Radiation Protection: the experience of the Integrated Laboratory of Radioactivity Measurement and Monitoring of the ENEA Radiation Protection Institute

Resumo Técnico: Experiência em Proteção Radiológica do Laboratório Integrado da ENEA

Problema e Contexto
O artigo aborda a necessidade crítica de monitoramento preciso da contaminação interna por radiação em pessoal que trabalha em ambientes nucleares e de pesquisa, bem como na população geral durante potenciais incidentes de grande escala. O Instituto de Proteção Radiológica (IRP) da ENEA gere isto através do seu Laboratório Integrado para Monitoramento e Medição de Radioatividade (IRP-MIR), localizado em três centros na Itália: Saluggia, Casaccia e Trisaia. O desafio central reside na quantificação precisa de uma ampla variedade de radionuclídeos em matrizes biológicas complexas (principalmente urina e fezes) e amostras ambientais. As dificuldades específicas incluem as emissões de baixa energia de certos actinídeos que requerem separação química, a distinção entre diferentes formas de trítio (livre vs. organicamente ligado) e a necessidade de capacidades de triagem rápida durante emergências. O mandato do laboratório é fornecer dosimetria confiável e serviços técnicos que atendam aos padrões de ponta europeus e aos requisitos regulatórios internacionais.

Metodologia
O laboratório utiliza um conjunto de técnicas físico-químicas e radioquímicas adaptadas a radionuclídeos e tipos de amostras específicos:

• Actinídeos e Polônio (Espectrometria Alfa): Para plutônio ($^{238}\text{Pu}$, $^{239+240}\text{Pu}$), amerício ($^{241}\text{Am}$) e polônio ($^{210}\text{Po}$), o laboratório utiliza análise de urina e fezes. As amostras são mineralizadas e solubilizadas, seguidas de separação por cromatografia de troca aniônica com resinas específicas. Padrões internos ($^{242}\text{Pu}$, $^{243}\text{Am}$) são usados para avaliar o rendimento químico. Os isótopos purificados são eletrodepositados e medidos via espectrometria alfa de alta resolução por 600.000 segundos. Um método específico para $^{210}\text{Po}$ envolve a deposição espontânea em discos de prata após a mineralização a temperaturas abaixo de 90°C.
• Estrôncio-90 (Contagem Beta): A separação de $^{90}\text{Sr}$ envolve a mineralização seguida de extração usando uma resina seletiva (1.0 M 4,4'(5')-di-t-butilciclohexano[18]coroa-6 em 1-octanol). O método permite a separação de $^{90}\text{Sr}$ de sua filha $^{90}\text{Y}$. A atividade é determinada ou pela medição do crescimento de $^{90}\text{Y}$ via efeito Cherenkov ou pela contagem beta direta do precipitado. Um protocolo de triagem rápida para emergências envolve a precipitação de $^{90}\text{Sr}$ de alíquotas de 30 mL para medição simultânea de até dez amostras.
• Trítio ($^3\text{H}$) e Carbono-14 ($^{14}\text{C}$): Ambos são medidos usando Contagem de Cintilação Líquida (LSC). Para o trítio, as amostras de urina são descoloridas com carbono ativado para prevenir o quenching. O laboratório distingue entre água tritiada e trítio organicamente ligado (OBT) ao separá-los via destilação antes da contagem. Para o $^{14}\text{C}$, é empregada uma curva de calibração utilizando padrões com quenching para corrigir a perda de eficiência devido à cor da urina.
• Isótopos de Urânio e Tório: A determinação de $^{234}\text{U}$, $^{235}\text{U}$, $^{238}\text{U}$ e $^{232}\text{Th}$ é realizada utilizando Espectrometria de Massa com Plasma Acoplado Indutivamente (ICP-MS) com uma Célula de Colisão de Hélio. Isto permite a determinação de razões isotópicas e quantificação com limites de detecção muito baixos (0.1 ppt para $^{238}\text{U}$). O pré-tratamento da amostra é mínimo, exigindo frequentemente apenas diluição.

Principais Contribuições e Resultados
O artigo detalha o desempenho do laboratório ao longo de um período de quatro anos (2022–2025) através da participação em exercícios de intercomparação internacional organizados pela Associação PROCORAD®. Os resultados demonstram a competência do laboratório em múltiplos locais e radionuclídeos:

• Desempenho Geral: Os laboratórios receberam menções honrosas "TOP Lab" da PROCORAD para várias análises, incluindo trítio, urânio, plutônio, polônio, actinídeos e estrôncio em amostras biológicas.
• Análise de Viés (Bias):
  • Actinídeos em Urina: O viés foi geralmente inferior a 10% para os laboratórios de Saluggia e Casaccia, com desvios isolados mais elevados atribuídos a problemas de resolução espectral.
  • Actinídeos em Fezes: O viés variou tipicamente entre 10–15%, ocasionalmente superior devido ao alargamento de picos que afeta a distinção do traçador.
  • Polônio: Foi observado um excelente viés (0–2%) em 2023, com valores subindo para cerca de 10% nos anos subsequentes, potencialmente ligados à precisão do traçador.
  • Estrôncio-90: O laboratório de Trisaia alcançou os melhores resultados com viés inferior a 8% (média de 6%), utilizando absorção atómica para determinação do rendimento. Casaccia e Saluggia mostraram viés ligeiramente superior (média de 12%), atribuído a diferenças metodológicas na avaliação do rendimento (ICP-MS vs. absorção atómica).
  • Trítio: Observou-se baixo viés para o trítio total, enquanto o trítio organicamente ligado (OBT) apresentou um viés mais elevado, provavelmente devido à propagação de incerteza do método de subtração usado para isolar o OBT.
  • Carbono-14: O viés manteve-se baixo, com média de 3–4%.
  • Isótopos de Urânio: O viés para determinação de massa e atividade foi geralmente inferior a 10%, muitas vezes inferior a 5%. Desvios mais elevados em anos específicos foram atribuídos à inhomogeneidade das amostras, mas permaneceram dentro dos limites aceitáveis de Z-score.

Significado e Alegações
O artigo afirma que os resultados consistentemente satisfatórios nos testes de proficiência validam a competência, precisão e fiabilidade dos laboratórios IRP-MIR. Os autores enfatizam que estes exercícios de intercomparação servem como um mecanismo de melhoria contínua, ajudando a identificar áreas para otimizar a preparação e o tratamento das amostras. O significado deste trabalho reside no estabelecimento do IRP-MIR como uma instalação única na Itália, capaz de satisfazer diversas necessidades de medição e controlo de radioatividade. Ao manter padrões elevados e reduzir as incertezas de medição, o laboratório garante a segurança da população e apoia os objetivos estratégicos da ENEA, alinhando-se com os padrões internacionais estabelecidos por organismos como o ICRP, ICRU, IAEA e ISO.