração é crucial. Para doses de nêutrons, não podemos usar um simples contador GM.
• Energia de radiação . A resposta de um dosímetro varia dependendo da energia da radiação e do (s) ângulo (s) entre a fonte e o detector do dosímetro.
• Desvanecimento . O sinal de um dosímetro pode ser perdido ou desaparecer com o tempo. Isso pode ser causado por fatores externos, como temperatura, luz e umidade.
• Leitura direta . Às vezes, é da maior importância que o dosímetro possa fornecer uma leitura contínua da dose cumulativa e da taxa de dose atual e avisar a pessoa que o usa quando uma taxa de dose especificada ou uma dose cumulativa é excedida.
• Dose mínima mensurável . A dose mais baixa que pode ser medida com um determinado nível de confiança especificado.
• Robustez e facilidade de uso . Dosímetros diferem em sua capacidade de suportar condições ambientais severas. Alguns pesados ​​para um determinado propósito, outros são menores, mais leves e mais portáteis.

Como pode ser visto, a dosimetria de radiação é muito difícil, pois nenhum dosímetro possui cada uma dessas características. Portanto, um usuário do dosímetro deve entender o ambiente em que o instrumento será usado. Na maioria das situações práticas, os dosímetros fornecem aproximações razoáveis ​​à dose equivalente pessoal, Hp (d), pelo menos na localização do dosímetro. Deve-se notar que o equivalente à dose pessoal geralmente superestima a dose efetiva. Por outro lado, esse procedimento é válido apenas em doses baixas e sob a hipótese de uma exposição uniforme do corpo inteiro . Para doses pessoais altas que se aproximam ou excedem o limite anual de dose ou em campos de radiação fortemente não homogêneos, esse procedimento pode não ser suficiente.

Consulte também: Os dosímetros de radiação para o relatório de pesquisa de mercado de resposta e recuperação. Laboratório Nacional de Tecnologia de Segurança Urbana. SAVER-T-MSR-4. <disponível em: https://www.dhs.gov/sites/default/files/publications/Radiation-Dosimeter-Response-Recovery-MSR_0616-508_0.pdf>.

A dosimetria de radiação  é a medição, cálculo e avaliação das doses absorvidas e a atribuição dessas doses aos indivíduos. É a ciência e a prática que tentam relacionar quantitativamente medidas específicas feitas em um campo de radiação com alterações químicas e / ou biológicas que a radiação produziria em um alvo. Como existem dois tipos de exposição à radiação, exposição externa e interna, a dosimetria também pode ser classificada como:

• Dosimetria externa . Exposição externa é radiação que vem de fora do nosso corpo e interage conosco. Nesse caso, analisamos predominantemente a exposição  a raios gama  e  partículas beta , já que as  partículas alfa , em geral, não representam risco de exposição externa, porque as partículas geralmente não passam pela pele. Como os fótons e beta interagem através de forças eletromagnéticas e nêutrons interagem através de forças nucleares, seus métodos de detecção e dosimetria são substancialmente diferentes. A fonte de radiação pode ser, por exemplo, um equipamento que produz a radiação como um recipiente com materiais radioativos ou como uma máquina de raio-x. A dosimetria externa é baseada em medições com um  dosímetro, ou deduzido de medições feitas por outros instrumentos de proteção radiológica.

• 

  Dosimetria interna . Se a fonte de radiação está  dentro do nosso corpo , dizemos, é  a exposição interna . A ingestão de material radioativo pode ocorrer por várias vias, como a ingestão de contaminação radioativa em alimentos ou líquidos. A proteção contra a exposição interna é mais complicada. A maioria dos radionuclídeos fornecerá muito mais doses de radiação se, de alguma forma, puderem entrar em seu corpo, do que se ficassem fora. A avaliação da dosimetria interna depende de uma variedade de técnicas de monitoramento, bioensaio ou geração de imagens de radiação.

