Equipamentos em Radiologia Industrial e Emergências

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DEFINIÇÃO
Características das aplicações de radioisótopos e raios X em processos industriais. Radiografia
industrial. Medidores nucleares, irradiadores e reatores nucleares. Qualificação profissional
para atuação na indústria com radiação ionizante.
PROPÓSITO
Apresentar as aplicações das radiações nas condições das indústrias, as fontes emissoras de
radiação nesses locais, os diversos equipamentos utilizados em aplicações industriais e os
requisitos para uma qualificação profissional na área de radiologia industrial.
OBJETIVOS
MÓDULO 1
Reconhecer as aplicações dos equipamentos utilizados em radiografia industrial e medidores
nucleares
MÓDULO 2
Descrever os diferentes tipos de irradiadores
MÓDULO 3
Identificar as características dos reatores nucleares
INTRODUÇÃO
Os métodos de produção industrial moderna, sobretudo os automáticos, devem ser submetidos
a uma constante vigilância para se assegurar a qualidade dos produtos e controlar o processo
produtivo.
Em muitos casos, esse tipo de vigilância é feito com dispositivos de controle da qualidade que
empregam as propriedades das radiações ionizantes.
São utilizados no controle de processos, na modificação de materiais, na redução de emissões
industriais e no tratamento de efluentes os seguintes métodos:
Irradiação
Diferentes técnicas envolvendo radioisótopos, como irradiação gama, por elétrons e por
raios X
Medidores nucleares
Radiotraçadores
Ensaios Não Destrutivos (ENDs)
Técnicas analíticas
A esterilização de produtos médico-farmacêuticos, hemoderivados, próteses e tecidos é outra
área na qual ocorre a aplicação da radiação.
A inspeção não destrutiva de soldas, tubulações, máquinas, peças e componentes, por sua
vez, permite a manutenção de processos industriais mais seguros e eficientes.
Todos são comumente empregados em:
Exploração de recursos naturais
Indústria petroquímica
Instalações de tratamento de esgoto
Radiotraçadores
Fontes seladas
Medidores nucleares
Segundo Chmielewski e Haji-Saeid (2004), a aplicação dessas técnicas nucleares tem um
considerável impacto econômico e ambiental nos países que as incorporam.
DEVIDO AO DINÂMICO DESENVOLVIMENTO DE NOVAS
TÉCNICAS E APLICAÇÕES, TANTO AS PESQUISAS QUANTO O
TREINAMENTO DE PESSOAL QUALIFICADO DEVEM SER
PERMANENTEMENTE MANTIDOS PARA GARANTIR O
DESENVOLVIMENTO ECONÔMICO E SUA
SUSTENTABILIDADE.
Outra aplicação importante na indústria é a geração energética. Em meados do século XX, a
energia nuclear passou a integrar – inicialmente com propósitos militares e, em seguida, para
gerar eletricidade, propulsão naval e produção de radioisótopos – a lista de fontes disponíveis.
ENERGIA NUCLEAR
Energia liberada durante as reações nucleares de fissão ou fusão do núcleo atômico.
Nas aplicações industriais envolvendo radiação ionizante, o profissional da área precisa obter
algumas certificações para garantir uma utilização segura dela tanto para os trabalhadores
envolvidos quanto para o público e o meio ambiente.
MÓDULO 1
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 Reconhecer as aplicações dos equipamentos utilizados em radiografia industrial e
medidores nucleares
RADIOGRAFIA INDUSTRIAL
Os ensaios não destrutivos (ENDs) – entre eles, o radiográfico – são definidos como testes
realizados sobre um objeto de interesse sem que ele tenha suas características
permanentemente alteradas por conta do ensaio.
 EXEMPLO
Ensaios não destrutivos aplicados sobre peças semiacabadas ou acabadas não interferem no
uso delas.
Quando desejamos inspecionar peças com a finalidade de investigar defeitos internos, a
radiografia é um poderoso método capacitado para, com alta sensibilidade, detectar
descontinuidades com poucos milímetros de extensão.
A radiografia desempenha um papel importante na comprovação da qualidade da peça ou do
componente em conformidade com os requisitos exigidos em normas, especificações e códigos
de fabricação.
Aos ENDs cabe a identificação de imperfeições ou descontinuidades no objeto de análise. Se
uma dada descontinuidade compromete o desempenho dele segundo critérios aplicáveis, ela
então passa a ser chamada de defeito.
O QUE OS ENDS PODEM FAZER?
UTILIDADES
Segundo Chmielewski e Haji-Saeid (2004), eles podem:
Garantir a confiança em peças e produtos
Reduzir os riscos de acidentes e a paralisação de serviços
Aprimorar o desempenho de equipamentos e processos
Melhorar o aproveitamento da matéria-prima
Aperfeiçoar o nível de qualidade
Otimizar os custos de operação e de produção
Embora ENDs possam ser aplicados em quaisquer materiais ou processos, sua utilização
costuma se concentrar na inspeção de soldas em tubulações, caldeiras, tanques e vasos de
pressão, proporcionando, dessa forma, registros importantes para a documentação da
qualidade.
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Faremos agora uma descrição genérica acerca do método e das aplicações da radiografia. Em
seguida, discorreremos sobre os dois tipos de equipamentos utilizados em seus
procedimentos, estabelecendo ainda uma comparação entre ambos.
Neste vídeo, a especialista Aneuri Amorim descreve os métodos de gamagrafia e radiografia
industrial.
EQUIPAMENTOS
O QUE SÃO EQUIPAMENTOS GERADORES DE RADIAÇÃO OU RAIOS X?
Os raios X são produzidos em ampolas especiais. Os tamanhos delas ou dos tubos dependem
da tensão máxima de operação do aparelho. Os equipamentos de raios x industriais dividem-
se, geralmente, em dois componentes:
 Clique nas opções abaixo para ver as informações.
PAINEL DE CONTROLE
Consiste em uma caixa onde estão alojados todos os controles, os indicadores, as chaves e os
medidores, além de todo o equipamento do circuito gerador de alta voltagem. Por meio deste
painel, realizam-se os ajustes de tensão e intensidade de corrente elétrica, além de se acionar
o equipamento.
CABEÇOTE OU UNIDADE GERADORA
Local onde estão alojados a ampola e os dispositivos de refrigeração. A conexão entre o painel
de controle e o cabeçote é feita por meio de cabos especiais de alta tensão.
