rthhs

1. INTERAÇÃO DA RADIAÇÃO
COM A MATÉRIA
ESCALA DO TEMPO

2. Interação da radiação com a matéria
Radiação
Ionização: remoção completa de um ou mais
elétrons de valência
Excitação: os elétrons são levados a níveis com
energias mais altas
Eletromagnética (raios X e g)
Partículas carregadas (e-, a, d, etc)
Nêutrons

3. Interação com nêutrons
Classificação segundo a energia
lentos 0,03 eV < n < 100 eV
intermediários 100 eV < n < 10 eV
rápidos 10 keV < n < 10 keV
alta energia n > 10 MeV
ou
térmicos n  0,025 eV
epitérmicos 1 eV <n < 100 keV
rápidos n > 100 keV
Interagem por colisão direta com o núcleo

4. Interação com partículas carregadas
Pesadas a, p, d, etc
Leves e
Partículas pesadas tem menor velocidade que um
elétron de mesma energia, portanto ionizarão um
número maior de átomos ao longo de seu percurso que
será aproximadamente linear.

5. Elétrons perdem energia através de uma série de
colisões que defletam do processo original, causando
uma série de ionizações secundárias.
elétron
incidente
absorvedor

6. Interação com raios X e g
Raios g são radiações eletromagnéticas que acompanham
transições nucleares.
Raios X são radiações eletromagnéticas que companham
transições eletrônicas.
Principais processos competitivos
Efeito fotoelétrico
Efeito Compton
Produção de pares

7. Efeito fotoelétrico
Acontece quando a radiação X,
transfere sua energia total para um
único elétron orbital ejetando-o do
átomo com velocidade (processo de
ionização). O processo de troca de
energia pela equação: Ec = h.f - Elig ,
sendo Ec a energia cinética, h.f a
energia do raio X incidente e Elig a
energia de ligação do elétron ao seu
orbital Este elétron expelido do átomo
é denominado fotoelétron e poderá
perder a energia recebida do fóton,
produzindo ionização em outros
átomos
A direção de saída do fotoelétron com
relação à de incidência do fóton, varia
com a energia deste.

8. Efeito Compton
Quando a energia da Radiação X
aumenta, o espalhamento
Compton torna-se mais
freqüente que o efeito
fotoelétrico. O efeito Compton é
a interação de um raio X com
um elétron orbital onde parte da
energia do raio X incidente é
transferida como energia
cinética para o elétron e o
restante é cedida para o fóton
espalhado, levando-se em
consideração também a energia
de ligação do elétron. O fóton
espalhado terá uma energia
menor e uma direção diferente
da incidente.

9. Produção de pares
A produção de pares ocorre somente quando fótons de energia igual ou
superior a 1,02 MeV passam próximos a núcleos de elevado número
atômico. Nesse caso, a radiação X interage com o núcleo e desaparece,
dando origem a um par elétron-pósitron com energia cinética em
diferente proporção. O pósitron e o elétron perderão sua energia
cinética pela ionização e excitação.

10. Energia do fóton nos processos competitivos
20
40
60
80
100
120
Energia do fóton, MeV
0,01 0,05 0,1 0,5 1 5 10 50 100
Efeito fotoelétrico
dominante
Efeito Compton
dominante
Produção de
pares
dominante

11. EFEITOS BIOLÓGICOS DA RADIAÇÃO
ESTOCÁSTICOS
São aqueles cuja probabilidade de ocorrer aumenta com a
dose, sem porém a existência de um limiar de dose.
Exemplos: efeitos hereditários, aparecimento de câncer
NÃO ESTOCÁSTICOS
São aqueles cuja severidade depende da dose e que
apresentam um limiar de dose. Exemplos: mortalidade
animal, distúrbios imunológicos.

12. Energia dos diferentes tipos de radiação
Comprimento de onda Energia do fóton Radiação
(m) (eV)
superior a 3 x 10-1 inferior a 4,1 x 10-6 Ondas de
radiofrequência
3 x 10-1  3 x 10-3 4,1 x 10-6  4,1 x 10-4 Microondas
3 x 10-3  7,6 x 10-7 4,1 x 10-4  1,6 Infravermelha
7,6 x 10-7  4 x 10-7 1,6  3,1 Luz visível
4 x 10-7  10-8 3,1  123,2 Ultravioleta
inferior a 10-8 superior a 123,2 Raios X e g
A-400  320nm
B-320  290 nm
C-290  200nm

13. Escala do tempo do dano da radiação
Estágio Tempo Ação Efeito Proteção e
tratamento
Físico < 10-14 s Deposição de energia
na água – orgânicos e
inorgânicos na
proporção
aproximada das
massas
Excitação dos
compostos e
absorção de
luz
Nenhuma,
somente
blindagem
externa como
prevenção
Físico -
químico
10-14 a
10-12 s
Quebra das ligações:
S-H, O-H, N-H e C-
H.
Transferência de iôns.
Radiólise da água –
radicais livres –
emissão de luz das
moléculas excitadas.
Formação de H2O2
Começa o
dano químico.
Radicais livres
começam a
reagir com os
radicais
metabólicos
normais
Reparo parcial
das ligações por
compostos –SH
presentes.
Alguma
proteção pode
ser dada pela
injeção de
aditivos antes da
irradiação

14. Escala do tempo do dano da radiação
Estágio Tempo Ação Efeito Proteção e
tratamento
Químico 10-12 a
10-7 s
Continua a
reação dos
radicais livres da
água com
biomoléculas.
Quebra da
ligações C-C e C-
N. Radicais
secundários.
Produtos estáveis
começam a
aparecer.
Formação de
produtos tóxicos
Começa o dano
ao RNA e DNA.
Enzimas são
inativadas e
ativadas.
Depleção de –
SH.
Peroxidação de
lipídeos.
Dano em todas
as biomoléculas.
Toxicidade dos
produtos é
iniciada
Proteção parcial
por ‘scavengers’ e
antioxidantes.
Catalase e
glutationa
peroxidase
protegem contra
H2O2.
RSH protege
inativação de
enzimas. Outros
sistemas
enzimáticos
atuam. Terapia
com estes agentes
pode ser útil

15. Escala do tempo do dano da radiação
Químico e
biológico
coincidem
10-7 a
10 s
Radicais
secundários.
Peróxidos
orgânicos.
Hidroperóxiodos
H2O2 continuam a
agir
Muitas reações
bioquímicas são
interrompidas.
Começa reparo do
DNA
Tratamento
pós-irradiação
deveria
começar
Biológico 10 s a
10 h
A maioria das
reações primárias
são completadas.
Reações
secundárias
continuam
Mitose das células é
diminuída. Reações
bioquímicas
bloqueadas.
Rompimento da
membrana celular.
Começa o efeito
biológico
Tratamentos
Estágio Tempo Ação Efeito Proteção e
tratamento

16. Escala aproximada do tempo dos eventos em
química das radiações

17. UNIDADES
RAD  unidade de dose absorvida sendo essa definida pela razão d/ dm, onde
d é a energia média distribuída pela radiação à massa dm.
1 rad = 100 erg/g
GRAY  nova unidade de dose absorvida usada em substituição ao rad.
1Gy = 100 rad
ROENTGEN  unidade de exposição e está relacionada à habilidade de raios X
ionizarem o ar; para raios X e g, uma exposição de IR resulta
numa dose absorvida de 1 rad em água ou tecido mole.
ELETRON VOLT  é a energia adquirida por um elétron ao atravessar uma
diferença de potencial de 1 v.
1 eV= 1,6 x 10-12 J

18. CURIE  é uma unidade de taxa de decaimento radioativo de um nuclídeo que
possui 3,7 x 1010 desintegrações/segundo.
1 Ci = 3,7 x 1010 desint./s
MEIA - VIDA  tempo médio para que metade dos átomos de um elemento
radioativo decaiam.
T 1/2 = (ln2)/l , onde l é a constante de decaimento
BEQUEREL  unidade de atividade
1 bq = 3,7 x 10-10 Ci
ROENTGEN EQUIVALENT MAN  unidade de dose que tenta expressar
todos os tipos de radiação numa escala comum.
DREM = DRAD x QF

