Medidores Nucleares

Os métodos de produção modernos, sobretudo os automáticos, devem ser submetidos a uma constante vigilância para se assegurar a qualidade dos produtos e controlar o processo de produção. 

Esse tipo de vigilância, em muitos casos, é feito com dispositivos de controle de qualidade que empregam as propriedades das radiações ionizantes conhecidos pela denominação genérica de medidores nucleares. 

Medidores nucleares empregam fontes seladas, isto é, fontes cujo radioisótopo está encapsulado, ou seja, contido em um invólucro ou cápsula selada. A mesma permanece armazenada num irradiador que serve de porta fonte e blindagem além de colimar e obturar o feixe de radiação.  Os medidores nucleares não necessitam estar em contato com o material que se examina e, portanto, podem ser utilizados para controlar processos de alta velocidade, materiais com temperaturas extremas ou propriedades químicas nocivas, materiais suscetíveis a danos por contato e produtos envasados. (Rocha, 2005)

A figura abaixo mostra a esquerda o encapsulamento do material radioativo utilizado e a direita uma representação de corte de um irradiador típico de medidores nucleares com obturador fechado (a) e aberto (b). A parte hachurada representa material de blindagem. Deve ser lembrado que as fontes radioativas utilizadas em medidores nucleares possuem atividade que as classificam como fontes categoria 3  (fontes perigosas: possuem quantidade de material radioativo pode causar lesões permanentes em exposições com duração de algumas horas.) em relação a escala a AIEA (Agência Internacional de Energia Atômica).

Em função do processo de interação da radiação antes de chegar ao detector, os medidores podem ser classificados em três categorias:

• Medidores de transmissão
• Medidores de retrodispersão ou retroespalhamento
• Medidores reativos

Medidores de Transmissão

Nos medidores de transmissão a fonte radioativa e o detector de radiação estão situados em lados opostos do material. A radiação é atenuada ao atravessar o material e o detector mede a intensidade da radiação transmitida. Se a radiação atravessar um material mais denso, seu grau de atenuação será maior e a intensidade transmitida diminuirá. 

A figura abaixo mostra um medidor de transmissão verificando materiais de densidade respectivamente baixa (a) e alta (b). (Rocha, 2005)

Medidores de Retrodispersão ou Retroespalhamento

Nos medidores de retrodispersão ou retroespalhamento a fonte radioativa e o detector estão situados no mesmo lado em relação ao material. O detector é protegido contra a radiação primária. A radiação penetra o material e interage com seus átomos e moléculas. O detector mede as radiações secundárias que se retrodispersam a partir da interação. Se houver geometria constante, indicará a densidade e se a densidade for constante, indicará a espessura do material. 

A figura abaixo mostra medidor de retrodispersão verificando materiais de densidades, respectivamente, (a) baixa e alta (b). (Rocha, 2005)

Medidores Reativos

Nos medidores reativos a principal aplicação análise de hidrocarbonetos em rocha e prospecção de petróleo, diferenciando camadas petrolíferas de aquíferos salinos pela determinação de cloro. Outro uso destes medidores é a fluorescência, a partir de fonte gama e raios X de baixa energia, em solos para a identificação e determinação de elementos de baixo Z, médio Z e alto Z em função do tipo de fonte utilizada. Possibilitando a analise de elementos constituintes de minerais assim como a espessura de camadas de substratos de materiais distintos. (Rocha, 2005)

Exemplo de medidor reativo

Nêutrons lentos são capturados por núcleos de átomos presentes no material que emitem raios gama de alta energia característicos o que permite que se estabeleçam suas quantidades relativas. Essa propriedade é usada, por exemplo, na determinação da concentração de cloro durante a perfilagem de poços de petróleo, de modo que se possam diferenciar camadas petrolíferas de aquíferos salinos.

