ipen DESENVOLVIMENTO DE UM SISTEMA DOSIMETRICO PARA MONITORAÇÃO INDIVIDUAL EM CAMPO MISTO BETA E GAMA TERESINHA FERREIRA LIMA DALTRO

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1 ipen CNEN/SP InmOtuto d* P qut En^rgétíoam Nuolmmnt AUTARQUIA ASSOCIADA A UNIVERSIDADE DE SAO R^ULO DESENVOLVIMENTO DE UM SISTEMA DOSIMETRICO PARA MONITORAÇÃO INDIVIDUAL EM CAMPO MISTO BETA E GAMA TERESINHA FERREIRA LIMA DALTRO Tese apresentada como parte dos requisitos para obtenção do Grau de Doutor em Ciências na Área de Tecnologia Nuclear. Orientadora: Dra. Leticia Lucente Campos Rodrigues São Paulo 1996

2 DESENVOLVIMENTO DE UM SISTEMA DOSIMETRICO BETAE TERESINHA FERREIRA LIMA DALTRO Tese apresentada como parte dos requisitos para a obtenção do grau de Doutor em Ciências na área de Tecnologia Nuclear. Orientadora : Dra. Leticia Lácente Campos Rodrigues / i- I V Rö\ São Paulo 1996

3 Ao amigo l-lomero E. Bañados Perez, pelo apoio ilimitado.

4 Agradeço de modo especial à Dra. Leticia L Campos Rodrigues pela orientação inteligente e dedicada, pelas sugestões e discussão deste trabalho. Os meus agradecimentos se estendem: Ao Jean Louis Boutaine pelo constante apoio, colaboração e pela cessão dos laboratórios do "Départament des Applications et de Ia Métrologie des Rayonnements Ionisants, Centre d'etudes Nucléaires de Saclay". Ao Jean Barthe do "Départament des Applications et de la Métrologie des Rayonnements Ionisants, Centre detudes Nucléaires de Saclay", pelas valiosas sugestões. Ao químico Ricardo Nunes Carvalho responsável pelo Laboratório de Dosimetría Termoluminescente do IPEN pelo apoio técnico no tratamento do materíal dosimetrico. Ao José Carlos Sabino da Divisão de Oficinas do IPEN pelo trabalho de usinagem dos componentes do projeto mecânico. Ao físico Ulysses DVtra Bitelli, que testou em operação de rotina, no Reator IPEN MB 01, o sistema dosimetrico desenvolvido. -OMISSÃO micmi ÜEEUER

5 Ao físico Reinaldo Pérez Sancfies pelas valiosas discussões e sugestões no cálculo das incertezas experimentais. Aos meus filhos Ana Luiza e Fernando pelo apoio, compreensão e paciência nos últimos dois anos. Ao Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares de São Paulo, na pessoa do Superintendente Dr Claudio Rodrigues, pela possibilidade oferecida de realização deste trabalho.

6 pagina RESUMO ABSTRACT V vi CAPÍTULO 1 : INTRODUÇÃO Necessidade da dosimetria beta Características da dosimetria beta Objetivo do presente traballio CAPÍTULO 2 : FUNDAMENTOS TEÓRICOS Interação da radiação com a matéria Interação da radiação X e gama com a matéria Efeito fotoelétrico Efeito Compton Formação de pares Interação dos elétrons com a matéria Perda de energia por colisão Perda de energia por excitação e ionização Perda de energia por radiação Poder de frenagem (Stopping Power) Poder de frenagem mássico de colisão Poder de frenagem mássico restrito de colisão Poder de frenagem mássico por radiação Alcance dos elétrons CAPÍTULO 3 : DOSIMETRIA DAS RADIAÇÕES Grandezas radiométricas Dose absorvida Dose absorvida em dois meios Dose Absorvida em função da exposição