19. RELAÇÕES DE UNIDADE
DL50/30 (seres humanos): 4 Gy = 400 rad = 4 Sv (para radiação eletromagnética)
1 mSv = 0,1 rem = 0,1 rad = 0,1 cGy (para radiação eletromagnética)
Dose rad gray Gy 1 rad = 1cGy
Dose
equivalente
rem sievert Sv 1 rem = 0,01 Sv
Radioatividade Ci bequerel Bq 1 Ci = 3,7 x 1010 Bq
Antiga Nova Símbolo Relação

20. DOSES LIMITES
TRABALHADORES: 50 mSv/ano ou média de
20mSv/5 anos
PÚBLICO: 1 mSv/ano

21. VALORES DE EXPOSIÇÃO NATURAL
RADÔNIO: 0,2 a 500 mSv/ano; (222Ra libera radônio)
BG NATURAL: 1 a 2 mSv/ano podendo chegar a 20 mSv/ano
MATERIAL DE CONSTRUÇÃO: 0,2 a 1 m Sv/ano
USINA NUCLEAR: 0,001 a 0,01 mSv/ano
RX DE TÓRAX: 0,05 a 0,2 mSv/exame
LEITE PODE CONSUMIR ATÉ : 100 Bq/l
CARNE PODE CONSUMIR ATÉ: 300 bq/kg (podendo chegar a 1000
em alguns países)

22. Comparação das doses de exposição

23. Exposição humana à radiação - acidentes nucleares
73.884 Mortes
74.909 Feridos
11.574 Casas queimadas
5.509 Casa metade destruídas
50.000 Casas parcialmente
destruídas
2 Mortos em 1 dia
29 Mortos em 2-120
200 Sobreviventes
400.000 Não afetados porém
expostos
BOMBA DE NAGAZAKI ACIDENTE DE CHERNOBIL

24. 45.000 Mortos em 1 dia 22.000
19.000 Mortos em 2-120 dias 17.000
72.000 Sobreviventes 25.000
119.000 Não afetados 110.000
255.000 População 174.000
BOMBA DE
NAGAZAKI
BOMBA DE
HIROSHIMA

25. Qual a exposição natural que sofremos diariamente?

26. Expectativa de perda de vida por diversos motivos
CAUSA DIAS
Ser homem solteiro 3500
Homem fumante 2250
Doenças do coração 2100
Ser mulher solteira 1600
Ter sobrepeso em 30% 1300
Ser mineiro de carvão 1100
Ter câncer 980
Ter sobrepeso em 20% 900
Escolaridade (8a. Série) 850
Mulher fumante 800
Ser pobre 700
Hemorragia cerebral 520
Viver em estado desfavorável 500
Fumar charutos 330
Acidentes em trab. arriscado 300
Fumar cachimbo 220
Comer 100 cal/dia A MAIS 210
Acidentes com veículos mot. 207
Pneumonia – gripes 141
Alcoolismo 130
Acidentes domésticos 95
Suicídios 95
Diabete 95
Homicídios 90
Uso impróprio de drogas 90
Acidentes de trabalho 74
CAUSA DIAS
Afogamento 41
Trab. ocup. com mat. rad. 40
Quedas 30
Acidentes com pedestres 37
Trab. seguro – acidentes 30
Fogo – queimaduras 27
Geração de energia 24
Uso ilícito de drogas 18
Envenenamento (sol. – líq) 17
Sufocamento 13
Acid. com armas de fogo 11
Radiação natural 8
Raios X médicos 6
Envenenamento (gás) 7
Café 6
Anticoncepcionais 5
Acidentes c/ bicicletas, motos 5
Combinação de todas catástrofes 3,5
Bebidas dietéticas 2
Acidentes com reatores 2
Radiação da ind. nuclear 9
Teste papanicolau p/ mulher -4
Alarme de fumaça nos lares -10
Sistema protetor em carros -50
Melhoria em segurança (1966-1976) -110
Unidade móvel cardio-clín. -125

27. Energia da radiação para causar dano
O efeito
biológico da
radiação não
se deve à
quantidade de
energia
absorvida, mas
ao tamanho do
fóton ou a
quantidade de
energia
armazenada