ICTR 2004 CONGRESSO BRASILEIRO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA EM RESÍDUOS E DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL Costão do Santinho Florianópolis Santa Catarina

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1 ICTR 2004 CONGRESSO BRASILEIRO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA EM RESÍDUOS E DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL Costão do Santinho Florianópolis Santa Catarina REUTILIZAÇÃO DE FONTES DE RADIAÇÃO SELADAS FORA DE USO Luiz Carlos Alves Reis Fábio Silva PRÓXIMA Realização: ICTR Instituto de Ciência e Tecnologia em Resíduos e Desenvolvimento Sustentável NISAM - USP Núcleo de Informações em Saúde Ambiental da USP

2 REUTILIZAÇÃO DE FONTES DE RADIAÇÃO SELADAS FORA DE USO Luiz Carlos Alves Reis 1 Fábio Silva 2 Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear - CDTN / CNEN Resumo Desde 1995 o Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear CDTN, um dos institutos de pesquisa da Comissão Nacional de Energia Nuclear - CNEN, vem recebendo fontes de radiação seladas fora de uso, cujo número atingiu cerca de 1070 em maio de Todas as informações sobre estas fontes são registradas em um banco de dados denominado SISFONTE, o que facilitará uma gerência mais eficiente das mesmas. Parte das fontes é passível de reutilização, pois são fontes certificadas, com blindagens em ótimo estado e considerável atividade residual. No entanto, para que a reutilização seja possível, é necessária uma avaliação criteriosa que ateste suas boas condições e ausência de contaminação externa. Visando esta avaliação e um acondicionamento mais eficiente das fontes não-reutilizáveis, está em fase final de implantação, no CDTN, o Laboratório de Tratamento de Fontes Seladas - LABFONTE. Neste laboratório foi montada uma célula blindada, onde as fontes acondicionadas sob forma especial serão testadas quanto à contaminação. As que estiverem sem contaminação, poderão ser disponibilizadas aos diversos usuários de radioisótopos, com certificados que atestem sua qualidade. As fontes que não puderem ser reutilizadas serão retiradas das blindagens originais e reunidas em blindagens mais compactas, visando deposição futura. Este trabalho descreve a metodologia que será utilizada para reutilização das fontes. Palavras - Chave: fontes de radiação, fontes seladas, reutilização, resíduos perigosos 2460

3 1. Introdução A Agência Internacional de Energia Atômica - AIEA define fonte de radiação selada como uma fonte confeccionada de maneira a prevenir, sob condições normais de uso, qualquer dispersão de material radioativo no meio ambiente [1]. A maioria das aplicações de fontes seladas requer que sua atividade seja concentrada no menor volume possível, usualmente um ou poucos centímetros cúbicos. Normalmente o material radioativo está sob uma forma insolúvel, por exemplo na forma metálica, no caso de 60 Co e 192 Ir ou cerâmica, para o 137 Cs e 241 Am. O encapsulamento é feito normalmente com aço inoxidável, sendo usados algumas vezes platina, titânio, tungstênio ou outros metais [2, 3]. A confecção e testes de estanqueidade das fontes seguem normas internacionais [4,5]. A utilização de fontes seladas tem se intensificado no Brasil nos últimos anos devido, principalmente, aos seguintes fatores: custo competitivo em relação às alternativas convencionais; operação de plantas e fábricas de empresas multinacionais, onde técnicas nucleares têm sido muito empregadas; facilidade de registro e controle de variáveis como nível de tanques, espessura de chapas, densidade de solos, etc.; ausência de contato entre o material cujo nível ou densidade se quer medir e o conjunto fonte/detetor, evitando-se problemas de corrosão e abrasão; alta sensibilidade dos detetores utilizados, possibilitando o emprego de fontes com atividade cada vez menor. A conseqüência deste aumento de utilização é o crescimento do volume de rejeitos radioativos, pois, após certo tempo, as fontes são retiradas de serviço. Normalmente esta retirada ocorre quando a atividade da fonte decaiu para valores abaixo do mínimo necessário, o equipamento ou a técnica utilizada tornou-se obsoleta ou o equipamento foi estragado ou danificado pelo uso intensivo. A estratégia de gerência destas fontes no CDTN [6], apresentada na Figura 1, visa principalmente a minimização dos rejeitos gerados, por meio da reutilização de parte das fontes ou por uma forma mais adequada de acondicionamento. Pretende-se reutilizar somente as fontes que estiverem acondicionadas sob forma especial [7] e não apresentarem vazamentos. Os dispositivos cujas fontes não preencham estes requisitos deverão ser desmontados, sendo as fontes acondicionadas convenientemente visando a deposição. Para o cumprimento desta estratégia, técnicos do CDTN criaram um banco de dados das fontes seladas recebidas, denominado SISFONTE - Sistema de Informações Sobre Fontes Seladas Fora de Uso, com o objetivo de manter todas as informações sobre as fontes devidamente registradas e atualizadas. Também está em término de implantação, o Laboratório da Tratamento de Fontes Seladas - LABFONTE, onde as fontes serão testadas quanto a vazamentos, de modo que elas possam ser disponibilizadas para os diversos usuários de radioisótopos, com certificados que atestem sua qualidade. Neste trabalho descreve-se a metodologia que será utilizada para o controle das fontes seladas fora de uso e sua reutilização. 2461

