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Medida de radón disuelto en aguas de manantiales, pozos y fuentes de Extremadura M. Galán López, A. Martín Sánchez y V. Gómez Escobar Dpto. de Física,

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1 Medida de radón disuelto en aguas de manantiales, pozos y fuentes de Extremadura M. Galán López, A. Martín Sánchez y V. Gómez Escobar Dpto. de Física, Universidad de Extremadura

2 Objetivos: -Analizar las concentraciones de radón disuelto en aguas subterráneas que emergen en fuentes, pozos, manantiales y balnearios. -Empleo del radón como indicador de la presencia de otros radionulceidos naturales en el agua. -Estudiar posibles correlaciones de las concentraciones de radón con: - variables físicas del agua (pH, temperatura) - grado de extinción de la muestra (parámetro SQP(E)) - materiales del acuífero - presencia de otros radionucleidos (U, Ra) en el agua -Estimación de la contribución a la dosis por inhalación del radón que emana del agua en el punto de recogida y por ingestión del radón disuelto.

3 Rn Elemento natural radiactivo, emisor isótopos: 222 Rn, 220 Rn (torón) y 219 Rn(actinón) Características radiactivas Descendiente del 238 U Más pesado de los gases nobles Características químicas Soluble en compuestos orgánicos y en agua 222 Rn 218 Po 214 Po (6,00 MeV) 3,11 min (5, 49 MeV) 3,82 d (6,00 MeV) 3,11 min Pb... Introducción

4 Radionúclido Energía MeV) Distancia en tejido ( m) 222 Rn5, Po6, Po7,6971 Alto riesgo de daño en las células por la acción de las partículas Riesgos para la salud Inhalación: mayor probabilidad de desarrollar cáncer de pulmón Ingestión: mayor probabilidad de desarrollar cáncer de estómago ÓrganoEspesor pared Pulmón [5 – 110] m Aparato digestivo[3 – 20] mm Pared celular [5-10] m aerosol 222 Rn ¿Por qué radón?

5 Procedimiento de medida Ventajas para espectrometría : Geometría 4 Eficiencias de recuento cercanas al 100% Preparación de muestras muy simple y rápida Poco volumen de muestra Técnica de medida: Centelleo líquido Elementos: Equipo de medida: Quantulus 1220 TM (Wallac Oy) 2 tipos de cócteles: RADONS ® (Etrac Lab. Inc) RADONEX (fabricación propia) Viales: polietileno de 22 mL (Packard) Patrones de calibración: disolución de 226 Ra (CIEMAT) Características del procedimiento: Tiempo de medida: 200 minutos Volumen de muestra: 10 mL Volumen de cóctel: 10 mL Cóctel de centelloPSAEficiencia (%)MDA (Bq L -1 ) RADONS RADONEX Rn 218 Po 214 Po

6 Características del método Procesado de gran cantidad de muestras CÓCTEL AGUA Facilidad y rapidez en la preparación Muestreo in situ MDA = 0.1 BqL -1 Eficiencia > 80 % Fondo = cpm Tiempo de recuento = 200 min Volumen = 10 mL Rendimiento del proceso

7 Instrumentación Apantallamientos activo y pasivo Espectrómetro Quantulus 1220 TM Dos analizadores multicanal programables Analizador de altura de pulsos (PSA)

8 Calibración y puesta a punto Elección del PSA PSA = 115

9 Calibración y puesta a punto Elección del tipo de vial Mejor resolución con los viales de polietileno

10 Calibración y puesta apunto Relación cóctel/muestra MDA = 0.13 BqL -1 Eficiencia > 80 % Fondo = cpm Tiempo de recuento = 200 min Volumen = 10 mL Rendimiento del proceso Mejor relación: 10/10 mL

11 Calibración y puesta a punto Difusión del radón a través del vial Periodo de semidesintegración experimental: days Teórico: days (Browne,1986) La difusión del radon a través del vial, si la hay, es despreciable.

12 Calibración y puesta a punto Extinción

13 Calibración y puesta a punto Interferencias con otros radionúclidos

14 Calibración y puesta a punto Validación

15 Leyenda puntos de muestreo: fuentes pozos manantiales Aplicación

16 Ficha de muestras

17

18 Cálculos de las concentraciones de actividad de 222 Rn CPM medida = cuentas por minuto de la muestra en la ventana de recuento CPM fondo = cuentas por minuto del fondo en la venta de recuento = constante de desintegración del radón t1 = recogida de la muestra t2 = final de la medida V = volumen de muestra (10 mL) = eficiencia total - Representación de las concentraciones de actividad de todas las muestrasRepresentación de las concentraciones de actividad de todas las muestras - Representación de rangos de actividad del total de las muestras - Representación de histogramas por modo de afloramiento (fuentes, pozos, manantiales y balnearios) Comportamiento de tipo lognormal Estudio estadístico de los datos

19 Rango de valores: [0,2 – 1200] BqL -1 Concentraciones de actividad de todas las muestras analizadas

20 Histogramas de concentración de actividad Todas las muestras Media aritmética: 98 Bq L -1 Media geométrica: 30 Bq L -1 Media aritmética: 105 Bq L -1 Media geométrica: 37 Bq L -1 Fuentes Pozos Manantiales y balnearios Media aritmética: 71 Bq L -1 Media geométrica: 15 Bq L -1

21 rocas metamórficas granitos pizarras cuarcitas material detrítico areniscas Leyenda hidrogeológica: Leyenda puntos de muestreo: fuentes pozos manantiales Estudio Hidrogeológico

22 EURATOM Se reproduce el comportamiento de tipo lognormal > 33 %

23 Estimación de la dosis b) Dosis por ingestión Inconvenientes: - Muy pocos modelos propuestos en la bibliografía - No existen, internacionalmente, factores de conversión aceptados para la dosis efectiva compormetida - UNSCEAR, Sv Bq -1 - NRC, Sv Bq -1 a)Dosis por inhalación Suposiciones: - La deposición del 222 Rn y sus hijos de corta vida se producen en la zona bronquial - Se produce irradiación del tejido del pulmón (células basales) - Rango de recorrido de las partículas en tejido es aproximadamente de 50 m - Las paredes del pulmón tienen un espesor desde la viscosa hasta las células basales de 15 a 110 m - El espesor de las células basales es de 5 a 10 m Método propuesto por CRAWFORD-BROWN y COTHERN (87) posteriormente modificado por BARNETT y McKLVEEN (92)

24 Tipo de muestraRangos de concentración (Bq L -1 ) Rango de dosis por inhalación (mSv a -1 ) Rango de dosis efectiva comprometida (mSv a -1 ) Fuentes[0,2 – 555] [ ,1][ ,5] Pozos[0,2-1200] [ ][ ,3] Manantiales[0,3 -553] [ ,9][ ,5] Balnearios[ ][0,1 - 5,1] [ –1,3] Dosis media en España: 3,5 m Sv a -1 34% 2,90% 13,60% 10,10% 8,70% 0,30% 30,40% Radón y descendientes Torón y descendientes Radiación externa Rayos cósmicos Radiación interna (rayos del 40 K) Usos médicos Otros (residuos nucleares, lluvia...) Fuente, CSN

25 Conclusiones Procedimiento de medida rápido y sin preparación de muestras tediosa. Aplicación satisfactoria del método a muestras ambientales, todas las concentraciones son superiores a la MDA. Rangos de concentración entre 0.2 Bq L -1 y 1200Bq L -1 La continuación de la investigación permitirá la obtención de un mapa de riesgo para el 222 Rn en Extremadura que podrá ser comparado con el Mapa de Radiación Natural en la región. El cálculo de las concentraciones de actividad de las muestras analizadas revela un comportamiento de tipo lognormal. Se reproduce en el tipo de afloramiento. El análisis de otros radionúclidos disueltos en el agua de puntos de muestreo con concentraciones superiores a los 500 Bq L -1 se están analizando en este momento. El estudio hidrogeológico reveló una fuerte correlación con el tipo de material del acuífero. Granitos > Cuarcitas > R. Metamórficas > Areniscas > Pizarras > Material Detrítico

26 Agradecimientos: - Consejo de Seguridad Nuclear, proyecto (SRA/646/2003/640.00)


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