Made available in DSpace on 2014-10-09T12:48:06Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:07:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 08716.pdf: 7231985 bytes, checksum: 03e0ae1f8cfad93fe1403076edaf1b9b (MD5) / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2014-11-10T12:03:00Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-11-10T12:03:00Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / De acordo com a Comissão Nacional de Energia Nuclear (CNEN), a avaliação de impacto radiológico ambiental resultante da liberação de radionuclídeos para o meio ambiente, devido à operação normal de instalações nucleares, para propósito de proteção do público, é feita considerando o conceito de grupo crítico. Contudo, em 2006, a International Commission on Radiological Protection (ICRP), para o mesmo propósito, propôs a adoção do conceito de indivíduo representativo. Uma vez que, em algum momento, o Brasil possa adotar esse novo conceito, no presente trabalho são avaliadas as alterações, em termos de procedimentos de cálculo e dos consequentes resultados, decorrentes da aplicação da metodologia de indivíduo representativo em comparação com a metodologia de grupo crítico atualmente utilizada para o controle regulatório das instalações nucleares brasileiras. Como referência, utilizou-se as potenciais liberações de radionuclídeos previstas para a operação normal da Unidade de Produção de Hexafluoreto de Urânio (USEXA), localizada no Centro Experimental Aramar (CEA). De forma específica, os objetivos são: efetuar a avaliação de impacto radiológico ambiental para o CEA, utilizando as duas metodologias recomendadas (determinística e probabilística) para o indivíduo representativo, conforme descritas pela ICRP (2006); efetuar a comparação dos resultados obtidos com essas metodologias com os obtidos com a metodologia utilizada para o grupo crítico; e efetuar uma análise crítica da necessidade e da disponibilidade de dados para a aplicação dessas metodologias, bem como das suas consequências para o controle operacional do CEA. Com base nos resultados obtidos, destaca-se que a utilização da metodologia de cálculo de grupo crítico continua sendo uma maneira simples e eficiente para a avaliação de impacto radiológico ambiental, quando comparada à utilização da metodologia de indivíduo representativo, o que torna o estabelecimento de programas de monitoramento e, consequentemente, o controle radiológico ambiental, mais simples e objetivos. / Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Ao final da década de 1980, pesquisadores da empresa Eastman Kodak anunciaram as propriedades eletroluminescentes de materiais orgânicos não poliméricos. Seguindo essa linha, em 1990, um grupo de pesquisadores ingleses demonstrou propriedades semelhantes para os polímeros, utilizando-os como elementos ativos de dispositivos emissores de luz. Era este o início de uma nova área de pesquisa que tinha interface na eletrônica e nos novos semicondutores poliméricos. Surgiram os chamados polímeros luminescentes - resultado das descobertas das propriedades semicondutoras dos polímeros e copolímeros, blendas e heteroestruturas orgânico-inorgânicas. Os materiais semicondutores poliméricos apresentam diversas vantagens associadas à sua característica de fácil processamento e baixo custo de produção. Podem ser utilizados na forma de filmes finos que têm boas propriedades mecânicas e que permitem a sua utilização em substratos flexíveis. Diversas empresas como Philips, Sony, Pioneer, DuPont, Kodak e Uniax têm investido fortemente em pesquisa e desenvolvimento de dispositivos eletroluminescentes, memórias, sensores de imagem e outros sensores que aproveitam as propriedades dos polímeros semicondutores. A radiação, numa variada faixa de comprimentos de onda, pode afetar as propriedades de alguns desses polímeros semicondutores. A característica de material semicondutor, inerente a esses materiais, pode ser degradada por efeito de foto-oxidação que pode ser estimulado pela exposição à radiação. Surge a possibilidade de desenvolver dispositivos baseados em polímeros semicondutores para uso em detectores de radiação. Este trabalho consiste num estudo de desenvolvimento de dosímetros poliméricos de radiação para a faixa de comprimento de onda entre 400 nm e 500 nm, especificamente usada em ambientes hospitalares no tratamento intensivo de neonatos. Com o objetivo descrito, foi realizado o estudo de substratos adequados para a finalidade desejada, o desenvolvimento de um processo de deposição para os dispositivos de filmes-finos e o estudo da influência da radiação na faixa do ultravioleta-visível (UV-Vis) em suas propriedades. Das diversas técnicas de deposição de filmes finos existentes, foi selecionada para este estudo, a de deposição por jato de tinta (\"inkjet printing\") devido às suas características de simplicidade, potencial custo baixo e, principalmente, o menor nível de perda do polímero a ser depositado, já que a referida técnica permite a deposição de quantidades mínimas do material. Como material ativo foi selecionado um semicondutor polimérico da família dos polifluorenos, devido ao seu relativamente fácil manuseio. Pesquisadores da área, cada vez mais, acreditam que a impressão por jato de tinta seja uma das técnicas de deposição mais promissoras para a produção em grande escala. O objetivo desta pesquisa é contribuir com um novo instrumento a ser usado no monitoramento da irradiação no tratamento fototerápico da hiperbilirrubinemia no ambiente da neonatologia hospitalar. Atualmente os bebês recém-nascidos são tratados com empirismo considerável tendo em conta não haver procedimentos de controle para a dose da irradiação aplicada ao neonato nas incubadora neonatal das maternidades. Os riscos de hiperbilirrubinemia severa do neonato incluem a possibilidade de surdez, de paralisia cerebral ou mesmo de lesão cerebral em casos extremos. A observada Icterícia pode estar ligada à imaturidade do fígado do bebê. A bilirubinemia é muito freqüente em neonatos e precisa ser tratada para a redução dos citados riscos. O tratamento mais comum é a fototerapia com radiação na faixa do UV-próximo/azul. A fototerapia é realizada por várias sessões de muitas horas que dependem do nível de hiperbilirrubinemia no sangue, TBS (Total Bilirrubine Serum) do bebê. A hiperbilirrubinemia é crítica quando seu nível for igual ou maior que 428 micromol/litro ou 25 mg/dL (Referencia - Previsão e prevenção de hiperbilirrubinemia de neonatal extremo, T.B., Newman et al., Arco Pediatr Adolesc Med/Vol 154, Nov. 2000 pp 1140-1147). Além de permitir reduzir o empirismo do tratamento com o uso de um dosímetro para a faixa de radiação em tela, este pode ser usado para avaliar a condição da fonte de radiação específica de luz usada neste tipo de tratamento. O dosímetro proposto, como instrumento adicional para os neonatologistas poderá monitorar as doses de radiação aplicada durante a fototerapia e evitar excessos, reduzindo o tempo no protocolo de tratamento neonatal. / At the end of the 1980s, researchers from Eastman Kodak announced the electroluminescent properties of non-polymeric organic materials. At the beginning of the 1990s, researchers from the UK showed similar properties of organic polymers, using them as active elements in light emitting devices. It was the beginning of a new research area interfacing the electronics and the new polymeric semiconductors. As a result of the findings on the semiconducting properties of polymers and copolymers, blends and organic-inorganic heterostructures, a new class of materials became the research subject of several groups. Polymer semiconductors exhibit several advantages like simple processing and low production cost. They can be utilized as thin-films with good mechanical properties for use in flexible substrates. Several high-tech enterprises like Philips, Sony, Pioneer, DuPont, Kodak and Uniax are investing strongly in the research and development of such materials and devices, including memories, image sensors, light-emmiting devices, among others. Radiation in a very broad range of wavelengths can affect characteristics of some semiconductor polymers. Their inherent semiconducting feature can be degraded by the photo-oxidation effect, activated by radiation exposition. This suggests the possibility of the development of semiconductor polymer based radiation sensing devices. This work deals with a study of radiation dosimeters for the wavelength range of 400 nm to 500 nm, specifically important at the maternity hospitals in the therapy of newborn babies. To cope with this objective, the study of adequate substrates, development of suitable deposition process for the thin-film devices and study of its properties changes with radiation in the ultraviolet-visible (UV-Vis) range was done. From the different thin-film deposition techniques, the inkjet deposition technique was selected for this study thanks to its production simplicity, potential low cost an, mainly, because it permits the deposition of minute amounts of material, leading to very little material losses. As the active material a polymeric semiconductor of the fluorene family was selected thanks to its easy processing. Researchers of this area, more and more, believe that the Inkjet Printing is one of the very promising deposition techniques for mass production of those devices. The aim of this research is to offer a new tool to be used in the monitor of the irradiation in the phototherapy for severe hyperbilirubinemia of newborn babies. In most cases newborn babies are treated with a considerably empiric protocol considering the inexistence of procedures to control the radiation doses in the treatments. The risks of extreme neonatal hyperbilirubinemia include possibility of deafness, cerebral palsy or brain damage in extreme cases. Jaundice may be due to the immaturity of baby\'s liver. Bilirubinemia is most frequent in newborn and must be treated to reduce such risks. The most common treatment is phototherapy with nearUV-blue radiation. Phototherapy is accomplished by several sessions of many hours depending on the Total Bilirubin Serum (TBS) found in the baby blood. Hyperbilirubinemia is very dangerous to the near-term newborn when its level is equal or greater than 428 micromol/liter or 25 mg/dL (Reference Prediction and prevention of extreme neonatal hyperbilirubinemia, T.B., Newman et al., Arch Pediatr Adolesc Med/Vol 154, Nov. 2000 pp 1140-1147). Besides reducing the empiric treatments based on the nearUV-blue radiation, the use of a sensor can be important to evaluate the condition of the specific type of lamp used in the treatments. The proposed dosimeter can be an additional instrument for the neonatologists to be used in the determination of the phototherapy radiation dose, thus reducing, in the medical protocol, the jaundice treatment time.

La mesure de la dose ionisante est aujourd'hui une tâche cruciale pour une large gamme d'applications fonctionnant dans des environnements de rayonnement sévères. Dans le contexte de l'amélioration de la luminosité du grand collisionneur de hadrons (LHC), la mesure des niveaux de rayonnement le long du complexe d'accélérateurs du CERN va devenir encore plus difficile. A cet effet, une connaissance plus détaillée du champ de rayonnement dans le tunnel de l'accélérateur et ses zones adjacentes devient nécessaire pour définir les exigences d'installation, de déplacement ou de blindage de l'électronique sensible au rayonnement. Dans l’objectif d’améliorer la mesure de la dose absorbée par les systèmes exposés au champ de rayonnement mixte généré par l’accélérateur, des investigations sur des nouveaux dosimètres ont été menées.Dans le cadre de cette recherche, deux dispositifs ont été étudiés et caractérisés pour être utilisés comme dosimètres et éventuellement pour compléter l'utilisation du dosimètre au silicium actuellement utilisé au CERN, à savoir le RADFET (RADiation-sensitive Field Effect Transistor) : un NMOS commercial et un ASIC (Application-specific Integrated Circuit) nommé FGDOS. Les dispositifs ont été sélectionnés selon deux approches opposées : d'une part, la réduction des coûts permettrait d'augmenter la densité des capteurs déployés. En conséquence directe, une carte des doses plus détaillée serait obtenue pour les grands systèmes distribués comme le LHC. D'autre part, la dosimétrie peut être améliorée en déployant des détecteurs plus sensibles, ce qui permettrait de mesurer la dose lorsque les niveaux sont trop faibles pour le RADFET. De plus, des capteurs à plus haute résolution permettraient de caractériser le champ de rayonnement dans un temps plus court, c'est-à-dire avec une luminosité intégrée plus faible.La première approche a été réalisée en recherchant des solutions alternatives basées sur des dispositifs COTS (Commercial Off-The-Shelf), qui réduiraient considérablement les coûts et garantiraient une disponibilité illimitée sur le marché. À cette fin, des recherches ont été menées sur un transistor NMOS discret commercial, qui s'est révélé très sensible au rayonnement.La nécessité d'améliorer la résolution de la mesure de dose a conduit à étudier le FGDOS, un dosimètre en silicium innovant à très haute sensibilité qui permet de détecter des doses extrêmement faibles.La calibration du transistor NMOS et du FGDOS a été effectuées en exposant les dosimètres à des rayons gamma. Leur réponse au rayonnement a été caractérisée en termes de linéarité, de variabilité d'un lot à l'autre et d'effet du débit de dose. L'influence de la température a été étudiée et une méthode pour compenser l'effet de la température a été développée et mise en œuvre.Le FGDOS étant un système sur puce (SoC) avec plusieurs caractéristiques qui font du dosimètre un système extrêmement flexible, la caractérisation de ses différents modes de fonctionnement (actif, passif et autonome) a été effectuée. Suite à la première caractérisation, des questions se sont posées concernant les mécanismes de dégradation de la sensibilité affectant le dosimètre. Pour étudier ce phénomène, des campagnes d’irradiations ont été effectuées avec une puce d'essai incorporant seulement le circuit sensible au rayonnement du FGDOS. L'analyse des expériences a permis de comprendre les processus responsables de la dégradation de la sensibilité, en séparant la contribution du transistor de lecture de celle du condensateur à grille flottante. Les résultats de cette étude nous ont amenés à envisager de nouvelles solutions de conception et des méthodes de compensation.L’aptitude du transistor NMOS et du FGDOS à mesurer la dose ionisante dans les champs de rayonnement mixtes produits par le complexe d’accélérateurs du CERN a été vérifiée à l’aide de test radiatifs accélérés effectués dans le centre de tests en champs mixte à haute énergie du CERN (CHARM). / The Total Ionizing Dose (TID) monitoring is nowadays a crucial task for a wide range of applications running in harsh radiation environments. In view of the High-Luminosity upgrade for the Large Hadron Collider, the monitoring of radiation levels along the CERN’s accelerator complex will become even more challenging. To this extent, a more detailed knowledge of the radiation field in the accelerator tunnel and its adjacent areas becomes necessary to design installation, relocation or shielding requirements of electronics sensitive to radiation. Aiming to improve the monitoring of the TID delivered by the mixed radiation field generated within the accelerator system, investigations on new suitable dosimeters have been carried out.With this research, two devices have been studied and characterized to be employed as dosimeter and possibly to complete the use of the silicon sensor currently employed at CERN for TID monitoring, i.e. the RADiation-sensitive Field Effect Transistor (RADFET): a commercial NMOS, and an ASIC (Application-Specific Integrated Circuit) named FGDOS. The devices have been selected following two opposite approaches: on the one hand, reducing the costs would allow the density of the deployed sensors to increase. As a direct consequence, a more detailed dose map would be obtained for large distributed systems like the LHC. On the other hand, the radiation monitoring can be further improved by deploying more sensitive detectors, which would allow to measure the dose where the levels are too low for the RADFET. Moreover, sensors with higher resolution would permit the characterization of the radiation field in a shorter time, which means within a lower integrated luminosity.The first approach has been accomplished by searching for alternative solutions based on COTS (Commercial Off-The-Shelf) devices, which would significantly reduce the costs and guarantee unlimited availability on the market. For this aim, investigations on a commercial discrete NMOS transistor, which was found to be very sensitive to the radiation, has been carried out.The need for improving the resolution of TID monitoring led to investigate the FGDOS, which is an innovative silicon dosimeter with a very high sensitivity that permits to detect extremely low doses.The calibration of the NMOS and the FGDOS have been performed by exposing the dosimeters to γ-ray. Their radiation response has been characterized in terms of linearity, batch-to-batch variability, and dose rate effect. The influence of the temperature has been studied and a method to compensate the temperature effect has been developed and implemented.Being the FGDOS is a System-On-Chip with several features that make the dosimeter an extremely flexible system, the characterization of its operational modes (Active, Passive and Autonomous) have been performed. Following the first characterization, some questions arose concerning the sensitivity degradation mechanisms affecting the dosimeter. To investigate this phenomenon, radiation experiments were performed with a test chip embedding only the radiation sensitive circuit of the FGDOS. The analysis of the experiments allowed the understating of the processes responsible for the sensitivity degradation, by separating the contribution of the reading transistor and the floating gate capacitor. The results of this investigation led us to considerer new design solution and compensation methods.The suitability of the NMOS and the FGDOS for TID measurement in the mixed radiation field produced by the CERN’s accelerator complex has been verified by performing accelerated radiation tests at the Cern High energy AcceleRator Mixed field facility (CHARM). The consistency of both sensors with the RADFET measurement has been demonstrated. The high sensitivity of the FGDOS leads to a significant improvement in terms of TID measurement in mixed radiation fields with respect to the RadFET, especially for low radiation intensities.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O sistema de proteção radiológica estabeleceu um padrão para proteger as pessoas contra os efeitos danosos causados pela radiação ionizante tendo por base os princípios da justificação, otimização e limitação de dose. O aumento do uso das radiações em medicina e, consequentemente, dos riscos associados, promoveu a discussão sobre a proteção de pacientes. A tomografia computadorizada (TC) é uma das técnicas em radiodiagnósticos que mais contribui com a exposição do paciente e que requer esforços de otimização. Níveis de referência em radiodiagnóstico (NRD) em termos de grandezas dosimétricas foram estabelecidas em muitos países; no Brasil, os NRD ainda estão em fase de investigação, já que a cultura de proteção de pacientes ainda não é muito forte. O objetivo deste trabalho foi estudar as grandezas dosimétricas associadas à pacientes submetidos a exames de tórax rotina por TC, que são o índice de kerma no ar ponderado (CW) e volumétrico (CVOL), o produto kerma no ar comprimento (PK,L), a dose equivalente em órgãos (HT) e a dose efetiva (E). Os programas computacionais ImPACT CT, CT Expo e ImpactDose, foram usados para cálculos das doses, relativas aos protocolos de exames de tórax rotina em 19 tomógrafos amostrados. O CT Expo foi selecionado e validado através de medidas experimentais em três tomógrafos com dosímetros termoluminescentes, câmara de ionização tipo lápis, objeto simulador antropomórfico físico e objeto simulador de tronco padrão. Os resultados experimentais e calculados indicaram diferenças de até 97% nos valores de HT e E e adequada concordância para CW, CVOL e PK,L. Os dados referentes aos 19 tomógrafos foram comparados com os NRD adotados em outros países e evidenciaram que os NRD locais para exames de tórax rotina em TC podem ser estabelecidos menores que àqueles, contribuindo para aumentar a proteção radiológica do paciente. / The radiological protection system has established a standard to protect persons against the harmful effects caused by ionizing radiation that is based on the justification, optimization and dose limitation principles. The increasing use of radiation in medicine and the related risks have stressed the discussion on patient radiation protection. The computed tomography (CT) is the diagnostic radiology technique that most contributes to patient doses and it requires optimization efforts. Diagnostic reference levels (DRL) has been established in many countries in terms of CT dosimetric quantities; in Brazil, the DRLs are still under investigation since the culture of patient protection is not very strong yet. The objective of this work was to investigate the dosimetric and protection quantities related to patients undergoing CT routine chest examinations. The ImPACT CT, CT Expo and ImpactDose softwares were used for calculations of the weight and volumetric air-kerma indexes (CW and CVOL), the air kerma length product (PK,L), organ equivalent dose (HT) and the effective dose (E) for CT routine chest protocols in 19 tomographs in Belo Horizonte city. The CT Expo was selected to be validated against experimental measurements in three hospitals with thermoluminescent dosimeters and CT pencil ionization chamber in anthropomorphic and standard CT body phantoms. Experimental and calculated results indicated differences up to 97% for HT and E and acceptable agreement for CW ,CVOL and PK,L. All data from 19 tomographs showed that local DRLs for CT routine chest examinations may be chosen smaller than DRLs adopted in other countries; this would contribute to increase the radiological protection of patients.

No presente trabalho foram determinadas as concentrações de radônio em seis cavernas do Parque Estadual Turístico do Alto Ribeira (PETAR) e foi estimada a dose efetiva anual recebida pelos guias turísticos da região. O PETAR apresenta quatro núcleos de visitação: Santana, Ouro Grosso, Caboclos e Casa de Pedra e recebe anualmente cerca de 40 mil visitantes. As cavernas escolhidas foram Couto, Água Suja, Laje Branca, Morro Preto e Santana, do núcleo Santana e a caverna Alambari de Baixo do núcleo Ouro Grosso, por receberem o maior número de turistas. Os níveis de radônio foram determinados utilizando detectores de traços nucleares do estado sólido Makrofol E expostos trimestralmente por um período de 26 meses, entre Outubro de 2003 e Novembro de 2005. As concentrações de 222Rn variaram na faixa de 153 Bq.m-3 a 6607 Bq.m-3, sendo observado que, de uma maneira geral, os níveis de radônio diminuem nos períodos frios. A dose efetiva anual, considerando os cenários mais realistas, com média geométrica das concentrações, fator de equilíbrio 0,5 e tempo de exposição anual para cada caverna, variou entre 0,2 mSv.a-1 para a caverna Couto, bastante ventilada e 4,0 mSv.a-1 para a caverna Santana, a mais visitada, com galerias sem comunicação externa. Para o pior cenário, com média aritmética das concentrações, fator de equilíbrio 1 e tempo de exposição anual para todas as cavernas, a dose efetiva anual total foi 16,1 mSv.a-1. Todas as estimativas da dose efetiva anual estão abaixo de 20 mSv.a-1, sugerido como o valor limite para dose efetiva anual para exposição ocupacional pela Comissão Internacional de Proteção Radiológica (ICRP 60, 1990). / In the present work, radon concentrations in six caves of PETAR - Parque Estadual Turístico do Alto Ribeira (High Ribeira River Turistic State Park) were carried out with Makrofol E solid state nuclear track detectors (SSNTD) and used to assess the annual effective dose received by regional tour guides. The park has four visitation centers: Santana, Ouro Grosso, Caboclos e Casa de Pedra and receives nearly 40,000 people annually. The caves evaluated were Couto, Água Suja, Laje Branca, Morro Preto and Santana, from Santana center and Alambari de Baixo from Ouro Grosso center, for being the most frequently visited caves. The exposure period of the SSNTD was, at least, three months, over a period of 26 months, from October 2003 to November 2005. The 222Rn concentrations lay in a range from 153 Bq.m-3 to 6607 Bq.m-3 and we observed that, in general, for chilly weather, the radon levels decrease. The annual effective dose, considering the most realistic scenario, with geometric mean concentrations, an equilibrium factor of 0.5 and annual exposure time for each cave, varied from 0.2 mSv.a-1 for the Couto cave, strongly ventilated, to 4.0 mSv.a-1 for the Santana cave, the most frequently visited and no external communication. For the worst scenario, with arithmetic mean concentrations, equilibrium factor 1 and annual exposure time for all caves, the annual effective dose was 16.1 mSv.a-1. All assessed effective doses received by the tour guides are bellow 20 mSv.a-1, suggested as an annual effective dose limit for occupational exposure by the International Commission of Radiological Protection (ICRP 60, 1990).

No presente trabalho foram determinadas as concentrações de radônio em seis cavernas do Parque Estadual Turístico do Alto Ribeira (PETAR) e foi estimada a dose efetiva anual recebida pelos guias turísticos da região. O PETAR apresenta quatro núcleos de visitação: Santana, Ouro Grosso, Caboclos e Casa de Pedra e recebe anualmente cerca de 40 mil visitantes. As cavernas escolhidas foram Couto, Água Suja, Laje Branca, Morro Preto e Santana, do núcleo Santana e a caverna Alambari de Baixo do núcleo Ouro Grosso, por receberem o maior número de turistas. Os níveis de radônio foram determinados utilizando detectores de traços nucleares do estado sólido Makrofol E expostos trimestralmente por um período de 26 meses, entre Outubro de 2003 e Novembro de 2005. As concentrações de 222Rn variaram na faixa de 153 Bq.m-3 a 6607 Bq.m-3, sendo observado que, de uma maneira geral, os níveis de radônio diminuem nos períodos frios. A dose efetiva anual, considerando os cenários mais realistas, com média geométrica das concentrações, fator de equilíbrio 0,5 e tempo de exposição anual para cada caverna, variou entre 0,2 mSv.a-1 para a caverna Couto, bastante ventilada e 4,0 mSv.a-1 para a caverna Santana, a mais visitada, com galerias sem comunicação externa. Para o pior cenário, com média aritmética das concentrações, fator de equilíbrio 1 e tempo de exposição anual para todas as cavernas, a dose efetiva anual total foi 16,1 mSv.a-1. Todas as estimativas da dose efetiva anual estão abaixo de 20 mSv.a-1, sugerido como o valor limite para dose efetiva anual para exposição ocupacional pela Comissão Internacional de Proteção Radiológica (ICRP 60, 1990). / In the present work, radon concentrations in six caves of PETAR - Parque Estadual Turístico do Alto Ribeira (High Ribeira River Turistic State Park) were carried out with Makrofol E solid state nuclear track detectors (SSNTD) and used to assess the annual effective dose received by regional tour guides. The park has four visitation centers: Santana, Ouro Grosso, Caboclos e Casa de Pedra and receives nearly 40,000 people annually. The caves evaluated were Couto, Água Suja, Laje Branca, Morro Preto and Santana, from Santana center and Alambari de Baixo from Ouro Grosso center, for being the most frequently visited caves. The exposure period of the SSNTD was, at least, three months, over a period of 26 months, from October 2003 to November 2005. The 222Rn concentrations lay in a range from 153 Bq.m-3 to 6607 Bq.m-3 and we observed that, in general, for chilly weather, the radon levels decrease. The annual effective dose, considering the most realistic scenario, with geometric mean concentrations, an equilibrium factor of 0.5 and annual exposure time for each cave, varied from 0.2 mSv.a-1 for the Couto cave, strongly ventilated, to 4.0 mSv.a-1 for the Santana cave, the most frequently visited and no external communication. For the worst scenario, with arithmetic mean concentrations, equilibrium factor 1 and annual exposure time for all caves, the annual effective dose was 16.1 mSv.a-1. All assessed effective doses received by the tour guides are bellow 20 mSv.a-1, suggested as an annual effective dose limit for occupational exposure by the International Commission of Radiological Protection (ICRP 60, 1990).

Methods for the determination of the actinide elements in water, biological, soil and sediment samples have been developed using on-line solid phase extraction and high performance liquid chromatography (HPLC) coupled with inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS). Initial applications utilised a commercially available resin, namely TRU-Spec resin, for efficient removal of the matrix prior to elution of uranium and thorium analytes. Comparative analyses of reference materials and natural water samples from Plymouth and Dartmoor demonstrated significant improvement in precision and speed of analysis by using TRU-Spec coupled to ICP-MS compared with alpha spectrometry. Further applications of the TRU-Spec resin for the determination of the transuranic actinide elements neptunium, plutonium and americium, resulted in the successful determination of 239Pu and 237Np in biological reference materials. Detection limits were 700, 850, and 600 attograms (ag) for 237Np, 233Pu, and 241Am, respectively, for a 0.5 ml sample injection, and better than 200 ag/g with 50 ml pre-concentration when sector field (SF) ICP-MS was used. A method for the selective sequential elution of uranium and plutonium was also developed to facilitate the determination of 239Pu without interference due to the 238U1H+ polyatomic ion, caused by high concentrations of 238U in sediment samples. Investigations were performed into the use of a polymeric substrate, which was dynamically coated with chelating dyes such as xylenol orange and 4-(2-pyridylazo) resorcinol, and a silica substrate coated with permanently bonded iminodiacetic acid. The latter was used for the successful determination of uranium and thorium in certified reference material waters. However, the column was found to have a high affinity for iron, making it unsuitable for the determination of the actinides in soil and sediment samples. Subsequently, a polystyrene substrate which was dynamically coated with dipicolinic acid was used for HPLC coupled with SF-ICP-MS. Using this column it was possible to separate the various actinides from each other and from the matrix. In particular, it was possible to separate plutonium and uranium to facilitate interference-free determination of the former. The column also exhibited some selectivity for different oxidation states of Np, Pu and U. Two oxidation states each for plutonium and neptunium were found, tentatively identified as Np(V) and Pu(III) eluting at the solvent front, and Np(IV) and Pu(IV) eluting much later. Detection limits were 12, 8, and 4 fg for 237Np, 239Pu, and 241Am, respectively, for a 0.5 ml injection, and the system was successfully used for the determination of 239Pu in water, biological and soil reference materials.

Diss. (sammanfattning) Linköping : Linköpings universitet, 2008. / Härtill 5 uppsatser.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:51:59Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:57:00Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP