IX Latin American IRPA Regional Congress on Radiation Protection and Safety - IRPA 2013 Rio de Janeiro, RJ, Brazil, April 15-19, 2013 SOCIEDADE BRASILEIRA DE PROTEÇÃO RADIOLÓGICA - SBPR CONTRIBUIÇÃO DA ALTITUDE NO EQUIVALENTE DE DOSE AMBIENTE Vicente de P. de Campos, José E. Manzoli, Osvaldo C. Alípio, Janete C. G Carneiro e Orlando Rodrigues Jr. Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN/SP) Av. Professor Lineu Prestes, 2242 Cidade Universitária. 05508-000 São Paulo, SP vpcampos@ipen.br RESUMO Nas últimas décadas, os avanços tecnológicos intensificaram o uso das radiações ionizantes em diversas áreas do desenvolvimento humano. Além do controle das doses nos indivíduos ocupacionalmente expostos e na população em geral, torna-se cada vez mais importante a avaliação das doses ambientais. Diversas fontes de origem natural e artificial contribuem para a exposição ambiental e por consequência nas doses dos individuas ocupacionalmente exposto. Fontes naturais incluem a radiação cósmica, a radiação terrestre natural, a radiação no ar proveniente do decaimento do radônio e a radiação de diversos radionuclídeos presentes naturalmente na comida e na água. Já as fontes artificiais têm as aplicações médicas, radionuclídeos presentes no ambiente provenientes de explosões nucleares e radiações das demais instalações radioativas e nucleares. O objetivo deste trabalho é avaliar a contribuição das fontes naturais no equivalente de dose ambiente. A avaliação dos níveis de radiação ambiental foi realizada utilizando-se dosímetros termoluminescentes de CaSO 4 dopados com disprósio, que apresentam alta sensibilidade e pequeno desvanecimento. Os dosímetros foram posicionados em cinco localidades em diferentes altitudes, compreendendo o período de três a nove anos conforme sua localização. Os resultados foram agrupados de acordo com o uso e ocupação do solo nas imediações do ponto de medida. 1. INTRODUÇÃO O Brasil ocupa uma vasta área territorial com características geológicas variadas, heterogeneidade na sua população e com flora e fauna bastante diversificada. No entanto, quase não existem pesquisas sobre os níveis de radiação natural no território brasileiro [1], principalmente em relação à altitude. O fluxo da radiação cósmica que atinge a terra próximo ao ambiente depende dentre outros parâmetros da latitude e altitude [2]. Segundo estudos da UNSCEAR (United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation ) uma pessoa recebe em média uma dose de 2,4 msv/ano a partir de fontes naturais tornando relevante o seu levantamento. Avaliar estas contribuições é um trabalho complexo, principalmente devido as mais diferentes regiões geológicas e dimensões continentais do Brasil. A exposição cósmica varia de 0,26 msv ao nível do mar até 20 vezes mais para altitude de 6000 m [3]. Nosso objetivo é colaborar com mais este componente para o conhecimento do nível de radiação ambiental e sua variação com relação a altitude. Com este objetivo foram colocados dosímetros termoluminescente em cinco cidades com diferentes altitudes a fim de observamos a contribuição no nível de dose da radiação ambiental. Os monitores TL foram colocados em cinco cidades com diferentes altitudes. Um ponto está localizado ao nível do mar, na cidade de Praia Grande a 50 km de São Paulo, outro ponto em Araraquara a 400 km de São Paulo, um terceiro ponto em São Lourenço da Serra a 50 km de São Paulo, um quarto ponto na própria cidade de São Paulo no bairro do Tatuapé e finalmente
um ponto em Barueri cerca de 30 km de São Paulo. O mapa da Fig. 1 apresenta as regiões pesquisadas. Figura 1. Localização no estado de São Paulo, Brasil, onde as medidas foram realizadas. No ponto A temos a cidade de Praia Grande, em B a cidade de Araraquara, em C a cidade de São Paulo, bairro do Tatuapé, em D a cidade de S. Lourenço da Serra e em E a cidade de Barueri. Estas cidades estão a 3 m, 664 m, 720 m, 760 m e 1000 m de altitude ao nível de mar respectivamente. Além do fator altitude foi considerada a ocupação destas localidades, representada por regiões com alta densidade populacional e outras com baixa densidade populacional. A medição dos níveis de dose da radiação ambiental ao ar livre foi realizada utilizando-se dosímetros de termoluminescência (TLD) de sulfato de cálcio dopado com disprósio (CaSO4:Dy) produzidos pelo IPEN. Os dados foram coletados em períodos de amostragem de 6 meses por até seis anos no caso de Araraquara.
