{"id":21523,"date":"2020-07-20T10:29:11","date_gmt":"2020-07-20T10:29:11","guid":{"rendered":"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/o-que-e-dosimetria-de-neutrons-dosimetro-de-neutrons-definicao\/"},"modified":"2020-07-20T10:36:17","modified_gmt":"2020-07-20T10:36:17","slug":"o-que-e-dosimetria-de-neutrons-dosimetro-de-neutrons-definicao","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.radiation-dosimetry.org\/pt-br\/o-que-e-dosimetria-de-neutrons-dosimetro-de-neutrons-definicao\/","title":{"rendered":"O que \u00e9 Dosimetria de N\u00eautrons – Dos\u00edmetro de N\u00eautrons – Defini\u00e7\u00e3o"},"content":{"rendered":"
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A dosimetria pessoal de n\u00eautrons continua sendo um dos problemas no campo da prote\u00e7\u00e3o contra radia\u00e7\u00e3o, pois nenhum m\u00e9todo isolado fornece a combina\u00e7\u00e3o de caracter\u00edsticas de resposta \u00e0 energia, sensibilidade e depend\u00eancia de orienta\u00e7\u00e3o.<\/div>\n<\/div>\n
<\/div>\n
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\n
\"detec\u00e7\u00e3o<\/a>
Geralmente, todo tipo de detector de n\u00eautrons deve estar equipado com conversor e um dos detectores de radia\u00e7\u00e3o convencionais.
\nFonte: large.stanford.edu<\/figcaption><\/figure>\n

A dosimetria de n\u00eautrons<\/strong>\u00a0\u00e9 muito espec\u00edfica, uma\u00a0vez que os n\u00eautrons s\u00e3o\u00a0part\u00edculas eletricamente neutras;<\/strong>\u00a0\u00a0portanto, est\u00e3o sujeitas principalmente a fortes for\u00e7as nucleares, mas n\u00e3o a for\u00e7as el\u00e9tricas.\u00a0Portanto, os n\u00eautrons\u00a0n\u00e3o<\/strong>\u00a0s\u00e3o\u00a0diretamente ionizantes<\/strong>\u00a0e geralmente precisam ser\u00a0convertidos<\/strong>\u00a0em part\u00edculas carregadas antes que possam ser detectados.\u00a0Geralmente, todo tipo de detector de n\u00eautrons deve estar equipado com conversor (para converter a radia\u00e7\u00e3o de n\u00eautrons em radia\u00e7\u00e3o detect\u00e1vel comum) e um dos detectores de radia\u00e7\u00e3o convencionais (detector de cintila\u00e7\u00e3o, detector de gases, detector de semicondutores, etc.).<\/p>\n

Estudos demonstraram que a radia\u00e7\u00e3o alfa e n\u00eautron causa maior dano biol\u00f3gico para uma dada deposi\u00e7\u00e3o de energia por kg de tecido do que a radia\u00e7\u00e3o gama.\u00a0Foi descoberto que os efeitos biol\u00f3gicos de qualquer radia\u00e7\u00e3o\u00a0\u00a0aumentam<\/strong>\u00a0\u00a0com a\u00a0\u00a0transfer\u00eancia linear de energia<\/strong>\u00a0\u00a0(LET).\u00a0Em suma, o dano biol\u00f3gico da\u00a0radia\u00e7\u00e3o<\/strong>\u00a0de\u00a0\u00a0alta LET<\/strong>\u00a0\u00a0(\u00a0part\u00edculas alfa<\/a>\u00a0,\u00a0\u00a0pr\u00f3tons<\/a>\u00a0\u00a0ou\u00a0\u00a0n\u00eautrons<\/a>\u00a0) \u00e9 muito maior do que o da\u00a0radia\u00e7\u00e3o<\/strong>\u00a0de\u00a0\u00a0baixa LET<\/strong>\u00a0\u00a0(\u00a0raios gama<\/a>)\u00a0Isso ocorre porque o tecido vivo pode reparar mais facilmente os danos causados \u200b\u200bpela radia\u00e7\u00e3o que se espalha por uma \u00e1rea grande do que aquela que est\u00e1 concentrada em uma \u00e1rea pequena.\u00a0Como mais danos biol\u00f3gicos s\u00e3o causados \u200b\u200bpela mesma dose f\u00edsica (ou seja, a mesma energia depositada por unidade de massa de tecido), um cinza da radia\u00e7\u00e3o alfa ou n\u00eautron \u00e9 mais prejudicial do que um cinza da radia\u00e7\u00e3o gama.\u00a0Este fato de que radia\u00e7\u00f5es de diferentes tipos (e energias) produzem efeitos biol\u00f3gicos diferentes para a mesma dose absorvida \u00e9 descrito em termos de fatores conhecidos como\u00a0\u00a0efetividade biol\u00f3gica relativa<\/strong>\u00a0\u00a0(RBE) e\u00a0\u00a0fator de pondera\u00e7\u00e3o de radia\u00e7\u00e3o<\/strong>\u00a0\u00a0(w\u00a0R<\/sub>\u00a0).<\/p>\n

