Metodologia de cálculo das incertezas associadas às medições na calibração de monitores de radiação para medidas de H*(10).

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1 005 Iteratoal Nclear Atlatc Coferece - INAC 005 Satos, SP, Brazl, Agst 8 to September, 005 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE ENERGIA NUCLEAR - ABEN ISBN: Metodologa de cálclo das certezas assocadas às medções a calbração de motores de radação para meddas de H*(0). Cládo Herqe dos Satos Grecco ad Maoel Mattos de Olvera Ramos Isttto de Egehara Nclear (IEN / CNEN - RJ) Caxa Postal Ro de Jaero, RJ grecco@e.gov.br Isttto de Radoproteção e Dosmetra (IRD / CNEN RJ) Av. Salvador Allede s/ - Recreo dos Baderates Ro de Jaero, RJ mmoramos@rd.gov.br RESUMO Desde os prmórdos do so da radação ozate é sabdo qe esta pode casar daos aos seres vvos a ela expostos. Desta forma, os motores de radação qe são eqpametos tlzados para avalar se m determado local apreseta o ão radação ozate, devem ser esaados e calbrados segdo ormas teracoas o acoas com vstas a qalfcá-los para so. Os motores de radação devem forecer meddas cofáves, desde modo as calbrações devem estar assocadas as certezas de medções, de modo qe os resltados possam ser comparados, seja etre eles mesmos o com valores de referêca por ma orma. Este trabalho apreseta a metodologa tlzada para avalar e calclar as certezas de medções a calbração de motores de radação para meddas de eqvalete de dose ambete, H*(0), segdo recomedações de ormas ISO. A certeza total ecotrada os esaos fo de 4,5 % a m ível de cofaça de 95 %.. INTRODUÇÃO A calbração de motores de radação para medda de eqvalete de dose ambete, H*(0), recomedada por ormas[][], evolve a avalação das respostas eergétca e aglar. O eqvalete de dose ambete, H*(0), é a gradeza operacoal recomedada para motoração de área em campos de radação de fótos. O Isttto de Egehara Nclear (IEN), órgão da CNEN, desevolve strmetação e sstemas para so em reatores, medca clear e radoproteção. Etre esses prodtos está o Motor Itelgete de Radação modelo MIR 706. Este motor é m eqpameto portátl, extremamete versátl, baseado em mcrocotrolador, qe pode ser tlzado com dversas sodas de város tpos de detectores. A Fgra apreseta o MIR 706. O objetvo deste trabalho é apresetar a metodologa tlzada para o cálclo das certezas assocadas às medções a avalação das respostas eergétca e aglar do MIR 706, para H*(0). A metodologa para a avalação das respostas eergétca e aglar do MIR 706, assm como os resltados são apresetados por Grecco [3].

2 Fgra. Motor Itelgete de Radação MIR 706. METODOLOGIA E RESULTADOS A certeza do resltado de ma medção geralmete cosste de város compoetes qe podem ser agrpados em das categoras, de acordo com o método tlzado para estmar se valor mérco: tpo A e tpo B. A segr, será descrta a metodologa qe fo tlzada este trabalho para cálclo e expressão da certeza a determação da resposta eergétca e aglar para a gradeza H*(0). Esta metodologa é baseada a Segda Edção Braslera do Gde to the Expresso of Ucertaty Measremet [4]. Os resltados são apresetados o tem.5.. Icertezas Tpo A Em ma sére de medções, com valores observados x, a melhor estmatva da gradeza x é dada pela méda artmétca: x x () A dspersão dos valores meddos em toro de sa méda x é caracterzada, para m resltado dvdal x, pelo desvo padrão: s( x ) ( x x) () e a gradeza s (x ) é chamada de varâca empírca de ma medda dvdal, baseada o tamaho da amostra. Freqüetemete estamos teressados o valor do desvo padrão da méda, escrto como s(x), para o qal é aplcado a eqação abaxo: s ( x) s( x ) (3)