Detectores usados ​​em usinas nucleares

Os dosímetros e detectores de radiação também podem ser classificados de acordo com sua finalidade. Note-se, os seguintes dispositivos não são necessários dosímetros. Estes dispositivos são utilizados para dosimetria em usinas nucleares :

• Dosímetros pessoais. A dosimetria pessoal é uma parte essencial da dosimetria de radiação. A dosimetria pessoal é usada principalmente (mas não exclusivamente) para determinar doses para indivíduos expostos à radiação relacionada às suas atividades de trabalho. Essas doses são geralmente medidas por dispositivos conhecidos como dosímetros pessoais .
• Medidores de Pesquisa Gama. Os medidores portáteis de pesquisa são detectores de radiação usados ​​por técnicos em radiologia para medir a taxa de dose ambiente. Esses instrumentos portáteis geralmente possuem medidores de taxa. Nas instalações nucleares, esses medidores portáteis de inspeção são normalmente usados ​​por técnicos de proteção contra radiação.
• Medidores de Contaminação. Os medidores de contaminação são instrumentos para medir a contaminação da superfície. Nas instalações nucleares, os monitores de contaminação são instalados geralmente na saída das áreas controladas. Esses monitores podem utilizar contadores proporcionais com um detector de janela fina e grande área semelhante aos monitores de mão e de sapato.
• Monitores de corpo inteiro. Monitores de corpo inteiro, ou monitores de corpo inteiro, são instrumentos para medir a contaminação da superfície. Eles são usados ​​para monitoramento de saída de pessoal, que é o termo usado na proteção contra radiação para verificar contaminação externa (ou contaminação de superfície ) de um corpo inteiro de uma pessoa que sai de uma área controlada por contaminação radioativa.
• Espectrômetros gama. Um espectrômetro de raios gama (GRS) é um dispositivo sofisticado para medir a distribuição de energia da radiação gama. Para a medição de raios gama acima de várias centenas de keV, existem duas categorias de detectores de grande importância,  cintiladores inorgânicos como NaI (Tl)  e detectores de semicondutores.
• Sistema de Monitoramento de Radiação. Nas instalações nucleares, sistemas remotos de monitoramento de radiação (RMS) são instalados para monitorar os níveis de radiação em locais selecionados da planta. O sistema de monitoramento de radiação com níveis de alarme predefinidos (por exemplo, dose, taxa de dose ou atividade aerotransportada) fornece um meio confiável de monitoramento em tempo real das condições radiológicas às quais um trabalhador está exposto. Se esses níveis forem excedidos, os alarmes serão ativados e, em alguns casos, as funções de proteção automáticas serão iniciadas. Assim, o sistema serve para:
  • Avisar sobre qualquer perigo para a radiação
  • Emita um aviso prévio de mau funcionamento da planta
  • Iniciar funções de proteção automáticas.

• Todos os dados são coletados em uma sala de controle de proteção contra radiação. O sistema de monitoramento de radiação pode reunir todas as informações sobre as condições radiológicas em várias áreas de trabalho, bem como feedback visual e de voz, com uma presença mínima de técnicos de RP nas áreas de radiação, reduzindo assim a dose para esse pessoal. Vários tipos de monitores de radiação são usados ​​no RMS, dependendo da fonte e força da fonte de radiação.
  • Monitores de contaminação aérea
  • Monitores de área
  • Monitores de iodo
  • Monitores de gás de ventilação

É muito importante que a maioria dos  dosímetros pessoais em uso hoje não sejam instrumentos absolutos, mas instrumentos de referência. Isso significa que eles devem ser calibrados periodicamente . Quando um dosímetro de referência é calibrado, um fator de calibração pode ser determinado. Esse fator de calibração relaciona a quantidade de exposição à dose relatada. A validade da calibração é demonstrada mantendo a rastreabilidade da fonte usada para calibrar o dosímetro. A rastreabilidade é obtida pela comparação da fonte com um “padrão primário” em um centro de calibração de referência. No monitoramento de indivíduos, os valores dessas quantidades operacionais são tomados como uma avaliação suficientemente precisa da dose efetivae dose na pele, respectivamente, em particular, se seus valores estiverem abaixo dos limites de proteção .

