CÂMARA DE CALIBRAÇÃO PARA DETECTORES DE RADÔNIO CONSTRUÍDA NO CRCN-NE/CNEN: DESEMPENHO EM TESTE DE LINEARIDADE E M E R S O N E. G. D E F A R I A S E L V I S J. D E F R A N Ç A C L O V I S A. H A Z I N U N I V E R S I D A D E F E D E R A L D E P E R N A M B U C O ( U F P E ) C E N T R O R E G I O N A L D E C I Ê N C I A S N U C L E A R E S - N O R D E S T E ( C R C N - N E / C N E N )
Introdução A detecção de radônio requer o uso de instrumentos com boa exatidão e reprodutibilidade.
Introdução O procedimento de calibração deve assegurar que os resultados das determinações sejam comparáveis a um padrão de referência. Uma condição essencial para realizar a calibração requerida é dispor-se de um ambiente de dimensões definidas, com umidade e temperatura controladas, no qual a concentração de atividade de radônio pode ser ajustada às necessidades de calibração.
Introdução Em vista disto, foi construída no CRCN-NE uma câmara de calibração para medidores de concentração de atividade de radônio. Antes de sua utilização, no entanto, foi necessário avaliar vários parâmetros de seu funcionamento, de modo a se garantir que os requisitos exigidos para calibração de medidores de radônio, tais como, estabilidade da concentração de radônio (em regime permanente) e variação da concentração de equilíbrio em função da taxa de injeção de radônio, sejam cumpridos.
Objetivo Avaliar o desempenho da câmara de calibração: determinação da capacidade de manter uma concentração de atividade pré-fixada, calculada por meio de um modelo teórico; validação dos valores teóricos por comparação com os resultados experimentais obtidos com um detector certificado, utilizado como referência.
Câmara de calibração Material e Métodos
Material e Métodos O interior da câmara foi preenchido a partir do arraste do 222 Rn produzido por uma fonte de 226 Ra (PYLON modelo RN-1025-100, Pylon Eletronics, Canadá) com atividade nominal de 105 kbq (07.10.1992).
Material e Métodos A taxa de produção de radônio devido ao decaimento do rádio é dada por: Em um intervalo de tempo tal que λt<< 1 tem-se que,
Material e Métodos A taxa de produção de radônio pode ser então ser descrita como: Tomando-se como referência um tempo de um minuto e considerando que A Ra = 105 kbq (atividade da fonte de 226 Ra utilizada nesse trabalho), tem-se:
Material e Métodos A fim de avaliar as condições de funcionamento da câmara, foi utilizado um medidor de Rn com certificado de calibração do fabricante. Utilizado no modo fluxo. Amostragem de ar de 0,3 L.min -1. AlphaGuard PQ2000PRO. Intervalo de coleta de dados foi 10 minutos
Material e Métodos Detector Fluxo de ar conhecido e constante Fonte de 226 Ra Câmara para calibração de detectores de Rn Rn desviado para o sistema de exaustão.
