Neste trabalho avaliamos a possibilidade de aplicar técnicas de simulação utilizando o método de Monte Carlo em dosimetria de fótons na monitoração individual externa. Para isso, simulamos experimentos com monitores de radiação contendo detectores termoluminescentes, TLD-100 e CaF2:NaCl, empregando a ferramenta computacional GEANT4. Começamos desenvolvendo um método de simulação de feixes de radiação produzidos pela incidência de elétrons em um alvo de tungstênio e filtragem pela janela de berílio e filtros adicionais para obter a radiação de qualidade desejada. Este processo, usado para simular campos de radiação de um tubo de raios X, foi validado através da comparação de características dos espectros simulados com valores de referência estabelecidos em normas internacionais, sendo estas características a camada semi-redutora, também medida experimentalmente, a energia média e a resolução espectral. Na simulação dos monitores termoluminescentes foram introduzidas aproximações na modelagem do detector para possibilitar a comparação entre os resultados experimentais e teóricos. Uma delas foi na densidade do detector de CaF2:NaCl, acrescentando 6% de ar na sua composição, tendo em vista a diferença entre o valor calculado e o obtido através de medidas. Foi também introduzida a aproximação referente à auto-atenuação de luz no detector de CaF2:NaCl no processo de leitura, empregando o coeficiente de atenuação de luz de 2,20(25) mm-1. Determinamos os coeficientes de conversão cp, do kerma no ar para o equivalente de dose pessoal, em simuladores de paralelepípedo de polimetil metacrilato (PMMA) com água, irradiados com feixes de radiação X com espectro estreito e largo, recomendados em normas [ISO 4037-1], e com os feixes implantados no Laboratório de Dosimetria. Verificamos que a intensidade de radiação retro-espalhada por este simulador é similar àquela do simulador de paralelepípedo sólido de tecido-equivalente ICRU. Na prática, isto torna o simulador de PMMA repleto de água, que além de ser barato é fácil de construir, um bom substituto para o simulador ICRU. Uma análise detalhada dos resultados obtidos mostrou que a utilização da grandeza kerma no meio na avaliação dos coeficientes de conversão cp para profundidades da ordem ou menores que 0,07 mm não é boa para feixes de fótons com energia no intervalo de 200 a 1250 keV. Nesta região, deve-se calcular o coeficiente de conversão empregando a dose absorvida. Concluise que o GEANT4 é uma ferramenta adequada não só para simular os monitores termoluminescentes e os procedimentos empregados na rotina do Laboratório de Dosimetria, mas para auxiliar na interpretação de todos os resultados experimentais obtidos na monitoração individual externa, nem sempre previstos. / In this work, we have evaluated the possibility of applying the Monte Carlo simulation technique in photon dosimetry of external individual monitoring. The GEANT4 toolkit was employed to simulate experiments with radiation monitors containing TLD-100 and CaF2:NaCl thermoluminescent detectors. As a first step, X ray spectra were generated impinging electrons on a tungsten target. Then, the produced photon beam was filtered in a beryllium window and additional filters to obtain the radiation with desired qualities. This procedure, used to simulate radiation fields produced by a X ray tube, was validated by comparing characteristics such as half value layer, which was also experimentally measured, mean photon energy and the spectral resolution of simulated spectra with that of reference spectra established by international standards. In the construction of thermoluminescent dosimeter, two approaches for improvements have been introduced. The first one was the inclusion of 6% of air in the composition of the CaF2:NaCl detector due to the difference between measured and calculated values of its density. Also, comparison between simulated and experimental results showed that the self-attenuation of emitted light in the readout process of the fluorite dosimeter must be taken into account. Then, in the second approach, the light attenuation coefficient of CaF2:NaCl compound estimated by simulation to be 2,20(25) mm-1 was introduced. Conversion coefficients cp from air kerma to personal dose equivalent were calculated using a slab water phantom with polimethyl-metacrilate (PMMA) walls, for reference narrow and wide X ray spectrum series [ISO 4037-1], and also for the wide spectra implanted and used in routine at Laboratório de Dosimetria. Simulations of backscattered radiations by PMMA slab water phantom and slab phantom of ICRU tissue-equivalent material produced very similar results. Therefore, the PMMA slab water phantom that can be easily constructed with low price can be considered a convenient practical alternative to substitute the tissue-equivalent slab. Conversion coefficients from air kerma to personal dose equivalent obtained were compared with published data. It was found that the quantity kerma in the medium commonly used for the evaluation of conversion coefficients at depths of the order or less than 0,07 mm does not provide good results for monoenergetic photon beams with energy between 200 to 1250 keV. In this range, it is necessary to consider the absorbed dose quantity. We conclude that the GEANT4 is a suitable toolkit not only to simulate thermoluminescent dosimeters and experimental procedures employed in the routine of a dosimetry laboratory, but also to shed light upon all the experimental results obtained in external individual monitoring that are not always expected.