Fatores de pondera\u00e7\u00e3o por radia\u00e7\u00e3o – ICRP<\/span><\/h2>\n

Para radia\u00e7\u00e3o de f\u00f3ton e el\u00e9tron, o\u00a0\u00a0fator de pondera\u00e7\u00e3o de radia\u00e7\u00e3o<\/a><\/strong>\u00a0tem o valor 1 independentemente da energia da radia\u00e7\u00e3o e para a radia\u00e7\u00e3o alfa o valor 20. Para a radia\u00e7\u00e3o de n\u00eautrons, o valor depende da energia e atinge de 5 a 20.<\/p>\n

\"Fatores<\/a>
Fonte: ICRP, 2003. Efetividade biol\u00f3gica relativa (RBE), fator de qualidade (Q) e fator de pondera\u00e7\u00e3o de radia\u00e7\u00e3o (wR).\u00a0Publica\u00e7\u00e3o ICRP 92. Ann.\u00a0ICRP 33 (4).<\/figcaption><\/figure>\n

Em 2007, o ICRP publicou um\u00a0\u00a0novo conjunto de fatores de pondera\u00e7\u00e3o de radia\u00e7\u00e3o<\/strong>\u00a0(ICRP Publ. 103: As Recomenda\u00e7\u00f5es de 2007 da Comiss\u00e3o Internacional de Prote\u00e7\u00e3o Radiol\u00f3gica).\u00a0Esses fatores s\u00e3o apresentados abaixo.<\/p>\n

\"Fatores<\/a>
Fonte: ICRP Publ.\u00a0103: As recomenda\u00e7\u00f5es de 2007 da Comiss\u00e3o Internacional de Prote\u00e7\u00e3o Radiol\u00f3gica<\/figcaption><\/figure>\n

Como mostrado na tabela, aw\u00a0<\/span>R<\/span><\/sub>\u00a0\u00a0de 1 \u00e9 para todas as radia\u00e7\u00f5es de baixa LET, ou seja, raios X e raios gama de todas as energias, bem como el\u00e9trons e m\u00faons.\u00a0Uma curva suave, considerada uma aproxima\u00e7\u00e3o, foi ajustada aos w\u00a0<\/span>R<\/span><\/sub>\u00a0valores como uma fun\u00e7\u00e3o da energia incidente de neutr\u00f5es.\u00a0Observe que E\u00a0<\/span>n<\/span><\/sub>\u00a0\u00a0\u00e9 a energia de n\u00eautrons em MeV.<\/span><\/p>\n

<\/figure>\n
\"fator<\/a>
O fator de pondera\u00e7\u00e3o de radia\u00e7\u00e3o wR para n\u00eautrons introduzido na Publica\u00e7\u00e3o 60 (ICRP, 1991) como uma fun\u00e7\u00e3o descont\u00ednua da energia de n\u00eautrons (- – -) e a modifica\u00e7\u00e3o proposta (-).<\/span><\/figcaption><\/figure>\n

Assim, por exemplo, uma dose absorvida de 1 Gy por part\u00edculas alfa levar\u00e1 a uma dose equivalente a 20 Sv, e estima-se que uma dose equivalente de radia\u00e7\u00e3o tenha o mesmo efeito biol\u00f3gico que uma quantidade igual de dose absorvida de raios gama, que \u00e9 dado um fator de pondera\u00e7\u00e3o de 1.<\/span><\/p>\n

