DESEMPENHO DO SISTEMA DE MONITORAÇÃO INDIVIDUAL DO CDTN: CRÍTICAS E SUGESTÕES AOS REQUISITOS DO CASMIE/IRD

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1 DESEMPENHO DO SISTEMA DE MONITORAÇÃO INDIVIDUAL DO CDTN: CRÍTICAS E SUGESTÕES AOS REQUISITOS DO CASMIE/IRD Teógenes A. da Silva, Maria Elizabeth Figueiredo, Hudson R. Ferreira, Marília T. Christovão, Murillo Senne Jr. Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear - CNEN Caixa Postal , Belo Horizonte, MG, Brasil RESUMO Para fins de certificação do Serviço de Monitoração Individual Externa, SMIE, do CDTN, de acordo com a nova sistemática recentemente estabelecida pelo Comitê de Avaliação dos SMIEs, foram realizados testes de desempenho do sistema dosimétrico do tipo emulsão fotográfica utilizado pelo SMIE/CDTN. Os resultados demonstraram o desempenho adequado do sistema dosimétrico na maioria dos testes, mas também evidenciaram a adoção de alguns critérios muito restritivos e, em alguns casos, incoerentes com as características necessárias para monitoração individual. A exigência de tempo, instalações e de pessoal experiente para a realização dos testes e a falta de apoio direto para irradiações nos Laboratórios de Calibração podem tornar a nova sistemática de certificação inviável para muitos SMIEs. I. INTRODUÇÃO O Serviço de Monitoração Individual Externa, SMIE, do Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear, CDTN, desde 1962, presta serviço de dosimetria pessoal com dosímetros de emulsão fotográfica visando monitorar as doses recebidas pelos trabalhadores ocupacionalmente expostos à radiação ionizante. Objetivando a qualidade do serviço, o SMIE/CDTN tem participado regularmente do programa de controle de qualidade executado pelo Instituto de Radioproteção e Dosimetria, IRD, no Rio de Janeiro. Recentemente, novos regulamentos técnicos para certificação dos SMIEs foram adotados pelo IRD, através do Comitê de Avaliação dos Serviços de Monitoração Individual Externa, CASMIE [1]. Além dos novos critérios e condições técnicas, a nova sistemática estabeleceu que os testes para verificar as características e o desempenho dos sistemas de dosimetria deveriam ser realizados sob a responsabilidade dos próprios SMIEs. Na prática, isto significou que cada SMIE, mesmo na maioria dos casos sem equipamento, sem experiência e sem acesso direto às instalações de irradiação, teve que buscar meios para realizar os próprios testes nas condições estabelecidas pelo CASMIE/IRD. O Laboratório Nacional de Metrologia das Radiações Ionizantes, LNMRI, no Rio de Janeiro e o Laboratório Regional de Calibração, LRC, de São Paulo que, em princípio, poderiam com boa confiabilidade realizar os testes requeridos, não estavam totalmente operacionais no momento e, mesmo que estivessem, não poderiam atender a demanda de irradiações de todos os SMIEs, devido a diversidade de atividades de calibração que devem realizar. Neste trabalho são apresentados a metodologia, as dificuldades, as soluções e os resultados obtidos com os testes do sistema dosimétrico do CDTN. Críticas e sugestões sobre os critérios e condições de teste do CASMIE são também apresentadas. II. O SERVIÇO DE MONITORAÇÃO INDIVIDUAL EXTERNA DO CDTN A estrutura. O SMIE/CDTN presta serviço de dosimetria pessoal a cerca de 5000 usuários atuantes nas áreas da medicina, da indústria e da pesquisa. Para a execução deste serviço, o SMIE/CDTN dispõe de laboratórios e equipamentos como: câmara escura com máquina semiautomática de revelação, laboratório para recepção e leitura de filmes, densitômetros interligados a microcomputadores, laboratório de preparação, despacho de dosímetros e manutenção dos porta-dosímetros, laboratório para preparação de soluções, lavagem de utensílios, etc. Instalações são também reservadas para o trabalho administrativo de gerenciamento dos bancos de dados dos usuários, emissão de relatórios de doses e arquivo de resultados e de filmes revelados. É responsabilidade de um pesquisador com longa experiência, indicado como Responsável Técnico e Científico (RTC), a operação e o desenvolvimento do

