Este documento fornece uma introdução aos conceitos básicos de radioproteção, incluindo: 1) A estrutura atômica e a radioatividade, onde os átomos radioativos emitem radiação para se tornarem estáveis; 2) As unidades de dose e taxa de exposição à radiação, como sievert, bequerel e milisievert; 3) Os diferentes tipos de decaimento radioativo, como alfa e beta.

1. PROTEÇÃO RADIOLÓGICA
conceitos básicos
Tecnólogo Nathanael Mel. Brancaglione
Disciplina: Radioproteção e Higiene das
Radiações
Curso Técnico em Radiologia Médica
COLÉGIO TÉCNICO RENASCER-2013

2. FUNDAMENTOS DA RADIOPROTEÇÃO
CONCEITOS BÁSICOS e FÍSICA
Adaptado para aula no curso Técnico em
Radiologia Médica de:
Engº Matias Puga Sanches IPEN
Tecnólogo: Nathanael Mel. Brancaglione
Email. nbrancaglione@gmail.com

3. AVALIAÇÕES
2 Avaliações Teóricas:
- Prova teórica (P1): nota x (40%)
- Prova teórica (P2): nota x (40%)
- Prova substitutiva:
- Seminários + Resenha de artigos + Aulas práticas +
atividade integralizadora (20%)

4. Do que é feito o mundo?
• O mundo é feito de um conglomerado de poucos blocos
construtivos fundamentais, isto é, objetos simples e sem
estrutura, não podem ser subdivididos.

5. Antigamente o homem pensava que o mundo era
composto de quatro elementos básicos.

6. O que é um átomo?
• Por volta de 1900, pensava-se que os átomos eram pequenas
bolas.
• Porém por meio de experimentos verificou-se que os átomos
possuem uma estrutura não sendo somente pequenas bolas.
Estes experimentos ajudaram aos cientistas a demonstrar que
os átomos possuem um núcleo positivo denso e uma nuvem de
elétrons, e que o núcleo possui prótons e nêutrons.

7. O que é um átomo?
• Todas as coisas e pessoas no mundo, são compostas de
diferentes tipos de matéria, elementos químicos.
• A menor parte de cada elemento é denominada de átomo. Um
átomo é tão pequeno que pode ser visto somente através de
microscópios muito potentes.
• Porém o átomo é a essência de cada uma das substâncias
existentes no universo.

8. Existem diferentes tipos de átomo?
• O tipo de átomo é único para cada um dos elementos existentes, tais
como o ouro, a prata, o chumbo, o estanho, o rádio, o carbono, o
tório. O nosso corpo é composto principalmente de átomos de
hidrogênio, carbono, oxigênio e cálcio.
• A fixação das lâmpadas numa sala é feita por algum tipo de átomo
de um metal.
• O ar que nós respiramos, é composto de átomos de oxigênio,
hidrogênio, nitrogênio e outros.
• A água é composta de átomos de hidrogênio e oxigênio.

10. O que é radioatividade?
• Algumas vezes o centro de um átomo, seu núcleo, possui
muita energia. Um átomo não pode deter esta energia para
sempre. Mais cedo ou mais tarde, o átomo deve livrar-se deste
excesso de energia e retornar ao seu estado normal, estável.
• Os átomos que possuem muita energia em seu núcleo são
chamados de radioativos.
• Livram-se do excesso de energia emitindo radiação. Alguns
átomos radioativos existem naturalmente no planeta, outros
são produzidos artificialmente pelo homem.

11. O que é radiação?
• Um átomo radioativo emite radiação para livrar-se do excesso
de energia. A radiação pode ser emitida na forma de partículas
que se movimentam em alta velocidade, ou na forma de
energia pura.

12. • A radiação é um termo amplo que inclui desde coisas como o
calor, a luz, as ondas de radio, as microondas e outras formas
familiares de energia.
• Quando são emitidas radiações desde um átomo elas se
movimentam em alta velocidade.
• Isto faz com que elas portem muita energia.
• Quando as radiações colidem com alguma coisa, depositam
parte ou toda a sua energia no objeto com o qual tenha
colidido.

13. • Podemos comparar as radiações emitidas por um átomo com
os raios emitidos pelo sol.
• Os raios solares atingem o nosso corpo depositam a sua
energia e a sensação de calor que sentimos é a energia
absorvida da radiação solar.
• Quando a radiação emitida por um átomo radioativo penetra
em um objeto, deposita sua energia neste objeto tal como os
raios solares depositam sua energia no nosso corpo.