3 A certeza assocada a cada valor meddo pode ser expressa percetalmete como m desvo padrão da méda relatvo (certeza relatva), por meo da eqação: s( x) s ( x)(%) 00 x (4) A certeza padrão tpo A ( A ) será etão detfcada como o desvo padrão da méda, o seja, A s( x ). Em prcípo, a certeza tpo A poderá sempre ser redzda ametado o úmero de letras, só qe a prátca, as possbldades de redção freqüetemete são lmtadas.. Icertezas Tpo B Exstem mtas fotes de certezas qe ão podem ser estmadas por meddas repettvas. Elas são chamadas certezas tpo B. Isso cl ão só flêcas da falta de cohecmeto o processo de medção, mas também poco cohecmeto das gradezas qe flecam (pressão, temperatra, etc.), aplcação de fatores de correção o dados físcos tomados da lteratra. Qado as formações sobre a certeza, o relacoada à certeza, provém de fotes exteras, estas formações geralmete correspodem a mas de m desvo padrão para sas dstrbções de probabldade. Portato, devem ser corrgdas (dvddas) por m fator aproprado (k), para qe correspodam a apeas m desvo padrão de sas dstrbções, ates de serem sadas a avalação da certeza do mesrado em estdo. Dversas dstrbções de probabldades podem ser assocadas a certeza tpo B, detre elas podemos ctar as mas commete tlzadas: a dstrbção gassaa o ormal (k a m ível de cofaça de 95 % o k 3 a m ível de cofaça de 99 %), a dstrbção trâglar (k 6 ) e a dstrbção retaglar (k 3 ). A dstrbção retaglar é a qe apreseta o meor valor de k, sperestmado a certeza padrão tpo B. Nesse trabalho, a falta de formação a respeto da dstrbção de probabldades assocada a certeza o otras formações forecdas os maas téccos, certfcados e a lteratra, fo sada a dstrbção retaglar. As certezas tpo B descrtas por dstrbções retaglares, possem probaldades formes e todos os valores possíves detro do tervalo defdo pelos lmtes speror e feror da dstrbção. Nesse trabalho, tlzado a dstrbção retaglar, k 3, e com o valor da certeza máxma τ B, obteve-se a certeza padrão tpo B ( B ) pela eqação: B τ B 3 (5)

4 .3 Icerteza Padrão Combada A estmatva da certeza assocada ao resltado da medção é dervada de ma combação das certezas das estmatvas das gradezas de etrada. Spodo qe as gradezas de etrada x ão são correlacoadas, as certezas assocadas às estmatvas das gradezas de etrada (x ), podem ser combadas por meo da eqação abaxo para forecer ma certeza combada c. c f x ( x ) (6) ode f x é deomado coefcete de sesbldade. Esta eqação pode ser smplfcada o caso em qe a fção f é lear de todos os x, o qe ocorre com freqêca o caso de medção dreta. Nesse caso, os coefcetes de sesbldade serão gas a, e a eqação pode ser escrta como: c ( x ) (7) Etão, esse trabalho, a certeza padrão combada ( c ) fo obtda por meo da raz qadrada da soma qadrátca de todas as cotrbções do tpo A ( A ) e do tpo B ( B ): C A + B (8).4 Icerteza Expadda A certeza expadda, desgada por U, vsa possbltar a declaração da certeza do resltado de ma medção, por meo de m tervalo, assocado a m ível de cofaça. Essa certeza é dervada, mltplcado-se c por m fator de abragêca k p : U k p c (9) Cosderado m úmero fto de medções, o fator de abragêca k p é determado a partr da dstrbção-t (dstrbção de Stdet) com ν ef gras efetvos de lberdade, para m ível p de cofaça. O valor dos gras efetvos de lberdade, ν ef, a ser sado para determar k p é calclado por meo da fórmla smplfcada de Welch-Satterthwate:

