Análise de radioatividade

Análise de radioatividade

Fontes de radiação, que usam substâncias radioativas ou geradores de radiação, são usadas em todo o mundo para uma ampla variedade de propósitos, incluindo indústria, medicina, pesquisa e educação. Ele é usado até mesmo para diversos propósitos militares. Muitas são fontes seladas, nas quais o material radioativo fica firmemente contido ou envolto em uma cápsula ou invólucro adequado. Os riscos representados por essas fontes e materiais variam muito dependendo de fatores como radionuclídeo, forma física e química e atividade. A menos que sejam violadas ou vazem, as fontes seladas representam um risco apenas devido à exposição à radiação externa. Entretanto, fontes seladas violadas ou com vazamento, bem como materiais radioativos não selados, podem levar à contaminação ambiental e à ingestão de substâncias radioativas no corpo humano.

Análise de radioatividade

Os riscos associados ao uso de materiais radioativos devem ser limitados e protegidos pela aplicação de padrões adequados de segurança radiológica. Reconhecendo a necessidade de uma abordagem gradual ao controle regulatório de fontes de radiação, o “Plano de ação para a segurança de fontes de radiação e a segurança de material radioativo” publicado pela Agência Internacional de Energia Atômica solicitou o desenvolvimento de uma categorização.

O objetivo do sistema de categorização resultante é fornecer um sistema simples e lógico para classificar fontes radioativas de acordo com seu potencial de causar danos à saúde humana e para classificar as aplicações nas quais essas fontes são usadas em categorias separadas.

O objetivo de categorizar fontes radioativas é fornecer uma base internacionalmente harmonizada para tomada de decisões baseadas em riscos. Prevê-se que o sistema de categorização será usado como entrada para muitas atividades relacionadas à segurança de fontes radioativas. Isso inclui:

  • Desenvolvimento ou melhoria de padrões internacionais de segurança
  • Desenvolver ou melhorar as infraestruturas regulatórias nacionais para atender às condições de um país
  • Otimizando decisões sobre prioridades regulatórias dentro de restrições de recursos
  • Otimizar as medidas de segurança para fontes radioativas, incluindo o potencial uso indevido
  • Planejamento e resposta a emergências
  • Desenvolver estratégias nacionais para melhorar o controle sobre fontes radioativas.

Fontes radioativas são usadas em uma ampla variedade de aplicações, incluindo indústria, medicina, agricultura, pesquisa e educação, e também são usadas em aplicações militares e de defesa. Dentro dessas diversas aplicações, há uma série de radionuclídeos, formas e quantidades de material radioativo que devem ser considerados no sistema de categorização. Fontes de alta atividade, se não forem gerenciadas de forma segura, podem causar efeitos determinísticos sérios em indivíduos em um curto período de tempo, enquanto fontes de baixa atividade provavelmente não causarão tais efeitos. O sistema de categorização, portanto, fornece uma classificação e agrupamento relativos de recursos e práticas nos quais as decisões podem ser baseadas.

Em termos gerais, o sistema de categorização é importante para decisões, tanto em sentido retrospectivo para garantir que os recursos existentes sejam controlados ou mantidos sob controle, quanto em sentido prospectivo para garantir que os recursos futuros sejam organizados adequadamente.

Desde a descoberta da radioatividade, várias técnicas foram desenvolvidas:

  • Análise de ativação de nêutrons
  • Análise de diluição isotópica
  • Titulação radiométrica
  • Radiocromatografia
  • Radioimunoensaio

Dentre elas, a técnica de análise por ativação de nêutrons é a mais comum. Essa técnica se baseia na medição da radiação emitida pelo decaimento de núcleos radioativos formados pela irradiação de nêutrons do material. A fonte de nêutrons mais adequada para esse tipo de aplicação geralmente é um reator de pesquisa. As amostras que podem ser analisadas com esse método são de muitas áreas diferentes, como medicina, nutrição, biologia, química, medicina forense, meio ambiente e mineração.

A análise de ativação de nêutrons pode ser realizada de diversas maneiras. Isso depende do elemento a ser medido e dos níveis de radiação correspondentes, bem como da natureza e extensão da interferência de outros elementos presentes na amostra. A maioria dos métodos utilizados são métodos não destrutivos baseados na detecção da radiação gama emitida pelo material irradiado após ou durante a irradiação.

