UFRN/PEP/CEST Higiene do Trabalho: Radiação ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO

UFRN/PEP/CESTHigiene do Trabalho: Radiação

ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO

• RADIOATIVIDADE

– Histórico:

• A. H. Becquerel (1896), descoberta acidental de que certas substâncias emitiam radiações penetrantes.

• Pierre & Marie Curie (1898), identificaram o Polônio (Po) e o Rádio (Ra) e denominaram Radioatividade à propriedade de emissão de radiação por diversas substâncias.

• Rutherford (1903), “O processo radioativo resulta de uma alteração do caráter subatômico do átomo, tendo lugar em seu núcleo” & “O processo radioativo se dá pela passagem de um núcleo em um estado de energia mais alto para outro estado de mais baixa energia, com a conseqüente emissão de radiação”.


RADIAÇÃO IONIZANTE

• Ionizam os materiais sobre os quais elas incidem, produzindo a subdivisão das partículas inicialmente neutras, em partículas eletricamente carregadas.

• FONTES: – Materiais Radioativos: Naturais e Artificiais– Equipamentos: Raio-X, Síncrotons, etc.

Qualquer radiação ionizante destrói os tecidos, portanto, constitui-se em perigo potencial para o organismo.





Radiação Beta ( ) => constituem-se da emissão de 1 elétron (-e) [ ] ou de um pósitron (+e ) [ ], pelo núcleo.

• TIPOS DE RADIAÇÃORaios X

Emissão de natureza eletromagnética, de origem não-nuclear. Provêm de transições eletrônicas das camadas mais internas do átomo

Radiação Alfa () => constituem-se de 2p + 2n fortemente ligados = núcleo de He

• São partículas carregadas positivamente ( carga=+2e ) que podem ser desviadas por campos eletromagnéticos

Raios Gama ( ) => Emissão de natureza eletromagnética, tendo origem nos núcleos.



Em resumo:

, ( natureza corpuscular ) => menos penetrante

, , X ( natureza eletromagnética ) => mais penetrante



Radiação Cósmica Primária

e

n-0

Decaimento

e

90% da Radiação incidente na atmosfera consiste de prótons de altas energias



• RAIOS - X

Produzidos por elétrons de alta velocidade que são freados bruscamente por colisões com átomos”.

Para produção de raios-x, necessita-se de • Gerador de Elétrons• Acelerador de Elétrons• Alvo ou anteparo (emissor dos raios-x)


RADIAÇÃO IONIZANTEACELERADOR DE ELÉTRONS

• Sistema cátodo + ânodo estabelecendo uma ddp elevada, para acelerar os elétrons contra o alvo.

ALVO OU ANTEPARO (anti-cátodo)• Utilizado para deter (por choques) os elétrons transformando suas

energias cinética em energia radiante.

• O GERADOR



• DECAIMENTO DE UM NÚCLEO RADIOATIVO

“Emissão de radiação ()”

Elemento Pai Elemento Filho (pai) Elemento Filho

A B C

((

NÚCLEO INSTÁVEL NÚCLEO INSTÁVEL NÚCLEO ESTÁVEL



• UNIDADES DE RADIAÇÃO– “Usa-se 4 diferentes unidades para medir intensidade de radiação”.

1. Roentgen (R) - Unidade de Exposição - é uma medida do nº de pares de íons produzido no ar por radiação ou

R =

2.082x109 pares-íon / cm3

1.61x1012 pares-íon / g

2.58x10-4 Coulomb / Kg

USO: Calibração de instrumentos de produção de radiação.



2.Radiation Absorved Dose ( Rad ): Unidade de dose absorvida aplicável a todos os tipos de radiação ionizante () e a qualquer tipo de material absorvedor

1 Rad =

Absorção de 100 ergs/g

Absorção de 0,01 Joule/Kg

USO: Medição de dosagem de radiação para o homem (trabalhador, paciente, vítima de acidente, etc.)


RADIAÇÃO IONIZANTE3. Radiation Equivalent Man (Rem): Unidade de dosagem equivalente

• Dose Absorvida em Rads vezes um fator de qualidade RBE que depende do efeito biológico provocado por uma radiação em particular.

RBE = 1.0 para raios ou RBE = 10.0 para nêutrons e prótons até 10 Mev, e para todas as partículas RBE = 5 para nêutrons lentos

USO: O Rem é usado exclusivamente para medir exposição ocupacional.

NOTA: O relacionamento entre R, Rad e Rem é muito complexo. Requer o conhecimento do tipo e energia da radiação, além da densidade e número atômico do material alvo.



Na maioria dos casos de exposição ocupacional:

1 R = 1 Rad = 1 Rem (Simplificação usada universalmente para diagnóstico médico de exposição à radiação).

4. Curie (Ci) - Unidade de Atividade

– 1 Ci é a atividade de uma amostra que dá lugar a 3,7x1010 desintegrações por segundo.

