Made available in DSpace on 2014-06-12T23:17:02Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo9100_1.pdf: 1771804 bytes, checksum: 78f3f534ae63140438e923c1e7338647 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2006 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Nêutrons são partículas sem carga que podem ser removidos do núcleo atômico por algum processo de rearranjo nuclear, e assim, apresentar um espectro em energia compreendido desde baixa energia (En < 2x10-7 eV) até alta energia (En > 100 MeV). Sabe-se no entanto que, a energia dos nêutrons pode variar significativamente dentro de um mesmo ambiente, o que torna a espectrometria neutrônica imprescindível para a sua correta medida e posterior avaliação de doses às quais os trabalhadores expostos a este tipo de radiação estão sujeitos. Dos vários métodos utilizados para caracterizar o espectro neutrônico, o espectrômetro de multiesferas de Bonner é um dos sistemas espectrômetricos mais utilizados. Conhecido como Espectrômetro de Bonner (EB), esse sistema é composto por um conjunto de esferas moderadoras, onde no centro de cada esfera é possível acomodar um detector de nêutrons térmicos. Neste trabalho foram utilizados detectores termoluminescentes (TLDs) como detector de nêutrons. A escolha deste material deve-se ao fato do cintilador de 6LiI(Eu), por exemplo, não ser tão eficiente quando utilizado em campos mistos intensos, bem como pela necessidade de se utilizar equipamentos eletrônicos associados ao mesmo, o que dificultaria, por exemplo, sua utilização na realização de espectrometria neutrônica em altas cotas. Assim, este trabalho tem como objetivo principal estabelecer uma metodologia para obtenção de espectros de nêutrons, utilizando o sistema de espectrometria de esferas de Bonner e, como detectores de nêutrons térmicos, detectores passivos termoluminescentes de fluoreto de lítio (LiF). Neste trabalho foram utilizados oito detectores termoluminescentes, sendo quatro deles de TLD600, e os outros quatro TLD700. Cada conjunto esfera-detector foi exposto a uma fonte de 241AmBe, cuja taxa de emissão era (4,46 ± 0,08) x 106 n/s em 15/03/2006. As esferas foram então posicionadas a uma distância de (75 ± 1) cm da fonte, sendo essa distância recomendada para futuras calibrações de rotina de monitores de nêutrons. Os TLDs utilizados, por serem sensíveis à radiação gama, tornou necessário a v determinação de um fator de correção para a resposta dos mesmos a esse tipo de radiação. Desta forma, eles foram expostos a uma fonte de 137Cs, sendo o valor encontrado para este fator: k = 1,07 ± 0,08. Esse fator permitiu que os dados obtidos com o espectrômetro fossem deconvoluídos corretamente utilizando o código computacional BUNKI. Os resultados demonstraram que a metodologia estabelecida que utiliza um conjunto de pares detectores termoluminescentes para detecção de nêutrons térmicos, pode ser aplicada para a r ea l i z a ç ão de espectrometria neutrônica com o sistema EB desde que a sensibilidade de tais detectores à radiação gama seja conhecida

Instalações para irradiação com nêutrons foram projetadas e construídas, visando o estabelecimento de procedimentos de calibração de monitores e dosímetros de nêutrons. Uma fonte calibrada de ANTPOT.241 AmBe com atividade de ANTPOT.185 GBq, garantiu rastreabilidade às medidas realizadas, e possibilitou irradiações com taxas de dose que variaram entre 9 nSv s POT.-1 e 0,5 muuSv s POT.-1. No arranjo elaborado para irradiações com nêutrons térmicos, com fluxo calibrado, a taxa de dose utilizada foi 50 nSv s POT.