Características dos Dosímetros – Principais Características

Existem muitos tipos de dosímetros e detectores, e cada tipo tem limitações. Muitos fatores influenciam a qualidade dos resultados de um dosímetro. Algumas considerações importantes ao escolher um dosímetro incluem:

• Tipo de radiação . Cada tipo de radiação interage com a matéria de uma maneira diferente . Essa consideração é crucial. Para doses de nêutrons, não podemos usar um simples contador GM.
• Energia de radiação . A resposta de um dosímetro varia dependendo da energia da radiação e do (s) ângulo (s) entre a fonte e o detector do dosímetro.
• Desvanecimento . O sinal de um dosímetro pode ser perdido ou desaparecer com o tempo. Isso pode ser causado por fatores externos, como temperatura, luz e umidade.
• Leitura direta . Às vezes, é da maior importância que o dosímetro possa fornecer uma leitura contínua da dose cumulativa e da taxa de dose atual e avisar a pessoa que o usa quando uma taxa de dose especificada ou uma dose cumulativa é excedida.
• Dose mínima mensurável . A dose mais baixa que pode ser medida com um determinado nível de confiança especificado.
• Robustez e facilidade de uso . Dosímetros diferem em sua capacidade de suportar condições ambientais severas. Alguns pesados ​​para um determinado propósito, outros são menores, mais leves e mais portáteis.

Como pode ser visto, a dosimetria de radiação é muito difícil, pois nenhum dosímetro possui todas essas características. Portanto, um usuário do dosímetro deve entender o ambiente em que o instrumento será usado. Na maioria das situações práticas, os dosímetros fornecem aproximações razoáveis ​​à dose equivalente pessoal, Hp (d), pelo menos na localização do dosímetro. Deve-se notar que o equivalente à dose pessoal geralmente superestima a dose efetiva. Por outro lado, esse procedimento é válido apenas em doses baixas e sob a hipótese de uma exposição uniforme do corpo inteiro . Para doses pessoais altas que se aproximam ou excedem o limite anual de dose ou em campos de radiação fortemente não homogêneos, esse procedimento pode não ser suficiente.

Consulte também: Os dosímetros de radiação para o relatório de pesquisa de mercado de resposta e recuperação. Laboratório Nacional de Tecnologia de Segurança Urbana. SAVER-T-MSR-4. <disponível em: https://www.dhs.gov/sites/default/files/publications/Radiation-Dosimeter-Response-Recovery-MSR_0616-508_0.pdf>.

Tipos de Dosímetros

Dosímetros de distintivo de filme

Os emblemas de filme são pequenos dispositivos portáteis para monitorar a dose cumulativa de radiação devido à radiação ionizante. O princípio de operação é semelhante ao das imagens de raios-X. O crachá consiste em duas partes: filme fotográfico e um suporte. O filme está dentro de um crachá. O pedaço de filme fotográfico que é o material sensível e deve ser removido mensalmente e desenvolvido. Quanto mais exposição à radiação, mais escurecimento do filme. O escurecimento do filme é linear à dose, e doses até 10 Gy podem ser medidas.

Veja também: Dosímetro de distintivo de filme

TLD – Dosímetro termoluminescente

Um dosímetro termoluminescente, abreviado como TLD, é um dosímetro de radiação passiva, que mede a exposição à radiação ionizante medindo a intensidade da luz visível emitida por um cristal sensível no detector quando o cristal é aquecido. A intensidade da luz emitida é medida pelo leitor de DPN e depende da exposição à radiação. Dosímetros termoluminescentes foram inventados em 1954 pelo professor Farrington Daniels, da Universidade de Wisconsin-Madison. Os dosímetros TLD são aplicáveis ​​a situações em que informações em tempo real não são necessárias, mas registros precisos de monitoramento de doses acumuladas são desejados para comparação com medições em campo ou para avaliar o potencial de efeitos à saúde a longo prazo.

Veja também: TLD – Dosímetro termoluminescente

EPD – Dosímetro pessoal eletrônico

Um dosímetro pessoal eletrônico é um dosímetro moderno, que pode fornecer uma leitura contínua da dose cumulativa e da taxa de dose atual e pode avisar a pessoa que o usa quando uma taxa de dose especificada ou uma dose cumulativa é excedida. Os EPDs são especialmente úteis em áreas de altas doses, onde o tempo de permanência do usuário é limitado devido a restrições de dose.