1Ci = 3,7x1010 desint./seg



• DECAIMENTO VISTO NA CONFIGURAÇÃO DE ENERGIA DO NÚCLEO

O14

2,3 Mev

2,3 Mev

0,0 MevN14

1ev = 1,6x10-12 erg



• TERMINOLOGIA– Nº Atômico Z: número de próton de um núcleo de um elemento químico.– Nº de Massa A: número de prótons + nêutrons de um elemento químico.– Isótopos: Elementos de mesmo número atômico Z, porém diferentes

números de massa A.

• REPRESENTAÇÃO DE UM ELEMENTO– z YA ; z XA, onde X e Y são elementos químicos.

– Elementos pesados: Z > 82 (Elementos radioativos naturais) apresentam isótopos instáveis

– Elementos leves: Z < 82, apresentam isótopos estáveis, com exceção de alguns elementos (K40, Rb87, ...)



• TIPOS DE RADIAÇÃO1. Radiação Alfa () – constituem-se de 2p + 2n fortemente

ligados = núcleo de He• São partículas carregadas positivamente (carga=+2e) que podem

ser desviadas por campos eletromagnéticos

zXAZ-2YA-4 + 2He + Q

Representação de uma desintegração por emissão de uma partícula

Q = energia de desintegração, liberada no processo



2. Radiação Beta () – constituem-se da emissão de 1 elétron (-e) ou apósitron (+e), pelo núcleo.

a) Emissão

zXAZ+1YA + +

Envolve a transformação de um nêutron em próton e a emissão de 1 elétron

b) Emissão de b+

zXAZ-1YA + + ~

Envolve a transformação de um próton em nêutron e a emissão de 1 pósitron

e neutrinos)~



• LEI DA DESINTEGRAÇÃO RADIOATIVA (Uma lei de probabilidades !)

“A desintegração radioativa envolve a emissão de e , modificando o núcleo original” .

a) N=No e- t onde,

No = nº de átomos radioativos em t=o (início do processo)

N = nº de átomos ainda não desintegrados após o tempo t

= constante de decaimento (característica de cada elemento)



b) Meia vida Física => intervalo de tempo ´T´ para o qual os núcleos existentes decaem para a metade. Tomando,

N = No/2 T = 0,693/

c) Vida média t => estimativa do tempo de desintegração do núcleo

E=1/como vimos que = 0,693/ T E = 1,443T

d) Atividade de uma amostra => velocidade de desintegração dos seus átomos.

(-dN / dt) = N = A A = Ao e-t

Dá a atividade no instante t, sabendo do que a sua atividade no instante to é Ao

-



• INTERAÇÃO DA RADIAÇÃO COM A MATÉRIA– Sempre que a radiação interage com a matéria

• Perda total ou parcial de energia por parte da radiação.

• Ionização e/ou excitação da matéria

– A radiação pode interagir com:• Elétron

• Núcleo

• Campo Elétrico: elétron,núcleo

– Quanto a interação, a radiação pode ser:• Absorvida

• Espalhada Elasticamente

• Espalhada inelasticamente



– Efeitos físicos da interação radiação-matéria• Efeito Fotoelétrico: absorção da radiação pelos elétrons• Efeito Compton: Espalhamento inelástico da radiação

pelos elétrons• Produção de pares: absorção da radiação com a

emissão de um par elétron-íon.

• ABSORÇÃO DA RADIAÇÃO NOS TECIDOS– Efeitos:

• Fotoelétrico• Compton• Produção de pares:



“A ocorrência desses efeitos é função da Energia de radiação incidente além do coeficiente de absorção e da natureza do material absorvente”.

E (Mev)

EF

Compton

P. Pares

Total

2 4 6 8 10

I = Io e-x

coeficiente de absorção

x = Espessura do material absorvedor

I = Intensidade de radiação transmitida no meio

Io = Intensidade inicial

1 Mev = 1.602x10-7 Joule



Half Valor Layer (HVL) = Espessura do absorvedor necessária para reduzir a radiação incidente I pela metade.

I = Io / 2 X = 0,693 /

-



90% da exposição à radiação de fontes artificiais, são resultantes de aplicações médicas e dentárias

Fontes e intensidades médias de exposição humana à radiação

Fontes Naturais:

•Cósmica•Terrestre (exposição externa)•Terrestre (radionuclídeos internamente depositadas)

456025

130

Mrad / ano

Fontes Artificiais:

•Diagnóstico de Raios-X•Teste de armamentos•Usinas geradoras de energia•Ocupacional

70<1<1<170

200TOTAL



• EFEITOS DA RADIAÇÃO– Primeiros conhecimentos (Raios-X, 1895)

• Queimaduras na pele;

• Queda de cabelos;

• Úlceras crônica;

• Câncer

– Primeiras experiências comprovaram que a exposição a radiação pode provocar:

• Esterelidade;

• Mudanças na composição do sangue;

• Outros sintomas complexos devido à radiação aguda.