-1. A calibração de um espectrômetro de esferas de Bonner permitiu o estabelecimento dos procedimentos de calibração com base em três métodos propostos por normas internacionais, mostrando serem apropriadas às dimensões da sala de irradiação projetada para essa finalidade. A decoração do espectro de nêutrons, a partir da determinação dos parâmetros de calibração para o detector de esferas de Bonner, permitiu determinar o espectro da fonte de ANTPOT.241 AmBe calibrada, com valores de taxa de fluência, taxa de dose equivalente e energia media, que corresponderam satisfatoriamente aos valores calculados esperados, possibilitando o uso de tal detector na dosimetria de área. Para a dosimetria pessoal, foi elaborado um sistema dosimétrico baseado no uso do polímero CR-39 e no ataque eletroquímico do mesmo. Para isso, foram projetadas e construídas uma câmara para o processamento do detector e uma fonte de alta tensão e alta frequência que mostraram-se adequadas às finalidades propostas. O dosímetro pessoal elaborado utiliza também material conversor (n, alfa) e seu principio de detecção possibilitou determinar um fator de calibração relacionando a resposta do detector com a dose recebida para nêutrons térmicos, epitérmicos e rápidos. Os parâmetros utilizados para o ataque eletroquímico foram: solução de KOH 6N, temperatura de 59°C, campo elétrico alternado de 20 kv IND.ppcm POT.-1, frequência de 2,0 kHz; para a detecção de nêutrons térmicos e epitérmicos o tempo de revelação empregado foi de 3 horas e para nêutrons rápidos de 6 horas. O sistema dosimétrico desenvolvido apresentou sensibilidades a nêutrons térmicos, epitérmicos e rápidos dadas pelos valores (1,46 +/- 0,09) 10 POT.4 traços cm POT.-2 mSv POT.-1, (9 +/- 3) 10² traços cm POT.-2 mSv POT.-1 e (26 +/- 4) traços cm POT.-2 mSv POT.-1 respectivamente. As doses mínimas e máximas detectáveis foram respectivamente 0,002 mSv e 0,6 mSv para nêutrons térmicos, 0,04 mSv e 8 mSv para nêutrons epitérmicos e 1 mSv e 12 mSv para nêutrons rápidos. Tendo em vista as implicações das recomendações do ICRP-60, pode-se concluir que o dosímetro pessoal elaborado neste trabalho apresenta a sensibilidade necessária no caso da monitoração de nêutrons térmicos e epitérmicos, mas que exigiria tempos de integração de doses superiores à mensal no caso da monitoração de nêutrons rápidos.O procedimento proposto para ser realizar a dosimetria de nêutrons é baseado no uso conjugado do dosímetro pessoal elaborado e do espectrômetro de esferas de Bonner enquanto dosímetro de área. / A neutron irradiation facility was designed and built in order to establish a procedure for calibrating neutron monitors and dosimeters. A 185 GBq ANTPOT.241 AmBe source in the air provides neutron doses rates between 9 nSv s POT.-1 and 0,5 muuSv s POT.-1. A calibrated 50 nSv s POT.-1 thermal neutron field is obtained by using a specially designed paraffin block in conjunction with the ANTPOT.241 AmBe source. A Bonner multisphere spectrometer was calibrated, using a procedure based on three methods proposed by international standards. The unfolded ANTPOT.241 AmBe neutron spectrum was determined from Bonner spheres data and resulted in a good agreement with expected values for fluence rate, dose rate and mean energy. A dosimetric system based on the electrochemical etching of CR-39 was developed for personal dosimetry. The dosimeter badge using a (n, alfa) converter, the etching chamber and high frequency power supply were designed and built specially for this project. The electrochemical etching (ECE) parameters used were: a 6N KOH solution, 59°C, 20 kV IND.ppcm POT.-1, 2,0 kHz, 3 hours of ECE for thermal and intermediate neutrons and 6 hours for fast neutrons. The calibration factors for thermal, intermediate and fast neutrons were determined for this personal dosimeter. The sensitivies determined for the developed dosimetric system were (1,46 +/- 0,09)10 POT.4 tracks cm POT.-2 mSv POT.-1 for thermal neutrons, (9 +/- 3)10² tracks cm POT.-2 mSv POT.-1 for intermediate neutrons and (26 +/- 4) tracks cm POT.-2 mSv POT.-1 for fast neutrons. The lower and upper limits of detection were respectively 0,002 mSv and 0,6 mSv for thermal neutrons, 0,04 mSv and 8 mSv for intermediate neutrons and 1 mSv and 12 mSv for fast neutrons. In view of the 1990s ICRP recommendations, it is possible to conclude that the personal dosimeter described in this work is sufficiently sensitive to thermal and intermediate neutrons but fast neutron monitoring at radiological protection level would require an integration period of over a month. The proposed dosimetric procedure is based on the conjugated use of the developed personal dosimeter and the Bonner multisphere spectrometer.

