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Higiene do Trabalho: Radiação
ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO
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RADIAÇÃO IONIZANTE
• 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”.
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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.
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•
TIPOS DE RADIAÇÃO
Raios X
 Emissão de natureza eletromagnética, de origem nãonuclear. Provêm de transições eletrônicas das camadas
mais internas do átomo
Radiação Alfa (a ) => constituem-se de 2p + 2n fortemente
ligados = núcleo de He
•
São partículas carregadas positivamente ( carga=+2e ) que
podem ser desviadas por campos eletromagnéticos
Radiação Beta ( b ) => constituem-se da emissão de 1 elétron (-e) [
b- ] ou de um pósitron (+e ) [ b+ ], pelo núcleo.
Raios Gama (  ) => Emissão de natureza eletromagnética, tendo origem
nos núcleos.
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Em resumo:
a , b ( natureza corpuscular ) => menos penetrante
, , X ( natureza eletromagnética ) => mais penetrante
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Radiação Cósmica Primária
p+
r, n
p-0
Decaimento
n

m+
e+,
e+,
n
n
90% da Radiação
incidente na
atmosfera consiste de
prótons de altas
energias
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• 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)
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ACELERADOR 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
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•
DECAIMENTO DE UM NÚCLEO RADIOATIVO
“Emissão de radiação (a, b, )”
Elemento Pai
Elemento Filho (pai)
A
Elemento Filho
B
(a, b, )
NÚCLEO INSTÁVEL
C
(a, b, )
NÚCLEO INSTÁVEL
NÚCLEO ESTÁVEL
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• 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 c.
2.082x109 pares-íon / cm3
R=
1.61x1012 pares-íon / g
2.58x10-4 Coulomb / Kg
USO: Calibração de instrumentos de produção de radiação.
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2.Radiation Absorved Dose ( Rad ): Unidade de dose absorvida
aplicável a todos os tipos de radiação ionizante (a, b, , c) e a qualquer
tipo de material absorvedor
Absorção de 100 ergs/g
1 Rad =
Absorção de 0,01 Joule/Kg
USO: Medição de dosagem de radiação para o homem
(trabalhador, paciente, vítima de acidente, etc.)
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3. 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 , c ou b
RBE = 10.0 para nêutrons e prótons até 10 Mev, e para todas as partículas a
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.
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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
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• DECAIMENTO VISTO NA CONFIGURAÇÃO DE ENERGIA DO
NÚCLEO
O14
b+
2,3 Mev

N14
1ev = 1,6x10-12 erg
2,3 Mev
0,0 Mev
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• 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, ...)
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•
TIPOS DE RADIAÇÃO
1. Radiação Alfa (a) – constituem-se de 2p + 2n fortemente
ligados = núcleo de He
•
São partículas carregadas positivamente (carga=+2e) que podem
ser desviadas por campos eletromagnéticos
A
zX
A-4
Z-2Y
+ 2He + Q
Representação de uma desintegração por emissão de uma partícula a
Q = energia de desintegração, liberada no processo
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2. Radiação Beta (b) – constituem-se da emissão de 1 elétron (-e) ou
apósitron (+e), pelo núcleo.
a) Emissão bA
zX
A
Z+1Y
+ n + b-
Envolve a transformação de um nêutron em próton e a emissão de 1 elétron
b) Emissão de b+
A
zX
A
Z-1Y
~
+ n + b+
Envolve a transformação de um próton em nêutron e a emissão de 1 pósitron
~
n e n (neutrinos)
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• LEI DA DESINTEGRAÇÃO RADIOATIVA
(Uma lei de probabilidades !)
“A desintegração radioativa envolve a emissão de a e b, modificando o
núcleo original” .
a) N=No e- lt onde,
No = nº de átomos radioativos em t=o (início do processo)
N = nº de átomos ainda não desintegrados após o tempo t
l = constante de decaimento (característica de cada elemento)
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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/l
c) Vida média t => estimativa do tempo de desintegração do núcleo
E=1/l ; como vimos que l = 0,693/ T
E = 1,443T
d) Atividade de uma amostra => velocidade de desintegração dos
seus átomos.