Detec\u00e7\u00e3o de n\u00eautrons t\u00e9rmicos<\/span><\/h2>\n

N\u00eautrons t\u00e9rmicos<\/span><\/strong><\/a>\u00a0s\u00e3o n\u00eautrons em equil\u00edbrio t\u00e9rmico com um meio ambiente de temperatura 290K (17 \u00b0 C ou 62 \u00b0 F).\u00a0A energia mais prov\u00e1vel a 17 \u00b0 C (62 \u00b0 F) para a distribui\u00e7\u00e3o Maxwelliana \u00e9 de<\/span>\u00a00,025 eV<\/span><\/strong>\u00a0(~ 2 km \/ s).\u00a0Essa parte do espectro de energia dos n\u00eautrons constitui a parte mais importante do espectro<\/span>\u00a0em reatores t\u00e9rmicos<\/span><\/strong>\u00a0.<\/span><\/p>\n

Os n\u00eautrons t\u00e9rmicos t\u00eam uma\u00a0se\u00e7\u00e3o transversal de<\/strong><\/a><\/span>\u00a0absor\u00e7\u00e3o de n\u00eautrons eficaz<\/span><\/strong>\u00a0diferente e geralmente muito\u00a0maior<\/strong>\u00a0(\u00a0fiss\u00e3o<\/a>\u00a0ou\u00a0captura radiativa<\/a>\u00a0) para um determinado nucl\u00eddeo do que os n\u00eautrons r\u00e1pidos.<\/span><\/p>\n

Em geral, existem muitos princ\u00edpios de detec\u00e7\u00e3o e muitos tipos de detectores.\u00a0Nos reatores nucleares, os detectores de ioniza\u00e7\u00e3o gasosa s\u00e3o os mais comuns, pois s\u00e3o muito eficientes, confi\u00e1veis \u200b\u200be cobrem uma ampla gama de fluxos de n\u00eautrons.\u00a0V\u00e1rios tipos de detectores de ioniza\u00e7\u00e3o gasosa constituem o chamado\u00a0\u00a0<\/span>sistema de instrumenta\u00e7\u00e3o nuclear excore<\/span><\/a>\u00a0(NIS)<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0O sistema de instrumenta\u00e7\u00e3o nuclear excore monitora o n\u00edvel de pot\u00eancia do reator,\u00a0\u00a0<\/span>detectando vazamentos de n\u00eautrons<\/span><\/strong>\u00a0\u00a0do n\u00facleo do reator.<\/span><\/p>\n

Detec\u00e7\u00e3o de n\u00eautrons usando c\u00e2mara de ioniza\u00e7\u00e3o<\/span><\/span><\/h3>\n

C\u00e2maras de ioniza\u00e7\u00e3o<\/span><\/a>\u00a0s\u00e3o frequentemente usadas como dispositivo de detec\u00e7\u00e3o de part\u00edculas carregadas.\u00a0Por exemplo, se a superf\u00edcie interna da c\u00e2mara de ioniza\u00e7\u00e3o for revestida com uma fina camada de boro, a rea\u00e7\u00e3o (n, alfa) poder\u00e1 ocorrer.\u00a0A maioria das rea\u00e7\u00f5es (n, alfa) dos n\u00eautrons t\u00e9rmicos s\u00e3o rea\u00e7\u00f5es\u00a0\u00a0<\/span>10B (n, alfa) 7Li\u00a0<\/span><\/strong>\u00a0acompanhadas por 0,48 MeV\u00a0<\/span>\"(n,<\/a><\/p>\n

Al\u00e9m disso, o is\u00f3topo boro-10 possui uma alta se\u00e7\u00e3o transversal da rea\u00e7\u00e3o (n, alfa) ao longo de todo\u00a0\u00a0<\/span>o espectro de energia de n\u00eautrons<\/span><\/a>\u00a0.\u00a0A part\u00edcula alfa causa ioniza\u00e7\u00e3o dentro da c\u00e2mara e el\u00e9trons ejetados causam ioniza\u00e7\u00f5es secund\u00e1rias adicionais.<\/span><\/p>\n

Outro m\u00e9todo para detectar n\u00eautrons usando uma c\u00e2mara de ioniza\u00e7\u00e3o \u00e9 usar o\u00a0<\/span>trifluoreto de boro<\/span><\/strong>\u00a0gasoso\u00a0\u00a0\u00a0(BF\u00a0<\/span>3<\/span><\/sub>\u00a0) em vez do ar na c\u00e2mara.\u00a0Os n\u00eautrons recebidos produzem part\u00edculas alfa quando reagem com os \u00e1tomos de boro no g\u00e1s detector.\u00a0Qualquer um dos m\u00e9todos pode ser usado para detectar n\u00eautrons no reator nuclear.\u00a0Deve-se notar que os\u00a0\u00a0contadores\u00a0BF\u00a0<\/span>3<\/span><\/sub>\u00a0geralmente s\u00e3o operados na regi\u00e3o proporcional.<\/span><\/p>\n

