INTERAÇÃO DA RADIAÇÃO COM A MATÉRIA

1. INTERAÇÃO DA RADIAÇÃO COM A MATÉRIA ESCALA DO TEMPO

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

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

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  A-400  320nm B-320 290 nm C-290  200nm

13. Escala do tempo do dano da radiação

14. Escala do tempo do dano da radiação

15. Escala do tempo do dano da radiação

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) 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 BOMBA DE NAGAZAKI ACIDENTE DE CHERNOBIL

24. BOMBA DE HIROSHIMA BOMBA DE NAGAZAKI

25. Qual a exposição natural que sofremos diariamente?

26. 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 Expectativa de perda de vida por diversos motivos

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