QUAIS SÃO AS PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS DE UM EQUIPAMENTO
DE RAIOS X?
CARACTERÍSTICAS
As principais características de um equipamento de raios X são:
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Tensão e corrente elétrica máxima
Tamanho do ponto focal e tipo de feixe de radiação
Peso e tamanho
Esses dados determinam a capacidade de operação do equipamento, pois estão diretamente
relacionados ao que ele pode (ou não) fazer. Isso se deve ao fato de essas grandezas
determinarem as características da radiação gerada nele.
Outro dado importante diz respeito à forma geométrica do ânodo no tubo. Quando ela é plana
e angulada, propicia um feixe de radiação direcional. Já o formato de cone proporciona um
feixe de radiação panorâmico, isto é, irradiação a 360°, com uma abertura determinada.
ÂNODO
Polo de carga positiva dentro de um tubo de raios X construído com um metal pesado (como,
por exemplo, o Tungstênio). Ao receber os elétrons incidentes provenientes do polo negativo,
ele produz os raios X.
Os equipamentos considerados portáteis (com tensão de até 400kV) pesam, dependendo do
modelo, entre 20 e 50kg.
Exemplos de raios X portáteis:
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Refrigerados a gás
Modelos de tubos refrigerados a gás são mais leves.

Refrigerados a óleo
Modelos de tubos refrigerados a óleo são mais pesados.
ATUALMENTE, CERTOS UTENSÍLIOS JÁ OPERAM COM
TENSÕES MAIS BAIXAS (NA ORDEM DOS 250KV), SENDO
REFRIGERADOS POR INTERMÉDIO DE UM VENTILADOR.
A tabela a seguir enumera as diferentes aplicações dos aparelhos de raios X em função da
tensão aplicada ao tubo:
Tensão no
tubo (kV)
Écran Aplicação
50 Nenhum
Seções finas da maioria dos materiais,
componentes eletrônicos, madeiras e
plásticos
150
Nenhum ou de
chumbo
5” de alumínio ou equivalente
1” de aço ou equivalente
Fluorescente 1,5” de aço ou equivalente
250
Chumbo 2” de aço ou equivalente
Fluorescente 3” de aço ou equivalente
400
Chumbo 3” de aço ou equivalente
Fluorescente 4” de aço ou equivalente1000
Chumbo 5” de aço ou equivalente
Fluorescente 8” de aço ou equivalente
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 Atenção! Para visualização completa da tabela utilize a rolagem horizontal
ÉCRAN
Tela intensificadora de fótons com energia na faixa de luz visível. É mais provável os raios X
interagirem com o écran do que com o próprio filme radiográfico, produzindo, assim, uma
grande quantidade de fótons que se inter-relaciona com esse filme e gera a imagem
radiografada.
1. EQUIPAMENTOS DE RAIOS GAMA
EQUIPAMENTOS DE RAIOS GAMA
As fontes usadas em gamagrafia requerem cuidados especiais de segurança, pois, uma vez
ativadas, elas emitem radiação constantemente. Desse modo, é necessário haver um
equipamento que forneça uma blindagem contra as radiações emitidas da fonte quando ela
não estiver sendo usada.
GAMAGRAFIA
Radiografia com raios gama.
É preciso dotar essa blindagem de um sistema que permita retirar a fonte de seu interior para a
radiografia ser realizada. Esse equipamento é conhecido como irradiador.
Os irradiadores constituem-se, basicamente, de três componentes fundamentais:
PRIMEIRO COMPONENTE: UMA BLINDAGEM
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As blindagens podem ser construídas com diversos tipos de materiais. Geralmente, usa-se um
elemento (chumbo ou urânio exaurido) dentro de um recipiente externo de aço, cuja finalidade
é proteger a blindagem contra choques mecânicos. Observe o esquema do equipamento para
gamagrafia industrial.
 VOCÊ SABIA
- Uma característica importante sobre a blindagem dos irradiadores diz respeito à sua taxa de
dose;
- As fontes utilizadas em radiografia são colocadas dentro de rabichos (porta-fontes) que
podem ser do tamanho de um lápis, enquanto a fonte é ainda menor.
SEGUNDO COMPONENTE: UMA FONTE RADIOATIVA
SELADA
Como sabemos, as fontes de radiação podem ser fornecidas com diversas atividades; além do
mais, cada elemento radioativo possui uma energia de radiação própria.
Dessa forma, cada blindagem é dimensionada para conter um elemento radioativo específico
com certa atividade máxima determinada.
É sempre desaconselhável usar um irradiador projetado para determinado radioisótopo com
fontes radioativas de elementos diferentes e outras atividades. Devido ao pequeno tamanho
delas e a seu fácil manuseio, as fontes seladas podem ser operadas em pequenos espaços.
EXEMPLO
O Irídio-192 é uma fonte radioativa comumente usada em gamagrafia.
Outros radioisótopos podem ser empregados dependendo da densidade do material
radiografado. A tabela a seguir relaciona os parâmetros característicos dos radioisótopos mais
usados em gamagrafia:
Radioisótopo
Tm-
170
Yb-
169
Se-75 Ir-192 Co-60
Energia média (keV) 52 – 84
63 –
308
66 –
401
206 –
612
1.173 –
1.333
Faixa de utilização
(mm aço)
1,5 –
12
2 – 15 4 – 28
12 –
60
50 – 150
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Meia-vida
128
dias
32
dias
118
dias
74
dias
5,3 anos
Constante gama
(R.m2/h.Ci)
0,0025 0,125 0,203 0,48 1,30
 Atenção! Para visualização completa da tabela utilize a rolagem horizontal
TERCEIRO COMPONENTE: UM DISPOSITIVO PARA
EXPOR A FONTE
Conforme podemos observar na imagem a seguir, no local do ensaio por gamagrafia, o
operador precisa se certificar de que as pessoas não ocupam as áreas de risco. Ainda deve
haver um sinal sonoro quando a fonte estiver para ser exposta.
 Esquema de um local (instalação aberta) de gamagrafia
Um sinal visual – normalmente, um letreiro – precisa indicar a posição da fonte ou, no caso de
um equipamento de raios X, o alvo de irradiação.