O dosímetro pessoal eletrônico, EPD, é capaz de exibir uma leitura direta da dose ou taxa de dose detectada em tempo real. Dosímetros eletrônicos podem ser usados ​​como um dosímetro suplementar e também como um dosímetro primário. Os dosímetros passivos e os dosímetros pessoais eletrônicos são frequentemente usados ​​juntos para se complementarem.

Veja também: EPD – Dosímetro pessoal eletrônico

Os dosímetros disponíveis comercialmente variam de dispositivos passivos e de baixo custo que armazenam informações de dose de pessoal para leitura posterior, até dispositivos mais caros e operados por bateria que exibem informações imediatas de dose e taxa de dose (geralmente um dosímetro eletrônico pessoal ). O método de leitura, faixa de medição da dose, tamanho, peso e preço são fatores importantes de seleção.

Existem dois tipos de dosímetros:

• Dosímetros passivos . Dosímetros passivos comumente usados ​​são o Dosímetro Termo Luminescente (TLD) e o emblema do filme. Um dosímetro passivo produz um sinal induzido por radiação, que é armazenado no dispositivo. O dosímetro é então processado e a saída é analisada.
• Dosímetros ativos . Para obter um valor em tempo real da sua exposição, você pode usar um dosímetro ativo, normalmente um dosímetro eletrônico pessoal (EPD). Um dosímetro ativo produz um sinal induzido por radiação e exibe uma leitura direta da dose ou taxa de dose detectada em tempo real.

Os dosímetros passivo e ativo são frequentemente usados ​​juntos para se complementarem. Para estimar doses efetivas, os dosímetros devem ser usados ​​em uma posição do corpo representativa de sua exposição, geralmente entre a cintura e o pescoço, na frente do tronco, de frente para a fonte radioativa. Os dosímetros geralmente são usados ​​na parte externa da roupa, ao redor do tórax ou do tronco para representar a dose para o “corpo inteiro”. Dosímetros também podem ser usados ​​nas extremidades ou perto do olho para medir a dose equivalente a esses tecidos.

É muito importante que a maioria dos  dosímetros pessoais em uso hoje não sejam instrumentos absolutos, mas instrumentos de referência. Isso significa que eles devem ser calibrados periodicamente . Quando um dosímetro de referência é calibrado, um fator de calibração pode ser determinado. Esse fator de calibração relaciona a quantidade de exposição à dose relatada. A validade da calibração é demonstrada mantendo a rastreabilidade da fonte usada para calibrar o dosímetro. A rastreabilidade é obtida pela comparação da fonte com um “padrão primário” em um centro de calibração de referência. No monitoramento de indivíduos, os valores dessas quantidades operacionais são tomados como uma avaliação suficientemente precisa da dose efetivae dose na pele, respectivamente, em particular, se seus valores estiverem abaixo dos limites de proteção .

Dosímetro ativo – EPD

Um  dosímetro pessoal eletrônico, EPD,  é um dosímetro moderno, que pode fornecer uma leitura contínua da  dose cumulativa  e da  taxa de dose atual e pode avisar a pessoa que o usa quando uma  taxa de dose especificada ou uma  dose cumulativa  é excedida. Os EPDs são especialmente úteis em áreas de altas doses, onde o tempo de permanência do usuário é limitado devido a restrições de dose.

Tipos de EPDs

Os EPDs  são alimentados por bateria e a maioria usa um pequeno  tubo Geiger-Mueller (GM)  ou um semicondutor no qual a radiação ionizante libera cargas, resultando em corrente elétrica mensurável.