Outra Classificação de Medidores Nucleares

Medidores de Espessura

Na produção contínua de materiais na forma de lâminas ou folhas, apresenta-se a necessidade de medir, durante o próprio processo de fabricação, a espessura ou massa por unidade de superfície com que vão sendo manufaturados tais materiais. Essa medição pode ter um duplo propósito: controlar a qualidade do produto e servir de base para a regulação automática do processo. os medidores nucleares de espessura medem, na realidade, o peso por unidade de superfície dos materiais. Quando a densidade do produto é constante, a relação entre a espessura e o peso por unidade de superfície também permanece constante. (Rocha, 2005)

Medidores de Nível

Os medidores nucleares de nível são aplicáveis a materiais líquidos, pastosos ou na forma de sólidos granulados. O fato de operarem sem contato com produtos contidos em reservatórios os torna especialmente recomendados quando as características físico-químicas (pressão, temperatura, viscosidade, corrosividade ou poder abrasivo) dificultam ou excluem o emprego dos sistemas clássicos de medição.A medição nuclear apresenta também vantagens nos casos em que, por qualquer razão, a montagem do sistema deve ser realizada sem interrupção dos processos em andamento e sem interferências com as instalações já existentes. Os indicadores de nível baseiam-se no método de transmissão ou de retroespalhamento. (Rocha, 2005)

Medidores de Fluxo

A determinação do fluxo de material sólido a granel, em esteiras transportadoras ou em queda livre, é particularmente interessante na indústria química, de papel e celulose, de mineração e de alimentos. Através do método de transmissão, pode-se determinar instantaneamente a partir da determinação da massa por unidade de área do material e da velocidade de deslocamento do material. Tais equipamentos também são denominados de balanças nucleares. Uma fonte gama é instalada acima da esteira e um detetor alongado (câmara de ionização ou detetor de cintilação), abaixo dela. Observa-se que o feixe de radiação abrange toda seção transversal do material na esteira.

Caros em meu site Proteção e Segurança Radiológica disponibilizo uma página sobre Medidores Nucleares em que apresento com mais informações esta área da Radiologia Industrial, que considero muito promissora para os Tecnólogos Radiologia.

Escâneres Industriais

O Rio de Janeiro desde 2007 tem abrigado a realização de grandes eventos sejam esportivos, políticos ou religiosos. Deste ano para cá já foram realizados em nossa cidade os Jogos Pan americanos (2007), os Jogos Mundiais Militares (2011), a Rio+20 (2012), Copa das Confederações e a Jornada Mundial da Juventude (2013) e este ano a Copa do Mundo (2014). Estamos acostumados com uso de detectores de metais, sejam fixos ou portáteis, nestes eventos. Mas tal qual ocorre em aeroportos e portos o uso de escâneres de bagagem ou corporais que fazem uso da emissão de raios X (radiação eletromagnética ionizante) só faz crescer.  

A partir do aumento de seu uso cabe algumas reflexões:

• Como estes equipamentos funcionam?
• Como são a segurança radiológica destes equipamentos?
• Qual a capacitação exigida para os operadores?
• Qual a capacitação dos responsáveis?
• Eles podem provocar algum dano na população?

Como podemos observar são vários questionamentos que merecem uma resposta adequada. Existem essencialmente dois tipos de escâneres: passivos e ativos. Passivos são aqueles que usam radiação natural emitida pelo homem para produzir as imagens, e os ativos são aqueles para geração de imagens de pessoas irradiadas com fontes de radiação externa. Em todos os casos a radiação utilizada é a electromagnética, a única mudança, dependendo da tecnologia utilizada, é o comprimento de onda, que é inversamente proporcional à energia.

Nos sistemas de comprimento de onda na faixa do infravermelho, a radiação é transmitido por duas antenas, que giram simultaneamente ao redor do corpo. A energia da onda refletida pelo corpo ou objetos mesmo é usado para construir a imagem.

Quanto os escâneres de raios X para inspeção pessoal, existem três tipos: 

• sistemas de retrodispersão, assim chamado porque trabalham com a radiação dispersa pelo corpo humano a 180 °; 
• sistemas de transmissão, que utilizam a radiação que passou através do corpo humano, e
• um terceiro tipo, que é uma combinação dos outros dois.