Em um ambiente fechado, o local de operação de radiografia é especialmente construído – ou
seja, trata-se de um bunker – com o objetivo de proteger (blindar) outros trabalhadores.
SINAIS DE AVISO E DISPOSITIVOS AFIXADOS NA PORTA DE
ENTRADA EVITAM QUE ACIDENTES OCORRAM. ALÉM DISSO,
DEVEM SER ESTABELECIDOS PROCEDIMENTOS A SEREM
SEGUIDOS DURANTE A OPERAÇÃO DE RADIOGRAFIA
INDUSTRIAL.
A radiografia industrial também é realizada em:
Locais externos
Onde os objetos a serem radiografados não podem ser movidos.
Ambientes fechados
Casos em que a operação não é viável.
 ATENÇÃO
Deve-se assegurar que pessoas não estejam presentes nas áreas onde exista um risco de
irradiação.
2. COMPARAÇÃO ENTRE OS EQUIPAMENTOS
DE RADIAÇÃO GAMA E DE RADIAÇÃO X
A escolha do equipamento a ser utilizado na realização da radiografia industrial é feita
mediante a comparação de cada tipo de equipamento e do espectro energético da
radiação.
Em relação aos tipos de equipamento, cada um possui as seguintes características:
Irradiadores
Mais robustos;
Manutenção mais barata;
Investimento inicial menor;
Sem energia elétrica em geral: Adequados para o trabalho no campo;
Mais leves e compactos que os aparelhos de raios X, permitindo a tomada de radiografias
em locais cujos acesso e posicionamento se revelam mais difíceis;
Operação mais simples: O operador somente se preocupa com o tempo de exposição.

Aparelhos de raios X
Adequados para instalações fixas: Não precisam ser constantemente removidos;
Com energia elétrica: Ela é necessária em suas operações;
Controle da tensão e da corrente no tubo: Seus aparelhos o requerem.
Com relação ao espectro energético da radiação, verificamos estes aspectos:
Aparelho de raios X
Controle da intensidade da radiação: A corrente no tubo é controlada para um trabalho,
dentro das limitações do aparelho, com tempos de exposição mais curtos;
Seleção da energia da radiação desejada: Radiografa, tendo em vista essas limitações,
de uma faixa mais ampla de materiais e espessuras – e com melhor qualidade.

Radiação gama
Radiações mais energéticas: As emissões de alguns radioisótopos somente seriam
obtidas com aparelhos de raios X mais sofisticados;
Intensidade limitada: Ela está atrelada à atividade da fonte radioativa disponível;
Energias inalteráveis: Isso ocorre em conformidade com o espectro energético definido
para cada radioisótopo.
MEDIDORES NUCLEARES
Equipamentos projetados de forma simples, os medidores nucleares são compostos por uma
fonte selada armazenada em um irradiador que serve de porta fonte e blindagem, além de
colimador e obturador, para o feixe de radiação.
COLIMADOR
Dispositivo construído a partir de um material que absorve radiação, o colimador é usado para
direcionar e suavizar feixes de radiação. No caso dos medidores nucleares, tem a finalidade de
proporcionar um feixe colimado uniforme.
Como não precisam estar em contato com o material examinado, esses medidores, de acordo
com Rita (2020), podem ser empregados para o controle. Vamos conhecer quatro tipos a
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seguir:
CONTROLES
Processos de alta velocidade;
Materiais com temperaturas extremas ou propriedades químicas nocivas;
Materiais susceptíveis a danos por contato;
Produtos envasados.
Os medidores nucleares são equipamentos simples que permitem a aquisição de dados em
tempo real, podendo ser adaptados a diversos usos conforme a necessidade.
CONSTRUÇÃO DOS MEDIDORES NUCLEARES
Sua construção se baseia em:
Fonte emissora de radiação ionizante: Selada e de meia-vida longa;
Receptor dessa radiação: Geralmente, ele fica acoplado a uma parte eletrônica
responsável por ativar ou desativar determinado comando.
Hoje em dia, a maioria das indústrias conta, direta ou indiretamente, com os dados de
medidores nucleares em suas atividades a fim de gerir seus processos.
Observe o esquema de um medidor nuclear:
 ATENÇÃO
As fontes radioativas utilizadas em medidores nucleares possuem atividade que as classifica
como fontes de categoria III, isto é, possuem quantidade de material radioativo capaz de
causar lesões permanentes em exposição por apenas algumas horas.
De modo geral, os medidores instalados funcionam automaticamente, sendo fixos ou de
varredura (com movimentos de avanço e retrocesso). Já os portáteis são projetados para
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serem usados em locais distintos.
CONSTITUIÇÃO DOS MEDIDORES (INSTALADOS OU
MÓVEIS)
Uma blindagem com fonte radioativa: Provém a radiaçãoa partir dela;
Um (pelo menos) detetor de radiação: Mede a intensidade da radiação depois de sua
interação com o material ou o tipo e a energia radioativa que são detectados.
Conheceremos agora a classificação dos medidores nucleares. Em seguida, serão
estabelecidas as principais aplicações desses equipamentos.
1. CLASSIFICAÇÃO
Em função do processo de interação da radiação antes de chegar ao detetor, os medidores
podem ser classificados em três categorias.
A) MEDIDORES DE TRANSMISSÃO
A FONTE RADIOATIVA E O DETECTOR DE RADIAÇÃO ESTÃO
SITUADOS EM LADOS OPOSTOS DO MATERIAL.
A RADIAÇÃO É ATENUADA AO ATRAVESSÁ-LO, ENQUANTO O
DETECTOR MEDE A INTENSIDADE DA QUE FOI TRANSMITIDA.
SE A RADIAÇÃO ATRAVESSAR UM MATERIAL MAIS DENSO,
SEU GRAU DE ATENUAÇÃO SERÁ MAIOR E A INTENSIDADE
TRANSMITIDA, MENOR.