– Efeitos biológicos - Existem algumas normas para estudo desses efeitos

• FONTE- Se a fonte é externa ao corpo

- Se a fonte é interna ao corpo

• DOSAGEM- Grandes doses em curto tempo (~dias)

- Pequenas doses em longo tempo (~anos)

• SURGIMENTO DO EFEITO

- Imediatos (exposição aguda)

- RetardadosSomáticos

Genéticos

• EFEITOS BIOLÓGICOS DEVIDO A EXPOSIÇÃO AGUDA

– D~100 R Nenhum sintoma clínico

– D~300 R Vômitos, náuseas, etc - “síndromes”.

– D~500 R Fatal em 50% dos casos observador

– D~1.000 R Fatal em 100% dos casos

Em casos de:

– 2.000<D<4.000 R

– 5.000<D<10.000 R



Manifestações no aparelho digestivo (morte em ~ 3 a 4 dias)

Manifestações no sistema nervoso central (morte em minutos)



• EFEITOS BIOLÓGICOS RETARDADOS– Somáticos– Genéticos

• EFEITOS SOMÁTICOS:– Leucemia e outros tipos de câncer– Catarata– Tendência de redução do tempo de vida

• EFEITOS GENÉTICOS - Mutações recessivas de gens:– “Os descendentes do encontro de Gens igualmente mutilados, terão

mutações físicas hereditárias, com mudanças nas suas características individuais.



• EXPOSIÇÃO OCUPACIONAL À RADIAÇÃO– Grupos ocupacionais

• Trabalhadores de reatores nucleares e aceleradores de partículas

• Medicina nuclear

• Raios-X, etc.

– Por lei, existem limites de exposição que não podem ser excedidos para os grupos ocupacionais. Estes limites são conhecidos como Dose Máxima Permissível (DMP) e são estabelecidos para diferentes grupos e para órgãos específicos do corpo.

– PORTANTO: A DMP é a dose de radiação que é recebida em 50 anos de trabalho e que é esperada não causar nenhum dano ao trabalhador.



– A DMP básica é aquela para exposição acumulada.

– DMP = 5(N - 18) Rems onde, N = idade em anos, com um limite máximo de 5.000 mRems / ano.

• DMP PARA EXPOSIÇÃO NÃO OCUPACIONAL (População)

Média da população 0.17 rem em qq. ano

Um indivíduo na população 0.50 rem em qq. ano

Estudantes 0.10 rem em qq. ano

Família de pacientes exposto à radiação

0.5 rem em qq. Ano5.0 rem em qq. Ano

Abaixo de 45 anosAcima de 45 anos



• DMP PARA EXPOSIÇÃO OCUPACIONAL

Exposição ocupacional do corpo inteiro

5 rems / ano

Pele 15 rems em qq. ano

Mãos 75 rems em qq. ano

Antebraços

Limite anual prospectivo

Limite anual retrospectivo 10-15 rem / ano

Outros órgãos, tecidos

Mulheres férteis (c/ respeito ao feto).

30 rems em qq. ano

15 rems em qq. ano

0.5rems no período de gestação


RADIAÇÃO IONIZANTE• EXAMES MÉDICOS

-2.000Mamografia (xeroradiog.)

-10.000Mamografia (dir. filme)

-1.000Dental

750893Abdômen

3041Tórax

9001.786Espinha Lombar

1.0002.027Espinha Sacro-Lombar

250223Espinha Cervical

300307Crânio

DOSE RECOMENDADA

(mRad)

DOSE MÉDIA (mRad)

TIPO DE EXAME

• MEDIDAS DE CONTROLE– CIPR – Com. Internacional de Proteção Radiológica– CNEN – Com. Nacional de Energia Nuclear



• MEDIDAS DE CONTROLE

– CIPR (Conselho Internacional de Proteção Radiológica) - padroniza universalmente as Doses Máximas Permissíveis.

– CNEN (Comissão Nacional de Energia Nuclear) no Brasil, controla e fiscaliza as recomendações através do DIMN (Departamento de Instalações de Materiais nucleares)


RADIAÇÃO IONIZANTE• NORMAS DE SEGURANÇA:

– Operador de radiação: se a dose não for previamente conhecida (em qualquer período) admiti-se que o mesmo tenha recebido uma DMP igual ao período em que já trabalhou.

– Dose acidental: uma dose D = 25 rems. Só pode ser recebida uma vez na vida

– Dose de emergência: uma dose D = 12 rems. Só pode ser recebida uma vez na vida

– Exposição de crianças (até 16 anos): Dlimite = 1.5 rem/ano


RADIAÇÃO IONIZANTE– Dose genética para população: não deve exceder 5 rems em 30

anos.

• SISTEMA DE CONTROLE FÍSICO

– Dispositivos de Radioproteção

• Manter-se afastado das fontes

• Barreiras de proteção (primária, vazamento, dispersa)

– Funcionamento e uso correto dos equipamentos

– Medidas dos níveis de radiação: uso de dosímetros

• Monitoração Pessoal

• Contaminação ambiental

– Sinalização Convencional nas áreas de Riscos.

• Áreas de acesso permitido

• Áreas de acesso limitado



– Símbolo indicativo de área sujeita a radiação ionizante

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