2 SMIE/CDTN. Sob a responsabilidade de um técnico, também com longa experiência, indicado como Responsável pela Execução do Serviço (RES), a rotina de enviar, receber, revelar e ler os dosímetros e gerar os relatórios de doses é realizada por 4 técnicos e 1 auxiliar administrativo. Adicionalmente, o SMIE/CDTN recebe apoio administrativo, de infra-estrutura e de gestão da qualidade do Serviço de Proteção Radiológica ao qual pertence. O dosímetro fotográfico. O SMIE/CDTN utiliza o dosímetro fotográfico desenvolvido pelo IRD [4] constituído pelo filme structurix D2 da Agfa Gevaert com emulsões de alta e baixa sensibilidade e um porta-filmes em termoplástico injetado, com cinco filtros. O programa de avaliação de doses do sistema dosimétrico, que calcula as doses utilizando vários métodos como o sistema de cálculo SIMPLEX, combinação linear e método das razões, foi adaptado pelo SMIE/CDTN para integração com o sistema operacional local. A política da qualidade. A busca pela qualidade no SMIE/CDTN objetiva fornecer um serviço de monitoração da mais alta qualidade técnico-científica e administrativa, alcançando níveis superiores de satisfação dos usuários e garantindo uma alta confiabilidade nos valores das doses avaliadas. A participação regular do SMIE/CDTN nas intercomparações promovidas pelo LNMRI entre os serviços de monitoração do Brasil e, recentemente, o atendimento as exigências do CASMIE estimularam um processo de melhoria da qualidade do serviço que incluiu a substituição do dosímetro com dois filtros para um do tipo multifiltro, a redação do procedimento de cada etapa do serviço, a elaboração de um manual da qualidade e a gradual montagem do Laboratório de Calibração de Dosímetros, LCD, no CDTN. III. TESTES DE DESEMPENHO DO SMIE/CDTN A sistemática de certificação. A nova sistemática de certificação dos SMIEs, estabelecida pelo CASMIE [1, 2], inclui tanto critérios gerais quanto requisitos e condições técnicas para o desempenho dos sistemas de dosimetria. Os seguintes documentos descrevem a nova sistemática: Portaria DRS/CNEN nº 1/95 - oficializa a sistemática e define a documentação necessária para solicitação de certificação de SMIEs pelo IRD; Regulamento Técnico IRD/RT/001 - estabelece os requisitos de carácter geral (estrutura organizacional, recursos humanos, instalações, etc.) e define características gerais para os sistemas dosimétricos ; Regulamento Técnico IRD/RT/002 - especifica as características, os procedimentos de teste e os limites de aceitação para o desempenho do sistema dosimétrico; Regulamento Técnico IRD/RT/003 - estabelece os procedimentos e critérios adotados no LNMRI para verificação, no LNMRI, do desempenho do sistema dosimétrico; Regulamento Técnico IRD/RT/004 - define a metodologia das auditorias tanto durante o processo de certificação quanto para fins de acompanhamento; Regulamento Técnico IRD/RT/005 - fornece instruções aos SMIEs para o envio periódico dos relatórios de dose para a CNEN. Testes de desempenho. Os testes de desempenho para fins de caracterização do dosímetro fotográfico do SMIE/CDTN, que abrangem cada componente do sistema dosimétrico ou sistema como um todo, são os seguintes: Para o densitômetro ótico: desempenho (reprodutibilidade e incerteza) Para a emulsão fotográfica: uniformidade da densidade ótica da emulsão; estabilidade da imagem latente; resistência ao envelhecimento (artificial e natural); opacidade dos envelopes à luz; resistência do invólucro ao vapor da água; Para os porta-filmes: homogeneidade dos filtros; auto-irradiação; resistência a impactos; Para o sistema de dosimetria fotográfica: limite inferior de detecção; reprodutibilidade; linearidade; dependência energética; dependência angular; influência da irradiação póstero-anterior; influência da presença de um fantoma ( phantom ). Teste de exatidão do sistema. Além dos testes de desempenho, que podem ser verificados pelo LNMRI de forma independente, foi estabelecido que o LNMRI realizaria um teste global de exatidão do sistema. Neste teste, cerca de 50 dosímetros são irradiados em diferentes condições e analisados segundo o critério de que 90% dos valores avaliados, A, devem concordar com o valor verdadeiro convencional, H x, dentro dos limites dados pelas seguintes curvas: 1 1,5 (1 0,4 A 0,2 ) 1,5 (1 + ) 0,2 + Hx Hx 0,4 + Hx Procedimento adotado. De maneira geral, os testes de desempenho foram realizados nas condições e de acordo com os procedimentos estabelecidos no Regulamento Técnico IRD/RT/002 recomendado pelo CASMIE. A Dose Individual, H x, em msv, foi a grandeza de avaliação utilizada, cujo valor verdadeiro convencional foi determinado com dosímetros padrões a partir da grandeza kerma-no-ar, na condição livre-no-ar.

