Dissertação Do Enoch
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UNIVERSIDADE DE SAG PAULO INSTITUTO DE FISICA Doses Populacionais de Radiagao Ionizante na Cidade de Sao Paulo: Medidas de Dose Gama a Ceu Aberto Por Raimundo Enoch Rodrigues Oliveira Dissertagao apresentada ao Institute de Ffsica da Universidade de Sao Paulo, como requisito parcial a obtengao do titulo de Mestre em Ciencias. GRIENTADGRA Profa Dra Elisabeth Mateus Yoshimura SAG PAULO 2001 UNIVERSIDADE DE SAG PAULO INSTITUTO DE FISICA Doses Populacionais de Radiagao Ionizante na Cidade de Sao Paulo: Medidas de Dose Gama a Ceu Aberto Por Raimundo Enoch Rodrigues Oliveira Dissertagao apresentada ao Institute) de Ffsica da Universidade de Sao Paulo, como requisito parcial a obtengao do titulo de Mestre em Ciencias. GRIENTADGRA: Prof Dra Elisabeth Mateus Yoshimura BANCA EXAMINADORA: Prof Dra. Elisabeth Mateus Yoshimura (IFUSP) Prof. Dr. Manoel Tiago Freitas da Cruz (IFUSP) Prof. Dr. Roberto Meigikos dos Anjos (UFF) SAG PAULO 2001 FICHA CATALOGRAFICA Preparada pelo Servico de Biblioteca e Informacao do Instituto de Fisica da Universidade de Sao Paulo Oliveira, Raimundo Enoch Rodrigues Doses Populacionais de Radiagao lonizante na Cidade de Sao Paulo: Medidas de Dose Gama a Ceu Aberto. Sao Paulo, 2001. Dissertagao (Mestrado) - Universidade de Sao Paulo. Instituto de Fisica - Departamento de Fisica Nuclear Orientador: Profa. Dra. Elisabeth Mateus Yoshimura Area de Concentragao: Fisica Unitermos: 1. Dosimetria; 2. Radiagao Ambiental; 3. Radiagao Gama; 4. Radiagao a Ceu Aberto; 5. Radiagao em Sao Paulo. USP/IF/SB-030/2001 "Em mementos de crise, so a imaginagao e mais importante que o conhecimento" Albert Einstein A memoria de meu Tio Eucario, que nao pode ver a concretizagao desse sonho. Agradecimentos A Prof6. Beth, que foi uma amiga com quem pude contar em todos os momentos de dificuldades, que nao foram poucos... A Professora Emico Okuno, pela acolhida em seu lab oratorio, por ter me encaminhado a Professora Beth e pelos momentos agradaveis em que nos brindou com suas historias ou quando compartilhava conosco seus conhecimentos. Ao CNPq pelo apoio financeiro a realizaqao deste trabalho. Ao corpo tecnico do Departamento de Fisica Nuclear e do Departamento de Fisica Experimental pela assistencia e presteza com que sempre me atenderam. Aos colegas do Laboratorio de Dosimetria, pelas horas agradaveis de convivencia. Ao amigo Sergio M. Otsubo, com quem pude contar nos momentos de dificuldade e cuja ajuda foi essencial para a realizaqao deste trabalho. Ao amigo Luiz Vicente G. Tarelho, pela paciencia em discutir comigo sobre um assunto que nao e da sua area e, mesmo assim, sempre dar opinioes pertinentes. Ao amigo Rone Simoes, outro que tambem sempre esteve aberto a ajudar no que lhe fosse possivel. Ao meu primo/irmao, Enoch Oliveira, pelos momentos de bom papo, incentivo e bom whisky. Aos meus pais e a minha irma, pelo apoio e compreensao, e, em especial, a meu pai, por ter me ensinado, pela retidao de seus atos, a simbologia do esquadro e do compasso. A minha Tia Sonia M. do Nascimento Moreira, por me incentivar desde a minha infancia ao caminho da ciencia, quando ficavamos discutindo paleontologia madrugada a dentro. i Pego licenga a todos que contribuiram na realizagao deste trabalho, de forma direta ou indireta, para dedica-lo de forma especial, a memoria do meu Tio Eucario Rodrigues de Oliveira, que, ao lado da Tia Sonia, foi um dos grandes responsaveis por eu me interessar em fazer pesquisa. ii Resumo Os efeitos da radiagao ionizante aos seres humanos sao sobejamente conhecidos para doses altas e intermediarias, ao passo que ha muitas controversias sobre os efeitos de irradiagoes com baixa intensidade. Para que se possa entender melhor tais efeitos e necessario que se conhegam bem essas doses. No presente estudo, fez-se um levantamento da media anual da taxa de equivalente de dose ambiente H*(10) a qual as pessoas estao expostas na cidade de Sao Paulo, uma vez que inexistem dados a esse respeito na literatura. Para tal, tragou-se rotas de maneira a se cobrir a maior e mais representativa area da cidade e, na escolha dos pontos de coleta de dados, levou-se em consideragao principalmente o fator ocupagao. Utilizou-se um sistema de espectrometria gama, portatil, que fornece automaticamente, a taxa de H*(10) e o espectro gama medido (no intervalo de 50 a 1670 keV) no local de interesse, dentro de um intervalo de tempo curto por se detectar contribuigoes de uma fonte muito extensa. As medidas foram realizadas a 1 m do solo e adotou-se 300 s como tempo de medida. Os valores medidos variaram de 33,1 a 152,3 nSv.h -1, descontada a contribuigao dos raios cosmicos, o desvio padrao da amostra foi de 22 nSv.h -1 e a media obtida para a cidade de Sao Paulo foi de 96,1(24) nSv.h -1. Alem disto, calcularam-se as medias da taxa de equivalente de dose ambiente para os cinco Nucleos de Saude nos quais a Secretaria de Saude do Estado de Sao Paulo dividiu a cidade. O teste estatistico t de Student indicou uma nao homogeneidade do conjunto de dados, com o que se ve necessaria a realizagao de um levantamento mais detalhado