5 ν ef 4 c 4 A (0) ode é o úmero de observações depedetes estmadas por medção e - correspode aos gras de lberdade assocados a A. Caso o valor obtdo para ν ef ão seja m úmero tero, é adotado o tero medatamete feror para ν ef. Nesse trabalho o ível de cofaça adotado fo de 95 %. Com esse ível de cofaça e o valor de ν ef, o valor de t 95 (ν ef ) fo obtdo da tabela. Esse valor fo sado como valor do fator de abragêca k 95, o seja: k 95 t 95 ( ν ) ef () Desta forma a eqação pode ser escrta como: U k 95 c () Tabela. Valor de t p ( ν ) da dstrbção t de Stdet para ν gras de lberdade qe defe m tervalo -t p ( ν ) a +t p ( ν ) qe abrage ma fração p da dstrbção. Gras de Fração p em porcetages lberdade ν 68,7 (a) ,45 (a) 99 99,73 (a),84 6,3,7 3,97 63,66 35,80,3.9 4,30 4,53 9,9 9, 3,0,35 3,8 3,3 5,84 9, 4,4,3,78,87 4,60 6,6 5,,0,57,65 4,03 5,5 6,09,94,45,5 3,7 4,90 7,08,89,36,43 3,50 4,53 8,07,86,3,37 3,36 4,8 9,06,83,6,3 3,5 4,09 0,05,8,3,8 3,7 3,96,05,80,0,5 3, 3,85,04,78,8,3 3,05 3,76 3,04,77,6, 3,0 3,69 4,04,76,4,0,98 3,64 5,03,75,3,8,95 3,59 6,03,75,,7,9 3,54 7,03,74,,6,90 3,5 8,03,73,0,5,88 3,48 9,03,73,09,4,86 3,45 0,03,7,09,3,85 3,4 5,0,7,06,,79 3,33 30,0,70,04,09,75 3,7 35,0,70,03,07,7 3,3 40,0,68,0,06,70 3,0 45,0,68,0,06,69 3,8 50,0,68,0,05,68 3,6 00,005,660,984,05,66 3,077,000,645,960,000,576 3,000 (a) Para ma gradeza z descrta por ma dstrbção ormal com expectatva µ z e desvo padrão σ, o tervalo µ z ± kσ abrage p 68,7 %, 95,45 % e 99,73 % da dstrbção para k,, e 3, respectvamete.

6 .5 Resltados O cálclo das certezas assocadas às medções, para determação da resposta eergétca e aglar do Motor de Radação MIR 706, fo realzado a partr dos dados estatístcos obtdos as meddas (certezas tpo A) e das formações passadas pelo processo de medção o de otras fotes de referêca (certezas tpo B). Todas essas certezas foram avaladas e calcladas de acordo com a metodologa apresetada. As fotes de certezas qe cotrbíram a determação da resposta eergétca e aglar do MIR 706 este trabalho estão lstadas a tabela, assm como otros parâmetros ecessáros para o cálclo da certeza combada e da expadda. Fote de certeza Tabela. Plalha para cálclo das certezas combada e expadda. Tpo Dstrbção de Probabldade sposta Gras de lberdade Fator de abragêca (k) Icerteza Máxma (%) Icerteza Padrão (%) Medções A ormal 9 0,43 0,43 Fator de calbração da câmara padrão B ormal,5 0,75 Coefcete de coversão, h*k Tamaho e formdade do campo B ormal B retaglar 3 0, 0, Medda de B retaglar 3 0, 0, temperatra Medda de B retaglar 3 0, 0, pressão Poscoameto B retaglar 3 0,58 A certeza assocada às medções é baseada o desvo padrão da méda relatvo máxmo das meddas expermetas, tato para raos X, de 48 kev (N-60) a 08 kev (N-50), qato para radação gama, 37 Cs e 60 Co. Este desvo apreseto m valor máxmo a determação da resposta eergétca, ormalzada para o 37 Cs, para o 60 Co. A certeza o fator de calbração é baseada a certeza do fator de calbração da câmara de ozação padrão, tlzada para as dosmetras os esaos com raos X e radação gama. Os dados de certeza máxma, dstrbção de probabldade e fator de abragêca são forecdos pelo certfcado de calbração da câmara. A certeza o coefcete de coversão é baseada a certeza dos coefcetes de coversão, h*k, de kerma o ar, Kar, para eqvalete de dose ambete, H*(0). Essa certeza é declarada a orma de referêca [], jtamete com a dstrbção de probabldade e o fator de abragêca spostos. A certeza assocada ao tamaho e formdade do campo de radação gama é dervada do maal técco para calbração de motores de radação[5]. Como a dstrbção de probabldades assocada a certeza ão fo forecda pelo maal, fo tlzada a dstrbção retaglar, de acordo com a metodologa apresetada.

