Radioproteção e Dosimetria Fundamentos

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Fundamentos de radioproteo e dosimetria. CNEN

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  • INSTITUTO DE RADIOPROTEO E DOSIMETRIA - CNENINSTITUTO DE RADIOPROTEO E DOSIMETRIA - CNEN

    LUIZ TAUHATAIVAN P.A.SALATIRENATO DI PRINZIOANTONIETA DI PRINZIO

    LUIZ TAUHATAIVAN P.A.SALATIRENATO DI PRINZIOANTONIETA DI PRINZIO

    LUIZ TAUHATAIVAN P.A.SALATIRENATO DI PRINZIOANTONIETA DI PRINZIO

    LUIZ TAUHATAIVAN P.A.SALATIRENATO DI PRINZIOANTONIETA DI PRINZIO

    INSTITUTO DE RADIOPROTEO E DOSIMETRIA - CNENINSTITUTO DE RADIOPROTEO E DOSIMETRIA - CNEN

    FUNDAMENTOSFUNDAMENTOSFUNDAMENTOSFUNDAMENTOS

    RADIOPROTEOE DOSIMETRIARADIOPROTEOE DOSIMETRIARADIOPROTEOE DOSIMETRIARADIOPROTEOE DOSIMETRIA

  • RADIOPROTEO E DOSIMETRIA:

    FUNDAMENTOS

    Luiz TauhataIvan P.A.SalatiRenato Di PrinzioAntonieta R.Di Prinzio

    INSTITUTO DE RADIOPROTEO E DOSIMETRIA

    COMISSO NACIONAL DE ENERGIA NUCLEARRIO DE JANEIRO

    4 Reviso - Junho/2003

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    Todos os direitos reservados aos autores

    Comisso Nacional de Energia Nuclear

    Instituto de Radioproteo e Dosimetria

    Av. Salvador Allende, s/n - Recreio dos BandeirantesRio de Janeiro - RJCEP: 22780-160

    Tel.: (21) 3411-8185(21) 3411-8175

    Fax: (21) 2442-1605

    e-mail:

    tauhata@ird.gov.brivsalati@cnen.gov.brrenato@ird.gov.brtuna@ird.gov.br

    Nota: todos os conceitos emitidos e contidos nesta publicao, so de responsabilidade exclusiva dos autores

    Tauhata, L., Salati, I.P.A., Prinzio, R.Di., Prinzio, M.A.R.R.Di.Radioproteo e Dosimetria: Fundamentos - 4 v. junho/2003 - Rio de Janeiro - IRD/CNEN242p

    1. Teoria Atmica 2. Matria 3. Radioatividade 4. Radiaes Nucleares 5. Fontes de Radiao6. Interao da Radiao 7. Efeitos da Radiao 8. Metrologia 9. Deteco da Radiao10. Radioproteo

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    APRESENTAO

    Esta uma verso revisada da apostila Radioproteo e Dosimetria:Fundamentos, preparada para atender a um dos cursos de treinamento oferecidos peloIRD e s pessoas interessadas no assunto. Em futuro prximo, sero acrescentadosoutros captulos, referncias bibliogrficas e uma reviso mais cuidadosa do texto. Averso mais completa ser editada brevemente.

    Na preparao da apostila, os autores desejam agradecer a todos os colegas daDiviso de Metrologia de Radionucldeos, principalmente Estela Maria de OliveiraBernardes, pela pacincia e colaborao.

    A todos que tiverem acesso ao texto, solicitamos sugestes, ementas e correes,para que, na edio definitiva, possamos elaborar um trabalho aperfeioado e commenor nmero de falhas.

    Os autores

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    NDICE

    RELAO DE FIGURAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xv

    RELAO DE TABELAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxi

    CAPTULO 1

    RADIAES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

    1.1. COMPOSIO DA MATRIA E TEORIA ATMICA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.1.1. Viso macroscpica da matria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.1.2. Substncias simples e compostas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.1.3. Fases e estados da substncia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.1.4. Viso microscpica da matria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.1.5. A aceitao do tomo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.1.6. Lei das propores definidas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21.1.7. Lei das propores mltiplas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

    1.2. ESTRUTURA DA MATRIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21.2.1. Composio da matria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21.2.2. Estrutura do tomo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21.2.3. Raio atmico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21.2.4. Raio inico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.2.5. Estrutura eletrnica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.2.6. Energia de ligao eletrnica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41.2.7. Estrutura nuclear . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41.2.8. Notao qumica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51.2.9. Organizao nuclear . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51.2.10. Tabela de nucldeos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61.2.11. Istopos, isbaros e istonos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71.2.12. Tabela Peridica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81.2.13. Preenchimentos das camadas eletrnicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101.2.14. Regra de Hund . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

    1.3. TRANSIES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121.3.1. Estados excitados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121.3.2. Transio eletrnica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121.3.3. Transio nuclear . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131.3.4. Meia-vida do estado excitado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

    1.4. ORIGEM DA RADIAO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161.4.1. Ftons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161.4.2. Raios X . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

    1.5. RADIOATIVIDADE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161.5.1. Constante de decaimento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

  • v1.5.2. Atividade de uma amostra, A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161.5.3. Atividade de uma amostra em um dado instante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171.5.4. Decaimento da atividade com o tempo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171.5.5. Unidades de atividade - o becquerel e o curie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181.5.6. Mltiplos e submltiplos das unidades de atividade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181.5.7. Meia-vida do radioistopo T1/2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181.5.8. Vida-mdia do radioistopo, . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

    1.6. RADIAES NUCLEARES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191.6.1. Unidades de energia de radiao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191.6.2. Radiao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191.6.2.1. Emisso - . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191.6.2.2. O neutrino e o anti-neutrino . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201.6.2.3. Equao da transformao do nutron na emisso - . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201.6.2.4. Emisso + . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201.6.2.5. Distribuio de energia na emisso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201.6.2.6. Emisso de mais de uma radiao beta em um decaimento . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211.6.2.7. Emissores puros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221.6.2.8. Captura eletrnica, EC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221.6.3. Radiao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231.6.3.1. Equao da transformao no decaimento alfa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241.6.3.2. Energia da radiao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241.6.4. Emisso gama . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251.6.4.1. Energia da Radiao Gama . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261.6.4.2. Intensidade relativa de emisso I

    ("branching ratio") . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261.6.4.3. Valores de referncia para as energias das radiaes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2