Vejamos este exemplo de medidor de transmissão:
 Medidor nuclear de transmissão
A tabela a seguir ilustra algumas aplicações dos medidores de transmissão:
Fonte
Emissão
radioativa
Aplicações típicas
Atividade
(GBq)
147Pm Densidade de papel
0,04 - 40
204Tl
Espessura de papel, borracha e
produtos têxteis
85Kr Espessura de papelão
90Sr +
90Y
Espessura de metais delgados
Raios X -
Aço de até 20mm; nível de
líquidos em embalagens
-
241Am
Aço de até 10mm; conteúdo de
vasilhames
0,4 - 40137Cs Nível em tanques e vasos
60Co
Nível em fornos de coque e de
cerâmica
 Atenção! Para visualização completa da tabela utilize a rolagem horizontal
B) MEDIDOR DE RETRODISPERSÃO
β−
β−
β−
β−
γ
γ
γ
Em relação ao material, a fonte radioativa e o detector (protegido contra a radiação primária)
estão situados no mesmo lado. A radiação penetra o material e interage com seus átomos e
suas moléculas.
O detector mede as radiações secundárias retrodispersadas a partir dessa interação. No caso
de uma geometria constante, isso indica a densidade do material; se a própria densidade é
constante, a indicação diz respeito à sua espessura.
Esta tabela exemplifica as fontes, a aplicação e o tipo de radiação usados em medidores por
retrodispersão:
Fonte
Emissão
radioativa
Aplicações típicas
Atividade
(GBq)
147Pm
Densidade de papel;
recobrimento de metal delgado
0,04 – 0,2
204Tl
Espessura de borracha e
produtos têxteis
β−
β−
90Sr +
90Y
Espessura de plástico, borracha
e vidro
241Am
Vidro até 10mm e plástico até
30mm
0,44 - 4110
137Cs
Vidro acima de 20mm;
densidade de rochas e carvão
241Am-
Be
n
Detecção de hidronetos em
rochas
1,9 – 3,7
 Atenção! Para visualizaçãocompleta da tabela utilize a rolagem horizontal
C) MEDIDORES REATIVOS
A principal aplicação dos medidores reativos é a análise de hidronetos em rocha, diferenciando
camadas petrolíferas de aquíferos salinos pela determinação do cloro.
β−
γ
γ
Outro emprego desses medidores é a fluorescência, a partir de fonte gama e de raios X de
baixa energia, em solos para identificação e determinação de elementos de baixo, médio e alto
número atômico em função do tipo de fonte utilizada.
Para Rita (2010), isso possibilita a análise de elementos constituintes de minerais, assim como
a da espessura de camadas de substratos de materiais distintos.
Ainda é possível utilizar geradores de nêutrons de alta energia para transformar substâncias
não radioativas em radioativas. Os radionuclídeos formados emitem uma radiação gama
característica, o que permite sua identificação.
 EXEMPLO
Esses medidores ou instrumentos de referência são empregados na prospecção de petróleo.
Observe um medidor do tipo reativo:
A tabela aponta as fontes e as aplicações deste tipo de medidor:
Fonte
Emissão
radioativa
Aplicações típicas
Atividade
(GBq)
55Fe
Análise em elementos de baixo
número atômico e em plástico
de 0-25μm sobre alumínio
0,02 – 0,4
241Am
Análise em elementos de
médio número atômico e em
zinco de 0-100μm sobre ferro
109Cd
Análise em elementos de alto
número de massa.
Raios X (até
60keV)
- Elementos diversos -
γ
γ
γ
Geradores de
nêutrons
n
Análise de hidronetos em
rochas
0,0022 –
4,1
 Atenção! Para visualizaçãocompleta da tabela utilize a rolagem horizontal
2. PRINCIPAIS APLICAÇÕES
Agora conheceremos as aplicações em cinco tipos de medidor nuclear.
A) MEDIDORES DE FLUXO
A determinação do fluxo de material sólido a granel em esteiras transportadoras ou em queda
livre é particularmente interessante nas indústrias química, de papel e celulose, de mineração e
de alimentos.
GRANEL
Mercadorias sem embalagens.
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Graças ao método de transmissão, é possível determinar instantaneamente a massa por
unidade de área do material e de sua velocidade de deslocamento.
Em relação à esteira, são instalados:
- Uma fonte gama (acima dela);
- Um detector alongado, como uma câmara de ionização ou um detector de cintilação.
O feixe de radiação abrange a seção transversal do material na esteira.
B) MEDIDORES NUCLEARES DE NÍVEL
ONDE ESSES MEDIDORES SÃO USADOS?
Eles podem ser empregados em:
Silos de armazenamento de produtos diversos;
Caldeiras;
Indústrias cujas linhas de produção possuem um alto fluxo de produtos, como a de
bebidas.
Os medidores nucleares de nível utilizam principalmente fontes gama e raios X de alta energia
ou beta. Devido à natureza dessa radiação, suas fontes são eletrodepositadas.
QUAIS SÃO AS RESPONSABILIDADES DOS MEDIDORES
NUCLEARES DE NÍVEL?
RESPONSABILIDADES
Eles se responsabilizam pela manutenção dos níveis mínimo e máximo do conteúdo interno de
um vaso, permitindo o controle da quantidade de matérias-primas e outros insumos sem a
necessidade da presença física de um operador em locais insalubres ou de difícil acesso.
C) MEDIDORES NUCLEARES DE ESPESSURA
Estão alocados em diversas indústrias que precisam controlar a espessura de seus produtos.
 EXEMPLO
Os medidores das indústrias de celulose (utilizando, em especial, a fonte beta) e siderúrgicas
(gama/x de alta energia) medem respectivamente a espessura dos papéis e papelões e das
chapas de aço.
Observe, na imagem ao lado, um medidor de espessura com uma fonte beta incorporada. A
fonte radioativa está contida na carcaça acima do produto medido, enquanto o detector fica no
lado oposto.
D) MEDIDORES NUCLEARES DE UMIDADE E
DENSIDADE
MEDIDORES NUCLEARES DE UMIDADE
MEDIDORES NUCLEARES DE DENSIDADE
Empregados em indústrias que precisam controlar a umidade tanto de seus insumos e de suas
matérias-primas quanto de seus produtos. Basicamente, tais medidores usam fontes de
nêutrons.
Exemplo
Indústrias que utilizam cimento, minérios e vidros.
Aplicados em indústrias com a necessidade de controlar a densidade de seus insumos e de
suas matérias-primas, sendo utilizadas nessa tarefa principalmente as fontes gama e x de alta
energia.
Andreuci (2014) informa que os medidores nucleares de densidade são muito úteis em
indústrias de borracha, cimento, lama, líquidos em geral, alimentos, produtos químicos, tecidos
e celulose.