Detec\u00e7\u00e3o de n\u00eautrons r\u00e1pidos<\/span><\/h2>\n

N\u00eautrons r\u00e1pidos<\/span><\/strong><\/a>\u00a0s\u00e3o n\u00eautrons de<\/span>\u00a0energia cin\u00e9tica<\/span><\/a>\u00a0maiores que 1 MeV (~ 15.000 km \/ s).\u00a0Nos reatores nucleares, esses n\u00eautrons s\u00e3o geralmente chamados de n\u00eautrons de fiss\u00e3o.\u00a0Os n\u00eautrons de fiss\u00e3o t\u00eam uma distribui\u00e7\u00e3o de energia de Maxwell-Boltzmann com uma energia m\u00e9dia (para<\/span>\u00a0fiss\u00e3o de 235U<\/span><\/a>\u00a0) 2 MeV.\u00a0Dentro de um<\/span>\u00a0reator nuclear,<\/span><\/a>\u00a0os n\u00eautrons r\u00e1pidos s\u00e3o reduzidos \u00e0s energias t\u00e9rmicas atrav\u00e9s de um processo chamado<\/span>\u00a0modera\u00e7\u00e3o de n\u00eautrons<\/span><\/a>\u00a0.\u00a0Esses n\u00eautrons tamb\u00e9m s\u00e3o produzidos por processos nucleares, como fiss\u00e3o nuclear ou<\/span>\u00a0rea\u00e7\u00f5es<\/span><\/a>\u00a0(\u0251, n).<\/span><\/p>\n

Em geral, existem muitos\u00a0<\/span>princ\u00edpios de detec\u00e7\u00e3o<\/span><\/strong>\u00a0e muitos tipos de detectores.\u00a0Mas \u00e9 preciso acrescentar que a\u00a0<\/span>detec\u00e7\u00e3o de n\u00eautrons r\u00e1pidos<\/span><\/strong>\u00a0\u00e9 uma disciplina muito sofisticada, pois a se\u00e7\u00e3o transversal dos n\u00eautrons r\u00e1pidos \u00e9 muito menor do que na faixa de energia dos n\u00eautrons lentos.\u00a0Os n\u00eautrons r\u00e1pidos s\u00e3o frequentemente detectados pela modera\u00e7\u00e3o (desacelera\u00e7\u00e3o) das energias t\u00e9rmicas.\u00a0No entanto, durante esse processo, as informa\u00e7\u00f5es sobre a energia original do n\u00eautron, sua dire\u00e7\u00e3o de viagem e o tempo de emiss\u00e3o s\u00e3o perdidas.<\/span><\/p>\n

Recoil de pr\u00f3tons – detectores de recuo<\/span><\/h3>\n

O tipo mais importante de detectores para n\u00eautrons r\u00e1pidos s\u00e3o aqueles que detectam diretamente\u00a0<\/span>part\u00edculas de recolhimento<\/span><\/strong>\u00a0, em particular\u00a0<\/span>pr\u00f3tons de recolhimento<\/span><\/strong>\u00a0resultantes da dispers\u00e3o el\u00e1stica (n, p).\u00a0De fato, apenas os n\u00facleos de hidrog\u00eanio e h\u00e9lio s\u00e3o leves o suficiente para aplica\u00e7\u00e3o pr\u00e1tica.\u00a0Neste \u00faltimo caso, as part\u00edculas de recuo s\u00e3o detectadas em um detector.\u00a0Os n\u00eautrons podem transferir mais energia para os n\u00facleos leves.\u00a0Este m\u00e9todo \u00e9 apropriado para detectar n\u00eautrons r\u00e1pidos, permitindo a detec\u00e7\u00e3o de n\u00eautrons r\u00e1pidos sem um\u00a0<\/span>moderador<\/span><\/a>\u00a0.\u00a0Este m\u00e9todo permite que a energia do n\u00eautron seja medida juntamente com a flu\u00eancia do n\u00eautron, ou seja, o detector pode ser usado como um espectr\u00f4metro.\u00a0Os detectores r\u00e1pidos de n\u00eautrons t\u00edpicos s\u00e3o\u00a0<\/span>cintiladores l\u00edquidos<\/span><\/strong>, detectores de g\u00e1s nobre \u00e0 base de h\u00e9lio-4 e detectores de pl\u00e1stico (cintiladores).\u00a0Por exemplo, o pl\u00e1stico tem um alto teor de hidrog\u00eanio, portanto, \u00e9 \u00fatil para\u00a0<\/span>detectores r\u00e1pidos de n\u00eautrons<\/span><\/strong>\u00a0, quando usado como cintilador.<\/span><\/p>\n

