XXV SIMPOSIO PERUANO DE FÍSICA de Octubre Lima, Perú

Transcripción

1 XXV SIMPOSIO PERUANO DE FÍSICA de Octubre Lima, Perú APLICACIONES DE TÉCNICAS DE TRAZAS NUCLEARES EN EL ESTUDIO DEL MEDIO AMBIENTE MARÍA ELENA LÓPEZ HERRERA Sección Física- PUCP

2 Medio ambiente De acuerdo con el PNUMA, la preocupación por la salud y el bienestar del planeta surge a fines de la década del sesenta, cuando por primera se pudo ver imágenes satelitales de la Tierra y se cae en la cuenta de que se trata de un sistema frágil e interdependiente y que todos somos responsables de proteger.

3 Medio ambiente Cambio climático global

4 Contaminación ambiental Gases de invernadero Contaminante ambiental: agente o una combinación de agentes (físicos, químicos o biológicos) en lugares, formas y concentraciones tales que sean o puedan ser nocivos para la salud, perjudiciales para la vida vegetal o animal, o impidan el uso normal de lugares de vivienda, trabajo, recreación o aprovechamiento de los mismos.

5 Contaminación ambiental de origen radiactivo Producida por residuos radiactivos El 11 de Marzo de 2011 se produjo en Fukushima una de los accidentes nucleares más graves de la historia luego del accidente nuclear de Chernobyl. accidente-nuclear-de-fukushima

6 Contaminación ambiental radiactiva Posiblemente es la contaminación más peligrosa para los seres vivos ya que es la que más efectos produce. Contaminación nos afecta a todos por igual.

7 Contaminación ambiental radiactiva natural La naturaleza está llena de elementos radiactivos que son inestables e irradian mucha energía por desintegración. La desintegración es la transformación de la materia que expulsa naturalmente partículas α, β y radiación γ desde los núcleos atómicos. En estas reacciones nucleares se conserva el número total de nucleones y la carga eléctrica.

8 Contaminación ambiental radiactiva natural La radiactividad existe en la naturaleza sin intervención humana. En la tierra proviene de dos fuentes naturales: Materiales radiactivos existentes desde su formación, evolucionan juntos con la tierra. Materiales radiactivos generados por interacción de rayos cósmicos con materiales de la tierra que originalmente no eran radiactivos.

9 Sustancias radiactivas naturales en la tierra (edad de la tierra : 4470 millones de años ± 1%.) En las tres cadenas sólo el radón es gas. s 237 Np (10 6 años) vida media es tan corta que su cadena ya prácticamente desapareció de la tierra.

10 Sustancias radiactivas naturales en el aire Gas Gas Gas La presencia de estos isótopos de Rn en el aire depende del tipo de suelos y materiales que nos rodean.

11 Radiaciones naturales presentes en el medio ambiente

12 Contaminación radiactiva ambiental

13 OMS: Contaminante ambiental: radón gas El radón es un gas de origen natural. No tiene olor, color ni sabor. El radón se produce a partir de la desintegración radiactiva natural del uranio, que está presente de forma natural en suelos y rocas. El radón también puede estar presente en el agua. El radón emana fácilmente del suelo y pasa al aire, donde se desintegra y emite partículas radiactivas. Al respirar e inhalar esas partículas, estas se depositan en las células que recubren las vías respiratorias, donde pueden dañar el ADN y provocar cáncer de pulmón. Al aire libre, el radón se diluye rápidamente, tiene concentraciones muy bajas y no suele representar ningún problema. La concentración media de radón al aire libre varía entre 5 Bq/m 3 y 15 Bq/m 3. En cambio, en espacios cerrados, las concentraciones de radón son más elevadas, en especial en lugares como minas, cuevas y plantas de tratamiento de aguas, donde se registran los niveles más altos. En las viviendas, las concentraciones de radón oscilan entre <10 Bq/m 3 y 10,000 Bq/m 3. ctsheets/fs291/en/

14 Cómo medir gas radón: por detección de partículas alfa. Rn 222 α 3,8235 d 5,590 Mev Po 218 Detectores de α: 1) Detectores pasivos o retardados: películas fotográficas detectores termoluminiscentes, TLD. 2) Detectores activos o inmediatos: Detectores gaseosos (Cámaras de ionización, Detectores proporcionales, Contador Geiger-Muller) Detectores de centelleo Detectores semiconductores Espectrómetros α. Etc. Metodologías relativamente costosas

15 Técnicas de datación Comprendido el fenómeno de la radiactividad surgieron las técnicas de datación.

16 Técnicas de datación

17 Técnicas de trazas nucleares Mineral de Apatita con trazas producidas por fisión de Uranio, cuántas más trazas más antigüedad. www2.uca.es Entre las técnicas de datación sobresalen las que permiten determinar la edad de los minerales. Se basan en el recuento de las trazas o huellas producidas en sus cristales como consecuencia de la fisión natural de isótopos como el uranio y el torio.

18 Detectores de trazas nucleares de estado sólido (SSNTD) Los materiales que permiten observar las trazas o huellas que deja a su paso una partícula de origen radiactivo se denominan detectores de trazas nucleares.

19 Detectores de trazas nucleares de estado sólido (SSNTD)

20 Detectores de trazas nucleares producidas por partículas alfa Poder de frenado (Stopping Power) Búsqueda de nuevos materiales detectores de α

21 Detectores de trazas nucleares producidas por partículas alfa Macusanita Categoría Material del detector Baño Químico (Etching) Partícula detectable Angulo crítico Qc Mineral Olivina KOH Soln., 160 C, 6 Fe min; 10 % HF, 23 C, 30 sec. Zirconio 85 % H3PO4, 500 C, Ca Cristales 1 min Quarzo KOH Soln., 210 C, Ar (100 MeV) 10 min. Mica 48 % HF, 23 C, Ne (20 MeV) Sec- 40 min. Vidrios Sodalime glass 48 % HF, 23 C, 3 Sec. Ne (20 MeV) ~ 50 Phosphate glass 48 % HF, 23 C, 3 Sec. F (20 MeV) 1-5 Polycarbonatos 6 N NaOH, 60 C, He (0.3 MeV) ~ 2-3 Polímeros Plasticos: Lexan, Makrafol, Milar. 60 min. Cellulose Nitrate (CN): 3-6N NaOH, 50 C, H (0.5 MeV) ~ 4-8 Daicell, LR-115, CA min. 2.5 N NaOH, 60 C, 60 min. alfas radón gas Allyldiglycol Polycarbonate (CR-39) 6 N NaOH, 70 C, 1-4 hrs. H (1.0 MeV) ~ 10

22 Detectores de Rn 222 (de partículas alfa): LR115 y CR39 CR39 LR115 CR39 n-calibration-factor-of- Measurement.html

23 Detectores de Rn 222 (de partículas alfa): LR115 y CR39 GITHUNU-PUCP: LR115 GITHUNU-PUCP: CR39 GT Analytic Kodalpha. Kodalpha radondosimeters and lr115 SSNTD specications. Caracterización del LR115 y Cr39 como detectores de Rn 222 (α): propiedades, fortalezas, debilidades en las diferentes condiciones ambientales locales. Factores de calibración.

24 Tratamiento químico (grabado) y lectura de los detectores NaOH, en concentraciones, temperatura y tiempo controlados. Fondos: PUCP- Concytec

25 Lectura de los detectores: Microscopía óptica Microscopio Leica + software (PUCP) Sistema Politrack (Fondecyt)

26 Análisis estadístico de datos Acopio de datos (técnicas de muestreo) y análisis estadístico de datos.

27 Mapeos de radón 222 Lima y Callao Grilla en Villa El Salvador

28 Aplicaciones de trazas nucleares en estudios del medio ambiente LR 115: Medición de Rn 222 en interiores/exteriores (PUCP). Medición de Rn 222 en interiores (Fincyt). Medición de Rn 222 en exteriores (PUCP-Concytec). Medición de Rn 222 en subsuelo (CAP DGI-PUCP). CR39 Medición de Rn 222 en agua (PUCP). Medición de Rn 222 y descendientes en subsuelo. (CAP DGI-PUCP). Medición de Rn 222 y descendientes en polvo (partículas de orden de micras). (PUCP- Concytec). Medición de Rn 222 en sitios arqueológicos ( PUCP)

29 Proyectos Proyecto Fincyt : Mapeo de Radón ambiental en interiores en Lima y Callao. Proyecto PER 9024 ( ) en coordinación con el IPEN, IAEA: Niveles de radón en viviendas en tres regiones del Perú y creación de mapas de radón para formulación de políticas públicas. Proyecto CAP 339-DGI-2016: Mediciones de Radón 222 en subsuelo utilizando detectores de huellas nucleares. Proyecto de doctorado (Concytec): sistema de calibración para LR115 y Cr39. Proyecto de doctorado (Concytec): diseño y evaluación de nuevos detectores (diferenciar Rn222 de sus descendientes). Proyecto doctoral: Detección de radón en agua.

30 Participantes y colaboradores en los proyectos Huaca 20-PUCP: Dr. Lazlo Sajo Bohus Taller OIEA- IPEN-UNI-PUCP 05/09/2016 Colaborador. Dr. Daniel Palacios Alumnos becados Concytec-PUCP