VERIFICANDO O APRENDIZADO
MÓDULO 2
 Descrever os diferentes tipos de irradiadores
IRRADIADORES
O objetivo da irradiação industrial é tratar, de forma segura, quantidades de produtos com
doses de radiação em níveis necessários ao processo. Por meio da ionização de átomos e
moléculas, a radiação pode quebrar ligações químicas.
Dessa maneira, os íons estão potencialmente livres para:
Participar de novas ligações.
Formar moléculas diferentes.
Em todas as instalações de irradiação industrial, a energia da radiação é limitada a valores que
impossibilitam a indução de radioatividade nos produtos processados: máximo de 5Mev para
fótons e de 10Mev para elétrons.
As doses requeridas nos processos de irradiação com radiação gama são proporcionadas pelo
uso dos radionuclídeos de fatores gama alto – particularmente o 60Co e o 137Cs, que
produzem altas taxas de dose.
javascript:void(0)
60CO E O 137CS
Mais de mil radionuclídeos diferentes emitem radiação gama, mas somente 60Co e 137Cs são
empregados no processo. Ambos têm meias-vidas bem determinadas e decaemem isótopos
estáveis.
Se estiverem bem definidas, as propriedades da radiação emitida podem ser previstas com boa
exatidão. Todas as configurações de irradiadores estudadas por nós foram projetadas para
expor os materiais à radiação a fim de que a dose absorvida seja a mais homogênea possível.
Os irradiadores podem ser divididos em três partes principais:
Blindagem
Absorve a maior parte da radiação emitida, diminuindo seu nível na parte externa para níveis
abaixo da radiação de fundo local.
Mecanismo de transporte
Conduz o material a ser irradiado para dentro do irradiador, onde ele será exposto à radiação
durante o tempo necessário para acumular a dose desejada, retirando-o sem a intervenção
humana.
Fonte de radiação
No caso de irradiadores gama, trata-se de um material radioativo (em geral, 60Co); no de
aceleradores, um feixe de elétrons.
 ATENÇÃO
Alguns modelos realizam a conversão do feixe de elétrons em raios X. É o caso dos
equipamentos de raios x hospitalares e de tomografia. No entanto, devido à baixa eficiência
dessa conversão – o que implica um alto custo –, eles são pouco utilizados na área industrial.
POR MEIO DA SAFETY SERIES 107 (1992) E DE SUA
SUBSTITUTA, A SPECIFIC SAFETY GUIDE (2010), A
INTERNATIONAL ATOMIC ENERGY AGENCY (IAEA)
CLASSIFICA OS IRRADIADORES PELAS SUAS
CARACTERÍSTICAS INDEPENDENTEMENTE DE SUA
FINALIDADE.
O processo de irradiação definitivamente oferece inúmeras aplicações industriais. Por isso,
falaremos agora sobre os principais tipos de irradiador.
1. IRRADIADORES INDUSTRIAIS
Empregam a radiação gama dos radionuclídeos 60Co ou 137Cs ou de feixe de elétrons de altas
energias na faixa de 0,2 a 10Mev.
Os irradiadores industriais comerciais são normalmente projetados com o objetivo de tratar um
produto específico.
Exemplo
Material médico descartável.
No entanto, alguns modelos podem ser versáteis o suficiente para o tratamento de produtos
diferentes.
Exemplo
Pasteurização de diversos produtos alimentícios.
Observe uma lista de outros produtos que podem ser processados por irradiadores industriais.
LISTA DE PRODUTOS
Plantas medicinais Borracha
Papel e papelão Musgos
Plástico Embalagens e vasilhames
Aço inox, alumínio Farmacêuticos
Vidro Cosméticos
javascript:void(0)
Polímeros Madeiras
Silicone Obras de arte
Derivados de látex Livros e manuscritos antigos
 Atenção! Para visualizaçãocompleta da tabela utilize a rolagem horizontal
Nos irradiadores industriais, busca-se irradiar os produtos da maneira mais uniforme possível,
mas é inevitável haver alguma heterogeneidade na dose quando grandes quantidades deles
são processadas.
2. IRRADIADORES INDUSTRIAIS COM FONTE
GAMA
Empregam a radiação gama dos radionuclídeos 60Co ou 137Cs ou de feixe de elétrons de altas
energias na faixa de 0,2 a 10Mev.
Quando um produto homogêneo em uma embalagem é irradiado em dois lados opostos, a
distribuição de doses através dele apresenta um mínimo no meio e um máximo nas superfícies.
A razão entre essas doses (máxima e mínima) depende da espessura da embalagem e da
densidade do produto.
As instalações industriais são projetadas para:
Minimizar essa relação;
Restringir a distribuição de doses a valores tolerados no processo.
 EXEMPLO
Uma instalação projetada para esterilizar produtos médicos descartáveis, que, normalmente,
possuem uma baixa densidade (cerca de 0,2 g/cm3), não pode ser imediatamente aproveitada
para irradiar alimentos com outra maior (por volta de 0,7 g/cm3).
3. IRRADIADORES DE ELÉTRONS
Em irradiadores de elétrons, as distribuições de dose são mais uniformes por haver o
alargamento do feixe deles, em geral, na forma de uma fonte linear. O produto, portanto, passa
perpendicularmente ao feixe de elétrons.
A distribuição de dose em profundidade no material pode ser apropriadamente obtida pela:
Escolha da energia do feixe de elétrons;
Restrição à espessura do produto, que deve ser inferior ao alcance do elétron;
Irradiação de ambos os lados caso o produto seja mais espesso.
4. IRRADIADORES DE BATCH (LOTE)
Em irradiadores de batch, a segunda parte está ausente. Este tipo de equipamento é destinado
à pesquisa ou ao processamento em pequena escala.
Sua fonte de radiação é recolhida ou desligada para o material ser levado ou retirado pela ação
de pessoas.
5. IRRADIADORES GAMA
Os irradiadores que utilizam a radiação gama são divididos em quatro categorias. Vamos
analisar cada uma delas a seguir.
CATEGORIA I – AUTOBLINDADO
Sua fonte está completamente contida em um contêiner seco. Feito de material sólido, o
autoblindado a blinda e a encerra permanentemente para o acesso humano às fontes seladas
e ao volume durante a irradiação não ser algo fisicamente possível. O material a ser irradiado
deve ser conduzido até a fonte.