2. MATERIAL E MÉTODO 2.1 Material O dosímetros termoluminescentes (TLD) utilizados neste trabalho tem o formato de discos sinterizados com teflon com 6 mm de diâmetro e 0,8 milímetros de espessura, montados sobre películas de plástico e colocados em porta dosímetros, posicionando os TLD sob filtros de chumbo com diferentes geometrias para avaliar e corrigir a dependência energética do dosímetros. Os porta dosímetros TL do IPEN acomodam três detectores de CaSO4: Dy: o primeiro posicionado entre filtros de plástico (2,3 mm de espessura), o segundo posicionado entre dois filtros de chumbo com 1 mm de espessura e o terceiro posicionado entre dois filtros de chumbo de 0,8 mm de espessura com um furo central de 2 mm de diâmetro, que procura fornecer a resposta TL independente da energia. A área do filtro é maior do que o detector de TL, conforme a Fig. 2 que apresenta o porta dosímetro utilizado. Figura 2. Portas dosímetros utilizado neste trabalho e os TLD montados sobre películas de plástico. Após a montagem o porta dosímetro foi envolvido por uma película de plástico para evitar contaminação e perda da informação de localização dos TLD conforme Fig. 3. Antes da montagem no porta dosímetro, os dosímetros foram tratados termicamente por um período de 1 hora a 300 o C seguido de um resfriamento rápido a temperatura ambiente, colocando estes dosímetros sobre uma chapa de alumínio previamente resfriada. Este tratamento tem como objetivo eliminar os sinais residuais dos TLD.
Figura 3. Porta dosímetro envolvido por plástico contendo a identificação do ponto de monitoramento. Para as monitorações em campo o porta dosímetro foi posicionado em um suporte de PVC a uma altura de 1m do solo permanecendo por um período de no mínimo 3 meses. A Fig. 4 mostra o momento de acondicionamento do porta dosímetro no ponto. Com o objetivo de se avaliar possíveis exposição à radiações ionizantes espúrias, dosímetros de controle (viagem), acompanham os dosímetros dos pontos durante o transporte até a colocação nos pontos e no retorno ao laboratório [4,5]. Na avaliação final dos dosímetros dos pontos foram descontadas as leituras dos dosímetros controle. Figura 4: Um dos pontos de monitoração e posicionamento do porta dosímetro TL no tubo de PVC.
2.2. Avaliação do Dosímetros Após o período de monitoração no campo os dosímetros são encaminhados ao laboratório para que sejam realizadas as leituras TL. As leituras foram realizadas em um leitor automático Harshaw, modelo 5500 em atmosfera de nitrogênio, com uma taxa de aquecimento linear de 10 o C.s -1 e ciclo de leitura de 23 s e temperatura máxima de 250 o C. A Fig. 5 mostra o equipamento de leitura utilizado neste trabalho. Figura 5: Leitor Tl Harshaw modelo 5500 utilizado neste trabalho. A leitura TL foi então convertida em equivalente de dose ambiente (H*) através da calibração prévia dos dosímetros TL. Para a construção da curva de calibração, dosímetros selecionados do mesmo lote dos dosímetros de campo foram irradiados em condições de equilíbrio eletrônico utilizando uma fonte de Cobalto 60 calibrada em kerma no ar e rastreada pelo LNMRI (Laboratório Nacional de Metrologia das Radiações Ionizantes). As leituras em nc foram convertidas em equivalente de dose ambiente pelo fator 1,16 [6]. 2.3. Resultados Os resultados das doses anuais nas cinco cidades durante os períodos que foram monitorados estão apresentados na tabela 1 em ordem crescente de altitude. Podemos observar uma correlação positiva entre a dose e a altitude, o que estaria de acordo com o esperado uma vez que uma maior altitude, maior seria a contribuição das fontes naturais tais como raios cósmico e menor seria a blindagem decorrente da camada atmosférica [7]. Alguns períodos não puderam ser avaliados nas monitorações trimestrais, nestes casos, foram feitos a média das avaliações realizadas durante o ano e este valor foi utilizado para compor a média anual.
