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UTILIZACIÓN DE LA CÁMARA DE RADÓN DE LA UPC EN LOS ESTUDIOS DEL RIESGO RADIOLÓGICO ArturoVargas Drechsler III WORKSHOP RADÓN Y MEDIO AMBIENTE Madrid, 24-25.

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1 UTILIZACIÓN DE LA CÁMARA DE RADÓN DE LA UPC EN LOS ESTUDIOS DEL RIESGO RADIOLÓGICO ArturoVargas Drechsler III WORKSHOP RADÓN Y MEDIO AMBIENTE Madrid, de Junio de 2004

2 ÍNDICE 1)Características y comportamiento del radón y sus descendientes en la atmósfera. 2)Dosimetría del radón y su riesgo radiológico. 3)Cámara de radón de la UPC. 4)Campañas de intercomparación. 5)Sistema de medida del torón. 6)Propuesta de sistema de calidad metrológico en España. 7)Conclusiones. III WORKSHOP RADÓN Y MEDIO AMBIENTE. CÁMARA DE RADÓN DE LA UPC Y RIESGO RADIOLÓGICO

3 1. CARACTERÍSTICAS DEL RADÓN Y DESCENDIENTES Rn-222 3,82 d 5,5MeV Ra a 4,8MeV Po-218 3,05min 6,0MeV Bi ,7min 0,4-3,3MeV Pb ,8min 0,7-1,0MeV Pb a < 0,1MeV Bi d 1,2MeV Po-214 1,6x10 -4 s 7,7MeV Po d 5,3MeV Po-205 Estable Gas Radón Descendientes CADENA DE DESINTEGRACIÓN U-238

4 CÁMARA DE RADÓN DE LA UPC Y RIESGO RADIOLÓGICO 1. CARACTERÍSTICAS DEL RADÓN Y DESCENDIENTES

5 FLUCTUACIONES DIARIAS EN UNA VIVIENDA CÁMARA DE RADÓN DE LA UPC Y RIESGO RADIOLÓGICO 1. CARACTERÍSTICAS DEL RADÓN Y DESCENDIENTES

6 FLUCTUACIONES DIARIAS EN UNA VIVIENDA CÁMARA DE RADÓN DE LA UPC Y RIESGO RADIOLÓGICO 1. CARACTERÍSTICAS DEL RADÓN Y DESCENDIENTES

7 CORRELACIÓN ENTRE F Y fp CÁMARA DE RADÓN DE LA UPC Y RIESGO RADIOLÓGICO 1. CARACTERÍSTICAS DEL RADÓN Y DESCENDIENTES

8 ESPECTRO DIMENSIONAL DE PARTÍCULAS CÁMARA DE RADÓN DE LA UPC Y RIESGO RADIOLÓGICO 1. CARACTERÍSTICAS DEL RADÓN Y DESCENDIENTES Nucleación Acumulación Distribución por tamaños del diámetro de partícula medido con un clasificador electrostático Distribución por tamaños del diámetro de partículas radiactivas. Se estima mediante la aplicación del coeficiente de probabilidad de adhesión a la distribución medida con el clasificador electrostático

9 FLUCTUACIONES ESTACIONALES CÁMARA DE RADÓN DE LA UPC Y RIESGO RADIOLÓGICO 1. CARACTERÍSTICAS DEL RADÓN Y DESCENDIENTES Mes de inicio Periodo de integración de la medida en meses Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre Valores de corrección de la concentración de radón medida en función de su inicio y del periodo de integración en viviendas del Reino Unido obtenidos por Miles et al

10 MODELOS DOSIMÉTRICO DE LAS VÍAS RESPIRATORIAS CÁMARA DE RADÓN DE LA UPC Y RIESGO RADIOLÓGICO 2. DOSIMETRÍA Y RIESGO RADIOLÓGICO 1)MORFOMETRÍA: Describe la estructura y dimensiones del sistema respiratorio. 2)FISIOLOGÍA: Tasas de respiración y volúmenes de aire inhalados. 3)DEPOSICIÓN: Caracteriza la distribución inicial de partículas en las diferentes regiones anatómicas del sistema respiratorio. 4)ELIMINACIÓN: Evalúa aquellas partículas del sistema respiratorio que son eliminadas por transporte y absorción en la sangre. 5)BIOLOGÍA: Investiga los efectos biológicos de la radiación en las células de los tejidos del sistema respiratorio. 6)DOSIMETRICO: Evalúa la energía absorbida por unidad de masa en los tejidos del sistema respiratorio. MODELO ICRP 66 CONSTA DE 6 ELEMENTOS

