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Título: Protocolo para a medição de radiação gama em rochas ornamentais utilizando o espectrômetro gama NaI(TI)
Título(s) alternativo(s): Protocol for measuring gamma radiation in ornamental rocks using a Nal(Ti) gamma spectrometer
Autor(es): Geraldo, Ricardo Rossasi
Orientador(es): Paschuk, Sergei Anatolyevich
Palavras-chave: Espectrometria de raio gama
Rochas ornamentais
Radiologia
Radiação - Medição
Radon - Medição
Radiação - Dosimetria
Radiação - Medidas de segurança
Gamma ray spectrometry
Ornamental rocks
Radiology
Radiation - Measurement
Randon - Measurement
Radiation dosimetry
Radiation - Safety measures
Data do documento: 27-Mar-2026
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Citação: GERALDO, Ricardo Rossasi. Protocolo para a medição de radiação gama em rochas ornamentais utilizando o espectrômetro gama NaI(TI). 2026. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica e Informática Industrial) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2026.
Resumo: A avaliação do risco radiológico associado à presença de radionuclídeos naturais, como o 226Ra e o 222Rn em rochas ornamentais, é imperativa para garantir a conformidade normativa e a segurança no uso desses materiais como revestimentos edilícios. Diante do elevado custo e da complexidade operacional da espectrometria gama de alta resolução (HPGe), este trabalho desenvolveu um protocolo de medição alternativo utilizando o espectrômetro gama portátil AT6101C [NaI(Tl)] em ambiente laboratorial, fundamentado na determinação experimental de fatores de calibração ponderados (Fc) para a conversão de taxas de contagem em atividade específica (Bq/kg). Paralelamente, as concentrações de 222Rn foram medidas via detectores de estado sólido CR-39 e inferidas para um cenário de cômodo-padrão, onde, na ausência de renovação de ar (ACH = 0 h-1), os valores apresentaram ampla variação (6,87±0,53 a 1010±92 Bq/m3), excedendo o nível de referência da ICRP apenas sob estagnação total. Contudo, para taxas de renovação de 0,5 e 1 h-1, as concentrações reduziram-se a níveis insignificantes, evidenciando que a ventilação mínima é o fator determinante para mitigar o risco radiológico. O modelo físico-matemático simplificado permitiu inferir atividades de 226Ra para cinco amostras selecionadas, revelando uma tendência de desvio sistemático negativo em matrizes com elevada área superficial específica (SSA), onde a emanação de radônio induz a quebra do equilíbrio secular entre 226Ra e 222Rn. A validação por HPGe confirmou que todas as amostras permanecem abaixo do limite de 1000 Bq/kg estabelecido pela CNEN, enquanto os valores de dose efetiva anual (inferidas a partir do Equivalente de Dose Ambiente) estimada situaram-se entre 0,842 e 0,955 mSv/ano, significativamente inferiores ao limite de dose anual para indivíduos do público (1 mSv/ano). As análises granulométricas e mineralógicas (MEV-EDS e FRX) demonstraram que a heterogeneidade composicional e a presença de fases ricas em óxidos de ferro e alumínio influenciam diretamente a exalação de 222Rn e a variabilidade das atividades aparentes. Estatisticamente, o uso de um único Fc por grupo mostrou-se viável apenas para as rochas carbonatadas (metamórficas e sedimentares), que apresentaram plena compatibilidade interna (p > 0,05). Conclui-se que o espectrômetro portátil NaI(Tl), quando devidamente calibrado por grupo litológico, é uma ferramenta eficaz de triagem radiométrica, proporcionando agilidade analítica e redução significativa de custos operacionais em relação à espectrometria de alta resolução.
Abstract: The assessment of radiological risk associated with the presence of naturally occurring radionuclides, such as 226Ra and 222Rn in ornamental rocks, is imperative to ensure regulatory compliance and safety in the use of these materials as building cladding. Given the high cost and operational complexity of high-resolution gamma spectrometry (HPGe), this work developed an alternative measurement protocol using the portable gamma spectrometer AT6101C [NaI(Tl)] under laboratory conditions, based on the experimental determination of weighted calibration factors (Fc) for the conversion of count rates into specific activity (Bq/kg). In parallel, 222Rn concentrations were measured using CR-39 solid-state detectors and estimated for a standard-room scenario, where, in the absence of air renewal (ACH = 0 h-1), values showed a wide range (6.87±0.53 to 1010±92 Bq/m3), exceeding the ICRP reference level only under conditions of total air stagnation. However, for air renewal rates of 0.5 and 1 h-1, concentrations decreased to negligible levels, demonstrating that minimal ventilation is the determining factor in mitigating radiological risk. The simplified physicalmathematical model allowed the inference of 226Ra activities for five selected samples, revealing a tendency toward negative systematic deviation in matrices with high specific surface area (SSA), where radon emanation induces the breakdown of secular equilibrium between 226Ra and 222Rn. HPGe validation confirmed that all samples remain below the 1000 Bq/kg limit established by CNEN, while the estimated annual effective dose values (derived from the Ambient Dose Equivalent) ranged from 0.842 to 0.955 mSv/year, significantly below the annual dose limit for members of the public (1 mSv/year). Granulometric and mineralogical analyses (SEM-EDS and XRF) demonstrated that compositional heterogeneity and the presence of iron and aluminum oxide-rich phases directly influence 222Rn exhalation and the variability of apparent activities. Statistically, the use of a single Fc per group proved viable only for carbonate rocks (metamorphic and sedimentary), which showed full internal compatibility (p > 0.05). It is concluded that the portable NaI(Tl) spectrometer, when properly calibrated by lithological group, is an effective radiometric screening tool, providing analytical agility and significant reduction in operational costs compared to high-resolution spectrometry.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/40467
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