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Workshop Radón y Medio Ambiente, 24 y 25 Junio 2004 Beatriz Robles CIEMAT FUENTES DE RADÓN EN EL MEDIO AMBIENTE FUENTES DE RADÓN EN EL MEDIO AMBIENTE.

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Presentación del tema: "Workshop Radón y Medio Ambiente, 24 y 25 Junio 2004 Beatriz Robles CIEMAT FUENTES DE RADÓN EN EL MEDIO AMBIENTE FUENTES DE RADÓN EN EL MEDIO AMBIENTE."— Transcripción de la presentación:

1 Workshop Radón y Medio Ambiente, 24 y 25 Junio 2004 Beatriz Robles CIEMAT FUENTES DE RADÓN EN EL MEDIO AMBIENTE FUENTES DE RADÓN EN EL MEDIO AMBIENTE

2 Fuentes Naturales de Radiación Fuentes Externas Fuentes Internas Radiación Cósmica Radiación Terrestre Varía con: la altitud la latitud Varía dependiendo: la zona de la tierra Ingestión de Agua y Alimentos Inhalación de Aire Constante para K-40 y radionúclidos cosmogénicos H-3, Be-7, C-14 y Na-22 Variable para radionúclidos de la 3 cadenas radiactivas naturales

3 Radionúclidos de Origen Natural Cadena U * 10 9 años Cadena Th * años Cadena U * 10 8 años K * 10 9 años Rb * años

4 FUENTES NATURALES DE RADIACIÓN Exposición externa n Rayos Cósmicos n Rayos gamma terrestres Exposición interna n Inhalación n Ingestión DOSIS MEDIAS MUNDIALES Fuente Dosis Efectiva Rango Típico (mSv por año) (mSv por año) (mSv por año) (mSv por año) Total 2.4 1–10 UNSCEAR 2000

5 D OSIS I NDIVIDUAL M EDIA EN LA P OBLACIÓN M UNDIAL D EBIDA A D ISTINTAS F UENTES (mSv/año)

6 Uniones Canalizaciones Muros Fisuras Materiales porosos

7 FUENTES DE RADON AL AIRE LIBRE SUELO SUELO Es la Fuente principal Penetra en la atmósfera al cruzar la interfaz suelo-aire OCÉANOS OCÉANOS AGUAS SUBTERRANEAS AGUAS SUBTERRANEAS GAS NATURAL GAS NATURAL COMBUSTIÓN DE CARBÓN COMBUSTIÓN DE CARBÓN LA CONCENTRACIÓN DE Rn ATMOSFÉRICO A NIVEL DEL SUELO ESTÁ REGIDA POR: TASA DE EMANACIÓN PROCESOS DE DILUCIÓN ATMOSFÉRICOS EL EQUILIBRIO ENTRE EL Rn-222 Y SUS PRODUCTOS DE DESINTEGRACIÓN AL AIRE LIBRE DEPENDE EN GRAN MEDIDA DE LAS CONDICIONES METEOROLÓGICAS

8 EMANACIÓN DE RADÓN DESDE EL SUELO El escape de Rn desde el suelo se debe al retroceso de los átomos de Rn- 222, al desintegrarse el Ra- 226 en las partículas de suelo El escape de Rn desde el suelo se debe al retroceso de los átomos de Rn- 222, al desintegrarse el Ra- 226 en las partículas de suelo El proceso de difusión El proceso de difusión CAPACIDAD DE EMANACIÓN Fracción de Rn- 222 formada en el suelo que escapa hacia los poros EMANACIÓN SUELO Ra-226 Rn-222 Rn-222 Ra-226 Rn-222 Rn-222 poco importante

9 Donde: R.- tasa de emanación superficial (Bq m -2 s -1 ) Rn.- constante de desintegración de Ra-222 (s -1 ) Rn.- constante de desintegración de Ra-222 (s -1 ) F r.- capacidad de emanación C suelo, Ra.- actividad especifica de Ra-226 en el suelo (Bq kg -1 ) suelo.- densidad del suelo (kg m -3 ) suelo.- densidad del suelo (kg m -3 ) L Rn.- distancia de difusión del Rn-222 en el suelo (m) Siendo: eff.- coeficiente de difusión en masa (m2 s -1 ) eff.- coeficiente de difusión en masa (m2 s -1 ) F suelo, ps.- porosidad del suelo L Rn puede expresarse matemáticamente como: CONCENTRACIÓN DE RADÓN AL AIRE LIBRE DESPLAZAMIENTO DEL RADÓN EN EL SUELO PROCESOS CONVECTIVOS inducidos por diferencia de presiones PROCESOS CONVECTIVOS inducidos por diferencia de presiones PROCESOS DIFUSIVOStrayectoria sinuosa PROCESOS DIFUSIVOStrayectoria sinuosa