11 ESTIMACIÓN DE LA DOSIS ABSORBIDA (modelo desarrollado por A.C. James 1988) CÁMARA DE RADÓN DE LA UPC Y RIESGO RADIOLÓGICO 2. DOSIMETRÍA Y RIESGO RADIOLÓGICO

12 CÁMARA DE RADÓN DE LA UPC Y RIESGO RADIOLÓGICO 2. DOSIMETRÍA Y RIESGO RADIOLÓGICO PROYECTO EUROPEO FI4P-CT Risk assesment of exposure to radon decay products ( ). Participación de 13 Centros de Investigación Europeos. Objetivo: estimar el riesgo en humanos por la inhalación de descendientes del radón mediante una aproximación en distintos campos de investigación: Aerosoles: propiedades y características en interiores (INTE-UPC). Modelización: implementación del modelo ICRP66. Estudios en humanos: deposición en las vías respiratorias y absorción en la sangre. Estudios en animales: Efectos biológicos a bajas exposiciones. Retrospectivo: Reconstrucción retrospectiva de las concentraciones de radón en interiores. Estudios epidemiológicos. Publicación: Final Report C.E.C. Contract FI4P-CT Georges Monchaux. Infrome CEA-R-5882(E)

13 CÁMARA DE RADÓN DE LA UPC Y RIESGO RADIOLÓGICO 2. DOSIMETRÍA Y RIESGO RADIOLÓGICO CORRELACIÓN F - f P

14 CÁMARA DE RADÓN DE LA UPC Y RIESGO RADIOLÓGICO 2. DOSIMETRÍA Y RIESGO RADIOLÓGICO CARACTERÍSTICAS DE LOS AEROSOLES

15 CÁMARA DE RADÓN DE LA UPC Y RIESGO RADIOLÓGICO 2. DOSIMETRÍA Y RIESGO RADIOLÓGICO TAMAÑO DE LA FRACCIÓN LIBRE Universidad de Brest- IRSN INTE-UPC Vargas, A., Michielsen, Le Moing, C., Rio, M., Tymen, G. and Ortega, X. Determination of 218 Po nanometer size distribution in controlled environment by two new systems. Proceedings of the VII Congress of Natural Radiation Environment. Rodas (Grecia). "Radioactivity in the Environment" Book Series, Elsevier (en proceso de impresión), 2004.Radioactivity in the Environment Intercomparación realizada en la cámara de radón del INTE sin partículas de aerosol con dos sistemas de medida distintos

16 CÁMARA DE RADÓN DE LA UPC Y RIESGO RADIOLÓGICO 2. DOSIMETRÍA Y RIESGO RADIOLÓGICO Valores representativos de los aerosoles para análisis con el modelo dosimétrico de la ICRP 66 Description of parameterRepresentative value Probability distribution Formab Unattached fraction0.1Lognormal Unattached aerosol size (AMTD)0.8 nmLognormal1.2 nm2.1 Unattached dispersion1.3Uniform Nucleation fraction0.15Right-angled triangle00.5 Nucleation aerosol size (AMAD)50 nmUniform10 nm90 nm Nucleation dispersion2.0Uniform Accumulation aerosol size (AMAD)230 nmUniform100 nm360 nm Accumulation dispersion2.1Lognormal Coarse fraction0.02Right-angled triangle Coarse aerosol size (AMAD)2.5 µmUniform1 µm4 µm Coarse dispersion1.5Uniform Equilibrium factor0.4Normal James et al.. Uncertainty analysis of the weighted equivalent lung dose per unit exposure to radon progeny in the home Rad. Prot. Dosim. 102(3), , 2002

17 CÁMARA DE RADÓN DE LA UPC Y RIESGO RADIOLÓGICO 2. DOSIMETRÍA Y RIESGO RADIOLÓGICO DISTRIBUCIÓN DE LA FRECUENCIA DE LA DOSIS EFECTIVA

18 CÁMARA DE RADÓN DE LA UPC Y RIESGO RADIOLÓGICO 2. DOSIMETRÍA Y RIESGO RADIOLÓGICO ESTIMACIÓN DE LA DOSIS EFECTIVA POR UNIDAD DE EXPOSICIÓN Estimación mediante estudios epidemiológicos (ICRP 65) Para trabajadores Para miembros del público Estimación mediante estudios dosimétricos (ICRP 66) Para miembros del público Estimación por unidad de exposición a radón (miembros del público) 1 Bq m -3 h) radón = F · 1.57·10 -6 WLM ICRP 66 ICRP 65

