Este documento discute a atividade radioativa e a medição da dose de radiação. Explica que a taxa de decaimento radioativo é estatística e não depende de fatores ambientais. Também descreve como medir a atividade de uma amostra radioativa usando a constante de decaimento. Finalmente, discute as unidades usadas para medir a dose de radiação absorvida e equivalente, incluindo grays, sieverts e o fator de qualidade biológica.

1. Universidade Eduardo Mondlane
Licenciatura em Física
InstrumentaçãoeMétodosExperimentaisemFísicaNuclear
Actividade Radioactiva e medida da
dose de radiação
Aires Daniel, André Mambo & Ramiro Caisse

2. 1. Introdução
Na natureza são conhecidos mais de 2500
nuclídeos, mas destes, aproximadamente
300 são estáveis.
Os demais são estruturas instáveis que se
desintegram para formar outros nuclídeos,
emitindo partículas e radiação
electromagnética mediante um processo
chamado radiactividade.
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3. 2. Actividade Radiactiva
O decaimento radioactivo dos nuclídeos
instáveis é um processo estatístico; não há
forma de predizer quando dará inicio a
desintegração de um nuclídeo.
Nenhuma mudança do ambiente físico-
químico, por exemplo, reacções químicas,
aquecimento ou esfriamento, afectam a
rapidez do decaimento.
3

4. 2.1. Velocidade de decaimento
Seja:
• N(t): a quantidade (muito grande) de
nuclídeos radiactivos em uma amostra;
• dN(t): é a variação dessa quantidade, em um
curto intervalo de tempo dt.
−
𝑑𝑁
𝑑𝑡
= 𝜆𝑁(𝑡)
• A esta taxa denomina-se velocidade de
decaimento ou actividade do espécimen. 4

5. 2.2. Constante de decaimento
A constante 𝜆 se denomina:
• Constante de decaimento ou Constante radiactiva ou
Coeficiente de decaimento;
E pode tomar valores distintos para nucleídos diferentes.
Quanto maior 𝜆 , mais rápido é o decaimento e vice-versa.
Visto que 𝜆 pode ser determinado como a razao entre a
quantidade de decaimentos radiactivos e a quantidade de
nuclideos radioactivos restantes, esta constante pode ser
interpretada como probabilidade por unidade de tempo de
qualquer nucleo se desintegre. 5

6. 2.3. Tempo de meia-vida e
tempo de vida
A quantidade de nuclideos restantes `a
desintegracao:
6

7. 2.3. Actividade de uma amostra
Derivando a equação da veloc. de decaimento:
𝑅 = −
𝑑𝑁
𝑑𝑡
= 𝜆𝑁0 𝑒−𝜆𝑡
e 𝑅 = 𝑅0 𝑒−𝜆𝑡
Também representa a lei do decaimento
radioactivo.
E ainda, pode-se escrever que: 𝑅 = 𝜆𝑁, i e, o valor
de R e N devem ser medidos para o mesmo valor
de tempo.
A soma de todas R de todos os nuclídeos
presentes em uma amostra designa-se Actividade
da amostra. 7

8. 2.4. Unidades de medida
As unidades de medida da Actividade radiactiva,
são:
1 𝐶𝑖 = 3.70 × 1010 𝐵𝑞
1 𝐵𝑞 = 1 𝑑𝑒𝑐𝑎𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜/𝑠
• Que é aproximadamente igual a actividade de um
grama dos átomos de radio.
Em geral, usam-se dispositivos que fazem a leitura da
quantidade de energia ou de partículas que chegam
ao detector, assim sendo, a unidade passa a ser:
𝑅 =
𝐶𝑜𝑛𝑡𝑎𝑔𝑒𝑛𝑠
𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑑𝑒 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑜 8

9. 2.5.Medida da Dose de Radiação:
Dose absorvida
Dose de radiação (D)
Trata-se de uma medida de radiação (energia por
unidade de massa) realmente absorvida por um
objecto especifico. Ex: Braço, mão, tórax, etc.
A unidade da dose absorvida no S.I. e’ o gray (Gy).
A mais antiga em uso e’ o rad (dose de radiação
absorvida).
1 𝐺𝑦 =
1𝐽
𝐾𝑔
= 100 𝑟𝑎𝑑
9

10. 2.5.Medida da Dose de Radiação:
Dose equivalente
Dose equivalente
É um conceito que está relacionado com a dose de
radiação absorvida e os efeitos biológicos.
Ela permite expressar os efeitos biológicos através
do produto:
𝑯 = 𝑫 × 𝑸
Onde:
D = Dose absorvida [Gy ou rad]
Q = RBE (Eficiência Biológica Relativa) 10

11. 2.5.Medida da Dose de Radiação:
Eficácia Biológica Relativa
O RBE pode tomar vários valores:
Sua unidade no Sistema Internacional é Sievert (Sv).
A mais antiga é o röentgen equivalent per man (rem)
1 𝑆𝑣 = 100 𝑟𝑒𝑚
11

12. 2.5.Medida da Dose de
Radiação – Continuação
O factor de qualidade mencionado anteriormente é
determinado pela densidade de ionização deixada por
uma partícula ao longo de sua trajectória.
Raios gama, raios-X e partículas alfa têm
comportamentos bastante diferentes, sendo que os
efeitos biológicos de uma partícula alfa são cerca de
20 vezes maiores do que os raios gama.
A dose de radiação depende da quantidade de energia
absorvida pelo corpo e do tipo de radiação. Estas é
que irão determinar sua acção biológica. 12

13. 3. Considerações finais
Não existe nenhum, meio de prever se um dado núcleo de
uma radiactiva estará entre os que decairão no segundo
seguinte.
A actividade radiactividade é uma das fontes de energia
limpa, mais eficiente que se conhece, entre outros ramos de
aplicação como na investigação, como a medicina,
astronomia, gemologia, datação radiactiva, etc.
Ademais, é necessário salientar que a radiação ionizante é
prejudicial a saúde dos seres vivos, pelo que é necessário
tomar medidas de protecção.
Segundo dados internacionais, nenhum individuo exposto e
não profissional, a radiação natural ou artificial deve receber
uma dose equivalente superior a 5 mSv por ano.
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