Uma clínica pretende usar uma fonte de 60Co de atividade A = 1,0×10^13 Bq (emissão isotrópica) para…

Questão

Uma clínica pretende usar uma fonte de 60Co de atividade A = 1,0×10^13 Bq (emissão isotrópica) para esterilizar instrumentos. Cada desintegração libera em média E = 1,25 MeV em fótons gama. A dose requerida para esterilização é D = 25 kGy; a massa típica de uma carga é m = 2,0 kg. Considere 1 eV = 1,6×10^-19 J. (a) Calcule a potência média emitida pela fonte (W). (b) Calcule o tempo necessário para entregar D à carga, supondo que toda a energia emitida é absorvida pela carga. (c) Estime o fluxo de energia (W/m²) a r = 5,0 m da fonte (emissão pontual isotrópica). (d) Usando µ = 0,6 cm^-1 para chumbo (convertido para m^-1) e a lei I = I0·e^{-µx}, calcule a espessura mínima de chumbo necessária para reduzir a taxa de dose, estimada em (c) com a hipótese simplificadora 1 Gy = 1 J/kg para 1 kg/m², a = 1,0 mSv/h. Discuta brevemente medidas de proteção adicionais.

✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.

Resposta esperada

Cálculos essenciais: E =1,25×10^6 eV·1,6×10^-19 J/eV =2,00×10^-13 J. P = A·E =1,0×10^13·2,00×10^-13 =2,00 W. Energia necessária = D·m =25×10^3 J/kg·2,0 kg =5,00×10^4 J ? t =5,00×10^4 J /2,00 W =2,50×10^4 s =6,94 h. Fluxo a r=5,0 m: S = P/(4pr^2)=2,00/(4p·25)=6,37×10^-3 W/m^2. Dose rate ˜6,37×10^-3 Gy/s ? ˜2,29×10^4 mSv/h (hipótese 1 kg/m^2). Deseja-se =1,0 mSv/h ? fator f = (1×10^-3/3600)/6,37×10^-3 ˜4,37×10^-5. µ =0,6 cm^-1 =60 m^-1 ? x = -ln(f)/60 ˜0,167 m ˜17 cm de Pb. Medidas adicionais: blindagem contínua de espessura adequada, distância e tempo reduzidos (princípios ALARA), controles operacionais, zonas de exclusão, monitoramento com dosímetros e procedimentos de emergência.

Explicação

Os cálculos realizados consideram a conversão de energia de fótons gama, a potência média emitida pela fonte e o tempo necessário para atingir a dose requerida, utilizando as relações entre atividade, energia e dose. A estimativa do fluxo de energia a uma distância específica e a aplicação da lei de atenuação para determinar a espessura de chumbo necessária demonstram a importância de medidas de proteção radiológica. As sugestões de proteção adicionais reforçam a necessidade de práticas seguras ao lidar com fontes radioativas.

Raio-X da questão

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