• Contador GM . Um contador Geiger consiste em um  tubo Geiger-Müller  (o elemento sensor que detecta a radiação) e a eletrônica de processamento, que exibe o resultado. Os contadores GM são usados ​​principalmente para  instrumentação portátil  devido à sua sensibilidade, circuito de contagem simples e capacidade de detectar radiação de baixo nível. Devido à grande avalanche induzida por qualquer ionização, um contador Geiger leva muito tempo (cerca de 1 ms) para se recuperar entre pulsos sucessivos. Portanto, os contadores Geiger não conseguem medir altas taxas de radiação devido ao “ tempo morto ” do tubo.
• Detector de semicondutores . Os detectores de semicondutores são baseados na ionização de um sólido (por exemplo, silício) e incluem diferentes tipos de dispositivos de estado sólido com dois terminais chamados diodos. Por exemplo, um diodo de silício, que possui uma  estrutura de pinos  na qual a região intrínseca (i) é sensível à radiação ionizante, particularmente raios X e raios gama. Sob polarização reversa, um campo elétrico se estende pela região intrínseca ou esgotada. Nesse caso, a tensão negativa é aplicada no lado p e positiva no segundo. Os furos na região p são atraídos da junção em direção ao contato p e da mesma forma para os elétrons e o contato n.
• Detector de cintilação . Alguns EPDs usam um cristal cintilante, como iodeto de sódio (NaI) ou iodeto de césio (CsI) com um fotodiodo ou tubo fotomultiplicador para medir os fótons liberados pela radiação.

Dosímetro Passivo – TLD

Um dosímetro termoluminescente, abreviado como TLD, é um dosímetro de radiação passiva, que mede a exposição à radiação ionizante medindo a intensidade da luz visível emitida por um cristal sensível no detector quando o cristal é aquecido. A intensidade da luz emitida é medida pelo leitor de DPN e depende da exposição à radiação. Dosímetros termoluminescentes foram inventados em 1954 pelo professor Farrington Daniels, da Universidade de Wisconsin-Madison. Os dosímetros TLD são aplicáveis ​​a situações em que informações em tempo real não são necessárias, mas registros precisos de monitoramento de doses acumuladas são desejados para comparação com medições em campo ou para avaliar o potencial de efeitos à saúde a longo prazo.

Dosímetro Passivo – Distintivo de Filme

Os emblemas de filme são pequenos dispositivos portáteis para monitorar a dose cumulativa de radiação devido à radiação ionizante. O princípio de operação é semelhante ao das imagens de raios-X. O crachá consiste em duas partes: filme fotográfico e um suporte. O filme está dentro de um crachá. O pedaço de filme fotográfico que é o material sensível e deve ser removido mensalmente e desenvolvido. Quanto mais exposição à radiação, mais escurecimento do filme. O escurecimento do filme é linear à dose, e doses até 10 Gy podem ser medidas.

Consulte também: Os dosímetros de radiação para o relatório de pesquisa de mercado de resposta e recuperação. Laboratório Nacional de Tecnologia de Segurança Urbana. SAVER-T-MSR-4. <disponível em: https://www.dhs.gov/sites/default/files/publications/Radiation-Dosimeter-Response-Recovery-MSR_0616-508_0.pdf>.

Se a fonte de radiação está dentro do nosso corpo, dizemos, é a exposição interna . A ingestão de material radioativo pode ocorrer por várias vias, como a ingestão de contaminação radioativa em alimentos ou líquidos. A proteção contra a exposição interna é mais complicada. A maioria dos radionuclídeos fornecerá muito mais doses de radiação se, de alguma forma, puderem entrar em seu corpo, do que se ficassem fora.

Como foi escrito, é crucial se estamos expostos à radiação de fontes externas ou de fontes internas . É semelhante ao de outras substâncias perigosas. A exposição interna é mais perigosa do que a externa, pois estamos carregando a fonte de radiação dentro de nossos corpos e não podemos usar nenhum dos princípios de proteção contra radiação (tempo, distância, blindagem). A ingestão de material radioativo pode ocorrer por várias vias, como ingestão de contaminação radioativa em alimentos ou líquidos, inalação de gases radioativos ou pela pele intacta ou ferida. Nesse local, temos que distinguir entre radiação e contaminação. Contaminação radioativaconsistem em material radioativo, que gera radiação ionizante. É a fonte de radiação, não a própria radiação. Sempre que o material radioativo não estiver em um contêiner de fonte radioativa selado e possa se espalhar para outros objetos, a contaminação radioativa é uma possibilidade. Por exemplo, o radioiodo , iodo-131 , é um radioisótopo importante do iodo. O radioiodo desempenha um papel importante como isótopo radioativo presente em produtos de fissão nuclear, e é um dos principais contribuintes para os riscos à saúde quando liberados na atmosfera durante um acidente. O iodo-131 tem uma meia-vida de 8,02 dias. O tecido alvo da exposição ao radioiodo é a glândula tireóide. A dose beta e gama externa do radioiodo presente no ar é bastante insignificante quando comparada à dose comprometida na tireóide que resultaria da respiração desse ar.