Neste trabalho avaliamos a possibilidade de aplicar técnicas de simulação utilizando o método de Monte Carlo em dosimetria de fótons na monitoração individual externa. Para isso, simulamos experimentos com monitores de radiação contendo detectores termoluminescentes, TLD-100 e CaF2:NaCl, empregando a ferramenta computacional GEANT4. Começamos desenvolvendo um método de simulação de feixes de radiação produzidos pela incidência de elétrons em um alvo de tungstênio e filtragem pela janela de berílio e filtros adicionais para obter a radiação de qualidade desejada. Este processo, usado para simular campos de radiação de um tubo de raios X, foi validado através da comparação de características dos espectros simulados com valores de referência estabelecidos em normas internacionais, sendo estas características a camada semi-redutora, também medida experimentalmente, a energia média e a resolução espectral. Na simulação dos monitores termoluminescentes foram introduzidas aproximações na modelagem do detector para possibilitar a comparação entre os resultados experimentais e teóricos. Uma delas foi na densidade do detector de CaF2:NaCl, acrescentando 6% de ar na sua composição, tendo em vista a diferença entre o valor calculado e o obtido através de medidas. Foi também introduzida a aproximação referente à auto-atenuação de luz no detector de CaF2:NaCl no processo de leitura, empregando o coeficiente de atenuação de luz de 2,20(25) mm-1. Determinamos os coeficientes de conversão cp, do kerma no ar para o equivalente de dose pessoal, em simuladores de paralelepípedo de polimetil metacrilato (PMMA) com água, irradiados com feixes de radiação X com espectro estreito e largo, recomendados em normas [ISO 4037-1], e com os feixes implantados no Laboratório de Dosimetria. Verificamos que a intensidade de radiação retro-espalhada por este simulador é similar àquela do simulador de paralelepípedo sólido de tecido-equivalente ICRU. Na prática, isto torna o simulador de PMMA repleto de água, que além de ser barato é fácil de construir, um bom substituto para o simulador ICRU. Uma análise detalhada dos resultados obtidos mostrou que a utilização da grandeza kerma no meio na avaliação dos coeficientes de conversão cp para profundidades da ordem ou menores que 0,07 mm não é boa para feixes de fótons com energia no intervalo de 200 a 1250 keV. Nesta região, deve-se calcular o coeficiente de conversão empregando a dose absorvida. Concluise que o GEANT4 é uma ferramenta adequada não só para simular os monitores termoluminescentes e os procedimentos empregados na rotina do Laboratório de Dosimetria, mas para auxiliar na interpretação de todos os resultados experimentais obtidos na monitoração individual externa, nem sempre previstos. / In this work, we have evaluated the possibility of applying the Monte Carlo simulation technique in photon dosimetry of external individual monitoring. The GEANT4 toolkit was employed to simulate experiments with radiation monitors containing TLD-100 and CaF2:NaCl thermoluminescent detectors. As a first step, X ray spectra were generated impinging electrons on a tungsten target. Then, the produced photon beam was filtered in a beryllium window and additional filters to obtain the radiation with desired qualities. This procedure, used to simulate radiation fields produced by a X ray tube, was validated by comparing characteristics such as half value layer, which was also experimentally measured, mean photon energy and the spectral resolution of simulated spectra with that of reference spectra established by international standards. In the construction of thermoluminescent dosimeter, two approaches for improvements have been introduced. The first one was the inclusion of 6% of air in the composition of the CaF2:NaCl detector due to the difference between measured and calculated values of its density. Also, comparison between simulated and experimental results showed that the self-attenuation of emitted light in the readout process of the fluorite dosimeter must be taken into account. Then, in the second approach, the light attenuation coefficient of CaF2:NaCl compound estimated by simulation to be 2,20(25) mm-1 was introduced. Conversion coefficients cp from air kerma to personal dose equivalent were calculated using a slab water phantom with polimethyl-metacrilate (PMMA) walls, for reference narrow and wide X ray spectrum series [ISO 4037-1], and