Material e Métodos A concentração de radônio teórica dentro da câmara foi determinada pela equação diferencial: Em estado estacionário a equação diferencial gera a seguinte solução:
Resultados e discussão Concentração (Bq/L) 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 0,00 20,00 40,00 60,00 80,00 100,00 120,00 140,00 160,00 Tempo (horas) Detector (Bq/L) Modelado(Bq/L) Modelado±2σ Atividade (Bq/L) 15 14,5 14 13,5 13 12,5 12 11,5 11 55,00 65,00 75,00 85,00 95,00 105,00 115,00 125,00 135,00 145,00 155,00 Tempo (horas) Valor do detector Média do Detector Média Detector±2*Sd Saturação Saturação±2*σ
Resultados e discussão Concentração (Bq/L) 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 Tempo (horas) Detector (Bq/L) Modelado(Bq/L) Modelado±2σ 7 Atividade (Bq/L) 6,5 6 5,5 5 4,5 25,00 30,00 35,00 40,00 45,00 50,00 55,00 60,00 65,00 70,00 75,00 Tempo (horas) Valor do detector Média do Detector Média Detector±2*Sd Saturação Saturação±2*σ
Resultados e discussão 7 Concentração (Bq/L) 6 5 4 3 2 1 0 0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 Tempo (horas) Detector (Bq/L) Modelado(Bq/L) Modelado±2σ Atividade (Bq/L) 5,8 5,6 5,4 5,2 5 4,8 4,6 4,4 4,2 4 22,00 27,00 32,00 37,00 42,00 47,00 52,00 57,00 62,00 67,00 Tempo (horas) Valor do detector Média do Detector Média Detector±2*Sd Saturação Saturação±2*σ
Resultados e discussão 3 Concentração (Bq/L) 2,5 2 1,5 1 0,5 0 0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00 16,00 Tempo (horas) Detector (Bq/L) Modelado(Bq/L) Modelado±2σ Atividade (Bq/L) 2,4 2,3 2,2 2,1 2 1,9 1,8 9,50 10,50 11,50 12,50 13,50 14,50 15,50 Tempo (horas) Valor do detector Média do Detector Média Detector±2*Sd Saturação Saturação±2*σ
Resultados e discussão Concentração (Bq/L) 2,5 2 1,5 1 0,5 0 0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00 Tempo (horas) Detector (Bq/L) Modelado(Bq/L) Modelado±2σ Atividade (Bq/L) 1,8 1,7 1,6 1,5 1,4 1,3 1,2 7,00 9,00 11,00 13,00 15,00 17,00 19,00 21,00 23,00 25,00 Tempo (horas) Valor do detector Média do Detector Média Detector±2*Sd Saturação Saturação±2*σ
Resultados e discussão Concentração (Bq/L) 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 Tempo (horas) Detector (Bq/L) Modelado(Bq/L) Modelado±2σ Atividade (Bq/L) 1,3 1,25 1,2 1,15 1,1 1,05 1 0,95 0,9 0,85 0,8 4,00 9,00 14,00 19,00 24,00 Tempo (horas) Valor do detector Média do Detector Média Detector±2*Sd Saturação Saturação±2*σ
Resultados e discussão Vazão de ar utilizadas no ensaio, concentrações de atividade modeladas e concentrações de atividade encontradas utilizando-se o detector certificado. Vazão (L.min -1 ) C sat modelada (kbq.m -3 ) C sat Certificada (kbq.m -3 ) Erro relativo p/ o modelado (%) 0,90±0,03 13,19±0,70 13,20±0,53-0,07 2,20±0,13 5,74±0,40 5,74±0,28 0,00 2,60±0,12 4,89±0,32 4,90±0,30-0,20 6,20±0,13 2,10±0,10 2,13±0,11-1,41 8,50±0,25 1,537±0,082 1,49±0,11 3,15 12,00±0,38 1,092±0,060 1,085±0,089 0,64
Resultados e discussão Verficação do Erro Relativo 5 4 3 2 Erro relativo (%) 1 0-1 -2-3 -4-5 0 2 4 6 8 10 12 14 Vazão de ar (L.min -1 )
Resultados e discussão 16 Teste de linearidade y = 1,00x R² = 1,00 14 Valor certificado (KBq/m 3 ) 12 10 8 6 4 2 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 Valor modelado (kbq/m 3 )
Conclusão Os valores modelados para a concentração de atividade de 222 Rn no interior da câmara de radônio revelaram-se coerentes com os valores certificados. Esses resultados validam a utilização da câmara para a determinação de fatores de calibração para detectores de radônio.
Conclusão O ambiente controlado proporcionado pela câmara de calibração construída no CRCN-NE possibilitará a realização de futuros ensaios de calibração de detectores de radônio, assegurando a qualidade analítica das medições.
Agradecimentos Os autores são gratos aos componentes da Divisão de Monitoração Ambiental do Centro Regional de Ciências Nucleares do Nordeste (DIAMB/CRCN-NE) pelo suporte técnico e ao CNPq pelo apoio financeiro para o desenvolvimento do projeto.
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