1. Introdução. 2. Cálculos. 3. Resultados. 4. Conclusões. 5. Referências

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1 IIISEN/2013 CÁLCULOS DE TAXAS DE DOSE ABSORVIDA EM DIFERENTES DOSÍMETROS QUÍMICOS NO IRRADIADOR GAMA DE PESQUISA DO CENTRO TECNOLÓGICO DO EXÉRCITO UTILIZANDO O CÓDIGO MCNPX Luis Moreira de Araujo Junior Grupo de trabalho: R.G.Gomes 1 *, H.C.Vital 2 *, W.F.Rebello 1 *, Marcos P. Cavaliere 1 *, S.O. Vellozo 1 *, A.X.Silva 3*, Luis M. de Araujo Junior 1 * 1 * IME, 2 * CTEx, 3 * UFRJ Rio de Janeiro, Agosto 28, 2013

2 OBJETIVO Calcular taxas de dose em diversos tipos de dosímetros químicos virtuais no irradiador gama de pesquisa do Centro Tecnológico do Exército (CTEx), com o uso do código MCNPX

3 SUMÁRIO 1. Introdução 2. Cálculos 3. Resultados 4. Conclusões 5. Referências

4 1. Introdução Classes de dosímetros: Primário: medição direta da dose absorvida; Referência ou padrão secundário: calibrado com o uso de dosímetros padrão primário e usado como um padrão de referência para calibrar outros dosímetros; Transferência: suficientemente preciso e estável, podendo também ser calibrado com o uso de outro dosimetro (padrão de referência); Rotina: uso padrão no trabalho, que pode ser calibrado com um dosímetro de referência ou de transferência

5 Dose absorvida (D): D =de/ Dm Onde: de é a energia média depositada pelo feixe de radiação ionizante no volume, com massa dm. A unidade de medida da dose absorvida é Gray (Gy) cuja unidade no SI é o J/kg. A taxa de dose utilizada nesta simulação é Gy/min.

6 Fatores considerados na dose absorvida: atividade e geometria da fonte; distância da fonte ao material irradiado; tempo de exposição; geometria, composição atômica e a densidade do material;.

7 No MCNPX há a necessidade de obter as seguintes informações para a simulação: composição atômica do material a ser irradiado; geometria; densidade do composto (material) como um todo.

8 Condições de simulação Modelo computacional do irradiador de pesquisa do Centro Tecnológico do Exército (CTEX) com o uso do código MCNPX [1]. Figura 01 Irradiador gama de pesquisa do CTEx.

9 2. Cálculos Tabela 1 Dosímetros comerciais usuais (com formula molecular e densidade). Relação de Dosímetros experimentais Ordem Dosímetros Fórmula Molecular Densidade (g/cm3) 1 Sulfato cérico Ce(SO 4 ) 2 1,045 2 Sulfato cérico ( versão com maior densidade) Ce(SO 4 ) 2 3,91 3 Sulfato ferroso (Fricke) Fe(NH 4 ) 2 (SO 4 ) 2 1,024 4 Sulfato ferroso (Fricke) ( versão com fórmula molecular diferente) Fe (SO 4 ) 2 H 2 O 1,898 5 Alanina C 3 H 7 NO 2 1,424 6 Dicromato de potássio K 2 (Cr 2 O 7 ) 2,676 7 Dicromato de prata Ag 2 (Cr 2 O 7 ) 1, Polimetilmetacrilato (PMMA)-Corante Macrolex Amarelo 3G Polimetilmetacrilato (PMMA) - Corante Macrolex Verde G C 21 H 18 N 4 O 2 1,32 C 34 H 34 N 2 O 4 1,17 10 Água (não experimental/ teórico) H 2 O 0, Ar atmosférico (não experimental/ teórico) N 2 + O 2 + Ar 0,0012

10 Modelagem computacional do irradiador: Mesmas condições do experimento realizado por Vital (2000) [2]; Fator multiplicativo de conversão dos resultados de MeV/g para Gy/min. Dosímetros comercias com diâmetros de 1cm, nas posições exatas do experimento, no plano horizontal da cota superior em 1cm (Zsup=1cm) da câmara de irradiação superior (figura 2).

11 Figura 02 Modelo Computacional do irradiador vista no Moritz.

12 3. Resultados Gráfico 1- Resultados das taxas de dose absorvida nos diferentes dosímetros.

13 4. Conclusões Aquisição da composição atômica dos dosímetros; Alterando as proporções dos elementos, há reflexos diretos das taxas de dose absorvida; Estudo mais detalhado dos valores dispersos da simulação comparados com o resultado experimental; Proposta para um novo levantamento de mapeamento dosimétrico do irradiador com os dosímetros pesquisados.

14 5. Referências 1. RUSIN, TIAGO Cálculo do fluxo e taxa de dose gama no irradiador do CTEx usando o código MCNPX. Dissertação de Mestrado. Instituto Militar de Engenharia Seção de Engenharia Nuclear. RJ, Rio de Janeiro. Brasil. 2. VITAL, H. C. PIRES, L. F. G. LIMA, R. Q. VELLOZO, S. O. Experimentos Dosimétricos no Irradiador Gama do IPE. V Encontro Nacional de Aplicações Nucleares. Rio de Janeiro CONCEIÇÃO, CIRILO C.S Implementação de dosimetria químicas de altas doses para irradiadores industriais. Tese de Doutorado. Universidade Federal do Rio de Janeiro COPPE, Engenharia Nuclear. RJ, Rio de Janeiro. Brasil. 4. GALANTE, ANA M.S Caracterização de compostos químicos para dosimetria das radiações em processos industriais. Dissertação de Mestrado. Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares. SP, São Paulo. Brasil. 5. PEREIRA, FÁBIO A Padronização do método de dosimetria retrospectiva empregando a técnica de ressonância paramagnética eletrônica e hidroxiapatita. Dissertação de Mestrado. Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares. SP, São Paulo. Brasil.

15 6. MIZUNO, ERICK Y Desenvolvimento e caracterização de um gel de alanina para aplicação na medida da distribuição da dose de radiação usando a técnica de espectrofotometria. Dissertação de Mestrado. Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares. SP, São Paulo. Brasil. 7. MCLAUGHLIN, W.L.; BO YD, A.W.; CHADWICK, K.H; MCDONALD, J.C; MILLER, A. Dosimetry for radiation processing. Taylor & Francis. New York OLTMANN, A. B.P.C.D.I. Manual. BNL Brookhaven National Laboratory. New York ATTIX, F. H. Introduction to Radiological Physics and Radiation Dosimetry. John Wiley & Sons, Inc. New York TAIT, W. H. Radiation Detection, London 1980.

16 11. D. F. SHRIVER & P. W. ATKINS, Química Inorgânica, 3ª Edição Bookman, X-5 Monte Carlo Team. MCNP A General Monte Carlo N-Particle Transport Code, Version 5. Volume I: Overview and Theory, X-5 Monte Carlo Team. MCNP A General Monte Carlo N-Particle Transport Code, Version 5. Volume II: User s Guide, X-5 Monte Carlo Team. MCNP A General Monte Carlo N-Particle Transport Code, Version 5. Volume III: Developer s Guide, 2003.