Veja ao lado um exemplo de irradiador gama da categoria I - autoblindado com
armazenamento da fonte a seco.
Observe agora o esquema do arranjo de fontes dentro do irradiador mostrado na figura
anterior:
Fonte
As fontes estão distribuídas na forma de anel.
Esse tipo de disposição das fontes impõe restrições sobre o volume limite da amostra, cujo
índice varia entre 1 e 5 litros.
Entretanto, tal volume é muito adequado para uma pesquisa de irradiações em pequena
escala.
Câmara de irradiação
A câmara de irradiação com o material a ser exposto desce no meio dele, como mostra a figura
acima, fazendo com que ele receba radiação de todas as direções. Isso garante uma boa
homogeneidade de dose.
Embora esse modelo de irradiador compacto seja muito popular, sua produção foi
descontinuada. Em seu lugar, surgiram modelos cuja câmara de irradiação possui uma única
fonte, enquanto o material, para homogeneizar a dose, é girado em torno do próprio eixo que
fica em frente a ela.
Analisemos um esquema representando o novo sistema com uma fonte e mesa giratória:
 Vista superior em corte do esquema de funcionamento de irradiador gama de categoria I
com uma fonte e uma mesa giratória
Como o custo do material radioativo é significativo no preço final desses irradiadores, a grande
vantagem oferecida é a diminuição de seu valor com a obtenção do mesmo efeito, ainda que
haja um aumento do tempo de aplicação da dose.
CATEGORIA II – PANORÂMICO E COM ARMAZENAGEM
DA FONTE A SECO
Observemos alguns aspectos da câmara de irradiação e da fonte usada nesta categoria:
CÂMARA DE IRRADIAÇÃO
Trata-se do irradiador cujo acesso humano à câmara de irradiação é possível – e, por isso,
deve ser controlado.
Permite a entrada de pessoas para:
Manutenção
Inspeção
Colocação ou retirada de materiais a serem expostos (ou que já o foram) à radiação
Há sistemas de segurança e procedimentos que visam à retirada de pessoas de dentro da
câmara de irradiação, mantendo-a inacessível durante o processamento.
FONTE
Quando a fonte não é utilizada, ela fica recolhida em um contêiner de armazenamento seco;
feito de material sólido, ele serve para blindá-la. Quando se deseja irradiar algo, a fonte deve
ser içada de sua blindagem.
Para que as pessoas na parte externa do irradiador não sejam irradiadas, existe uma
blindagem externa de concreto para reduzir os níveis de radiação provenientes da fonte
(quando ela estiver fora do contêiner de armazenamento) abaixo desses níveis de fundo local.
Notemos este exemplo de um irradiador gama de categoria II para exposições de materiais:
 Desenho do irradiador gama de categoria II: GammaBeam-127, fabricado pela MDS
Nordion
A acomodação do material nesse equipamento obedece à seguinte ordem:
Transporte manual dos materiais até a sala de irradiação.

Colocação do material em mesas giratórias distribuídas em torno da posição na qual a fonte
será exposta.

Alojada em uma blindagem abaixo do nível do piso em sua posição de repouso.
Após a acomodação do material, os passos são estes:
O operador e os demais funcionários se retiram e fecham a porta de acesso.

Há um comando para erguer a fonte de sua blindagem.

Ao chegarem à sua posição de exposição,as mesas começam a girar em torno de seus eixos.
DURANTE TODO O PROCESSAMENTO, UMA SÉRIE DE
SISTEMAS DE SEGURANÇA MANTÉM A PORTA DE ACESSO
TRAVADA. QUALQUER TENTATIVA DE ABRI-LA POR MEIOS
ESCUSOS ACARRETARÁ O IMEDIATO RECOLHIMENTO DA
FONTE.
CATEGORIA III – AUTOBLINDADO COM ÁGUA
Irradiador cuja fonte é fixada no fundo de um tanque preenchido com água, indicando que o
material a ser irradiado deve ir até a fonte.
QUAL É A FUNÇÃO DESSA COLUNA DE ÁGUA?
FUNÇÃO DA COLUNA
Ela tem uma função tripla:
Blinda a radiação emitida. Trata-se de sua função mais importante;
Restringe o acesso humano à fonte e ao volume sob irradiação;
Funciona como dissipadora do calor gerado pela fonte por meio de correntes de
convecção naturalmente formadas. Esse processo permite que tal categoria de irradiador
gama possa operar com atividades maiores que as das categorias I e II, cujas fontes são
armazenadas a seco.
Fonte: (INTERNATIONAL ATOMIC ENERGY AGENCY, 2004)
 EXEMPLO
Irradiador gama de Cobalto-60, como o modelo Genesis desenvolvido pela Gray*Star.
Verifiquemos os componentes do irradiador Genesis:
Trata-se de um equipamento destinado ao processamento em escala industrial de alimentos.
O material a ser irradiado é colocado dentro de grandes vasos de aço inoxidável, que, apesar
de fechados no topo, não são vedados no fundo.
A água é mantida do lado de fora pela injeção de ar comprimido durante o trajeto até o fundo
do tanque. A dose absorvida é determinada pelo tempo de permanência das campânulas,
sendo colocadas primeiramente de um lado da grade de fontes e, em seguida, do outro.
CATEGORIA IV – PANORÂMICO E DE ARMAZENAGEM
DA FONTE EM ÁGUA
O ACESSO HUMANO À CÂMARA DE IRRADIAÇÃO É
POSSÍVEL, DEVENDO SER, POR ISSO, CONTROLADO.
A grade de fontes (60Co ou 137Cs) possui duas posições:
POSIÇÃO 1
POSIÇÃO 2
POSIÇÃO DE REPOUSO
A grade de fontes está no fundo de um tanque com vários metros de profundidade cheio de
água. Sua função é blindar a radiação no caso de haver a necessidade de entrar na câmara de
irradiação para, por exemplo, efetuar algum reparo no sistema de transporte ou uma inspeção
de rotina.
POSIÇÃO DE EXPOSIÇÃO
A grade está fora do tanque a fim de irradiar os produtos dentro da câmara. Neste caso, a
câmara de irradiação é mantida inacessível durante seu uso por um conjunto de sistemas de
segurança.
