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Workshop 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. 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.

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Workshop Radón y Medio Ambiente, 24 y 25 Junio 2004

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

  2. Fuentes Naturales de Radiación 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 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

  3. 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 Radionúclidos de Origen Natural

  4. 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

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

  6. Materiales porosos Muros Fisuras Canalizaciones Uniones

  7. FUENTES DE RADON AL AIRE LIBRE • SUELOEs 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

  8. EMANACIÓN Rn-222 Rn-222 Rn-222 Rn-222 Ra-226 Ra-226 SUELO CAPACIDAD DE EMANACIÓN Fracción de Rn-222 formada en el suelo que escapa hacia los poros 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 proceso de difusión poco importante

  9. PROCESOS CONVECTIVOS inducidos por diferencia de presiones • PROCESOS DIFUSIVOS trayectoria sinuosa CONCENTRACIÓN DE RADÓN AL AIRE LIBRE DESPLAZAMIENTO DEL RADÓN EN EL SUELO 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

  10. 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 VALORES EXPERIMENTALES

  11. 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 CONCENTRACIÓN DE RADÓN AL AIRE LIBRE

  12. FACTOR DE EQUILIBRIO Siendo: 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 Donde: 1.- Actividad específica del Po-218 2.- Actividad específica del Pb-214 3.- Actividad específica del Po-214

  13. LA TASA DE ENTRADA DISTRIBUCIÓN LOG-NORMAL 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 5 Bq m-3 h-1 - 102 Bq m-3 h-1

  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) 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 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 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 Ygas 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

  16. 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 Viento T I > T0 T C > T0 222Rn

  17. Concentraciones de Ra-226, Th-232 en suelos Th-232 Bq/Kg Ra-226 Bq/Kg 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

  18. 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

  19. Concentración de actividad Bq/Kg 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 Concentraciones de Ra-226, Th-232 en materiales de construcción

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

  21. AIRE LIBRE • 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 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 OTRAS FUENTES DE ENTRADA DE RADÓN EN INTERIORES

  22. 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

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

  24. 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

  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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