a fim de se verificar a natureza de tal diferenga. A fim de se comparar o valor medio obtido para a cidade de Sao Paulo com os valores encontrados na literatura para outras regioes do mundo, converteu-se o valor obtido de equivalente de dose ambiente para dose efetiva. Com isto, pode-se notar que a media iii anual de dose efetiva para a cidade de Sao Paulo, de 0,522(13) mSv e superior a estimativa media para o mundo fornecida pelo UNSCEAR - United Nations Scientific Commitee on the Effects of Atomic Radiation, de 0,40 mSv, valor esse que tambem so leva em conta a contribuigao de radiagao gama a ceu aberto. iv Abstract The effects of ionizing radiation to the human beings are well known for high and intermediate doses. As far as low level radiation doses are concerned, there is no consensus. In order to get a better understanding of such effects it is necessary to assess the low doses with better accuracy. In this work, it was made an estimate of the annual ambient dose equivalent (H*(10)) to which the people are exposed in the city of Sao Paulo. Until now there are no data about it available in the literature. For the purpose of this evaluation, a map with various routes covering the largest and more representative area of the city was designed. The choice of points for data collection was made taking into account mainly the occupancy of the region. A portable gamma spectrometry system was used. It furnishes the rate of H*(10) and the measured gamma spectrum (in the range from 50 to 1670 keV) in the place of interest. The measurements were performed in a short time interval, since the gamma radiation arrives from a great extent of soil. Each measurement was done 1 m above the soil during 300 s. The rates of H*(10) varied from 33.1 to 152.3 nSv.h -1, net values, obtained after subtraction of the cosmic rays contribution. The standard deviation was 22 nSv.h -1 for an average for the city of Sao Paulo of 96.1(24) nSv.h -1. In addition, average values of H*(10) rates for the city Health Divisions were calculated. Those values are not statistically equivalent and the whole set of data could not be treated as one, as the statistical Student test indicated a non homogeneity of the group of data. Hence it is necessary the accomplishment of a more detailed survey in order verify the origin of the discrepancy. The mean value of H*(10) rate obtained for the city of Sao Paulo was converted to effective dose, in order to be compared with other places’ results. It could be noticed that v the annual average of effective dose for the city of Sao Paulo, 0.522(13) mSv, is superior to the world average estimate of 0.40 mSv, supplied by UNSCEAR - United Nations Scientific Commitee on the Effects of Atomic Radiation, value that also takes into account only the outdoor gamma contribution. vi Indice de Tabelas Tabela 2. 1 - Valores para os Fatores de Ponderagao wR (ICRP, 1991)....................................................................24 Tabela 2. 2 - Valores para os Fatores de Ponderagao wT (ICRP, 1991)....................................................................25 Tabela 2. 3 - Valores de Q(L) (ICRP, 1991)...................................................................................................................... 25 Tabela 3. 1 - Valores de taxa de equivalente de dose ambiente (H*(10)) medidos em pontos proximos, com diferentes coberturas e topografias no IFUSP.........................................................................................................34 Tabela 3. 2 - Distritos e subdistritos que compoem as cinco regibes de saude do municipio de Sao Paulo. ...36 Tabela 3. 3 - Coeficientes de conversao de equivalente de dose ambiente para Kerma, de dose efetiva para Kerma e de equivalente de dose ambiente para dose efetiva (ICRP, 1996)....................................................38 Tabela 3. 4 - Medidas realizadas como sistema de detecgao fixo em local pre-determinado a fim de se determinar a reprodutibilidade das medidas .............................................................................................................38 Tabela 4. 1 - Tabela comparativa entre os valores medidos com o sistema de detecgao Hamamatsu e os dados das fontes de aferigao ambiental do IRD.......................................................................................................40 Tabela 4.2 - Valores medios da taxa de H*(10) para a cidade de Sao Paulo e seus Nucleos de Saude ...........43 Tabela 5.1 - Tabela com valores medios de dose efetiva para varias regioes do mundo ..................................... 47 vii Indice de Figuras Figura 2.1 - Decaimento exponencial da atividade. (a) Grafico linear. (b) Grafico Em escala logaritmica (Krane, 1988). ............................................................................................................................................................................................... 10 Figura 2.2 - Diagrama de decaimento da serie do 238 U (Mayer-Kuckuk, 1993)..................................................... 13 Figura 2.3 - Um espectro de eletrons tipico emitido por um nucleo radioativo.