10 VALORES EXPERIMENTALES CONCENTRACIÓN EN SUELO25 Bq Kg -1 DENSIDAD DEL SUELO1.6E+3 Kg m -3 DISTANCIA DE DIFUSIÓN Lr = 1m TASA DE EMANACIÓN SUPERFICIAL = 1.7E-02 Bq m -2 s -1

11 CONCENTRACIÓN DE RADÓN AL AIRE LIBRE ESTUDIO EN CHESTER Realizado durante 6 años Realizado durante 6 años Media aritmética de la concentración de radón de 8 Bq m -3, Media aritmética de la concentración de radón de 8 Bq m -3, Distribución log-normal de los datos horarios y medias trihorarias Distribución log-normal de los datos horarios y medias trihorarias Máximas en verano y mínimas en invierno Máximas en verano y mínimas en invierno Poca variación interanual Poca variación interanual Máxima por la noche y mínima al mediodía Máxima por la noche y mínima al mediodía Máxima diurna dos veces superior a la mínima Máxima diurna dos veces superior a la mínima No correlación significativa con cinco parámetros meteorológicos No correlación significativa con cinco parámetros meteorológicos Las concentraciones varían según: Las concentraciones varían según: El lugar El lugar La hora La hora La altura con respecto al suelo La altura con respecto al suelo Las concentraciones son: Las concentraciones son: más bajos en lugares con menor profundidad de suelo, Islas y zonas Árticas más altas en zonas continentales y templadas UNSCEAR 88concentración de radón ponderada con respecto a la población 5 Bq m -3 UNSCEAR 88concentración de radón ponderada con respecto a la población 5 Bq m -31 2

12 FACTOR DE EQUILIBRIO Donde: 1.- Actividad específica del Po Actividad específica del Po Actividad específica del Pb Actividad específica del Pb Actividad específica del Po Actividad específica del Po-214Siendo: F = 0.8 valor medio representativo a 1m del suelo Si F=0.8 C Rn = 5 Bq m -3 C eq,Rn = 4 Bq m -3

13 FUENTES DE RADON EN LOS EDIFICIOS MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN SUMINISTROS DE AGUA SUMINISTROS DE AGUA SUMINISTROS DE GAS NATURAL SUMINISTROS DE GAS NATURAL SUELO O ROCA BAJO EL EDIFICIO SUELO O ROCA BAJO EL EDIFICIO LA TASA DE ENTRADA DE RADÓN EN EL INTERIOR DEPENDE : VELOCIDAD DE GENERACIÓN DE RADÓN DESDE LAS DISTINTAS FUENTES TRANSPORTE DE RADÓN A TRAVÉS DE LOS MATERIALES TRANSPORTE DE RADÓN A TRAVÉS DE LOS MATERIALES ENTRADA DE RADÓN EN EL AIRE INTERIOR ENTRADA DE RADÓN EN EL AIRE INTERIOR 5 Bq m -3 h Bq m -3 h -1 LA TASA DE ENTRADADISTRIBUCIÓN LOG-NORMAL

14 FUENTE SUELO SUBYACENTE DIFUSIÓN Donde: R.- tasa de emanación superficial (Bq m -2 s -1 ) Rn.- constante de desintegración de Ra-222 (s -1 ) Rn.- constante de desintegración de Ra-222 (s -1 ) C suelo, Ra.- actividad especifica de Ra-226 en el suelo (Bq kg -1 ) L Rn,suelo.- la distancia de difusión del Rn-222 en el suelo (m) L Rn,placa.- la distancia de difusión del Rn-222 en placa (m) suelo.- densidad del suelo (kg m -3 ) suelo.- densidad del suelo (kg m -3 ) L c.- espesor de la placa de hormigón (m) F r.- capacidad de emanación F placa,ps.- porosidad de la placa F suelo,ps.- porosidad del suelo Tasa de emanación superficial a través de una placa de hormigón

15 CONVECCIÓN La entrada de radón por convección a través de los elementos estructurales es la fuente predominante de radón en interiores. Si Ra-226 = 25 Bq Kg -1 suelo = 1.6E+03 Kg m -3 suelo = 1.6E+03 Kg m -3 F suelo,rs = 20% F r = 20% Concentración en equilibrio de gas Radón = 40 KBq m -3 Y gas suelo = 0.25 m -3 h -1 Tasa de entrada Radón = 40 Bq m -3 h -1 Tasa de infiltración desde el suelo depende: Acoplamiento entre el aire ext. y el int. Diseño Construcción Parámetros meteorológicos Hábitos de los habitantes

16 Tasa de entrada desde el suelo Componente independiente de la tasa de renovación de aireentrada por difusión Componente dependiente de la tasa de renovación de aireentrada`por convección procesos difusivos 2 Bq m 3 h- 1 procesos convectivos 60 Bq m 3 h- 1

17 Concentraciones de Ra-226, Th-232 en suelos Com.AutónomaNº med.V. Med.Rango V. Med.Rango Andalucia Aragón Asturias Baleares Canarias Cantabria C. la Mancha C. León Cataluña Extremadura Galicia Madrid Murcia Navarra La Rioja País Vasco C. Valenciana España Ra-226 Bq/Kg Th-232 Bq/Kg

18 Donde: R.- tasa de emanación superficial (Bq m-2 s-1 ) R.- tasa de emanación superficial (Bq m-2 s-1 ) F r.- capacidad de emanación edif.- densidad del material de construcción (kg m-3) edif.- densidad del material de construcción (kg m-3) C edif,Ra.- actividad especifica de Ra-226 en el material de construcción (Bq kg-1) L Rn.- distancia de difusión (m) L h.- mitad de espesor de la placa del material de construcción (m) FUENTE - MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN TASA MÁSICA DE EMANACIÓN

19 Concentraciones de Ra-226, Th-232 en materiales de construcción Tipo material Nº muestras Ra-226 Th-232 Arenas de playa Arena I Arena II Ladrillo I Ladrillo II Cemento I Cemento II Cemento III Cemento IV Cemento V551,840,7 Cemento VI635,529,6 Cemento VII Yeso I Yeso II Yeso III Yeso IV Estuco Hormigón Suelo Concentración de actividad Bq/Kg

20 Concentraciones de Ra-226, Th-232 en cementos españoles Bq/Kg Nº muest. Nº muest.

21 OTRAS FUENTES DE ENTRADA DE RADÓN EN INTERIORES SUMINISTRO DE GAS La concentración del gas natural en los pozos de producción varía de valores La concentración del gas natural en los pozos de producción varía de valores inapreciables a 50 KBq m -3 inapreciables a 50 KBq m -3 Cuando se quema desprende radón Cuando se quema desprende radón Si se da salida a las productos de combustión es una fuente insignificante Si se da salida a las productos de combustión es una fuente insignificante La entrada se produce por la ventilación natural La entrada se produce por la ventilación natural por apertura de puertas y ventanas por apertura de puertas y ventanas ventilación mecánica ventilación mecánica inflitración inflitración La tasa de entrada de radón del ext. viene determinada por: La tasa de entrada de radón del ext. viene determinada por: la concentración al aire libre la concentración al aire libre la tasa de renovación de aire la tasa de renovación de aire AIRE LIBRE SUMINISTRO DE AGUA El radón se transfiere al aire del interior de la vivienda por agitación o calefacción El radón se transfiere al aire del interior de la vivienda por agitación o calefacción Las concentraciones de radón menores en aguas superficiales que aguas subterraneas Las concentraciones de radón menores en aguas superficiales que aguas subterraneas La fracción de desgasificación aumenta con la temperatura La fracción de desgasificación aumenta con la temperatura La relación típica concentración aire - agua es Bq m -3 4 MBq m -3 La relación típica concentración aire - agua es Bq m -3 4 MBq m -3

22 FUENTES DE RADÓN EN INTERIORES. RESUMEN Los altos valores en viviendas se relacionan: Los altos valores en viviendas se relacionan: alto flujo desde el suelo alto flujo desde el suelo materiales de costrucción con alto contenido en Ra-226 materiales de costrucción con alto contenido en Ra-226 elevadas concentraciones en agua de grifo elevadas concentraciones en agua de grifo La importancia relativa del suelo es menor en las casas de apartamentos debido a su mayor volumen en relación a la planta baja. La importancia relativa del suelo es menor en las casas de apartamentos debido a su mayor volumen en relación a la planta baja. La construcción de las viviendas La construcción de las viviendas tasa de infiltración pequeña tasa de infiltración pequeña sistema de ventilación del sótano está aislado del resto de la vivienda sistema de ventilación del sótano está aislado del resto de la vivienda

23 COMPORTAMIENTO DEL RADÓN Y SUS PRODUCTOS DE DESINTEGRACIÓN DENTRO DE LOS EDIFICIOS

24 i :constante de desintegración radioactiva de los diferentes radionúclidos (i=0,1,2,3) (h -1 ) a :constante de tasa de adherencia (h -1 ) d u :constante de tasa de depósito de los descendientes no adheridos (h -1 ) d a :constante de tasa de depósito de los descendientes adheridos (h -1 ) p 1 :probabilidad de que el descendiente sea libre COMPORTAMIENTO DE LOS PRODUCTOS DE DESINTEGRACIÓN DEL RADÓN

25 PROCESOS BÁSICOS QUE INFLUYEN EN LA CONCENTRACIÓN DE LOS PRODUCTOS DE DESINTEGRACIÓN DEL RADÓN SON BIEN CONOCIDOS CUALITATIVAMENTE CUANTITATIVAMENTE LA MAYOR INCERTIDUMBRE RADICA EN LA DETERMINACIÓN DE LA TASA DE DEPÓSITO DE LOS PRODUCTOS DE DESINTEGRACIÓN LIBRES


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