3 Foram utilizados campos de radiação gama do 60 Co, gerados no LCD/CDTN, com dosimetria realizada com câmara de ionização padrão PTW modelo LS01, devidamente calibrada no LNMRI. Por limitações das fontes de radiação disponíveis, algumas irradiações, principalmente com doses elevadas, foram executadas no LNMRI. Devido às limitações e restrições do LNMRI para fornecer irradiações em raios X, os seguintes feixes foram utilizados: feixe de 57 kev similar a radiação de referência da série de espectro largo da ISO [3], gerado no Laboratório de Ensaios e Metrologia do CDTN em uma máquina Picker-Andrex, modelo 3002, com voltagem na faixa de 55 a 150 kv e corrente de 2 a 4mA. Montado um sistema experimental para irradiações, a dosimetria foi efetuada com um dosímetro Radcal, modelo 9015, com uma câmara de 180 cc, rastreável aos padrões da Radcal Corporation; feixe de 83 kev similar a radiação de referência da série de espectro estreito da ISO [3], gerado no Hospital Santa Casa da Misericórdia/Belo Horizonte, em uma máquina Siemens, modelo Stabilipan, com voltagem na faixa de 100 a 200 kv. A dosimetria foi realizada com o mesmo dosímetro Radcal, mencionado anteriormente; feixes de 33 e 48 kev similares as radiações de referência da série de espectro estreito da ISO [3] e de 24 e 38 kev similares aos feixes do National Physical Laboratory, no LRC/São Paulo; Com a responsabilidade de manter a rotina de monitoração e atender outras exigências do processo de certificação, o SMIE/CDTN não teria condições técnicas e de pessoal para realizar os testes de desempenho; portanto, os testes foram executados por dois pesquisadores do SP/CDTN com experiência em calibração de dosímetros. IV. RESULTADOS E ANÁLISE Teste de desempenho do densitômetro. O documento do CASMIE não especifica para o densitômetro um teste propriamente dito, mas sim, características do mesmo, que foram confirmadas no caso do densitômetro usado no SMIE/CDTN. Teste de desempenho da emulsão fotográfica. Considerando-se os requisitos estabelecidos pelo CASMIE, a emulsão fotográfica apresentou um desempenho adequado na maioria dos testes, exceto para o teste de envelhecimento artificial da emulsão mais sensível nas condições extremas de 90% de umidade relativa do ar, após tratamento de 50 C; neste caso, para atender os requisitos, há necessidade de envolver a emulsão em uma embalagem aluminizada [5]. Teste de desempenho do porta-filmes. O porta-filmes usado não acusou qualquer influência quanto a contaminação dos filtros com radionuclídeos, que foi verificada no teste de auto-irradiação. No teste de homogeneidade dos filtros, embora os resultados sugiram o não atendimento aos requisitos do CASMIE, não é possível afirmar que a influência observada é decorrente de uma não homogeneidade dos filtros, já que nos resultados estão incluídas as influências da uniformidade aceitável para a emulsão fotográfica e da reprodutibilidade do densitômetro. Considerando-se a uniformidade aceitável inerente à emulsão, observa-se que o requisito deste teste é muito restritivo, já que não permite qualquer margem de tolerância para a influência causada pelos filtros; questiona-se a necessidade deste teste e o fato do CASMIE não exigir teste similar para dosímetros termoluminescentes. No teste de impactos do porta-filmes, apesar que apenas um filtro tenha se desprendido do suporte em um total de 100 impactos, o SMIE/CDTN está planejando uma nova matriz de injeção do porta-filtro e a utilização de um termoplástico de melhor qualidade. Testes de desempenho do sistema dosimétrico. O sistema de dosimetria fotográfica usado pelo SMIE/CDTN apresentou, nos testes estabelecidos pelo CASMIE, o seguinte desempenho: Limite inferior de detecção. Os dosímetros irradiados com 0,23 msv foram perfeitamente diferenciados de dosímetros não irradiados; Reprodutibilidade. Em 10 conjuntos de 10 dosímetros, o desvio padrão, com 95% de nível de confiança, não ultrapassou a 5,5% para qualquer conjunto individual e foi igual a 6,3% para todos os 10 conjuntos, atendendo ao requisito estabelecido como 7,0%; Linearidade. O CASMIE estabelece que, para vários grupos de 