7 3.1.5 Kerma Absorção de energia e coeficiente de transferencia de 23 energia 3.2 Monitoração individual externa Grandezas utilizadas em monitoração individual Dose equivalente em um órgão ou tecido Dose efetiva Grandezas operacionais Hp(d) Efeitos biológicos Dosímetros termoluminescentes Principio do mecanismo TL Emissão de luz Equilíbrio eletrônico Dosímetros TL na monitoração beta-gama 34 CAPÍTULO 4 : SISTEMA DOSIMETRICO 4.0 Sistema dosimetrico desenvolvido Otimização dos parâmetros do projeto Parâmetros iniciais do projeto Elemento sensível e filtros para radiação gama Elemento sensível e filtros para radiação beta Determinação da dose absorvida no dosímetro Determinação da energia depositada no TLD devido à 39 radiação gama Determinação da energia depositada no TLD devido à 44 radiação beta 4.3 Cálculo de Hp(10) e Hp{0,07) Cálculo da dose equivalente no tecido, Hp(10) Cálculo da dose equivalente no tecido, Hp(0,07) Cálculo da dose equivalente no tecido, Hp(0,07) e Hp(10) 55 para um campo de radiação misto beta-gama

8 3.1.5 Kerma Absorção de energia e coeficiente de transferencia de 23 energia 3.2 Monitoração individual externa Grandezas utilizadas em monitoração individual Dose equivalente em um órgão ou tecido Dose efetiva Grandezas operacionais Hp(d) Efeitos biológicos Dosímetros termoluminescentes Principio do mecanismo TL Emissão de luz Equilíbrio eletrônico Dosímetros TL na monitoração beta-gama 34 CAPÍTULO 4 : SISTEMA DOSIMETRICO 4.0 Sistema dosimetrico desenvolvido Otimização dos parâmetros do projeto Parâmetros iniciais do projeto Elemento sensível e filtros para radiação gama Elemento sensível e filtros para radiação beta Determinação da dose absorvida no dosímetro Determinação da energia depositada no TLD devido à 39 radiação gama Determinação da energia depositada no TLD devido à 44 radiação beta 4.3 Cálculo de Hp(10) e Hp{0,07) Cálculo da dose equivalente no tecido, Hp(10) Cálculo da dose equivalente no tecido, Hp(0,07) Cálculo da dose equivalente no tecido, Hp(0,07) e Hp(10) 55 para um campo de radiação misto beta-gama

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10 Anexo 3: EDMULT pág : E E E E E E E E E E E E E E E E E E OOE E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E-01 6,01 E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E-02

11 ";0M1SSA0 NACIÜfJ/L LE ENERGIA NUCLEAR/SP PES 7.900E E E E E E E E E E E+00 8,, OOOE E E E E E E E E E E E+00 8, 080E E E E E E E E E E E E+00 8,.160E E E+00 8.,180E E E+00 8,,200E E E E E E+00 8,.240E E E E E E E E E E E-01 8.,59E E E E E E E E E E E E E E E-03 Stop - Program terminated.

12 Anexo 4 : E / Emax das fontes de referência beta pág : 1C5 AMEXO 4 : ESPECTROS DA RÂDSAÇAO BETA E/Emax em função do número de betas por desintegração por unidade de intervalo de E/Emax E/Emax ^"^Tl '''Pm ^ Sr/^ Y (0,763 MeV) (0,225 MeV) (2,281 MeV) 0,000 2,191 2,474 0,756 0,025 2,170 2,464 0,843 0,050 2,075 2,369 0,938 0,075 1,994 2,278 1,025 0,100 1,918 2,190 1,102 0,125 1,846 2,103 1,172 0,150 1,776 2,017 1,232 0,175 1,707 1,931 1,284 0,200 1,640 1,845 1,329 0,225 1,575 1,760 1,365 0,250 1,511 1,676 1,395 0,275 1,448 1,591 1,430 0,300 1,387 1,508 1,439 0,325 1,327 1,425 1,443 0,350 1,269 1,343 1,442 0,375 1,212 1,262 1,437 0,400 1,156 1,182 1,428 0,425 1,101 1,103 1,414 0,450 1,047 1,025 1,397 0,475 0,993 0,949 1,376 0,500 0,940 0,874 1,350 0,525 0,887 0,801 1,319 0,550 0,834 0,730 1,284 0,575 0,780 0,661 1,243 0,600 0,727 0,595 1,196 0,625 0,672 0,531 1,144 0,650 0,618 0,469 1,084 0,675 0,562 0,411 1, ,507 0,355 0,945 0,725 0,451 0,303 0,866 0,750 0,394 0,254 0,780 0,775 0,339 0,209 0, ,284 0,167 0,594 0,825 0,228 0,130 0,496 0,850 0,178 0,097 0, ,132 0,068 0,300 0,900 0,089 0,044 0,209 0,925 0,054 0,025 0,128 0,950 0,025 0,011 0,062 0,975 0,007 0,003 0,017 1,000 0,000 0,000 0,000

