O que é contaminação de superfície

Contaminação de superfície significa que material radioativo foi depositado em superfícies (como paredes, pisos). Pode ser pouco depositado, como a poeira comum, ou pode ser firmemente fixado por reação química. Dosimetria de Radiação

A contaminação radioativa consiste em material radioativo, que gera radiação ionizante. É a fonte de radiação, não a própria radiação.

Contaminação de superfície

Contaminação de superfície significa que material radioativo foi depositado em superfícies (como paredes, pisos). Pode ser pouco depositado, como a poeira comum, ou pode ser firmemente fixado por reação química. Essa distinção é importante e classificamos a contaminação da superfície com base na facilidade com que ela pode ser removida:

Contaminação livre . No caso de contaminação livre (ou contaminação solta), o material radioativo pode ser espalhado. É a contaminação da superfície que pode ser facilmente removida com métodos simples de descontaminação. Por exemplo, se partículas de poeira contendo vários radioisótopos caírem na pele ou nas roupas da pessoa, podemos limpá-la ou remover a roupa. Depois que uma pessoa é descontaminada, todas as fontes de radioatividade de partículas são eliminadas e o indivíduo não é mais contaminado. A contaminação livre também é um risco mais sério do que a contaminação fixa, porque as partículas de poeira podem se tornar transportadas pelo ar e podem ser facilmente ingeridas. Isso leva a uma exposição interna por contaminantes radioativos. Embora quase todos os contaminantes sejam beta radioativos com osemissão gama , mas também existe a possibilidade de contaminação alfa em qualquer área de manuseio de combustível nuclear.
Contaminação Fixa . No caso de contaminação fixa, o material radioativo não pode ser espalhado, pois está ligado quimicamente ou mecanicamente às estruturas. Não pode ser removido pelos métodos normais de limpeza. A contaminação fixa é um risco menos sério do que a contaminação livre, não pode ser ressuspensa ou transferida para a pele. Portanto, o risco geralmente é apenas externo. Por outro lado, depende do nível de contaminação. Embora quase todos os contaminantes sejam beta radioativos com as emissões gama associadas, mas também há a possibilidade de contaminação alfa em qualquer área de manuseio de combustível nuclear. A menos que o nível de contaminação seja muito grave, a taxa de dose de radiação gama será pequena e a exposição externa será significativa apenas em contato com, ou muito próximo, das superfícies contaminadas. Como as partículas beta são menos penetrantes que os raios gama , a taxa de dose beta pode ser alta apenas em contato. Um valor de 1 mSv / h em contato para um nível de contaminação de 400 – 500 Bq / cm ² é bastante representativo.

Cálculo da taxa de dose protegida em sieverts a partir de superfície contaminada

Suponha uma superfície que esteja contaminada por 1,0 Ci de ¹³⁷ Cs . Suponha que esse contaminante possa ser aproximado pela 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.

Calcule a taxa de dose primária do fóton , em sieverts por hora (Sv.h ^-1 ), na superfície externa de uma blindagem de chumbo com 5 cm de espessura. Em seguida, calcule as doses equivalentes e efetivas para dois casos.

Suponha que esse campo de radiação externa penetre uniformemente por todo o corpo. Isso significa: Calcule a taxa efetiva de dose para todo o corpo .
Suponha que esse campo de radiação externa penetre apenas os pulmões e os outros órgãos estejam completamente protegidos. Isso significa: Calcule a taxa de dose efetiva .

Observe que 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:

1) irradiação uniforme

Como o fator de ponderação da radiação para os raios gama é igual a um e assumimos o campo de radiação uniforme (o fator de ponderação do tecido também é igual à unidade), podemos calcular diretamente a taxa de dose equivalente e a taxa de dose efetiva (E = H _T ) a partir da taxa de dose absorvida, como:

2) irradiação parcial

Neste caso, assumimos uma irradiação parcial apenas dos pulmões. Assim, temos que utilizar o factor de ponderação de tecido , o que é igual a w _T = 0,12 . O fator de ponderação da radiação para raios gama é igual a um. Como resultado, podemos calcular a taxa de dose efetiva como:

Observe que, se uma parte do corpo (por exemplo, os pulmões) recebe uma dose de radiação, isso representa um risco para um efeito particularmente prejudicial (por exemplo, câncer de pulmão). Se a mesma dose é administrada a outro órgão, isso representa um fator de risco diferente.

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:

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