Tabela 1. Resultados das doses anuais dos pontos monitorados. Ponto de monitoração Altitude (m) 2008 2009 2010 2011 2012 (ao nível do mar) H* H* H* H* H* Praia Grande, S.P. 3 N. M. N. M. 0,6 0,5 0,6 Araraquara, S.P. 664 0,8 0,9 0,8 N. M. N. M. São lourenço da Serra, S. P. 720 N. M N. M N. M N. M 0,8 Vila Carrão, São Paulo, S.P. 760 N. M 1,7 1,3 1,2 1,7 Aldeia da Serra, S.P. 1000 N. M 1,3 1,1 0,9 1,2 Obs: N. M. não monitorado Na Fig. 6 é mostrado o equivalente de dose ambiente médio anual para os cinco pontos avaliados e verificamos que o nível de radiação em altitude próxima não varia muito, com exceção do ponto da Vila Carrão onde temos uma alta densidade, populacional e de construções ao redor que podem interferir na avaliação do nível de radiação. Figura 6: Gráfico com a média anual nas cinco cidades avaliadas.
A seguir temos uma tabela fazendo uma comparação entre cidades ao nível de mar e a 1000 m de altitude. É o caso de praia grande e Aldeia da Serra veja que temos em média por ano uma equivalente de dose ambiente duas vezes maior. Tabela 3. Comparativo entre cidades com diferentes altitudes. Ponto de monitoração Praia Grande, S.P. Aldeia da Serra, S.P. Altitude (m) (ao nível do mar) Dose media, H*/ano 3 0,6 1000 1,1 3. CONCLUSÃO Embora a UNSCEAR informe que uma pessoa recebe em média uma dose de 2,4 msv/ano a partir de fontes naturais constatamos que o nível de radiação média anual é bem menor nas cidades avaliadas que é de 1,0 msv/ano. Neste estudo preliminar foi possível observar uma correlação positiva entre a altitude e as doses médias. Outros fatores que influenciam as doses serão investigados e a coleta de dados irá continuar para o melhor entendimento da influência da altitude nas doses. REFERENCES 1. E.M. Yoshimura, S.M. Otsubo, R.E.R. Oliveira, Gamma ray contribution to the ambient dose rate in the city of São Paulo, Brazil, Radiation Measurements, (2004), pp.51-57. 2. External exposure rates measured with TL dosemeters in several regions in Israel. The 2nd Regional Mediterranean Congress on Radiation Protection, Tel Aviv, Israel, 137-140 (1997) 3. J. U. Ahmed, High levels of natural radiation Report of an international conference in Ramsar IAEA Bulletin, 2/1991. 4. Carneiro, Janete C. G. G.;Betti, Flávio; SANCHES, Matias P.; Sordi,Gian. M. A. A.; Pecequilo, Brigitte R. S. Contribution of Natural Background Radiation to Annual Effective Dose in Different Areas of Sao Paulo City Preliminary assessment, Annais of 12th International Congress of the International Radiation Protection Association - IRPA 12, Buenos Aires Argentina (2008). 5. Carneiro, Janete C. G. G.; Betti, Flavio; Sanches, Matias P.; Sordi,Gian M. A. A.; Pecequilo, Brigitte R. S. Assessment of the environmental outdoor gamma radiation levels in Sao Paulo city, Int. J. Low Radiation, v. 7, n. 5 -p359-365 (2010). 6. ISO 4037-3, X and gamma reference radiation for calibrating dosemeters and dose rate meters and for determining their response as a function of photon energy Part 3:
Calibration of area and personal dosemeters and the measurement of their response as a function of energy and angle of incidence, International Standardization Organization, Geneva (1999). 7. Athina Sdrolia, Ioanna Sfamba, Anastasios Liolios and Georgios Kitis Cosmic Radiation Intensity Measurements Using TL Dosimeters at Various Mountain Altitudes 7th International Conference of the Balkan Physical Union, Alexandroupolis, Greece,(2009)