(-dN / dt) = lN = A
A = Ao e-l t
Dá a atividade no instante t, sabendo do que a sua atividade no
instante to é Ao
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• 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
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– 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:
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“A ocorrência desses efeitos é função da Energia de radiação
incidente além do coeficiente de absorção m e da natureza do
material absorvente”.
I = Io e-m x
m
m = coeficiente de absorção
x = Espessura do material absorvedor
EF
Compton
P. Pares
I = Intensidade de radiação
transmitida no meio
Total
Io = Intensidade inicial
2
4
6
8
10
1 Mev = 1.602x10-7 Joule
E (Mev)
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Half Valor Layer (HVL) = Espessura do absorvedor necessária para
reduzir a radiação incidente I pela metade.
I = Io / 2
X = 0,693 / m
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Fontes e intensidades médias de
exposição humana à radiação
Fontes Naturais:
•Cósmica
•Terrestre (exposição externa)
•Terrestre (radionuclídeos
internamente depositadas)
Mrad / ano
45
60
25
130
Fontes Artificiais:
•Diagnóstico de Raios-X
•Teste de armamentos
•Usinas geradoras de energia
•Ocupacional
TOTAL
70
<1
<1
<1
70
200
90% da exposição à
radiação de fontes
artificiais, são resultantes
de aplicações médicas e
dentárias
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• 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.
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– Efeitos biológicos - Existem algumas normas para estudo
desses efeitos
- Se a fonte é externa ao corpo
•
FONTE
- Se a fonte é interna ao corpo
- Grandes doses em curto tempo (~dias)
•
DOSAGEM
- Pequenas doses em longo tempo (~anos)
•
- Imediatos (exposição aguda)
SURGIMENTO
DO EFEITO
Somáticos
- Retardados
Genéticos
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• EFEITOS BIOLÓGICOS DEVIDO A EXPOSIÇÃO AGUDA
–
–
–
–
D~100 R
D~300 R
D~500 R
D~1.000 R
Em casos de:
– 2.000<D<4.000 R
– 5.000<D<10.000 R
Nenhum sintoma clínico
Vômitos, náuseas, etc - “síndromes”.
Fatal em 50% dos casos observador
Fatal em 100% dos casos
Manifestações no aparelho
digestivo (morte em ~ 3 a 4 dias)
Manifestações no sistema nervoso
central (morte em minutos)
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• 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.
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• 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.
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– 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
Abaixo de 45 anos
Acima de 45 anos
0.5 rem em qq. Ano
5.0 rem em qq. Ano
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• DMP PARA EXPOSIÇÃO OCUPACIONAL
Exposição ocupacional do corpo inteiro
Limite anual retrospectivo
10-15 rem / ano
Limite anual prospectivo
5 rems / ano
Pele
15 rems em qq. ano
Mãos
75 rems em qq. ano
Antebraços
30 rems em qq. ano
Outros órgãos, tecidos
15 rems em qq. ano
Mulheres férteis (c/ respeito
ao feto).
0.5rems no período de
gestação
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•
EXAMES MÉDICOS
TIPO DE EXAME
DOSE MÉDIA
(mRad)
DOSE RECOMENDADA
(mRad)
Crânio
307
300
Espinha Cervical
223
250
Espinha Sacro-Lombar
2.027
1.000
Espinha Lombar
1.786
900
Tórax
41
30
Abdômen
893
750
Dental
1.000
-
Mamografia (dir. filme)
10.000
-
Mamografia (xeroradiog.)
2.000
-
•
MEDIDAS DE CONTROLE
– CIPR – Com. Internacional de Proteção Radiológica
– CNEN – Com. Nacional de Energia Nuclear
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• 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)
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• 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
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– 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
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– Símbolo indicativo de área sujeita a radiação ionizante