10 dosímetros irradiados com determinadas doses entre 0,20 msv à 1 Sv, o valor médio avaliado em cada grupo não deve diferir em mais de 10% do valor verdadeiro convencional, com 95% de nível de confiança. O SMIE/CDTN não atendeu este requisito para todas as doses, porém, compreende-se que este critério não estabelece um requisito para a linearidade, mas sim para a exatidão do sistema em cada valor de dose; sendo um critério incoerente com a exatidão requerida para um sistema dosimétrico, que na situação mais exigente seria de +50% e -33% em relação ao valor verdadeiro convencional [6]. Adicionalmente, é um critério por demais restritivo, considerando-se que um erro de 10% é facilmente encontrado nas irradiações efetuadas nas instalações de um SMIE (que não é um laboratório de calibração!). Tendo-se em conta que o conceito de linearidade deve independer do valor verdadeiro convencional, um requisito para a linearidade deveria ser:

4 R R R maximo minimo + maximo + Rminimo I 0,15 onde R é a resposta do sistema dada pela razão entre o valor avaliado e o valor verdadeiro convencional e I é o intervalo para 95% de nível de confiança. O valor 0,15 é similar ao adotado em países com bastante experiência em critérios de desempenho de sistemas dosimétricos.[7]. O sistema dosimétrico do SMIE/CDTN obteve o valor 0,14 para a expressão acima, o que indica que o mesmo é linear dentro da faixa de dose de interesse. Dependência energética. A exigência do CASMIE de que este teste seja efetuado com feixes de raios X de espectro estreito, preferencialmente similares aos da ISO [3], torna-o o mais difícil de ser realizado, porque: a) a reprodução de um feixe estreito em uma máquina de raios X exige o conhecimento, por exemplo, da filtração inerente e a disponibilidade de filtros com espessuras determinadas, b) a taxa de kerma-no-ar encontrada nestas condições é, no máximo, da ordem de décimos de mgy/h, o que dificulta a dosimetria do feixe por falta de câmaras de ionização adequadas, c) a baixa taxa de kerma-no-ar e o limitado tamanho de campo permitem apenas a irradiação de poucos dosímetros simultaneamente; etc. TABELA 1. Dependência energética do sistema dosimétrico do SMIE/CDTN. Energia média (kev) Resposta relativa ao 60 Co, com 95% de nível de confiança 24 0,99 ± 0, ,25 ± 0, ,21 ± 0, ,15 ± 0, ,19 ± 0,01 atendendo o requisito de 1,00 ± 0,15 estabelecido pelo CASMIE. Influência póstero-anterior. Considerando as condições de teste e as características do sistema, a diferença de 15%, encontrada entre irradiações frontais e as efetuadas pela parte posterior do dosímetro, indica que é pequena a influência nos resultados de irradiações com estas geometrias. Influência da presença de um fantoma. Estabelecer limites para esta influência não é coerente sob o ponto de vista do equivalente de dose pessoal, que, sendo definida em um fantoma, é considerada a grandeza mais adequada para monitoração individual. A situação, esperada como temporária, de utilizar a dose individual, definida no ar, mas avaliada na presença do corpo humano na rotina de monitoração, talvez justifique a existência do critério. A influência da presença de um fantoma, no valor da dose individual avaliada pelo sistema dosimétrico, para irradiações no feixe de raios X de 58 kev, foi menor que o requisito de 30% estabelecido pelo CASMIE. Exatidão do sistema. A exatidão do sistema dosimétrico do SMIE/CDTN, quanto à avaliação da dose individual, foi verificada pelo LNMRI na faixa de 0,2 msv à 2 Sv em feixes de radiação com energia média na faixa de 40 kev à 1250 kev. Os resultados dos testes mostrados na Fig. 1 [8] demonstram que 42 de um total de 43 avaliações (97,7%) estiveram dentro dos limites, atendendo o requisito mínimo de 90% estabelecido pelo CASMIE. Os resultados evidenciam o desempenho adequado do SMIE/CDTN. A dependência energética do sistema dosimétrico é apresentada na tabela 1, em termos da resposta relativa a energia do 60 Co, dentro do intervalo com 95% de nível de confiança, para cada energia média do feixe de raios X utilizado. Os resultados mostram que sistema atende o requisito para a resposta relativa