Observaremos agora os componentes principais de um irradiador gama de categoria IV com
armazenamento da fonte em tanque com água:
 Irradiador gama de categoria IV com armazenamento da fonte em tanque com água
ACELERADORES
Neste vídeo, a especialista Aneuri Amorim explica o que são os aceleradores.
Os aceleradores estão divididos em duas categorias:
Categoria I – irradiador blindado
A unidade de irradiação é totalmente blindada e com intertravamentos de segurança. A
configuração da blindagem não permite um acesso físico ao local do processamento.

Categoria II – irradiador dentro de uma sala blindada
A unidade irradiadora é alojada dentro de salas blindadas que ficam inacessíveis durante a
operação por uma série de sistemas de segurança.
Apreciaremos dois exemplos de aceleradores de acordo com suas categorias:
Acelerador de elétrons autoblindado de categoria I e seus componentes principais.
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Acelerador de elétrons categoria II. A esteira leva os produtos para serem irradiados sob o feixe
de elétrons vindos da corneta (scan horn). Caso seja necessária uma maior homogeneidade de
dose, o material será virado na saída e enviado para uma segunda irradiação.
No acelerador de categoria II, somente um feixe é produzido. Para que ele irradie todo o
produto transportado pela esteira, utiliza-se a técnica do feixe de varredura.
VERIFICANDO O APRENDIZADO
MÓDULO 3
 Identificar as características dos reatores nucleares
REATORES NUCLEARES
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O processo de obtenção de energia elétrica por usinas nucleares é, em parte, análogo ao das
termelétricas: utiliza-se um combustível para a produção de vapor com temperatura e pressão
suficientes para acionar um gerador e, assim, dar início à produção de eletricidade. O que
difere os dois casos é:
USINAS TERMELÉTRICAS
Utilizam-se os combustíveis fósseis.

USINAS NUCLEARES
Uma variedade de elementos químicos radioativos é empregada como combustível.
Os reatores nucleares proporcionam calor para a geração de eletricidade, sendo úteis no
aquecimento doméstico e industrial, na dessalinização e na propulsão naval.
REATORES NUCLEARES
Aparatos nos quais reações nucleares em cadeia são iniciadas, controladas e mantidas em
modo estacionário.
Eles também são adequados às pesquisas e à produção de radioisótopos. Embora possam ser
associados a reatores de fusão nuclear, os nucleares são comumente empregados como
reatores de fissão.
Esmiuçaremos agora dois tipos de reator nuclear.
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 Pátio interno de uma usina nuclear
1. REATORES DE FISSÃO
Após a descoberta da fissão do U-235 em 1938, Enrico Fermi logrou êxito, quatro anos
depois, na Universidade de Chicago, na obtenção da primeira reação nuclear.
ENRICO FERMI
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Físico italiano que desenvolveu o primeiro reator nuclear, Enrico Fermi (1901-1954) recebeu o
prêmio Nobel de Física pela identificação de novos elementos radioativos e pela descoberta
das reações nucleares efetuadas pelos nêutrons lentos.
Fonte: (FRAZÃO, 2020)
 Vista aérea do primeiro reator nuclear em grande escala
O PRIMEIRO REATOR NUCLEAR EM LARGA ESCALA FOI
CONSTRUÍDO EM 1944, NOS ESTADOS UNIDOS, PARA A
PRODUÇÃO DE MATERIAL BÉLICO. O COMBUSTÍVEL
UTILIZADO ERA O URÂNIO NATURAL; SEU MODERADOR, O
GRAFITE.
O plutônio, por sua vez, era produzido pela absorção de nêutrons, mas a energia liberada não
era usada. Desde então, uma variedade de tipos de reatores nucleares tem sido erguida pelo
mundo. De acordo com Peruzzo (2012), a maioria deles possui diversos componentes em
comum.
Notemos este diagrama de um reator nuclear de fissão convencional:
Descreveremos a seguir os seis componentes exibidos no diagrama:
REFLETOR
Material que circunda o núcleo do reator (água, água pesada, grafite ou berílio). Sua finalidade
é refletir nêutrons que escapam do núcleo.
BARRAS DE CONTROLE
Feitas de material absorvedor de nêutrons (cádmio, háfnio ou boro), elas são inseridas ou
retiradas do núcleo do reator para controlar a taxa de reação ou interrompê-la. Outros sistemas
de interrupção incluem a adição de outros absorvedores de nêutrons, geralmente como fluidos
ao sistema.
BLINDAGEM
Material de alta densidade empregado para blindar a radiação ionizante.
REFRIGERANTE
Líquido ou gás que circula pelo núcleo do reator para retirar o calor dele.
MODERADOR
Material que desacelera os nêutrons de fissão com o propósito de eles poderem causar mais
fissão.
Exemplo: Água-comum (água-leve), água-pesada e grafite (carbono).
COMBUSTÍVEL NUCLEAR
De maneira análoga à dos combustíveis fósseis (gás, carvão e petróleo), o material físsil é o
combustível dos reatores nucleares.
Exemplo de materiais físseis: físseis 235U, 239Pu, 241Pu e 233U.
Em geral, esse material é constituído de pastilhas cerâmicas de óxido de urânio (UO2)
acomodadas nos tubos selados de zircaloy que formam as varetas de combustível. Diversas
varetas compõem um elemento combustível que pode ser colocado ou retirado do núcleo do
reator.
Outro tipo de combustível, o fértil pode ser transformado em físsil por meio da absorção de
nêutrons, sofrendo uma série de decaimentos radioativos. Se um reator nuclear for capaz de
produzir mais combustível físsil do que o fértil consumido, ele será denominado reator
produtor (em inglês, breeder reactor).
Exemplos de materiais férteis: 238U, 232Th, 240Pu e 242Pu.
Ainda existem outros componentes dos reatores nucleares:
Vasos ou tubos de pressão
Compartimentos de aço robusto que contêm o núcleo do reator e o moderador, ou uma série
de tubos que contém o combustível e conduz o refrigerante por meio do moderador.
Gerador devapor
Parte do sistema de resfriamento em que o calor do reator é usado com o propósito de fazer
vapor para a turbina.
Barreiras de contenção
Estruturas ao redor do núcleo do reator projetadas tanto para protegê-lo de agentes externos
quanto para salvaguardar o exterior dos efeitos da radiação (blindagem) ou de qualquer mal
funcionamento interno. Tipicamente, as barreiras de contenção constituem-se de dois
materiais: concreto e aço.