4 Produtor/ Fornecedor Transporte Usuário Disponível p/ reutilização Reciclagem Retirada de Operação CNEN Decaimento Sim Meia-vida curta Banco de Fontes Liberação Não Não Mat. Rad. Sob Forma Especial Não Sim Apresenta Vazamento Sim Remoção da Fonte do Medidor Acondicionamento Armazenamento no CDTN Figura 1. Estratégia de Gerência das Fontes Fora de Uso no CDTN 2. Controle Das Fontes Recebidas Quando uma fonte é recebida no CDTN, ela é fotografada e cadastrada no SISFONTE [8]. Nele são então lançadas, principalmente, as seguintes informações: empresa que liberou a fonte como rejeito; fabricante e número de série da blindagem; fabricante da fonte e seu número de série; número de identificação da fonte; radionuclídeo e correspondente meia-vida; atividade e data de referência; 2462

5 aplicação; tipo de blindagem; se ela é certificada ou não; e localização no depósito.. Assim tem-se um eficiente controle de todas as fontes estocadas, em cumprimento às normas CNEN-NE-3.01, 3.02 e 6.05 [9, 10, 11], sendo rápida a localização de quaisquer uma delas. Nas Tabelas 1 e 2 são apresentados o número e as características da maior parte das fontes seladas fora de uso recebidas pelo CDTN, provenientes de Instalações Radiativas que operam medidores nucleares e fontes de braquiterapia [12]. Tabela 1 - Fontes de medidores nucleares recebidas no CDTN (até dez/2003) Radionuclídeo N.º de Fontes Faixa de Atividade - (MBq) em 10/01/2004 Atividade Total Aprox.-GBq (Ci) em 10/01/ Am , ,32 12,45 (0,337) 241 Am-Be , ,03 85,09 (2,30) 60 Co 148 1,64 415,04 12,26 (0,33) 252 Cf 3 21,71 40,88 0,10 (0,003) 137 Cs , , ,41 (128,31) 85 Kr , ,54 53,12 (1,44) 147 Pm 4 350,31 1,40 (0,038) Total 377* 1, , ,83 (132,76) Tabela 2 - Fontes de braquiterapia recebidas no CDTN (até dez/2003) Radionuclídeo N.º de Fontes Faixa de Atividade - (MBq) em 10/01/2004 Atividade Total Aprox.- GBq (Ci) em 10/01/ Co ,50 408,12 0,749 (0,02) 137 Cs , ,89 276, 77 (7,48) 226 Ra ,00 369,97 26,885 (0,73) 90 Sr 09 36, ,31 4,378 (0,12) Total 560* 38, ,9 308,78 (8,35) 3. Características das Fontes Passíveis de Reutilização Normalmente as empresas interessadas em substituir uma determinada fonte, preferem fazê-lo por uma outra do mesmo tipo, o que dispensaria modificações na estrutura física do local de instalação. Por isso todas as fontes recebidas foram 2463

6 cadastradas no SISFONTE, podendo-se ter inclusive a visualização na tela do computador de todos os tipos estocados, facilitando sobremaneira a localização de quaisquer delas. Na Figura 2 é apresentado um medidor de nível/densidade muito usado no país, onde é utilizada uma fonte selada de 60 Co de até 740 MBq (20 mci). Figura 2. Medidor de nível / densidade - MN 01 Serão disponibilizadas para reutilização apenas as fontes com certificado de acondicionamento sob forma especial. As fontes que forem recebidas no CDTN com este certificado deverão passar por um teste de esfregaço ("wipe test"), que será feito no interior da célula blindada. Na Figura 3 pode-se ver o interior da célula blindada, onde a fonte será testada. Para isso, as blindagens contendo as fontes serão colocadas dentro da célula, por meio de um carrinho. A fonte então será retirada da blindagem e presa na morsa. Um dispositivo contendo material absorvente será esfregado contra a superfície da fonte, durante cerca de três minutos. O dispositivo será retirado do interior da célula por meio de uma abertura feita na base. Faz-se então a contagem da radiação que passou para o material absorvente, que deverá ser inferior à 185 Bq (0,005 μci) [13]. Caso não seja detectado vazamento e estando o mecanismo de exposição da fonte em bom estado, ela poderá ser disponibilizada para os usuários de radioisótopos. Na ocasião do fornecimento da fonte pelo CDTN, será expedido um certificado atestando a qualidade da mesma. Caso haja vazamento, a fonte será tratada como rejeito radioativo dentro da própria célula. As fontes provenientes dos medidores nucleares são as fontes com maiores probabilidades de reutilização, porque estes medidores apresentam muitas vantagens em relação aos medidores convencionais (não radioativos) e, no Brasil, existe grande quantidade deles em operação. 2464