de 1,00 ± 0,30 estabelecido pelo CASMIE. Dependência angular. Como é raro encontrar na rotina de monitoração campos de radiação incidentes em um determinado ângulo, o CASMIE acertou ao estabelecer como requisito para a dependência angular um intervalo de concordância entre o valor da dose avaliada em irradiações com incidência normal e o valor médio das doses avaliadas em irradiações incidentes nos ângulos de 0, 20, 40 e 60. Os resultados das avaliações com o sistema dosimétrico concordaram dentro do intervalo 1,00 ± 0,12, Figura 1 - Exatidão do SMIE/CDTN na avaliação da dose individual [8]. V. CONCLUSÕES E SUGESTÕES A realização dos testes de desempenho, sob responsabilidade do próprio SMIE, mostrou ser árdua, não só pelo tempo que demanda, mas pela falta de instalações

5 adequadas e de pessoal experiente. Há necessidade de apoio direto dos Laboratórios de Calibração para viabilizar para todos os SMIEs a nova sistemática de certificação adotada pela CNEN. Os resultados obtidos para alguns testes evidenciaram que alguns requisitos são muito restritivos, isto é, difícies de serem realizados mesmo com as melhores condições de teste, e outros são incoerentes com as características aceitáveis para a monitoração individual. Seria adequado que o CASMIE, de posse de todos os resultados dos SMIEs, fizesse uma revisão dos critérios adotados diretamente das normas internacionais, para adaptá-los à realidade nacional. O SMIE/CDTN demonstrou um desempenho adequado na maioria dos testes, principalmente naqueles que se referem ao sistema dosimétrico, que melhor indicam o seu desempenho rotineiro. Melhorias e otimizações estão sendo investigadas para superar algumas poucas não-conformidade com os critérios do CASMIE. REFERENCES [1] Comitê de Avaliação de Serviços de Monitoração Individual Externa, CASMIE/IRD. Regulamentos técnicos referentes ao processo de certificação de sistemas de monitoração individual externa. Publicação do Instituto de Radioproteão e Dosimetria, IRD. IRD/RT /95 à /95, (unofficial translation from German). PTB Requirements, PTB-A 23.2, dezembro [8] Laboratório de Metrologia das Radiações Ionizantes, LNMRI. Parecer técnico sobre o desempenho de sistema de monitoração individual externa. Carta externa LNMRI 08/97, março ABSTRACT New technical requirements for accreditation of individual monitoring services (IMS) were recently established by a National Committee. To verify the compliance with those requirements, performance checks were carried out in the photographic dosimeter system provided by the IMS/CDTN. Results showed that the CDTN dosimetric system had acceptable performance in all cases, excluding some checks which showed to have very restrictive requirements that disagree with acceptable characteristics for individual monitoring. Lack of a skilled person in calibration and dosimetry, lack of proper irradiation and dosimetry facilities at IMSs, time consuming checks, prohibitive requirements and limiting irradiation support provided by the two Brazilian calibration laboratories are reasons which could make the new accreditation policy unfeasible for many IMSs. [2] Salati, I. P. A., da Cunha, P. G., Maurício, C. L. P., Mota, H. C., Ramos, M. M. O. e da Silva, T. A. Implantação de uma nova sistemática para certificação de Serviços de Monitoração Individual Externa no Brasil, Anais do VI Congresso Geral de Energia Nuclear, em CD-ROM, p , [3] International Organization for Standardization, ISO, X and Gamma reference radiations for calibrating dosemeters and doserate meters and for determining their response as a function of photon energy, ISO Standard ISO , [4] H.C. Mota, P.G. Cunha, J. G. Hunt; E. V. Ramos; R. P. C. Salvi e G. M. Sigaud, Um sistema multi-filtro para dosimetria fotográfica, Revista de Física Aplicada e Instrumentação, Vol. 5, n. 1, [5].Hunt, J. Comunicação privada, novembro, [6] International Commission on Radiological Protection. General principles of monitoring for radiation protection of workers. ICRP Publication 35, Pergamon Press, [7] Physikalisch-Technische Bundesanstalt, PTB. Measuring instruments for use in radiation protection.