15. Qual é o significado do sievert?
• O sievert é a unidade de dose de radiação.
• Normalmente é usado para descrever a quantidade de energia
que é depositada em algum material ou em alguma pessoa.

16. Sievert
• Quando comparado com a dose de radiação que uma
pessoa recebe, normalmente, todos os dias de sua
vida proveniente das fontes de ocorrência natural, ele
é uma dose de radiação muito grande.

17. Sievert
Existem unidades menores
que o sievert os sub múltiplos
do sievert, o centisievert, o
milisievert e o microsievert.
Um centisievert é a centésima
parte do sievert, 1/100, 1 cSv;
o milisievert é a milésima
parte do sievert, 1/1000, 1
mSv; e o microsievert é a
milionésima parte do sievert,
1/1000000, 1 μSv.

18. Taxa média
• Uma taxa é a quantidade de uma unidade de medida em
particular que ocorre durante um
• certo período de tempo
• Da mesma maneira o micro-sievert por hora é uma taxa de
• dose, ou a quantidade de energia depositada durante o
período de tempo de uma hora.

19. Bequerel
• Representa a quantidade de átomos radioativos existentes em
um conjunto de átomos em particular emitindo radiação um
bequerel de rádio num recipiente proporciona 1 átomo de rádio
emitindo radiação.
• Uma outra unidade de radioatividade é o curie que proporciona
37 000 000 000 de átomos emitindo radiação e eqüivale a 37
gigabequerel, 37 GBq.
• 37 GBq. Tem aproximadamente dez milhões de vezes
maisRadiação do que a produzida pelo nosso planeta.

20. Bequerel
• Portanto, é mais conveniente usarmos unidades
menores para indicar a quantidade de radioatividade.

21. Milisievert e bequerel
• Uma boa chama para aquecimento numa lareira é um bom exemplo
para explicar a diferença entre estes dois termos. Numa lareira, a
madeira que está sendo queimada irradia calor, neste caso, a
quantidade de madeira que está sendo queimada, combustível da
lareira, é similar à quantidade de bequerel de radioatividade.
• A quantidade de calor liberada pela lareira, energia, é similar à
quantidade de milisievert, energia da radiação.
Quando são observadas 60
desintegrações por minuto temse a medida de 1 becquerel de
radioatividade, 1 desintegração
por segundo.

22. Bequerel
Bequerel por quilograma:
• Podemos dizer que encontramos no solo 37 Bq/kg de rádio, 37
Bq/kg de tório, Isto significa dizer que em um quilograma de
solo também existem 37 Bq de rádio e 37 Bq de tório,
juntamente com os outros elementos radioativos encontrados
comumente no solo.
Bequerel por litro
• Este termo está relacionado com a quantidade de
radioatividade existente num litro de uma substância líquida.
uma grande variedade de outros elementos tais como o
alumínio, cloro, silício, chumbo, bismuto, polônio, e argônio.
• Pode conter desde 4 a 40 bequerel por litro de gás radônio,
principalmente, se for água retirada de um poço.

23. Radiação natural
• Um outro tipo de radiação natural é a radiação cósmica
proveniente do sol e das estrelas.
• Devido a atmosfera terrestre absorver parte desta radiação
• Geralmente para cada aumento de 30 metros na altitude existe
um incremento na dose anual de 10 microsievert
• Em Ohio, nos Estados Unidos 600 microsievert por ano
• Brasil, apresenta uma taxa de 50 microsievert por hora.

24. Alguns dados sobre radioatividade
em outras coisas interessantes
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13 milisievert por ano em média para fumantes
6,5 milisievert para cada exame de cérebro em medicina nuclear.
5 milisievert para cada exame de tireóide em medicina nuclear.
4 milisievert para uma lavagem de estômago com bário.
2,5 milisievert para uma série do trato gastro intestinal superior.
1,5 milisievert para um exame pulmonar em medicina nuclear.
1,1 milisievert para uma tomografia computadorizada de cabeça e corpo.
6,5 milisievert para cada exame de cérebro em medicina nuclear.
5 milisievert para cada exame de tireóide em medicina nuclear.
4 milisievert para uma lavagem de estômago com bário.
2,5 milisievert para uma série do trato gastro intestinal superior.
1,5 milisievert para um exame pulmonar em medicina nuclear.
1,1 milisievert para uma tomografia computadorizada de cabeça e corpo.
1 microsievert por ano ao dormir com um parceiro.