13 Anexo 5 : Programa para cálcuio de Hp{10) e Hp(0,07) pág : 106 AMEXO 5 : PROGRAMA FONTE NA LINGUAGEM ÍVIS-VISUALBASIC 4.0 PARA CÁLCULO DE Hp(10) E Hpí,07} Private Sub Form_Db!Cfick() Text1 Text = "" Text2,Text = "" TextS.Text = "" Text4.Text = "" TextS.Text = "" TextS.Text = "" TextZ.Text = "" TextS.Text = "" Text9.Text = "" TextlO.Text = Text11.Text = TextlO. Refresh End Sub Private Sub Command2_Click() Dim rel, II, 12, 13, 14, 15, lib, 12b, 13b, eefet, effener, effenertecido, effenercs137, FCg, FCb, dosegama, dosebeta, efftld4as Double FCg = TextlO.Text '0.051! FCb = Textil.Text '0.2137! 11 = Val(textl.Text) 12 = Val(Text2.Text) 13 = Val(Text3.Text) 14 = Val(Text4.Text) 15 = Val(Text5.Text) rel = ((14+ 15)/(14-15)) eefet = * rel * rem * rel * rel

14 Anexo 5 : Programa para cálculo de Hp(10) e Hp(0,07) pág : 107 If eefet > 0.14 Then End If effener = * eefet * eefet " * eefet " * eefet " 4 EIse effener = ( * 2 / ) * ( / (4 * (eefet ) )) effenercs137 = * * 0.66 " * * efftld4 = effener / effenercsl 37 dosegama = 14 * FCg * efftld4 Text6.Text = Format(dosegama, "###0.####") Text7.Text = Format(eefet, "###0.###") 11b = ( * Exp(-(eefet ) / )) * dosegama 12b = ( * Exp(-(eefet ) / )) * dosegama 13b = ( * Exp(-(eefet ) / )) * dosegama 'calcula dose beta 11 =11-11b 12 = 12-12b 13 = 13-13b If (13 > 12) And (13 > II) Then End If eefet = * (13 / Abs(l2 - II )) * (13 / Abs(l2-11 )) 2 EIse eefet = * (( ) / II ) * (( ) / II) * (( ) / II ) * (( ) / II ) * (( ) / II ) 5 If eefet > 0.5 Then effener = (2 * / ) * ( / (4 * (eefet ) )) EIse

15 Anexo 5 : Programa para cálculo de Hp(10) e Hp(0,07) pág : 1CB effener = / ({eefet ) " ) End If effenertecido = / ((eefet ) " ) dosebeta = II * FCb * effenertecido / effener TextS.Text = Format(dosebeta, "imo.mm") Text9.Text = Format(eefet, "###0.###") End Sub

16 "iomissao WACIDN/L te EWERtílA WCIEAR/SP IPCB' ANEXO 6 : VALORES DAS LEITURAS OBTIDAS CAWIPO ^ISTO, BETA-GAMA. Hp(10) Ey efet Hp(0.07) Ep efet L1 L2 L3 L4 L5 [msv] [MeV] [msv] [msv] [nc] [nc] [nc] [nc [nc]