Instalações para irradiação com nêutrons foram projetadas e construídas, visando o estabelecimento de procedimentos de calibração de monitores e dosímetros de nêutrons. Uma fonte calibrada de ANTPOT.241 AmBe com atividade de ANTPOT.185 GBq, garantiu rastreabilidade às medidas realizadas, e possibilitou irradiações com taxas de dose que variaram entre 9 nSv s POT.-1 e 0,5 muuSv s POT.-1. No arranjo elaborado para irradiações com nêutrons térmicos, com fluxo calibrado, a taxa de dose utilizada foi 50 nSv s POT.-1. A calibração de um espectrômetro de esferas de Bonner permitiu o estabelecimento dos procedimentos de calibração com base em três métodos propostos por normas internacionais, mostrando serem apropriadas às dimensões da sala de irradiação projetada para essa finalidade. A decoração do espectro de nêutrons, a partir da determinação dos parâmetros de calibração para o detector de esferas de Bonner, permitiu determinar o espectro da fonte de ANTPOT.241 AmBe calibrada, com valores de taxa de fluência, taxa de dose equivalente e energia media, que corresponderam satisfatoriamente aos valores calculados esperados, possibilitando o uso de tal detector na dosimetria de área. Para a dosimetria pessoal, foi elaborado um sistema dosimétrico baseado no uso do polímero CR-39 e no ataque eletroquímico do mesmo. Para isso, foram projetadas e construídas uma câmara para o processamento do detector e uma fonte de alta tensão e alta frequência que mostraram-se adequadas às finalidades propostas. O dosímetro pessoal elaborado utiliza também material conversor (n, alfa) e seu principio de detecção possibilitou determinar um fator de calibração relacionando a resposta do detector com a dose recebida para nêutrons térmicos, epitérmicos e rápidos. Os parâmetros utilizados para o ataque eletroquímico foram: solução de KOH 6N, temperatura de 59°C, campo elétrico alternado de 20 kv IND.ppcm POT.-1, frequência de 2,0 kHz; para a detecção de nêutrons térmicos e epitérmicos o tempo de revelação empregado foi de 3 horas e para nêutrons rápidos de 6 horas. O sistema dosimétrico desenvolvido apresentou sensibilidades a nêutrons térmicos, epitérmicos e rápidos dadas pelos valores (1,46 +/- 0,09) 10 POT.4 traços cm POT.-2 mSv POT.-1, (9 +/- 3) 10² traços cm POT.-2 mSv POT.-1 e (26 +/- 4) traços cm POT.-2 mSv POT.-1 respectivamente. As doses mínimas e máximas detectáveis foram respectivamente 0,002 mSv e 0,6 mSv para nêutrons térmicos, 0,04 mSv e 8 mSv para nêutrons epitérmicos e 1 mSv e 12 mSv para nêutrons rápidos. Tendo em vista as implicações das recomendações do ICRP-60, pode-se concluir que o dosímetro pessoal elaborado neste trabalho apresenta a sensibilidade necessária no caso da monitoração de nêutrons térmicos e epitérmicos, mas que exigiria tempos de integração de doses superiores à mensal no caso da monitoração de nêutrons rápidos.O procedimento proposto para ser realizar a dosimetria de nêutrons é baseado no uso conjugado do dosímetro pessoal elaborado e do espectrômetro de esferas de Bonner enquanto dosímetro de área. / A neutron irradiation facility was designed and built in order to establish a procedure for calibrating neutron monitors and dosimeters. A 185 GBq ANTPOT.241 AmBe source in the air provides neutron doses rates between 9 nSv s POT.-1 and 0,5 muuSv s POT.-1. A calibrated 50 nSv s POT.-1 thermal neutron field is obtained by using a specially designed paraffin block in conjunction with the ANTPOT.241 AmBe source. A Bonner multisphere spectrometer was calibrated, using a procedure based on three methods proposed by international standards. The unfolded ANTPOT.241 AmBe neutron spectrum was determined from Bonner spheres data and resulted in a good agreement with expected values for fluence rate, dose rate and mean energy. A dosimetric system based on the electrochemical etching of CR-39 was developed for personal dosimetry. The dosimeter badge using a (n, alfa) converter, the etching chamber and high frequency power supply were designed and built specially for this project. The electrochemical etching (ECE) parameters used were: a 6N KOH solution, 59°C, 20 kV IND.ppcm POT.-1, 2,0 kHz, 3 hours of ECE for thermal and intermediate neutrons and 6 hours for fast neutrons. The calibration factors for thermal, intermediate and fast neutrons were determined for this personal dosimeter. The sensitivies determined for the developed dosimetric system were (1,46 +/- 0,09)10 POT.4 tracks cm POT.-2 mSv POT.-1 for thermal neutrons, (9 +/- 3)10² tracks cm POT.-2 mSv POT.-1 for intermediate neutrons and (26 +/- 4) tracks cm POT.-2 mSv POT.-1 for fast neutrons. The lower and upper limits of detection were respectively 0,002 mSv and 0,6 mSv for thermal neutrons, 0,04 mSv and 8 mSv for intermediate neutrons and 1 mSv and 12 mSv for fast neutrons. In view of the 1990s ICRP recommendations, it is possible to conclude that the personal dosimeter described in this work is sufficiently sensitive to thermal and intermediate neutrons but fast neutron monitoring at radiological protection level would require an integration period of over a month. The proposed dosimetric procedure is based on the conjugated use of the developed personal dosimeter and the Bonner multisphere spectrometer.