Espectr\u00f4metro de esferas Bonner<\/span><\/h3>\n

Existem v\u00e1rios m\u00e9todos para detectar n\u00eautrons lentos e poucos m\u00e9todos para detectar n\u00eautrons r\u00e1pidos.\u00a0Portanto, uma t\u00e9cnica para medir n\u00eautrons r\u00e1pidos \u00e9 convert\u00ea-los em<\/span>
\nn\u00eautrons\u00a0lentos\u00a0e depois medir os n\u00eautrons lentos.\u00a0Um dos m\u00e9todos poss\u00edveis \u00e9 baseado nas\u00a0<\/span>esferas de Bonner<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0O m\u00e9todo foi descrito pela primeira vez em 1960 por Ewing e Tom W. Bonner e emprega detectores t\u00e9rmicos de n\u00eautrons (geralmente cintiladores inorg\u00e2nicos como o\u00a0<\/span>6<\/span><\/sup>\u00a0LiI) embutidos em esferas moderadoras de tamanhos diferentes. \u00a0<\/span>As esferas de Bonner<\/span><\/strong>\u00a0t\u00eam sido amplamente utilizadas para a medi\u00e7\u00e3o de espectros de n\u00eautrons com energias de n\u00eautrons variando de t\u00e9rmicas a pelo menos 20 MeV.\u00a0Um espectr\u00f4metro de n\u00eautrons de esfera Bonner (BSS) consiste em um detector de n\u00eautrons t\u00e9rmicos, um conjunto de\u00a0<\/span>inv\u00f3lucros esf\u00e9ricos de polietileno<\/span><\/strong>e duas cascas de chumbo opcionais de v\u00e1rios tamanhos.\u00a0Para detectar n\u00eautrons t\u00e9rmicos, um\u00a0detector de\u00a0<\/span>3<\/span><\/sup>\u00a0He ou cintiladores inorg\u00e2nicos como\u00a0<\/span>6<\/span><\/sup>\u00a0LiI podem ser usados.\u00a0Os cintiladores LiGlass s\u00e3o muito populares na detec\u00e7\u00e3o de n\u00eautrons t\u00e9rmicos.\u00a0A vantagem dos cintiladores LiGlass \u00e9 a estabilidade e a grande variedade de tamanhos.<\/span><\/p>\n

Detec\u00e7\u00e3o de n\u00eautrons usando o contador de cintila\u00e7\u00e3o<\/span><\/span><\/h3>\n

Os contadores de cintila\u00e7\u00e3o<\/span><\/strong>\u00a0\u00a0s\u00e3o usados \u200b\u200bpara medir a radia\u00e7\u00e3o em uma variedade de aplica\u00e7\u00f5es, incluindo medidores port\u00e1teis de pesquisa de radia\u00e7\u00e3o, monitoramento pessoal e ambiental de\u00a0\u00a0<\/span>contamina\u00e7\u00e3o radioativa<\/span><\/a>\u00a0, imagens m\u00e9dicas, ensaios radiom\u00e9tricos, seguran\u00e7a nuclear e seguran\u00e7a de usinas nucleares.\u00a0Eles s\u00e3o amplamente utilizados porque podem ser fabricados de maneira barata e com boa efici\u00eancia e podem medir a intensidade e a energia da radia\u00e7\u00e3o incidente.<\/span><\/p>\n

Os contadores de cintila\u00e7\u00e3o podem ser usados \u200b\u200bpara detectar\u00a0\u00a0radia\u00e7\u00e3o\u00a0<\/a><\/span>alfa<\/span><\/a>\u00a0,\u00a0\u00a0<\/span>beta<\/span><\/a>\u00a0e\u00a0\u00a0<\/span>gama<\/span><\/a>\u00a0.\u00a0Eles podem ser usados \u200b\u200btamb\u00e9m para a\u00a0\u00a0<\/span>detec\u00e7\u00e3o de n\u00eautrons<\/span><\/a>\u00a0.\u00a0Para esses fins, diferentes cintiladores s\u00e3o usados.<\/span><\/p>\n