2. REATOR DE ÁGUA PRESSURIZADA (PWR)
Neste vídeo, a especialista Aneuri Amorim fala sobre o PWR.
PRÓS E CONTRAS DOS REATORES
NUCLEARES
Analisaremos alguns pontos levantados por defensores e críticos do uso da energia nuclear
como fonte energética:
DESCOMISSIONAMENTO
Segundo definição da Agência Internacional de Energia Atômica (AIEA),
descomissionar significa tomar todas as providências necessárias para a desativação de uma
instalação nuclear ao final de sua vida útil, observando todos os cuidados para proteger a
saúde e a segurança dos trabalhadores e das pessoas em geral – e, ao mesmo tempo, o meio
ambiente.
Críticos Defensores
Os resíduos são constituídos de
combustível queimado altamente
radioativo, o que requer cuidados especiais
em seu manuseio e em sua destinação
devido aos isótopos radioativos de meias-
vidas longas encontrados nos rejeitos.
Essa tecnologia não emite poluentes
atmosféricos e produz uma quantidade
muito menor de resíduos em
comparação com instalações que
utilizam combustíveis fósseis.
Outra preocupação é que a tecnologia
nuclear para aplicações pacíficas possa
ser usada com o intuito de produzir
material físsil com fins bélicos, ou seja,
trata-se do problema da proliferação
nuclear.
O urânio enriquecido em U-235
(utilizado na maioria dos reatores
nucleares) não é suficientemente
concentrado para a construção de uma
bomba, embora a mesma tecnologia
usada para enriquecê-lo pode ser
empregada para isso.
Qualquer benefício para o meio ambiente é
suplantado por:
Preocupação com a segurança;
Custos na construção e na operação
de centrais elétricas nucleares,
incluindo a deposição de combustível
Trata-se da única fonte de energia
cujos custos estimados para o
confinamento dos rejeitos e o
descomissionamento das instalações
permanecem explicitamente agregados
ao custo total da atividade. Os custos
das instalações que empregam
combustíveis fósseis são inferiores pelo
mesmo motivo.
queimado e o
descomissionamento.
O uso de reatores suscita a possibilidade
de dois tipos de ameaça: um acidente ou
um atentado terrorista. Ambos gerariam
uma exposição à radiação a despeito do
excessivo cuidado tomado nos projetos de
sistemas de segurança.
Reatores de potência, por outro lado,
não oferecem vantagens adicionais. A
produção de radioisótopos é um
exemplo disso, embora a demanda por
este tipo de produto possa ser atendida
por reatores de pesquisa relativamente
menores e em quantidade inferior.
Durante sua operação, os reatores de
fissão, em condições normais, produzem
gases como o 131I e o 85Kr. Eles devem
ser estocados in loco (no próprio local) por
várias meias-vidas até que tenham
decaído a níveis oficialmente seguros.
Peruzzo (2012) pontua que, em
circunstâncias normais, a contaminação
radioativa causada por um reator é
inferior à registrada em usinas
termoelétricas a carvão.
 Atenção! Para visualização completa da tabela utilize a rolagem horizontal
 ATENÇÃO
Devido ao risco potencial da radiação, o combustível queimado deve ser estocado em piscinas
blindadas com água, contêineres ou depósitos a seco até que sua radioatividade decaia
naturalmente a níveis seguros, o que pode levar dias ou milênios dependendo do tipo de
combustível.
VERIFICANDO O APRENDIZADO
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CONCLUSÃO
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Apresentamos as aplicações das radiações de acordo com as condições existentes nas
indústrias, como os medidores nucleares, os irradiadores de grande porte e os reatores
nucleares.
Em seguida, pudemos conferir a diversidade de equipamentos nessas áreas. Todos as
informações prestadas tiveram a seguinte ressalva: a qualificação profissional prevista pela
legislação para um tecnólogo em Radiologia poder atuar na área de radiologia industrial é
imprescindível.
 PODCAST
AVALIAÇÃO DO TEMA:
REFERÊNCIAS
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CARDOSO, E. de M. A energia nuclear. 3. ed. Rio de Janeiro: CNEN, 2012.
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de categoria III. In: International Atomic Energy Agency. Consultado em meio eletrônico: 15
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FRAZÃO, D. Biografia de Enrico Fermi. In: eBiografia. Consultado em meio eletrônico: 15 jun.
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PERUZZO, J. Física e energia nuclear. 1. ed. São Paulo: Livraria da Física, 2012.
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RITA, L. S. Medidores nucleares. In: Proteção e segurança radiológica. Consultado em meio
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UNITED STATES NUCLEAR REGULATORY COMISSION. Industrial uses of nuclear
materials. In: Industrial uses. Consultado em meio eletrônico: 15 jun. 2020.
EXPLORE+
Para saber mais sobre a certificação exigida para a atuação na área de radiologia industrial,
acesse as seguintes leis:
Norma CNEN NN 6.04
Norma CNEN NN 7.01
Resolução CONTER nº 11/2016
Para entender melhor o funcionamento de irradiadores gama e aceleradores de elétrons, faça
uma pesquisa no YouTube para assistir a estes vídeos:
http://appasp.cnen.gov.br/seguranca/normas/pdf/Nrm604.pdf
http://appasp.cnen.gov.br/seguranca/normas/pdf/Nrm701.pdf
http://conter.gov.br/uploads/legislativo/resolucaoconter_112016.pdf
How an irradiator works (como um irradiador funciona). Produção: Nordion JS10000.
2015
Visit a typical e-beam sterilization center (visiteum centro típico de esterilização
por feixe eletrônico). Produção: IBA Industrial. Publicado em: 2 dez. 2016
Para saber mais sobre energia nuclear, pesquise na internet e leia o seguinte documento:
BRASIL. Atlas de energia elétrica do Brasil: parte III – fontes não renováveis. cap. 8. Brasília:
ANEEL, 2008. p. 117-128.
Para conhecer os reatores nucleares, pesquise na internet e acesse o portal da Eletrobras –
Eletronuclear. No tópico “Espaço do conhecimento” do menu “Sociedade e meio ambiente”,
faça o Tour virtual em Angra 2.
CONTEUDISTA
Aneuri Souza de Amorim
 CURRÍCULO LATTES
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