7 Figura 3. Morsa para teste de esfregaço 4. Material Radioativo Sob Forma Especial A norma CNEN-NE-5.01 [13] usa esta denominação para material radioativo sólido não dispersivo ou contido em cápsula selada, que tenha pelo menos uma dimensão não inferior a 5 mm e que não quebre ou estilhace ao ser submetida aos seguintes testes: a) teste de impacto - a amostra deve cair, em regime de queda livre, de uma altura de nove metros sobre um alvo plano e resistente; b) teste de percussão - a amostra deve ser colocada sobre uma placa de chumbo amparada por uma superfície lisa e sólida e golpeada verticalmente pela face plana de uma barra de aço de seção redonda, de modo a produzir um impacto equivalente ao de uma massa de 1,4 kg, em queda livre de 1 metro de altura; c) teste de flexão - aplicado apenas para fontes finas e delgadas, cujo comprimento não seja inferior a 10 cm e que apresentem uma razão não inferior a 10 cm entre comprimento e largura mínima. A amostra deve ser fixada firmemente na posição horizontal, de modo que metade do seu comprimento permaneça projetado para for do grampo. Sua orientação deve ser tal que ela sofra um dano máximo quando sua extremidade livre for golpeada pela face plana de uma barra de aço cilíndrica, de 25 mm de diâmetro e borda arredondada. d) teste térmico - a amostra deve ser aquecida no ar até atingir a temperatura de 800 ºC, que será mantida durante 10 minutos, findos os quais a amostra deve ser deixada esfriar naturalmente. Além disso as cápsulas seladas devem ser produzidas de modo que só possam ser abertas se destruídas e as águas de lixiviação devem apresentar uma atividade inferior a 0,2kBq (cerca de 5 nci) [13]. 5. Célula Blindada para Desmonte de Blindagens Contendo Fontes Seladas Para que as fontes possam ser manuseadas com segurança, técnicos do CDTN projetaram e construíram uma célula blindada, com auxílio de técnicos do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN, outro instituto de pesquisa da CNEN, localizado em São Paulo [14]. A célula dispõe de blindagem de chumbo de 10 cm de 2465

8 espessura, suficiente para o desmonte de fontes de 60 Co de até 7,4 GBq (200 mci) e de 137 Cs até 740 GBq (20 Ci). É constituída de tijolos de chumbo, vidros plumbíferos, pinças para manuseio remoto, rótulas, instrumentação eletro-pneumática, mancais e monitores para determinação de atividade e vazamento das fontes. Na Figura 4 é apresentada a vista interna da célula. Figura 4. Vista interna da célula em 01/04/04 Pode-se observar a mesa auxiliar na parte externa com o carrinho de transporte de blindagens ao centro. Na parte interna, iluminada, vê-se a morsa do teste de esfregaço e ao fundo um cilindro pneumático. Na entrada, no alto à esquerda, uma filmadora que será utilizada para leitura da identificação das fontes. Na Figura 5 é apresentada uma foto do LABFONTE. Figura 5. Célula para Manuseio de Fontes Seladas de Radiação 2466

9 Pode-se observar os vidros plumbíferos (visores), as pinças de manuseio remoto, as rótulas em azul (que permitem o movimento das pinças), o estrado de operação, as portas e a blindagem lateral, revestidas de aço inoxidável. Simplificadamente, a operação pode ser descrita da seguinte maneira: a) abrir as portas por meio do sistema eletro-pneumático; b) colocar a blindagem a ser desmontada no interior da célula; c) retirar a fonte e prendê-la na morsa; d) girar a morsa a velocidade constante (variável de 3 a 15 rpm); e) posicionar o dispositivo contendo o papel absorvente e esfregá-lo na fonte por cerca de três minutos; f) retirar o dispositivo contendo o papel, por meio da abertura da base da célula; g) fazer a contagem da radiação e verificar se o valor encontrado está abaixo do valor especificado na norma [13]; h) caso esteja abaixo, a fonte poderá ser disponibilizada; i) caso contrário, recolhê-la na blindagem correspondente, também posicionada abaixo da célula. Esta fonte não poderá ser reutilizada. 6. Conclusão O projeto ora em fase de conclusão, irá reduzir significativamente o volume das fontes seladas fora de uso, recebidas no CDTN, seja por meio da reutilização, seja por meio do acondicionamento compacto das fontes não reutilizáveis. Poderão ser disponibilizadas no mercado fontes reutilizáveis, com certificados que atestem sua qualidade, o que implicará na redução do volume deste tipo de rejeito no país, diminuição do número de fontes importadas e economia de divisas. 7. Agradecimentos A todos os participantes nossos sinceros agradecimentos, particularmente aos colegas do IPEN, ao Projetista Fernando Luiz Pugliese e aos técnicos José da Limatéia da Silva, Manoel Lopes de Souza e Antônio de Jesus Temóteo, pelo profissionalismo, criatividade e dedicação. 8. Referências Bibliográficas [1] INTERNATIONAL ATOMIC ENERGY AGENCY, Radiation protection glossary.. Vienna: IAEA, (Safety Series 76). [2] INTERNATIONAL ATOMIC ENERGY AGENCY, Nature and magnitude of the problem of spent radiation sources. Vienna: IAEA, (TECDOC-620). [3] INTERNATIONAL ATOMIC ENERGY AGENCY, Recommendations for the safe use and regulation of radiation sources in industry, medicine, research and teaching. Vienna: IAEA, (Safety Series 102). 2467