Os escâneres de radiação não ionizante e os de raios X de retrodispersão permitem apenas visualizar objetos sob a roupa, enquanto que os escâneres de raios X de transmissão permitem que você veja no interior do corpo humano como ocorre com os equipamentos de raios X médicos. Se a pessoa tem uma arma sob o casaco, os equipamentos de raios X de retroespalhamento ou o de ondas milimétricas irá detectá-lo, mas se você tiver engolido um saco cheio de explosivos que espera detonar durante o vôo em um ato de autoimolação, não. Para detectar esses tipos de objectos é necessário usar um equipamento de raios X de transmissão.

Os efeitos biológicos das radiações não ionizantes podem ser térmicos ou atérmicos. Entre os primeiros, estão altas energias recebidas estão a deterioração ou perda da visão e da fertilidade. Entre estes últimos, têm sido relatados (mas não há suficientes estudos epidemiológicos que corroboram) distúrbios endócrinos, malformações congênitas, alterações de caráter e câncer.

Os efeitos nocivos sobre a saúde humana pela radiação ionizante, são mais conhecidos, uma vez que os raios X tem sido usados para fins médicos e industriais desde sua descoberta por Roentgen em 1896. O dano a nível celular ocorre de forma indireta através de formação de radicais livres na água que rodeia as células, e também diretamente quebrando moléculas ligadas ao ácido desoxirribonucleico (ADN). Se as células são somáticas podem causar danos, como o câncer, se as células são genéticas podem gerar efeitos hereditários. Em altas doses, não há dúvida quanto aos efeitos produzidos pela radiação ionizante (chamados determinísticos). O problema ocorre quando as doses são baixas. Nestes níveis o que se afirma é que existe uma probabilidade de se produzir algum efeito nocivo, por esta razão esses efeitos são chamados estocásticos.

Outro efeito sobre a saúde causado pelos escâneres (de qualquer tipo) para o controle de viajantes é psicológico. Os escâneres de radiação não ionizante e os de raios X de retrodispersão revelam as partes mais íntimas do corpo humano; as pessoas aparecem nuas na tela. É essa invasão a privacidade a razão fundamental por que é difícil nos Estados Unidos instalar tais equipamentos nos aeroportos (forçando inspetores a ver imagens em uma sala separa dos equipamentos de inspeção) e que força os fabricantes a desenvolver filtros que escondem as partes íntimas.

Hoje para operar escâneres pessoais no Brasil deve-se atender a uma norma da ANAC - Agência Nacional de Aviação Civil que qualifica o profissional como "Operador especializado em raios X" e as exigências a serem atendidas são:

• estar capacitado como Agente de Proteção da Aviação Civil, através da conclusão com aproveitamento do curso Básico em Segurança da Aviação Civil e aprovação em Exame de Certificação da ANAC (Agência Nacional de Aviação Civil);
• apresentar vínculo empregatício concedido pela organização a que pertence, ou termo de compromisso de contratação expedido por empresa aérea, administração aeroportuária, empresa concessionária ou ESATA (Empresas de Serviços Auxiliares de Transporte Aéreo);
• apresentar verificação de antecedentes criminais;
• ter curso de operador especializado em raios X com carga horária de 28 h.

A grande pergunta que se deve fazer é como com um curso de apenas 28 h se conseguirá capacitar um profissional para operar com a destreza necessária equipamentos com este grau de tecnologia e mais ainda, onde o conhecimento em uma área tão específica como imagenologia e proteção radiológica  são indispensáveis para o reconhecimento dos objetos analisados.

Caros em meu site Proteção e Segurança Radiológica disponibilizo uma página sobre Escâner Industriais em que apresento com mais informações esta área da Radiologia Industrial, que considero muito promissora para os Tecnólogos Radiologia.

Textos usados como referência:

Efectos sobre la salud del uso del escáner para el controle de viajeros  e La necesidad de regulamentar el uso de los sistemas de inspección personal e carga que utilizam radiaciones ionizantes; Autor:  Caridad Borrás Amoedo pertencente ao grupo de Dosimetria e Instrumentación Nuclear do Departamento de Energia Nuclear da Universidade Federal de Pernambuco.