also for the wide spectra implanted and used in routine at Laboratório de Dosimetria. Simulations of backscattered radiations by PMMA slab water phantom and slab phantom of ICRU tissue-equivalent material produced very similar results. Therefore, the PMMA slab water phantom that can be easily constructed with low price can be considered a convenient practical alternative to substitute the tissue-equivalent slab. Conversion coefficients from air kerma to personal dose equivalent obtained were compared with published data. It was found that the quantity kerma in the medium commonly used for the evaluation of conversion coefficients at depths of the order or less than 0,07 mm does not provide good results for monoenergetic photon beams with energy between 200 to 1250 keV. In this range, it is necessary to consider the absorbed dose quantity. We conclude that the GEANT4 is a suitable toolkit not only to simulate thermoluminescent dosimeters and experimental procedures employed in the routine of a dosimetry laboratory, but also to shed light upon all the experimental results obtained in external individual monitoring that are not always expected.

Neste trabalho implementamos as grandezas operacionais no sistema de monitoração de área e individual. Determinamos a combinação ideal dos detectores termoluminescentes para constituírem os monitores de radiação como sendo: dois de fluoreto de cálcio (CaF2), um envolto em filtro de chumbo de (0,50 ± 0,05) mm e outro sem filtro e um de fluoreto de lítio TLD-100, também sem filtro. Aproveitamos a propriedade termoluminescente desses detectores, qual seja a de emissão de luz em intensidade proporcional à dose de radiação recebida, quando eles são aquecidos. A grandeza final avaliada é o equivalente de dose ambiental H*(10) e direcional H(10,) para fins de monitoração de área e o equivalente de dose pessoal Hp(10) para monitoração individual. Para tanto, estudos foram realizados irradiando os monitores no ar no primeiro caso e na frente de um fantoma de PMMA preenchido com água no segundo caso. Para avaliar o desempenho dos monitores de radiação eles foram submetidos a testes de linearidade da resposta com a dose, dependência angular e dependência energética. Uma análise detalhada dos resultados obtidos mostrou que todos os valores dos equivalentes de dose obtidos em testes de desempenho estão dentro dos limites estabelecidos por normas internacionais, com 95% de nível de confiança. Para o monitor escolhido obtivemos para a razão [H(10)determinado/H(10)nominal ± desvio] no caso de equivalente de dose ambiental e pessoal respectivamente os valores: (1,02 ± 0,11) e (0,97 ± 0,25). Os desvios foram calculados com o método t de student, considerando o intervalo que contém o valor nominal com 95% de probabilidade. / Operational quantities have been implemented to be applied in individual and area routine monitoring against external radiation exposure. This procedure is based on the use of an ideal combination of thermoluminescent detectors inside a monitor: two pellets of CaF2, one covered by a lead filter of (0,50 ± 0,05) mm and another one without filter and one TLD-100 without filter too. The operational quantities studied for area monitoring are the ambient and directional dose equivalent, H*(10) and H(10,), respectively and for individual monitoring, the personal dose equivalent, Hp(10). To evaluate the personal dose equivalent, all the experiments were performed irradiating the monitor on a slab water phantom made of PMMA walls with outer dimensions 30x30x15 cm, (a substitute of ICRU sphere four-element tissue phantom) completely full of water. Area monitors were irradiated in free air without any phantom. In general, an operational quantity H is determined from the basic physical quantity kerma free-in-air by means of conversion coefficients. The blind performance testing of monitors was performed after type testing, including analysis of the linearity of the response with the dose, the angular and energy dependence. The results of these investigations agree with the values recommended by international organisations within 95 % of confidence level. The ratios (H(10)evaluated/H(10)nominal ± deviation) obtained for ambient and personal dose equivalente are respectively (1,02 ± 0,11) and (0,97 ± 0,25), with the monitor above quoted. The error was estimated with the method of t-student, considering 95 % confidence level.

Neste trabalho implementamos as grandezas operacionais no sistema de monitoração de área e individual. Determinamos a combinação ideal dos detectores termoluminescentes para constituírem os monitores de radiação como sendo: dois de fluoreto de cálcio (CaF2), um envolto em filtro de chumbo de (0,50 ± 0,05) mm e outro sem filtro e um de fluoreto de lítio TLD-100, também sem filtro. Aproveitamos a propriedade termoluminescente desses detectores, qual seja a de emissão de luz em intensidade proporcional à dose de radiação recebida, quando eles são aquecidos. A grandeza final avaliada é o equivalente de dose ambiental H*(10) e direcional H(10,) para fins de monitoração de área e o equivalente de dose pessoal Hp(10) para monitoração individual. Para tanto, estudos foram realizados irradiando os monitores no ar no primeiro caso e na frente de um fantoma de PMMA preenchido com água no segundo caso. Para avaliar o desempenho dos monitores de radiação eles foram submetidos a testes de linearidade da resposta com a dose, dependência angular e dependência energética. Uma análise detalhada dos resultados obtidos mostrou que todos os valores dos equivalentes de dose obtidos em testes de desempenho estão dentro dos limites estabelecidos por normas internacionais, com 95% de nível de confiança. Para o monitor escolhido obtivemos para a razão [H(10)determinado/H(10)nominal ± desvio] no caso de equivalente de dose ambiental e pessoal respectivamente os valores: (1,02 ± 0,11) e (0,97 ± 0,25). Os desvios foram calculados com o método t de student, considerando o intervalo que contém o valor nominal com 95% de probabilidade. / Operational quantities have been implemented to be applied in individual and area routine monitoring against external radiation exposure. This procedure is based on the use of an ideal combination of thermoluminescent detectors inside a monitor: two pellets of CaF2, one covered by a lead filter of (0,50 ± 0,05) mm and another one without filter and one TLD-100 without filter too. The operational quantities studied for area monitoring are the ambient and directional dose equivalent, H*(10) and H(10,), respectively and for individual monitoring, the personal dose equivalent, Hp(10). To evaluate the personal dose equivalent, all the experiments were performed irradiating the monitor on a slab water phantom made of PMMA walls with outer dimensions 30x30x15 cm, (a substitute of ICRU sphere four-element tissue phantom) completely full of water. Area monitors were irradiated in free air without any phantom. In general, an operational quantity H is determined from the basic physical quantity kerma free-in-air by means of conversion coefficients. The blind performance testing of monitors was performed after type testing, including analysis of the linearity of the response with the dose, the angular and energy dependence. The results of these investigations agree with the values recommended by international organisations within 95 % of confidence level. The ratios (H(10)evaluated/H(10)nominal ± deviation) obtained for ambient and personal dose equivalente are respectively (1,02 ± 0,11) and (0,97 ± 0,25), with the monitor above quoted. The error was estimated with the method of t-student, considering 95 % confidence level.

Detectores de sulfato de cálcio ativado com cério IV e európio III utilizando o politetrafluoretileno (PTFE, Teflon®) free-flow como aglutinante (CaSO4:Ce,Eu + Teflon®) foram produzidos pelo método da estampagem, desenvolvido em colaboração com a empresa Tecnoflon, a partir de cristais crescidos de acordo com uma nova variação da rota da evaporação lenta, também apresentada nesse trabalho, com as concentrações de 0,16 mol% de Eu3+ e de 0,15 mol% de Ce4+ na solução ácida precursora. O modelo de dosímetro pessoal desenvolvido consiste em cinco detectores aderidos a um cartão de 30 x 48 mm de cloreto de polivinila (PVC) 95% opaco à luz na faixa do espectro eletromagnético que vai do infravermelho ao ultravioleta, idêntico aos cartões de identificação utilizados no IPEN, por uma tira de 10 x 35 mm de filme adesivo do mesmo material e foi submetido aos testes de aceitação descritos no regulamento técnico IRD-RT Nº 002.01/95, Desempenho de Sistemas de Monitoração Individual Critérios e Condições, sendo aprovado em todos os testes. Para a dosimetria clínica, os próprios detectores foram considerados dosímetros termoluminescentes e submetidos aos testes de aceitação descritos no código de práticas da Agência Internacional de Energia Atômica Technical Report Series Nº 398, Absorbed Dose Determination in External Beam Radiotherapy: An International Code of Practice for Dosimetry based on Standards of Absorbed Dose to Water, [TRS-398, IAEA, 2000] adotado como protocolo de dosimetria pela maioria dos hospitais, sendo igualmente aprovados nesses testes. Os dosímetros desenvolvidos podem ser utilizados para a monitoração individual externa e para dosimetria clínica, apresentando a diferenciação do tipo e da energia da radiação com que foram irradiados e a redução de custos como as principais vantagens em relação aos dosímetros termoluminescentes atualmente utilizados nessas aplicações. / Calcium sulphate activated with cerium IV and europium III using the free-flow polytetrafluoroethylene (PTFE, Teflon®) as bonder were produced by the stamping method, developed by the collaboration of Tecnoflon industries, from crystals growth according to a new variation of the slow evaporation method, also described in this study, with Eu3+ and Ce4+ concentrations of respectively 0.15 mol% and 0.16 mol% in the precursory acid solution. The developed personal dosimeter consist of five detectors adhered to a 30 x 48 mm polyvinyl chloride (PVC) card 95% mat to light in the infrared to ultraviolet wavelengths, identical to the access cards used by IPEN staff, by a 10 x 35 mm adhesive strip of the same material and it passed the acceptance tests required by Brazilian national regulatory committee for appliance in individual monitoring of external exposure services. The own detector is considered a dosimeter as far as clinical dosimetry is concerned and it passed the acceptance tests suggested by the International Atomic Energy Agency in the Technical Report Series Nº 398, Absorbed Dose Determination in External Beam Radiotherapy: An International Code of Practice for Dosimetry based on Standards of Absorbed Dose to Water, [TRS-398, IAEA, 2000] adopted as the dosimetry protocol by most hospitals. Hence, the developed dosimeters can be applied in the individual monitoring for external exposure and in the clinical dosimetry, having the radiation type and energy differentiation and the cost reduction as the key advantages over the currently used thermoluminescent dosimeters in such applications.

Detectores de sulfato de cálcio ativado com cério IV e európio III utilizando o politetrafluoretileno (PTFE, Teflon®) free-flow como aglutinante (CaSO4:Ce,Eu + Teflon®) foram produzidos pelo método da estampagem, desenvolvido em colaboração com a empresa Tecnoflon, a partir de cristais crescidos de acordo com uma nova variação da rota da evaporação lenta, também apresentada nesse trabalho, com as concentrações de 0,16 mol% de Eu3+ e de 0,15 mol% de Ce4+ na solução ácida precursora. O modelo de dosímetro pessoal desenvolvido consiste em cinco detectores aderidos a um cartão de 30 x 48 mm de cloreto de polivinila (PVC) 95% opaco à luz na faixa do espectro eletromagnético que vai do infravermelho ao ultravioleta, idêntico aos cartões de identificação utilizados no IPEN, por uma tira de 10 x 35 mm de filme adesivo do mesmo material e foi submetido aos testes de aceitação descritos no regulamento técnico IRD-RT Nº 002.01/95, Desempenho de Sistemas de Monitoração Individual Critérios e Condições, sendo aprovado em todos os testes. Para a dosimetria clínica, os próprios detectores foram considerados dosímetros termoluminescentes e submetidos aos testes de aceitação descritos no código de práticas da Agência Internacional de Energia Atômica Technical Report Series Nº 398, Absorbed Dose Determination in External Beam Radiotherapy: An International Code of Practice for Dosimetry based on Standards of Absorbed Dose to Water, [TRS-398, IAEA, 2000] adotado como protocolo de dosimetria pela maioria dos hospitais, sendo igualmente aprovados nesses testes. Os dosímetros desenvolvidos podem ser utilizados para a monitoração individual externa e para dosimetria clínica, apresentando a diferenciação do tipo e da energia da radiação com que foram irradiados e a redução de custos como as principais vantagens em relação aos dosímetros termoluminescentes atualmente utilizados nessas aplicações. / Calcium sulphate activated with cerium IV and europium III using the free-flow polytetrafluoroethylene (PTFE, Teflon®) as bonder were produced by the stamping method, developed by the collaboration of Tecnoflon industries, from crystals growth according to a new variation of the slow evaporation method, also described in this study, with Eu3+ and Ce4+ concentrations of respectively 0.15 mol% and 0.16 mol% in the precursory acid solution. The developed personal dosimeter consist of five detectors adhered to a 30 x 48 mm polyvinyl chloride (PVC) card 95% mat to light in the infrared to ultraviolet wavelengths, identical to the access cards used by IPEN staff, by a 10 x 35 mm adhesive strip of the same material and it passed the acceptance tests required by Brazilian national regulatory committee for appliance in individual monitoring of external exposure services. The own detector is considered a dosimeter as far as clinical dosimetry is concerned and it passed the acceptance tests suggested by the International Atomic Energy Agency in the Technical Report Series Nº 398, Absorbed Dose Determination in External Beam Radiotherapy: An International Code of Practice for Dosimetry based on Standards of Absorbed Dose to Water, [TRS-398, IAEA, 2000] adopted as the dosimetry protocol by most hospitals. Hence, the developed dosimeters can be applied in the individual monitoring for external exposure and in the clinical dosimetry, having the radiation type and energy differentiation and the cost reduction as the key advantages over the currently used thermoluminescent dosimeters in such applications.

This work deals with occupational professional exposures at Temelín Nuclear Power Plant. The introductory part is devoted to types of ionising radiation participating on radiation load of workers, values and units and to the essential legislation requests associated with individual monitoring. In the following part characteristics of methods used to measure individual doses of external exposures like film dosimetry, thermoluminescent do-simetry, radio-photoluminescent dosimetry and electronic dosimetry are described. For assessment of the committed effective dose from the internal exposures in vivo moni-toring or indirect measuring were used. The possibilities of the occupational dose optimisation were discussed Results of individual monitoring in 2005 and 2006 and layout of monitoring program are presented in this work. The new monitoring program is based on the active personal dosimeters (EPDs) rather than on the passive ones and covers the period of transformation between them. With respect to the passive dosimeters, EPDs offer some advantages which on one hand contribute to a better exposure control and on the other hand foster the development of a sound culture in radiation protection due to direct feedback of dose information.