AUTARQUIA ASSOCIADA UNIVERSIDADE DE SO PAULO

So Paulo 2014

PADRONIZAO DE Y-90 PELO MTODO CIEMAT/NIST EM SISTEMA DE CINTIAO LQUIDA E PELO MTODO DO TRAADOR EM SISTEMA DE

COINCIDENCIA 4-

Tatiane da Silva Nascimento

Dissertao apresentada como parte dos requisitos para obteno do Grau de Mestre em Cincias na rea de Tecnologia Nuclear - Aplicaes

Orientadora: Profa. Dra. Marina fallone Koskinas

INSTITUTO DE PESQUISAS ENERGTICAS E NUCLEARES Autarquia associada Universidade de So Paulo

So Paulo 2014

PADRONIZAO DE Y-90 PELO MTODO CIEMAT/NIST EM SISTEMA DE CINTIAO LQUIDA E PELO MTODO DO TRAADOR EM SISTEMA DE

COINCIDENCIA 4-

Tatiane da Silva Nascimento

Dissertao apresentada como parte dos requisitos para obteno do Grau de Mestre em Cincias na rea de Tecnologia Nuclear - Aplicaes

Orientadora: Profa. Dra. Marina Fallone Koskinas

Verso Corrigida Verso Original disponvel no IPEN

i

minha me Marlene Maria da Silva,

minha av (em memria) e ao meu pai

(em memria).

ii

AGRADECIMENTOS

Agradeo a Deus acima de tudo.

Dra. Marina Fallone Koskinas, orientadora dedicada e paciente, agradeo pelos

valiosos conhecimentos transferidos, por tantos os momentos agradveis, pela disposio

de estar sempre presente para ouvir e atender s minhas dvidas, no qual no foram

poucas.

Agradeo ao meu esposo Gregory, que sempre esteve ao meu lado.

Agradeo minha tia e amiga Luciene Maria da Silva Souza, pelos conselhos e o colo

amigo que sempre me acolheu.

Aos meus irmos valiosos Willian, Hlia, Cesar e Jakelliny.

Aos meus primos queridos Diogo, Danilo, Douglas e Denis.

Agradeo tia Neide, sempre me acolhendo com seu caf quente e palavras de conforto.

Ao meus amigos e companheiros de disciplinas Lvia, Yklys e Paulo.

minha querida irm de pesquisa Izabela Teles, por todos os momentos extremamente

agradveis.

Aos meus amigos de Centro Iber, Thiago, Karoline, Claudio e Fabio pelas tardes

descontradas com caf.

s minhas amigas Dulce, Agatha, Silvana, Jssica, Joyce e Louize.

Agradeo aos meus amados professores Vene, Maria Felix e Gildo.

Agradeo ao Dr. Mauro Dias, pela dedicao e os valiosos ensinamentos.

Agradeo MSc Ione e ao Seu Osvaldo integrantes do LMN.

Agradeo a todos os amigos e familiares, que no caberiam apenas em uma pgina, mas

sim em meu corao.

E, por fim, mas no menos importante, a todos aqueles que no foram citados acima, mas

que direta ou indiretamente contriburam para o desenvolvimento do meu trabalho.

iii

Tudo posso Naquele que me fortalece.

Fp 4:13

iv

PADRONIZAO DE Y-90 PELO MTODO CIEMAT/NIST EM SISTEMA DE

CINTIAO LQUIDA E PELO MTODO DO TRAADOR EM SISTEMA DE

COINCIDENCIA 4-

Tatiane da Silva Nascimento

RESUMO

O 90Y tem uma meia-vida de 2,7 dias, decaindo com 99,98% por emisso beta para o

estado fundamental do 90Zr. Neste trabalho foram aplicadas duas metodologias para a

padronizao do 90Y. O mtodo do traador em um sistema de coincidncia de ,

onde foi medido o emissor beta puro, misturado com um emissor de beta-gama, que

proporciona a eficincia de deteco beta. Para este mtodo, o radionucldeo 24Na, que

decai com meia-vida de 0,623 dia pela emisso beta, com energia beta mxima de

1393 keV, seguido por dois raios gama, foi usado como traador. A eficincia foi obtida,

selecionando-se o pico de absoro total com energia de 1369 keV no canal gama.