A análise de ativação de nêutrons é uma técnica altamente sensível usada para determinar a presença e as quantidades de elementos maiores, menores e traços em uma amostra de material. Essa técnica difere de outros métodos porque se baseia no núcleo do átomo e ignora a formulação química, diferentemente da espectrometria de massa ou dos métodos cromatográficos. Essa técnica requer uma fonte de nêutrons, detectores de raios gama e uma compreensão completa de como os elementos respondem ao bombardeio de nêutrons.

Algumas áreas onde a análise de radioatividade é comumente usada incluem:

  • Este método é preferido principalmente em estudos de pesquisa e desenvolvimento. Cerca de 65 elementos podem ser detectados em níveis que variam de partes por milhão a partes por trilhão ou menos. Se a matriz a ser analisada não se tornar muito radioativa quando ativada por nêutrons ou se a radioatividade indesejada decair rapidamente, grupos de oligoelementos podem frequentemente ser medidos simultaneamente.
  • Na análise forense, esse método tem experiência significativa na análise forense de materiais de evidência. Exemplos incluem fragmentos de balas, resíduos de pólvora, plástico, cabelos e pregos, e materiais geológicos. Comparar materiais de forma não destrutiva é uma das principais vantagens dessa técnica para perícia forense.
  • Sílica de alta pureza, silício, alumínio, outros materiais e compostos que não formam radionuclídeos de longa duração, filtros de ar de celulose e materiais como grafite são excelentes matrizes para análise de ativação de nêutrons de alta sensibilidade. Esses materiais podem ser irradiados por horas para determinar muitos elementos em níveis sub-ppb. Entre as amostras analisadas estão wafers de silício e dióxido de silício usados ​​em fibras ópticas.
  • No campo de separações radioquímicas, quantidades extremamente baixas de alguns elementos (por exemplo, irídio) podem ser medidas usando instalações de digestão por micro-ondas e técnicas simples de separação química.
  • No laboratório de análise de ativação de nêutrons, elementos de bário, bromo, európio, antimônio, térbio e urânio, bem como elementos de cério, cobalto, crômio, césio, ferro, lantânio, sódio, rubídio, escândio e tório podem ser determinados com alta sensibilidade em amostras de solo, sedimento, rocha, metal e minerais.
  • Fontes de radioatividade sempre representam sérios riscos ao meio ambiente, ao solo, ao ar, à água e aos produtos agrícolas. Enquanto os elementos necessários para a nutrição são retirados do solo, substâncias radioativas também são misturadas às plantas e, portanto, à cadeia alimentar. Conhecer o conteúdo de substâncias radioativas naturais nos alimentos é necessário para estimar a quantidade de radiação à qual as pessoas são expostas como resultado do consumo de alimentos.
  • Análises de radioatividade são comumente realizadas em alimentos sólidos, como cereais, vegetais, laticínios e vários bens de consumo, e em alimentos líquidos, como água potável, leite e molhos líquidos.
  • Em análises ambientais, as análises de radioatividade são sempre realizadas em amostras de ar e gases similares ou água salgada, água doce e líquidos similares, bem como solo, sedimento, areia, fauna, flora, cinzas e amostras sólidas similares.
  • Da mesma forma, essas análises são necessárias para resíduos médicos, resíduos industriais, papel, plástico e todos os tipos de polímeros que surgem após o processo.

O método de análise de ativação de nêutrons é amplamente utilizado em controle e monitoramento ambiental, análise de amostras ambientais, química e ciência dos materiais, arqueologia, medicina, biologia, análise de alimentos, ciência forense, história, antropologia, geologia e geoquímica, indústria, materiais de referência e análise de controle de qualidade e muitos outros campos.

Resumidamente, a análise de radioatividade baseia-se no princípio da contagem dos raios gama característicos emitidos por isótopos radioativos obtidos como resultado da irradiação dos núcleos de átomos estáveis ​​na amostra com nêutrons, utilizando detectores de alta resolução. Como resultado da análise dos espectros gama obtidos com os raios gama contados, é feita a análise dos elementos presentes na amostra. É um método de análise que permite a determinação de muitos elementos (30-40 elementos) ao mesmo tempo abaixo de ppm. Em condições adequadas, a incerteza na determinação dos elementos está no nível de 0,01%.

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