10 [4] INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION, Sealed radioactive sources - classification. Genebra: (International Standard ISO 2919 E). [5] INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION, Radiation protection - Sealed radioactive sources - Leakage test methods. Genebra: (International Standard ISO 9978). [6] REIS, L.C.A.; FILHO, P.F.L.H. Reutilization and conditioning of spent sealed sources from nuclear gauges. In: Waste Management 2k-WM'00, 27 Fev.-02 Mar. 2000, Tucson. Proceedings... (WM'00 em CD). [7] REIS, L.C.A.; SILVA, F. Management of disused sealed sources from nuclear gauges. In: INTERNATIONAL CONFERENCE ON MANAGEMENT 0F RADIOACIVE WASTE FROM NON_POWER APPLICATIONS-SHARING THE EXPERINCE, 5-9 Nov. 2001, Malta. Proceedings...(IAEA-CN-87/88 em CD). [8] REIS, L.C.A.; SILVA, F. Sistema de informações sobre fontes seladas fora de uso-sisfonte. ENAN ENCONTRO NACIONAL DE APLICAÇÕES NUCLEARES, OUT. 2000, Rio de Janeiro. Anais... Rio de Janeiro: ABEN, CD-ROM. [9] COMISSÃO NACIONAL DE ENERGIA NUCLEAR. CNEN-NE-3.01: diretrizes básicas de radioproteção. Rio de Janeiro: CNEN, [10] COMISSÃO NACIONAL DE ENERGIA NUCLEAR. CNEN-NE-3.02: serviço de radioproteção. Rio de janeiro: CNEN, [11] COMISSÃO NACIONAL DE ENERGIA NUCLEAR. CNEN-NE-6.05: gerência de rejeitos radioativos em instalações radiativas. Rio de janeiro: CNEN, [12] REIS, L.C.A. Implantação do Laboratório de Tratamento de Fontes Seladas - LABFONTE. Belo Horizonte: Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear, (RD-SN1-01/04). [13] COMISSÃO NACIONAL DE ENERGIA NUCLEAR. CNEN-NE-5.01: transporte de materiais radioativos. Rio de janeiro: [14] REIS, Luiz C. A. Célula - quente para desmonte de medidores nucleares. Dissertação (Mestrado em Ciências e Técnicas Nucleares) Dissertação (Mestrado em Engenharia Nuclear) Departamento de Engenharia Nuclear, Escola de Engenharia da Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte

11 Abstract Since 1995 the Nuclear Technology Development Centre (Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear - CDTN), one of the research institutes belonging to National Commission of Nuclear Energy (Comissão Nacional de Energia Nuclear - CNEN), has been receiving and storing disused radioactive sealed sources, which reached about 1070 as of may 21, All information about received sources are saved in a database called SISFONTE, that will make it easier a efficient management of them. Some of the sources may be reusable, provided that they are certified, with shielding in good conditions and they present enough residual activity. In order to consider them reusable, it is necessary a carefully evaluation of the source, that will prove the good conditions and the absence of surface contamination. To evaluate the sources and to efficiently condition the not-reusable ones, CDTN' engineers have installed the Laboratório de Tratamento de Fontes Seladas - LABFONTE, where is mounted a shielded cell. Into the cell, the sources conditioned as special form will be tested if contamination is present or not. The sources without contamination will may be made disposable for radioisotopes users, with certificates that attest the good conditions. The not reusable sources will taken out of the original shielding e jointed with others in compacted shieldings, for future disposal. This paper describes the methodology that will be applied for the sources reusing. Key Words: radiation sources, sealed sources, reutilization, hazardous waste. 2469