19 Programa de cálculo ECRS (European Comission Radon Software) CÁMARA DE RADÓN DE LA UPC Y RIESGO RADIOLÓGICO 2. DOSIMETRÍA Y RIESGO RADIOLÓGICO ESTIMACIÓN DE LA DOSIS EFECTIVA Los cálculos se pueden realizar tanto por la vía de los estudios epidemiológicos, según el BEIR VI, como mediante el uso del modelo dosimétrico del tracto respiratorio de la ICRP 66. Desarrollado por: CEPN (Centre d'étude Sur l'Evaluation de la Protection dans le Domaine Nucléaire). NRPB (National Radiological Protection Board). Permite evaluar: el riesgo a desarrollar cáncer de pulmón específicamente en la población europea para varios perfiles de exposición. la eficiencia de las diferentes técnicas de reducción de la concentración en viviendas

20 CÁMARA DE RADÓN DE LA UPC Y RIESGO RADIOLÓGICO 2. DOSIMETRÍA Y RIESGO RADIOLÓGICO ESTIMACIÓN DE LA DOSIS EFECTIVA (ECRS)

21 CÁMARA DE RADÓN DE LA UPC Y RIESGO RADIOLÓGICO 2. DOSIMETRÍA Y RIESGO RADIOLÓGICO ESTIMACIÓN DE LA DOSIS EFECTIVA (ECRS)

22 CÁMARA DE RADÓN DE LA UPC Y RIESGO RADIOLÓGICO 2. DOSIMETRÍA Y RIESGO RADIOLÓGICO ESTIMACIÓN DE LA DOSIS EFECTIVA (ECRS)

23 CÁMARA DE ATMÓSFERA CONTROLADA DE RADÓN Trazabilidad a un centro de referencia Sistema patrón de medida de radón Sistema de medida de descendientes del radón Sistema de medida de aerosoles Fuente de radón Sistema de control de la temperatura y humedad Sistema de generación de aerosoles Sistema de control de la ventilación CÁMARA DE RADÓN Instrumentos a calibrar Atmósfera de referencia Volumen de control Sistema de control de la exhalación CÁMARA DE RADÓN DE LA UPC Y RIESGO RADIOLÓGICO 3. CÁMARA DE RADÓN

24 CARACTERÍSTICAS BÁSICAS DE LA CÁMARA DE RADÓN DEL INTE-UPC CÁMARA DE RADÓN DE LA UPC Y RIESGO RADIOLÓGICO 3. CÁMARA DE RADÓN

25 SISTEMA DE MEDIDA CONCENTRACIÓN RADÓN Esquema de funcionamiento Espectro alfa característico CÁMARA DE RADÓN DE LA UPC Y RIESGO RADIOLÓGICO 3. CÁMARA DE RADÓN Rn-222

26 TRAZABILIDAD DEL SISTEMA DE MEDIDA DE RADÓN CÁMARA DE RADÓN DE LA UPC Y RIESGO RADIOLÓGICO 3. CÁMARA DE RADÓN

27 INTERCOMPARACIÓN LABORATORIOS DE REFERENCIA CÁMARA DE RADÓN DE LA UPC Y RIESGO RADIOLÓGICO 3. CÁMARA DE RADÓN Proyecto EUROMET 657: Comparison of calibration facilities for the radon activity concentration (http://www.euromet.org)

28 MEDIDAS CÁMARA DE RADÓN DEL INTE-UPC MEDIDAS CÁMARA DE RADÓN DEL INTE-UPC CÁMARA DE RADÓN DE LA UPC Y RIESGO RADIOLÓGICO 3. CÁMARA DE RADÓN

29 SISTEMA DE MEDIDA DESCENDIENTES control del proceso de medida, registro de datos toma de muestras de aire CÁMARA DE RADÓN DE LA UPC Y RIESGO RADIOLÓGICO 3. CÁMARA DE RADÓN Po-218, 6 MeV Po-214, 7.7 MeV Microcontrolador Acondicionamiento señal Detector Filtro Caudalímetro Bomba de vacío Aire aspirado Aire aspirado

30 LIBRES: Tamiz metálico en la entrada de aire SISTEMA DE MEDIDA DESCENDIENTES CÁMARA DE RADÓN DE LA UPC Y RIESGO RADIOLÓGICO 3. CÁMARA DE RADÓN Fotografía de un tamiz con microscopio Diámetrohilo = 36 m Luz = 55.5 m TOTALES: minimización deposición de partículas a la entrada por difusión

31 SISTEMA DE MEDIDA DEL TAMAÑO DE PARTÍCULAS (TSI) CÁMARA DE RADÓN DE LA UPC Y RIESGO RADIOLÓGICO 3. CÁMARA DE RADÓN Contador por condensación 3025 A Clasificador de electrostático 3081

32 SISTEMA DE MEDIDA DEL TAMAÑO DE PARTÍCULAS CÁMARA DE RADÓN DE LA UPC Y RIESGO RADIOLÓGICO 3. CÁMARA DE RADÓN

33 SISTEMA DE GENERACIÓN DE PARTÍCULAS CÁMARA DE RADÓN DE LA UPC Y RIESGO RADIOLÓGICO 3. CÁMARA DE RADÓN Esquema de funcionamiento del atomizador Atomizador Recipiente líquido de atomización Aire comprimido Salida partículas Regulación presión Entrada líquido de atomización Exceso líquido de atomización Válvula de entrada a la cámara

34 TAMAÑOS DE PARTÍCULAS GENERADOS EN LA CÁMARA CÁMARA DE RADÓN DE LA UPC Y RIESGO RADIOLÓGICO 3. CÁMARA DE RADÓN 10 gr sal / litro agua 1 gr sal / litro agua 0.1 gr sal / litro agua Aceite mineral

35 FOTOGRAFÍA CÁMARA DE RADÓN DEL INTE-UPC FOTOGRAFÍA CÁMARA DE RADÓN DEL INTE-UPC CÁMARA DE RADÓN DE LA UPC Y RIESGO RADIOLÓGICO 3. CÁMARA DE RADÓN

36 PARTICIPANTES EN LA INTERCOMPARACIÓN PARTICIPANTES EN LA INTERCOMPARACIÓN CÁMARA DE RADÓN DE LA UPC Y RIESGO RADIOLÓGICO 4. CAMPAÑAS DE INTERCOMPARACIÓN

37 Exposición de canisters y electretes SST en el interior de la cámara de radón Detectores de trazas y electretes LST LR-115 CR-39 Radosys Electrete E-perm CR-39 Landauer CR-39 NRPB CR-39 SSI CR-39 KfK CÁMARA DE RADÓN DE LA UPC Y RIESGO RADIOLÓGICO 4. CAMPAÑAS DE INTERCOMPARACIÓN

38 RESULTADOS DE LA INTERCOMPARACIÓN X. Ortega, A. Vargas, M. Rio and J.L Martín Matarranz. Contribution to the improvement of radon risk evaluation in Spain. European IRPA Congress. Florence-Italy 2002 CÁMARA DE RADÓN DE LA UPC Y RIESGO RADIOLÓGICO 4. CAMPAÑAS DE INTERCOMPARACIÓN

39 ANÁLISIS. CONDICIONES AMBIENTALES Las exposiciones se han realizado en condiciones de referencia de valor constante Se deben considerar las distintas condiciones ambientales de los lugares de trabajo La correcta determinación de la concentración de radón requiere del conocimiento de la respuesta del sistema de medida: humedad relativa temperatura presión atmosférica concentración de torón variaciones de la concentración de radón tasa de dosis CÁMARA DE RADÓN DE LA UPC Y RIESGO RADIOLÓGICO 4. CAMPAÑAS DE INTERCOMPARACIÓN

40 INFLUENCIA TEMPERATURA y H.R. EN CARBÓN ACTIVO A. Vargas, X. Ortega, I. Serrano. Response of a radon charcoal canister to climatic and radon variations in the INTE radon chamber. Proceedings IRPA 11. Madrid 2004 CÁMARA DE RADÓN DE LA UPC Y RIESGO RADIOLÓGICO 4. CAMPAÑAS DE INTERCOMPARACIÓN

41 INFLUENCIA DEL TORÓN EN TRAZAS Shinji Tokonami et. al. Contribution from thoron on the response of passive radon detectors. Health Phys. 80(6): ;2001 CÁMARA DE RADÓN DE LA UPC Y RIESGO RADIOLÓGICO 4. CAMPAÑAS DE INTERCOMPARACIÓN

42 SEGUNDA CAMPAÑA DE INTERCOMPARACIÓN 1.Estudiar la respuesta de los sistemas de medida de la concentración de radón y torón más habituales, sometidos a las condiciones ambientales que se presentan en diversos lugares de trabajo del territorio nacional. 2.Estos sistemas comprenden detectores pasivos de trazas, carbón activo, y electretes, así como los sistemas de medida en continuo cámaras de ionización, cámara de Lucas y de electrodeposición de los descendientes del radón. 3.Inicio de la campaña de intercomparación: finales de CÁMARA DE RADÓN DE LA UPC Y RIESGO RADIOLÓGICO 4. CAMPAÑAS DE INTERCOMPARACIÓN

43 CALIBRACIÓN EQUIPOS DE MEDIDA DE LA CONCENTRACIÓN DE TORÓN CÁMARA DE RADÓN DE LA UPC Y RIESGO RADIOLÓGICO 5. MEDIDA DE LA CONCENTRACIÓN DE TORÓN Recipiente de calibración (200 litros) Bomba de impulsión Fuente Torón Planchetas con solución de Radio-torio Sistema de medida de la concentración de torón basado en la electrodeposición de Po-216 Su trazabilidad se obtiene mediante comparación con una cámara de ionización (ATMOS 12x) calibrada en el PTB Circulación aire medida torón Circulación aire fuente torón

44 SISTEMA DE MEDIDA DE LA CONCENTRACIÓN DE TORÓN Po-218, 6 MeV + Bi-212, 6.1MeV Po-216, 6.8 MeVPo-214, 7.7 MeVPo-212, 8.8 MeV CÁMARA DE RADÓN DE LA UPC Y RIESGO RADIOLÓGICO 5. MEDIDA DE LA CONCENTRACIÓN DE TORÓN

45 SISTEMA PASIVO DE MEDIDA DE LA CONCENTRACIÓN DE TORÓN CÁMARA DE RADÓN DE LA UPC Y RIESGO RADIOLÓGICO 5. MEDIDA DE LA CONCENTRACIÓN DE TORÓN Rad elec E-Perm S Teflón Cámara de ionización S 250 ml Lector de Voltaje Torón

46 Propuesta de Sistema de aseguramiento de la calidad de medidas de la concentración de radón en España Realiza la lectura de equipos expuestos por el responsable de la exposición Laboratorio Lectura Empresas y organismos que realiza las medidas según protocolos Responsable Exposición Empresa o industria con potencialidad de elevado radón Cumplir con las normas especificadas en el periodo de medida Titular Actividad Laboral Fichas técnicas de los equipos de medida Normas en periodo de medida Sistema calidad Laboratorio de Referencia Realiza calibraciones Valida equipos nuevos Informes de calibración Laboratorio Calibración CSN Supervisión y control Asesora Autoridad competente Certificado de calibración Ayuntamiento, Ministerios y otros organismos competentes Requiere a los titulares la realización de medidas Autoridad Competente Sistema calidad Informe de lectura Informe de medida Formulario de solicitud Certificado de medida + Necesidad de actuaciones Certificado de acreditación Informe de resultados Informe de acciones Cumple con las especificaciones del protocolo de medida Propietario Vivienda Informe de medida CÁMARA DE RADÓN DE LA UPC Y RIESGO RADIOLÓGICO 6. SISTEMA DE ASEGUREAMIENTO DE LA CALIDAD

47 Procedimientos del sistema de calidad del responsable de exposición Procedimientos operativos Procedimientos de recepción, transporte y manipulación de los detectores. Procedimiento de lectura de los detectores. Procedimiento de exposición de los detectores. Procedimientos de aseguramiento de la calidad Procedimiento de calibración del sistema de medida. Procedimientos de verificación. Procedimientos de mantenimiento. CÁMARA DE RADÓN DE LA UPC Y RIESGO RADIOLÓGICO 6. SISTEMA DE ASEGUREAMIENTO DE LA CALIDAD

48 CONCLUSIONES 1.La evaluación del riesgo radiológico requiere del conocimiento de diversos parámetros ambientales del recinto. 2.En España se dispone de una cámara de radón de referencia que permite llevar a cabo estudios de la caracterización de equipos de medida de dichos parámetros. 3.Se ha realizado una primera campaña de intercomparación de equipos de medida de la concentración de radón. 4.Se está planificando una segunda campaña que incorpora el estudio de la influencia de distintas condiciones ambientales. 5.La implementación de un sistema de acreditación de responsables de la medida de exposición a radón permitirá garantizar la calidad de la misma. CÁMARA DE RADÓN DE LA UPC Y RIESGO RADIOLÓGICO 7. CONCLUSIONES


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