O que é Roentgen Equivalent Man – rem – Unit – Definition

Na proteção contra radiação, o rem (uma abreviação de Roentgen Equivalent Man ) é a unidade não SI da dose equivalente , usada predominantemente nos EUA. O rem representa o efeito biológico equivalente ao depósito de cem ergs ( um rad ) de energia de raios gama em um quilograma de tecido humano. O rem não é derivado da unidade de exposição , o roentgen . O acrônimo agora é um artefato histórico enganoso, uma vez que 1 roentgen realmente deposita cerca de 0,96 rem em tecido biológico mole, quando todos os fatores de ponderação são iguais à unidade.

Como foi escrito, o rem é usado para quantidades de doses de radiação, como doses equivalentes e doses efetivas . Dose equivalente (símbolo H _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 . A unidade SI de H _t é o Sievert (Sv) ou mas REM (homem equivalente roentgen) ainda é vulgarmente utilizado ( 1 Sv = 100 REM ).

REM e RAD

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:

Uma dose equivalente de uma rem representa que a quantidade de dose de radiação que é equivalente, em termos de especificada danos biológicos , para um rad de raios-X ou raios gama . Uma dose de um rem causada pela radiação gama é equivalente a uma deposição de energia de cem ergs de energia em um quilograma de tecido. Isso significa que um rem é equivalente a um raio de raios gama depositados em certos tecidos. Por outro lado, danos biológica semelhante (uma REM) pode ser causado apenas por 1/20 rad de radiação alfa (devido à alta W _R de alfa radiação). Da mesma forma que para sieverts, rems também não são uma unidade de dose física. Por exemplo, uma dose absorvida de 1 rad por partículas alfa levará a uma dose equivalente a 20 rems. Isso pode parecer um paradoxo. Isso implica que a energia do campo de radiação incidente em ergs aumentou em um fator de 20, violando as leis de conservação de energia . No entanto, este não é o caso. O rem é derivado da dose absorvida da quantidade física, 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 rem não possa ser uma unidade física.

Um rem também é uma grande quantidade de dose equivalente. Uma pessoa que absorveu uma dose de 1 rem no corpo inteiro absorveu cem ergs de energia em cada kg de tecido corporal (no caso de raios gama).

As doses equivalentes medidas na indústria e na medicina geralmente têm doses mais baixas que um rem, e os seguintes múltiplos são frequentemente usados:

1 mrem (millirem) = 1E-3 rem

1 krem ​​(kilorem) = 1E3 rem

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.

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.

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.

Assim, por exemplo, uma dose absorvida de 1 rad por partículas alfa levará a uma dose equivalente a 20 rem, 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 rems

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.

• 0,005 mrem – Dormindo ao lado de alguém
• 0,009 mrem  – Morando até 48 quilômetros de uma usina nuclear por um ano
• 0,01 mrem  – Comendo uma banana
• 0,03 mrem  – Morando a 80 quilômetros de uma usina a carvão por um ano
• 1 mrem  – dose diária média recebida do fundo natural
• 2 mrem  – radiografia de tórax
• 4 mrem  – Um voo de avião de 5 horas
• 60 mrem  – mamografia
• 100 mrem  – Limite de dose para membros individuais do público, dose efetiva total por ano
• 365 mrem  – Dose média anual recebida do fundo natural
• 580 mrem  – tomografia computadorizada do tórax
• 1 000 mrem  – Dose média anual recebida da natureza em Ramsar, Irã
• 2.000 mrem  – tomografia computadorizada de corpo inteiro
• 17 500 mrem  – Dose anual de radiação natural em uma praia de monazita perto de Guarapari, Brasil.
• 500 000 mrem  – 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 rems

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.

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 em sieverts e rems. 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:

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:

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:

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: