Quantificação de rádio em água pela técnica de fluorescência de raios X por reflexão total simulada por Monte Carlo
| Ano de defesa: | 2022 |
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| Autor(a) principal: |
Hermógenes, Gustavo
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| Orientador(a): |
Zambianchi Junior, Pedro
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| Banca de defesa: |
Melquiades, Fábio Luiz
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Kappke, Jaqueline
,
Antoniassi, Marcelo
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Zambianchi Junior, Pedro
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| Tipo de documento: | Dissertação |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
| Idioma: | por |
| Instituição de defesa: |
Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Curitiba |
| Programa de Pós-Graduação: |
Programa de Pós-Graduação em Física e Astronomia
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| Departamento: |
Não Informado pela instituição
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| País: |
Brasil
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| Palavras-chave em Português: | |
| Área do conhecimento CNPq: | |
| Link de acesso: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/29727 |
Resumo: | O rádio (Ra) é um elemento radioativo de ocorrência natural e sua dispersão no meio ambiente está ligada também a atividades de extração em indústrias como de minério e petróleo. Ao ser ingerido, por meio de água ou alimentos, o Ra tende a se acumular nos ossos, oferecendo maior risco de desenvolvimento de doenças degenerativas ligadas a exposição à radiação, como osteosarcomas. Devido ao potencial risco à saúde, entidades internacionais como a Organização Mundial da Saúde estabeleceram diretrizes sobre os níveis máximos de contaminação de Ra em água. As técnicas mais comuns para determinação destes níveis atingem alta sensibilidade e baixos limites de detecção, porém estão ligadas a métodos de preparação e medida altamente complexos e demorados. A fluorescência de raios X por reflexão total, do inglês Total Reflection X-ray Fluorescence (TXRF) é uma técnica espectroscópica de análise multi-elementar bem estabelecida para a determinação de elementos traço em variados tipos de amostras. O objetivo deste trabalho foi propor a aplicação desta técnica, utilizando tubos de raios X, para a determinação de Ra em água. O estudo foi desenvolvido por meio de simulações de Monte-Carlo, utilizando o software de transporte de partículas Monte Carlo N-Particle (MCNP). Um sistema de TXRF, equipado com tubo de raios X de molibdênio e detector SDD, foi então modelado e espectros de amostras contendo Ra, baseadas no material de referência certificado SRM4796, foram simulados. Uma medida experimental de TXRF, de uma amostra de água ultrapura, foi realizada para comparação com os espectros simulados. Gálio (Ga) foi utilizado como padrão interno nas simulações e no experimento. Os objetivos específicos deste trabalho foram avaliar a capacidade do MCNP em modelar e simular sistemas de TXRF e seu domínio de aplicação, construir uma curva de calibração de massa de Ra em relação ao Ga, e determinar os limites de detecção e quantificação de Ra do sistema simulado para avaliar as condições de aplicabilidade da técnica proposta. Os resultados mostraram que o sistema modelado no MCNP foi capaz de reproduzir características típicas de sistemas de TXRF, que as simulações reproduziram os dados experimentais para a amostra de água ultrapura, em relação ao padrão interno, e podem ser utilizadas para análises quantitativas de contagens líquidas de picos de fluorescência próximos. A curva de calibração foi obtida com base nas simulações de amostras padrão e foi capaz de recuperar a massa de uma amostra arbitrária simulada. Os limites de detecção e quantificação obtidos podem ser alcançados por sistemas equipados com tubos de raios X reportados na literatura. Para atingir as diretrizes internacionais, a evaporação foi explorada como método de pré-tratamento, e o tempo de aquisição também foi estudado para melhoria da técnica, de forma que os limites obtidos atingem as massas equivalentes às diretrizes estabelecidas para o radioisótopo de maior abundância natural, 226Ra. Portanto, as simulações mostraram que a técnica de TXRF, utilizando tubos de raios X, pode ser utilizada como uma checagem rápida e de rotina para a determinação de Ra em corpos d’água. |