25. É correto dizer que quase tudo que
existe é radioativo?
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•
•
Sim, a radiação está presente em todos os locais. Existem níveis muito pequenos de
radioatividade natural, porém detectáveis Estamos expostos constantemente a
radiação proveniente do sol e do cosmo
A radioatividade está presente no solo, ar, edifícios, alimentos, água, e produtos que
consumimos. Um indivíduo do público recebe uma dose média de 4 milisievert por
ano de origem nesta radioatividade. 50 milisievert recebidas durante um período de
um ano, nenhum efeito foi observado em doses inferiores a 50 milisievert recebidas
durante um período de um ano.
De fato, os efeitos podem ser observados quando as pessoas são expostas a doses de
1 sievert por um período de tempo bastante curto. Estes efeitos podem ser
temporários e reversíveis.
Doses de 5 sievert se recebidas em um período de tempo bastante curto podem
causar morte.

26. DECAIMENTO E MEIA VIDA
• Decaimento de um radionuclídeo
• Um radionuclídeo possui uma combinação instável de nucleons e
emite radiação no processo de obtenção da estabilidade.
• A obtenção de estabilidade envolve o processo de decaimento
radioativo.
• Um decaimento, também conhecido como uma desintegração de um
nuclídeo radioativo, acarreta, necessariamente, uma mudança de
uma combinação instável de nêutrons e prótons no núcleo para uma
combinação estável, ou mais estável.
• O tipo de decaimento determina se a razão nêutrons – prótons
aumentará ou diminuirá para alcançar uma configuração mais
estável.
• Também determina o tipo de radiação emitida.

27. Decaimento alfa
• Ocorre normalmente em núcleos que são muito grandes de tal
maneira que não podem ser estáveis.
• No decaimento alfa, o núcleo ejeta um núcleo de hélio, partícula
alfa, composto de dois nêutrons e dois prótons, reduzindo a massa
do núcleo original de quatro unidades de massa.
• Este núcleo menor é mais fácil de se manter estável.
As partículas alfa são extremamente
perigosas quando depositadas
internamente; porém a sua falta de
habilidade para penetrar a roupa ou a
superfície da camada morta de pele
minimiza o risco de exposição externa..

28. Decaimento Beta
• No decaimento beta negativo, o núcleo contém um excesso de
nêutrons.
• Para corrigir esta condição instável, um nêutron é convertido em um
próton, o que conserva o núcleo do mesmo tamanho, isto é, possui a
mesma massa atômica, porém aumenta o número de prótons e,
portanto, o número atômico.
• No processo desta conversão, uma partícula beta com uma carga
negativa é ejetada do núcleo.
Uma partícula beta menos (β-) é um
elétron que é ejetado de um átomo
radioativo instável. A partícula possui
uma única carga elétrica negativa
(-1,6x10-19C) e uma pequena massa
(0,00055 uma)
negatron é emitida no momento em que
um nêutron se transforma em um próton.

29. Decaimento Beta
• A interação da partícula beta com a matéria resulta na
produção de radiação penetrante denominada radiação de
frenamento (bremsstrahlung).
• As blindagens para radiação beta devem ser confeccionadas
em plexiglass (lucite).

30. Radiação Gama
• As radiações eletromagnéticas mono energéticas que são emitidas a
partir de núcleos de átomos excitados após transformações
radioativas são chamadas de radiação gama (γ).
• Em muitos casos, após o processo de decaimento alfa ou beta, a
emissão de radiação gama é o mecanismo pelo qual um núcleo perde
energia para sair de um estado excitado de alta energia para um
estado estável de baixa energia.

31. Decaimento por pósitron
• Ocorre uma situação oposta: a razão próton – nêutrons é maior
que a desejada.
• Consequentemente, um próton é convertido em um nêutron e
uma partícula beta, porém com carga positiva, é ejetada.
• Novamente, o núcleo permanece do mesmo tamanho, porém o
número de prótons diminui de um. A radiação de aniquilação
requer
blindagem
de
chumbo.

32. Captura eletrônica
• A captura eletrônica resulta do mesmo modo que no decaimento por
pósitrons onde, no processo, o núcleo permanece do mesmo tamanho e o
número de prótons reduz de um.
• Neste tipo de decaimento, porém, o núcleo captura um elétron e combina
com um próton para dar origem a um nêutron.
• É emitida radiação X quando um outro elétron próximo do núcleo se
movimenta ao redor para compensar aquele que foi perdido.

33. Processo de decaimento
• Pode-se observar que os modos de decaimento discutidos envolvem
partículas. Portanto, o decaimento de um radionuclídeo resulta na perda de
massa.
• A massa é convertida em energia e esta é liberada
• É emitido raios X característicos do elemento filho quando um elétron de
uma órbita mais externa preenche o nível de energia que era ocupado pelo
elétron que foi capturado.

34. Não é possível prever quando um átomo
radioativo irá decair
A
taxa
de
decaimento
é
convencionalmente conhecida como a
atividade ou radioatividade de um
material, amostra ou meio.
As unidades de atividade incluem
desintegração por segundo, dps,
desintegração por minuto,
dpm,
bequerel, Bq, e curie,
A taxa de decaimento é simplesmente a ocorrência do número de
átomos radioativos decaindo durante um período específico.

35. Radiação X
• Os raios X são radiações eletromagnéticas geradas fora do núcleo atômico.
• Tanto a radiação X como a radiação gama são altamente penetrantes e
podem produzir doses de radiação de corpo inteiro.
• Um tipo de radiação X que oferece um risco a segurança nos laboratórios
de pesquisa é aquele denominado radiação de frenamento
(bremsstrahlung).
• Estes fótons são emitidos quando os elétrons são desacelerados
rapidamente ao interagir com o campo elétrico ao redor do núcleo atômico.
• A energia do fóton resultante está relacionada com a energia do elétron
incidente ou β- bem como com a intensidade do campo elétrico
• átomos de baixo número atômico, tais como o hidrogênio, carbono e
oxigênio, a energia e a intensidade da radiação de frenamento
(bremsstrahlung) é minimizada. Portanto, o lucite (plexiglass) deve ser
escolhido como material para blindagem da radiação beta.

36. Como se caracteriza um Radionuclídeo
 Basicamente, existem três fatores que separam um radionuclídeo de
outro.
 a meia vida,
 a energia da partícula ou fóton associado com o decaimento,
 e o tipo de emissão.
 A meia vida é definida como o tempo necessário para que metade ou
50% dos átomos radioativos sofram decaimento radioativo.
é conhecida como meia vida radioativa ou física. meia vida biológica..
• Uma vez que a meia vida é definida para o tempo em que 50% dos
átomos decairão, porque não podemos prever quando um átomo
individualmente irá decair.
•meia vida biológica

37. Radionuclídios de vida curta e longa
• Os radionuclídeos de meia vida curta são usados
frequentemente em aplicações médicas.
• O tecnécio-99 na forma metaestável e o iodo-131, usados em
medicina nuclear, possuem meia vida de 6 horas e 8 dias,
respectivamente.
• Radionuclídeos de meia vida longa sendo usados em
aplicações médicas, é o caso do plutônio-239 utilizado em
marcapassos cardíacos, com uma meia vida de 87,7 anos.
• A meia vida deve ser suficientemente longa, pois para o
implante é necessário fazer uma intervenção cirúrgica.

38. Meia vida biológica e meia vida
física
• Comparando com a meia vida física, a meia vida biológica é a
medida do tempo necessária para que a metade da
radioatividade seja eliminada do corpo por processos
biológicos, por exemplo, pela excreção.
• A meia vida física do césio-137 é aproximadamente 30 anos
quando fora do corpo.
• Quando dentro do corpo, o césio-137 possui uma meia vida
biológica de 70 dias. Isto indica que o processo biológico
acelera a taxa de eliminação associada com o radionuclídeo em
comparação à meia vida física.
• Metade da radioatividade será eliminada em 70 dias.

39. Medicina nuclear

40. Como é a datação com o carbono
radioativo
• O carbono-14, um isótopo radioativo do carbono, é
produzido naturalmente na atmosfera superior através do
bombardeamento do nitrogênio-14 pelos raios cósmicos.
• O carbono-14 é rapidamente oxidado pelo gás dióxido de
carbono que é absorvido e usado pelas plantas, sendo,
portanto, introduzido na cadeia alimentar.

41. Meia vida efetiva
• Se a radioatividade encontra-se no corpo, o decaimento do
radionuclídeo ocorrerá tanto pelo principio físico como
biológico.
• A meia vida efetiva é a medida da influência combinada destas
duas meias vidas.
• no césio-137, as meias vidas física e biológica são 30 anos e
70 dias, respectivamente.
• A meia vida efetiva neste exemplo é um pouco menor que 70
dias. É importante notar que a meia vida efetiva encontra-se
sempre próxima da componente menor entre as meias vidas.