7 As meddas de temperatra e pressão foram realzadas com m termômetro e com m barômetro colocados próxmos à câmara de ozação padrão o mometo da dosmetra. As certezas assocadas aos dcadores desses strmetos são dervadas, também, do maal técco para calbração de motores de radação. Na falta de formação da dstrbção de probabldade assocada a essas certezas, fo tlzada a dstrbção retaglar. A certeza o poscoameto é baseada a le do verso do qadrado da dstâca. A medda da resposta eergétca para o 60 Co fo feta a aproxmadamete,0 m. O maal técco para calbração de motores de radação cosdera ma certeza de 5,0 mm em,0 m. Fo sposta a dstrbção retaglar. A certeza combada, calclada a partr dos dados apresetados a tabela, fo de,3 %, e a certeza expadda fo de 4,5 %, a m ível de cofaça de 95 % (k 95,96), para a determação da resposta eergétca e aglar do MIR 706, tlzado m fltro de compesação de latão e chmbo com fros cocêtrcos (0 % de área vazada), em todas as qaldades de radação tlzadas este trabalho. 3. CONCLUSÕES Os esaos apresetaram ma certeza máxma de 4,5 % a m ível de cofaça de 95 %. Essa certeza está detro da certeza recomedada a lteratra qe é 0 % para todos os tpos de motores de radação, sto é, motores com letra aalógca e com letra dgtal. Cabe ressaltar qe, a certeza de 4,5 % ecotrada é semelhate a valores de certezas ecotrados a lteratra [6], a calbração de strmetos para H*(0). Também deve ser ressaltado qe a metodologa e os procedmetos tlzados podem ser aplcados em qalqer trabalho, ode se faz ecessáro o relato da medção de ma gradeza físca com dcação qattatva da qaldade do resltado, de tal forma qe aqeles qe o tlzam possam avalar sa cofabldade. REFERÊNCIAS. Iteratoal Orgazato for Stadardzato ISO, X ad Gamma Referece Radatos for Calbratg Dosemeters ad Doserate Meters ad for Determg ther Respose as a Fcto of Photo Eergy Part 3: Calbrato of Area ad Persoal Dosemeters ad the Measremet of ther Respose as a Fcto of Eergy ad Agle of Icdece. Fal Draft Iteratoal Stadard ISO/FDIS Geeva: ISO, Iteratoal Electrotechcal Commsso IEC, Radato Protecto Istrmetato Ambet ad/or Drectoal Dose Eqvalet(Rate) Meters ad/or Motors for Beta, X ad Gamma Radato. Revso of IEC 60846, Grecco, C. H. S., Resposta de Motores de Radação para a Gradeza Eqvalete de Dose Ambete, H*(0), dssertação de Mestrado do Programa de Egehara Nclear, Isttto Mltar de Egehara -IME, Ro de Jaero, Isttto Nacoal de Metrologa, Normatzação e Qaldade Idstral (INMETRO), Ga para expressão da certeza de medção, INMETRO, Ro de Jaero, Laboratóro Nacoal de Metrologa das Radações Iozates LNMRI. Maal da Qaldade para Laboratóro: Calbração de Motores de Radação de Área. Ro de Jaero, 000. p. 6. Iteratoal Atomc Eery Agecy - IAEA, Safety Reports Seres.6: Calbrato of Radato Protecto Motorg Istrmets, Vea: IAEA, 000.