A proteção contra radiação é a ciência e prática de proteger as pessoas e o meio ambiente dos efeitos nocivos da radiação ionizante. A Agência Internacional de Energia Atômica ( AIEA ) define proteção contra radiação como:

“A proteção das pessoas contra os efeitos nocivos da exposição à radiação ionizante e os meios para alcançar isso”

É um tópico sério, não apenas nas usinas nucleares , mas também na indústria ou nos centros médicos. Segundo a AIEA, a proteção contra radiação pode ser dividida em três grupos:

• proteção contra radiação ocupacional, que é a proteção dos trabalhadores em situações em que sua exposição está diretamente relacionada ou é exigida pelo trabalho
• proteção médica contra radiação, que é a proteção de pacientes expostos à radiação como parte de seu diagnóstico ou tratamento
• proteção pública contra radiação, que é a proteção de membros individuais do público e da população em geral

De acordo com o ICRP (publicação 103), o sistema de proteção radiológica é baseado nos três princípios a seguir:

1. Justificação . “Qualquer decisão que altere a situação de exposição à radiação deve fazer mais bem do que mal”.
2. Otimização da proteção . “Todas as doses devem ser mantidas o mais baixo possível, levando em consideração os fatores econômicos e sociais”. (conhecido como ALARA ou ALARP)
3. Limitação de dose . “A dose total para qualquer indivíduo … não deve exceder os limites apropriados.”

Veja também: ICRP, 2007. As recomendações de 2007 da Comissão Internacional de Proteção Radiológica. Publicação 103 do ICRP. Ann. ICRP 37 (2-4).

Princípios de proteção contra radiação – Tempo – Distância – Blindagem

Exposição externa é radiação que vem de fora do nosso corpo e interage conosco. Nesse caso, analisamos predominantemente a exposição a raios gama, uma vez que as partículas alfa e beta, em geral, não constituem risco de exposição externa, porque as partículas geralmente não passam pela pele. A fonte de radiação pode ser, por exemplo, um equipamento que produz a radiação como um recipiente com materiais radioativos ou como uma máquina de raio-x. Na proteção contra radiação, existem três maneiras de proteger as pessoas de fontes externas de radiação identificadas:

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  Limitando o tempo. A quantidade de exposição à radiação depende diretamente (linearmente) do tempo que as pessoas passam perto da fonte de radiação. A dose pode ser reduzida limitando o tempo de exposição .

• Distância. A quantidade de exposição à radiação depende da distância da fonte de radiação. Da mesma forma que o calor do fogo, se você estiver muito próximo, a intensidade da radiação térmica é alta e você pode se queimar. Se você estiver na distância certa, você pode suportar sem problemas e, além disso, é confortável. Se você estiver muito longe da fonte de calor, a insuficiência de calor também poderá prejudicá-lo. Essa analogia, em certo sentido, pode ser aplicada à radiação também de fontes de radiação.
• Blindagem. Finalmente, se a fonte for muito intensa e o tempo ou a distância não fornecerem proteção suficiente contra radiação, a blindagem deve ser usada. A proteção contra radiação geralmente consiste em barreiras de chumbo, concreto ou água. Existem muitos materiais que podem ser usados ​​para proteção contra radiação, mas existem muitas situações em proteção contra radiação. Depende muito do tipo de radiação a ser protegida, de sua energia e de muitos outros parâmetros. Por exemplo, até o urânio empobrecido pode ser usado como uma boa proteção contra a radiação gama, mas, por outro lado, o urânio é uma blindagem absolutamente inadequada da radiação de nêutrons .