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

Fuentes Naturales de Radiación Fuentes Externas Fuentes Internas Radiación Cósmica Radiación Terrestre Ingestión de Agua y Alimentos Inhalación de Aire Varía con: la altitud la latitud Varía dependiendo: la zona de la tierra 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

Radionúclidos de Origen Natural Cadena U-238 4.5 * 109 años Cadena Th-232 1.4 * 1010 años Cadena U-235 7.0 * 108 años K-40 1.3 * 109 años Rb-87 4.7 * 1010 años

FUENTES NATURALES DE RADIACIÓN DOSIS MEDIAS MUNDIALES Fuente Dosis Efectiva Rango Típico (mSv por año) (mSv por año) Exposición externa Rayos Cósmicos 0.4 0.3-1.0 Rayos gamma terrestres 0.5 0.3-0.6 Exposición interna Inhalación 1.2 0.2-10 Ingestión 0.3 0.2-0.8 Total 2.4 1–10 UNSCEAR 2000

DOSIS INDIVIDUAL MEDIA EN LA POBLACIÓN MUNDIAL DEBIDA A DISTINTAS FUENTES (mSv/año)

Uniones Canalizaciones Muros Fisuras Materiales porosos

FUENTES DE RADON AL AIRE LIBRE SUELO Es la Fuente principal Penetra en la atmósfera al cruzar la interfaz suelo-aire OCÉANOS AGUAS SUBTERRANEAS GAS NATURAL 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

EMANACIÓN DE RADÓN DESDE EL SUELO Rn-222 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 poco importante CAPACIDAD DE EMANACIÓN Fracción de Rn-222 formada en el suelo que escapa hacia los poros

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

VALORES EXPERIMENTALES CONCENTRACIÓN EN SUELO 25 Bq Kg -1 DENSIDAD DEL SUELO 1.6E+3 Kg m-3 DISTANCIA DE DIFUSIÓN Lr = 1m TASA DE EMANACIÓN SUPERFICIAL = 1.7E-02 Bq m-2 s-1

CONCENTRACIÓN DE RADÓN AL AIRE LIBRE Las concentraciones varían según: El lugar La hora La altura con respecto al suelo Las concentraciones son: más bajos en lugares con menor profundidad de suelo, Islas y zonas Árticas más altas en zonas continentales y templadas UNSCEAR 88 concentración de radón ponderada con respecto a la población 5 Bq m-3 1 2 ESTUDIO EN CHESTER Realizado durante 6 años Media aritmética de la concentración de radón de 8 Bq m-3, Distribución log-normal de los datos horarios y medias trihorarias Máximas en verano y mínimas en invierno Poca variación interanual Máxima por la noche y mínima al mediodía Máxima diurna dos veces superior a la mínima No correlación significativa con cinco parámetros meteorológicos

FACTOR DE EQUILIBRIO Siendo: Donde: 1.- Actividad específica del Po-218 2.- Actividad específica del Pb-214 3.- Actividad específica del Po-214 F = 0.8 valor medio representativo a 1m del suelo Si F=0.8 CRn = 5 Bq m-3 Ceq,Rn = 4 Bq m-3

FUENTES DE RADON EN LOS EDIFICIOS MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN SUMINISTROS DE AGUA SUMINISTROS DE GAS NATURAL 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 ENTRADA DE RADÓN EN EL AIRE INTERIOR LA TASA DE ENTRADA DISTRIBUCIÓN LOG-NORMAL 5 Bq m-3 h-1 - 102 Bq m-3 h-1

FUENTE SUELO SUBYACENTE DIFUSIÓN Tasa de emanación superficial a través de una placa de hormigón Donde: R.- tasa de emanación superficial (Bq m-2 s-1) Rn .- constante de desintegración de Ra-222 (s-1) Csuelo, Ra .- actividad especifica de Ra-226 en el suelo (Bq kg-1) LRn,suelo .- la distancia de difusión del Rn-222 en el suelo (m) LRn,placa .- la distancia de difusión del Rn-222 en placa (m) suelo .- densidad del suelo (kg m-3) Lc.- espesor de la placa de hormigón (m) Fr .- capacidad de emanación Fplaca,ps.- porosidad de la placa Fsuelo,ps.- porosidad del suelo

Concentración en equilibrio de gas La entrada de radón por convección a través de los elementos estructurales es la fuente predominante de radón en interiores. CONVECCIÓN Si cRa-226 = 25 Bq Kg-1 suelo = 1.6E+03 Kg m-3 Fsuelo,rs = 20% Fr = 20% Concentración en equilibrio de gas Radón = 40 KBq m-3 Tasa de entrada Radón = 40 Bq m-3 h-1 Y gas suelo = 0.25 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

Tasa de entrada desde el suelo Componente independiente de la tasa de renovación de aire entrada por difusión Componente dependiente de la tasa de renovación de aire entrada`por convección procesos difusivos 2 Bq m3 h-1 procesos convectivos 60 Bq m3 h-1 T I > T0 T C > T0 Viento 222Rn

Concentraciones de Ra-226, Th-232 en suelos Com.Autónoma Nº med. V. Med. Rango V. Med. Rango Andalucia 126 29.0 8-82 30.0 5-79 Aragón 44 35.8 48-72 34.7 16-77 Asturias 17 43.7 20-167 44.5 21-81 Baleares 11 34.5 23-70 31.2 10-58 Canarias 30 51.2 21-136 64.7 32-169 Cantabria 94 44.3 10-141 45.8 8-87 C. la Mancha 119 29.4 9-65 42.4 9-108 C. León 144 38.8 9-300 41.4 8-128 Cataluña 45 39.5 13-138 38.4 7-96 Extremadura 73 49.5 11-240 56.8 9-258 Galicia 71 93.9 18-310 68.4 10-215 Madrid 37 48.6 12-158 57.7 7-139 Murcia 16 31.5 18-63 24.6 11-45 Navarra 15 33.5 19-80 28.6 16-39 La Rioja 12 42.2 16-69 50.4 27-85 País Vasco 45 45.1 9-93 46.5 8-92 C. Valenciana 32 28.1 8-61 29.4 10-66 España 952 38.9 8-310 41.0 5-258 Ra-226 Bq/Kg Th-232 Bq/Kg

FUENTE - MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN Donde: R.- tasa de emanación superficial (Bq m-2 s-1) Fr.- capacidad de emanación edif.- densidad del material de construcción (kg m-3) Cedif,Ra.- actividad especifica de Ra-226 en el material de construcción (Bq kg-1) LRn.- distancia de difusión (m) Lh.- mitad de espesor de la placa del material de construcción (m) TASA MÁSICA DE EMANACIÓN

Concentraciones de Ra-226, Th-232 en materiales de construcción Tipo material Nº muestras Ra-226 Th-232 Arenas de playa 6 5.9 3.7 Arena I 4 30.3 27.7 Arena II 7 7.0 2.9 Ladrillo I 3 55.1 43.6 Ladrillo II 8 73.2 59.9 Cemento I 3 25.1 19.6 Cemento II 7 421.8 599.4 Cemento III 5 94.7 66.6 Cemento IV 4 23.3 18.5 Cemento V 5 51,8 40,7 Cemento VI 6 35,5 29,6 Cemento VII 7 53.6 37.7 Yeso I 3 9.6 4.4 Yeso II 5 35.9 26.3 Yeso III 7 50.7 34.0 Yeso IV 5 11.1 7.4 Estuco 4 8.1 4.8 Hormigón 24 29.9 31.8 Suelo 12 14.8 11.8 Concentración de actividad Bq/Kg

Concentraciones de Ra-226, Th-232 en cementos españoles Bq/Kg muest.

OTRAS FUENTES DE ENTRADA DE RADÓN EN INTERIORES La entrada se produce por la ventilación natural por apertura de puertas y ventanas ventilación mecánica inflitración La tasa de entrada de radón del ext. viene determinada por: la concentración al aire libre 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 Las concentraciones de radón menores en aguas superficiales que aguas subterraneas La fracción de desgasificación aumenta con la temperatura La relación típica concentración aire - agua es 10-4 400 Bq m-3 4 MBq m-3 SUMINISTRO DE GAS La concentración del gas natural en los pozos de producción varía de valores inapreciables a 50 KBq m-3 Cuando se quema desprende radón Si se da salida a las productos de combustión es una fuente insignificante

FUENTES DE RADÓN EN INTERIORES. RESUMEN Los altos valores en viviendas se relacionan: alto flujo desde el suelo materiales de costrucción con alto contenido en Ra-226 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 construcción de las viviendas tasa de infiltración pequeña sistema de ventilación del sótano está aislado del resto de la vivienda

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

COMPORTAMIENTO DE LOS PRODUCTOS DE DESINTEGRACIÓN DEL RADÓN li: constante de desintegración radioactiva de los diferentes radionúclidos (i=0,1,2,3) (h-1) la: constante de tasa de adherencia (h-1) ldu: constante de tasa de depósito de los descendientes no adheridos (h-1) lda: constante de tasa de depósito de los descendientes adheridos (h-1) p1 : probabilidad de que el descendiente sea libre

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