42. Como medir a radioatividade
• Podemos medir indiretamente
fazendo uso dos efeitos causados
por ela.
• Ao contrário da luz solar que
podemos ver, a radiação nuclear
invisível produz um efeito
elétrico em materiais pelos quais
ela passa.
• Se medirmos o efeito elétrico,
podemos determinar quanta
radiação passou através do
material.
• Este meio é o principio
operacional básico para a medida
da radioatividade.

43. Instrumentos para medida da
radioatividade
• O método definitivo para
verificar
a
presença
da
radioatividade é fazer medidas
com um instrumento adequado,
empregando
procedimentos
adequados.
• Não existe um instrumento
universal que trabalha em todas
as circunstâncias.
• A contribuição da radiação de
ocorrência natural deve ser
considerada
quando
for
determinar a existência de
radioatividade.
Os princípios de ionização e excitação são os
processos de interação fundamentais que
proporcionam a base para a operação dos
instrumentos de detecção da radiação.

44. Ionização
• Ionização é o processo onde a radiação
possui energia suficiente para arrancar
elétrons do átomo.
• O processo de ionização resulta na
formação de um elétron livre e um átomo
residual positivo com falta de um elétron
orbital. A radiação que é capaz de iniciar
o processo de ionização é conhecida
como radiação ionizante.
• Exemplos deste tipo de radiação incluem
as partículas radioativas, com massa, tais
como partículas alfa e beta; e as
radiações fotônicas, energia pura, tais
como a radiação gama e X.
• Os nêutrons e prótons são exemplos
adicionais de radiações ionizantes.

45. Excitação
• A excitação está relacionada
com o processo onde a
radiação não possui energia
suficiente
para
arrancar
elétrons dos átomos porém
excita-os ou promove-os para
um estado energético superior
dentro do átomo.
• Os elétrons não são removidos
fisicamente do átomo.
• Uma vez excitado, os elétrons
retornarão para o estado
fundamental
ou
original,
emitindo a energia associada
com esta transição na forma
de radiação X.

46. Radioterapia (terapia)
Nesta prática, a irradiação do paciente, a fim de destruir
as células cancerígenas de um órgão, pode ser feita de
três formas distintas:
a) A fonte radioativa é posicionada a certa distância do
paciente e a irradiação se dá por feixe colimado
(teleterapia).
b) A fonte radioativa é posicionada em contato direto com
o tumor ou inserida no mesmo (braquiterapia).
c) A substância radioativa é injetada no paciente, a qual se
instala no órgão de interesse por compatibilidade
bioquímica.

48. Aplicações na medicina
• O uso de materiais radioativos na medicina
engloba tanto o diagnóstico como a terapia, sendo
eles ferramentas essenciais na área de oncologia
• Pode-se dizer que este tipo de ensaio é utilizado
para todos os órgãos e sistemas do corpo humano,
destacando-se, entre muitos, os estudos do
miocárdio, da função renal e tireoidiana e a
detecção de neuroblastomas

50. Aplicações na indústria
• Na indústria, os materiais radioativos têm uma grande
variedade de usos, destacando-se, principalmente, o controle
de processos e produtos, o controle de qualidade de soldas e a
esterilização.
• Medidores de nível, espessura, densidade e detectores de
fumaça utilizam princípios semelhantes.
• Uma fonte radioativa é colocada em posição oposta a um
detector e o material a ser controlado, que passa entre a fonte e
o detector, age como blindagem da radiação, fazendo com que
o fluxo detectado varie.
• Fontes radioativas de alta atividade são utilizadas,
principalmente, para esterilização de materiais cirúrgicos, tais
como suturas, luvas, seringas, esterilização de alimentos e
produção de polímeros.

51. Medidores de nível
e espessura

52. Aplicações na agricultura
• Na agricultura, os materiais radioativos são
utilizados para controle de pragas e pestes,
ibridação de sementes, preservação de
aimentos, estudos para aumento de produção
etc.

53. Referências
SANCHES, M. P. FUNDAMENTOS DE RADIOPROTEÇÃO. Manual de
Radioproteção, São Paulo, 2002. 78.
CARDOSO, E. D. M. et al. Apostila educativa. Radioatividade, Rio de Janeiro.
19.
CENEN. Diretríses Básicas de Proteção Radiológica. Nuclear, Comissão
Nacional de Energia, Rio de Janeiro, jan. 2005. 24.