Alquotas conhecidas do traador, previamente padronizadas pelo mtodo de

coincidncia , foram misturadas com alquotas conhecidas de 90Y. A atividade do

emissor beta puro foi calculada por meio de um sistema de coincidncia por software

(SCS) usando discriminao eletrnica para alterar a eficincia de beta. O comportamento

da curva de extrapolao foi predito por meio do cdigo Esquema, que utiliza a tcnica

de Monte Carlo. O outro mtodo usado foi o mtodo CIEMAT/NIST desenvolvido para

sistemas de contagem de cintilao lquida. Para este mtodo, utilizou-se uma soluo

padro de 3H. O sistema 2100TR TRICARB foi usado para as medies, o qual opera em

coincidncia com duas fotomultiplicadoras; uma fonte externa, colocada perto do sistema

de medio foi usada para determinar o parmetro quenching. O coquetel utilizado foi o

Ultima Gold, a variao do fator de quenching foi obtida pelo uso de nitrometano. As

amostras radioativas foram preparadas em frascos de vidro com baixa concentrao de

potssio. As atividades determinadas pelos dois mtodos foram comparadas e os

resultados obtidos so concordantes dentro das incertezas experimentais. Por meio deste

trabalho, foi possvel avaliar o desempenho do mtodo CIEMAT/NIST, que apresenta

vrias vantagens em relao ao mtodo do traador, entre elas a facilidade para a

preparao das fontes, medidas simples e rpidas sem a necessidade de determinar as

curvas de extrapolao.

v

STANDARDIZATION OF Y-90 BY CIEMAT/NIST METHOD IN

SCINTILLATION COUNTING SYSTEM AND BY TRACING METHOD IN

4- COINCIDENCE SYSTEM

Tatiane da Silva Nascimento

ABSTRACT

The 90Y has a half-life of 2.7 days, decaying with 99.98 % by beta emission to the ground

state of 90Zr. In this work two methodologies for the standardization of yttrium-90 (90Y)

were applied. One was the tracing method performed in a coincidence system,

measuring the pure beta emitter mixed with a beta-gamma emitter, which provides the

beta detection efficiency. For this method, the radionuclide 24Na, which decays with half

life of 0.623 day by beta particle, with end point energy of 1393 keV followed by two

gamma-rays, was used as tracer, the efficiency was obtained by selecting the 1369 keV

total energy absorption peak at the gamma channel. Known aliquots of the tracer,

previously standardized by coincidence, were mixed with known aliquots of 90Y.

The activity was calculated by means of a Software Coincidence System (SCS) using

electronic discrimination for changing the beta efficiency. The behavior of the

extrapolation curve was predicted by means of the Esquema code, which uses the Monte

Carlo technique. The other was the CIEMAT/NIST method developed for Liquid

Scintillation Counting (LSC) systems. For this method, a 3H standard solution was used.

A TRICAB 2100TR system was used for the measurements. It operates with two

photomultipliers in coincidence and an external source placed near the measurement

system is used for determining the quenching parameter. Ultima Gold was the liquid

scintillation cocktail. In order to obtain the quenching parameter curve a nitro methane

carrier solution was used. The radioactive samples were prepared in glass vials with low

potassium concentration. The activities determined by the two methods were compared

and they are in agreement within the experimental uncertainties. By means of this work

it was possible to evaluate the performance of the CIEMAT/NIST method, which presents

several advantages with respect to the tracer method, among them is the facility for the

preparation of the sources, simple and fast measurements without the need of determining

extrapolation curves.

vi

Sumrio

1. INTRODUO ....................................................................................................... 1

1.1 Objetivos .............................................................................................................. 3

2. FUNDAMENTOS TERICOS ............................................................................. 4

2.1 Decaimento nuclear ........................................................................................... 4

2.2 Atividade ............................................................................................................ 5

2.3 Modos de decaimento nuclear ........................................................................... 5

2.3.1 Desintegrao Beta....................................................................................6

2.3.2 Decaimento gama......................................................................................8

2.4 Interao da radiao com a matria .................................................................. 9

2.4.1 Interao da radiao corpuscular com a matria ..................................... 9

2.4.2 Interao do fton com a matria .............................................................. 9

2.5 Reaes Neutrnicas ........................................................................................ 11

2.5.1 Atividade induzida por uma reao nuclear ............................................ 13

2.6 Detectores de radiao ionizante ..................................................................... 14

2.6.1 Detectores Cintiladores ........................................................................ 14

2.6.2 Detector proporcional 4 ..................................................................... 19

3. METODOLOGIA ................................................................................................. 20

3.1 Mtodo CIEMAT/NIST ................................................................................... 20

3.2 Mtodo de Coincidncias ................................................................................. 23