PROTECCIÓN RADIOLÓGICA OCUPACIONAL EN LA PUESTA EN MARCHA DEL LABORATORIO MOCK UP

Transcripción

1 PROTECCIÓN RADIOLÓGICA OCUPACIONAL EN LA PUESTA EN MARCHA DEL LABORATORIO MOCK UP Presentado por: Lic. SUAREZ PRIETO, FEDERICO G. Complejo Tecnológico Pilcaniyeu Ing. GIOMI, AYELÉN G. Seguridad Radiológica y Nuclear giomi@cnea.gov.ar

2 DESCRIPCIÓN DE LA INSTALACIÓN Y EL PROCESO DE ENRIQUECIMIENTO

3 DESCRIPCIÓN DE LA INSTALACIÓN La Planta de Enriquecimiento está ubicada en la Provincia de Río Negro a 60 km de Bariloche. El proyecto Pilcaniyeu consiste en enriquecer el Uranio a través del método de difusión gaseosa, aumentado la concentración de U235 respecto de su porcentual en la naturaleza.

4 DESCRIPCIÓN DE LA INSTALACIÓN ESTACIÓN SICADE: Se realiza la recepción, muestreo, almacenamiento y conexión a cascada de los cilindros con UF 6. MÓDULO MOCK UP: Se encuentran los difusores gaseosos y se realiza la toma de muestras de UF 6 para control de proceso y tareas de mantenimiento. TALLER DE REPARACIÓN DE COMPRESORES: Se realizan operaciones programadas de mantenimiento de equipos. Los mismos se descontaminan in situ de manera de llegar con la menor contaminación posible al taller.

5 DESCRIPCIÓN DE LA INSTALACIÓN Fig. 1: Plano del Laboratorio Mock Up

6 PROCESO DE ENRIQUECIMIENTO POR DIFUSIÓN GASEOSA El UF pasa por membranas que 6 filtran el gas permitiendo aumentar el porcentaje de U-235 respecto al natural. El coeficiente de separación isotópica conseguido en una única etapa de difusión es muy pequeño por lo que, resulta necesaria la repetición. Fig. 2: Procesos de Difusión gaseosa

7 PROCESO DE ENRIQUECIMIENTO POR DIFUSIÓN GASEOSA La difusión gaseosa sólo puede operar si el Uranio ingresa en forma gaseosa: el UF 6 sublima a 55 C. Tabla 1: Peso atómico y molecular del U238 y U235. Isotopos Peso atómico Peso molecular U U Moléculas con E cinética V(U238) V(U235) Fig. 3: Porción de cascada - Difusión gaseosa

8 PROCESO DE ENRIQUECIMIENTO POR DIFUSIÓN GASEOSA Sistemas auxiliares y características de seguridad El pasivado con fluoruros, por lo corrosivo del UF. 6 Línea de nitrógeno gaseoso para barrido del UF. 6 La presión es sub-atmosférica en cualquier punto de proceso. Principios de redundancia y diversidad en sistemas y componentes que resultan críticos a la seguridad. Utilización de aceites fluorados que son inertes al UF para la 6 lubricación de compresores, bombas de vacío, sellos y asientos de válvulas en contacto con el gas de proceso.

9 PROPIEDADES Y RIESGOS ASOCIADOS

10 PROPIEDADES Y RIESGOS ASOCIADOS Los riesgos asociados al manejo de compuestos de uranio dependen de diversos parámetros, como el estado físico, la composición química y el enriquecimiento.

11 PROPIEDADES A temperatura y presión ambientes, el UF 6 es un sólido cristalino de color blanco. A mayores temperaturas el UF 6 es un gas incoloro con densidad 12 veces mayor que la densidad del aire. Fig. 4: A la izquierda Cristales del UF 6 y a la derecha la sublimación Fig. 5:Digrama de Fases del UF 6

12 PROPIEDADES Hidrolisis del UF 6 El UF 6 puede reaccionar con la humedad del ambiente y formar compuestos solubles de Uranio: UO 2 F 2 y HF. A temperatura ambiente y dependiendo la humedad relativa del aire los productos de la hidrolisis pueden salir en forma de niebla blanca.

13 RIESGOS ASOCIADOS Riesgo Radiológico En la naturaleza, el Uranio natural está constituido principalmente por tres isotopos: Tabla 2: Propiedades de los isótopos del Uranio natural. PROPIEDADES U-234 U-235 U-238 Vida media años 703,8 x 10 6 años 4,468 x 10 9 años Actividad Específica 231, 3 MBq/g Bq/g Bq/g Masa de Uranio 0,0053% 0,711% 99,284%

14 RIESGOS ASOCIADOS Riesgo Radiológico Principalmente Alfa: U-238, U-234,U-235, radionucleídos de la cadena de desintegración. Beta (muy baja): radionucleídos de la cadena de desintegración (Pa-234m). La radiación β puede producir rayos X secundarios debido a la radiación de frenado en el UF 6 y en la pared del cilindro. Gamma (muy baja): productos de desintegración del U-238 y U-235 (Th-234, Pa-234m, y Th-231). Se atenúan con el material de U y permanecen blindadas por los mismos equipos que lo contienen. Neutrones: prácticamente despreciable, por fisión espontánea. Aumenta con el enriquecimiento, en los compuestos fluorados por reacción 19 F(,n) 22 Na.

15 RIESGOS ASOCIADOS Incorporación Incorporar UF 6 y sus productos de hidrólisis (UO 2 F 2 y HF) produce: TOXICIDAD QUÍMICA DEL URANIO SOLUBLE: el Uranio es un metal pesado, afecta a los riñones (disfunciones renales). TOXICIDAD QUÍMICA DEL HF: provoca quemaduras en el tracto respiratorio y pulmones. TOXICIDAD QUÍMICA del ión fluoruro: a partir de la disolución del UO 2 F 2 en los fluidos corporales. RADIOTOXICIDAD, principalmente debido a la radiación alfa: por la actividad específica de los isotopos de Uranio, se afectan los órganos donde queda retenido (el riñón para compuestos solubles y los pulmones para insolubles).

16 PROPIEDADES Y RIESGOS ASOCIADOS Incorporación- Toxicidad química En los compuestos de Uranio natural transferible y bajo grado de enriquecimiento (hasta 5 a 8 % en U-235), prima el riesgo de toxicidad química. La ley nacional de Higiene y Seguridad en el trabajo, Resol. 295/03 MTESS coincidente con otras normas internacionales, considera una concentración límite de 0,2 mgu/m 3 (5,2 Bq/m 3 ) para exposiciones crónicas.

17 RIESGOS ASOCIADOS Incorporación- Radiotoxicidad Norma AR Exposición ocupacional de instalaciones radiactivas clase 1. Rev.1 punto D (Criterios) En locales sin restricción de acceso, la concentración de radionucleidos en aire no excederá 1/100 DAC. Ningún trabajador debe estar expuesto a concentraciones de radionucleidos en aire superiores a 1/10 DAC. Deben preverse medios de protección adecuados para las áreas donde estos niveles de contaminación radiactiva puedan ocurrir. El acceso a los locales donde la concentración de radionucleidos en aire exceda 1 DAC debe estar prevenido por una barrera física apropiada.

18 PROPIEDADES Y RIESGOS ASOCIADOS Contaminación interna- Vías posibles de incorporación Inhalación: es la vía de ingreso más probable Ingestión Por heridas

19 PROPIEDADES Y RIESGOS ASOCIADOS Incorporación Desde el punto de vista de velocidad de transferencia a sangre, el UF y sus productos de hidrolisis son: 6 - Tipo F (rápida): UF 6, UO 2 F 2, UO 2 (NO 3 ) 2

20 PROPIEDADES Y RIESGOS ASOCIADOS Riesgo por criticidad Tanto en el Uranio natural como en el levemente enriquecido (menor al 1%), los RIESGOS DE CRITICIDAD son NULOS.

21 RIESGOS ASOCIADOS Resumen Radiológico bajo (irradiación interna por incorporación irradiación externa despreciable) Toxicológico (incorporación) Convencional (asociado al manejo de ciertos compuestos, ej.: ácidos) Nuclear (criticidad): no aplicable

22 MEDIDAS DE PREVENCIÓN CONTRA LA INCORPORACIÓN

23 MEDIDAS DE PREVENCIÓN CONTRA LA INCORPORACIÓN Relacionado con el diseño: Sistemas de confinamiento Sistemas de retención y filtrado Clasificación de áreas de trabajo

24 MEDIDAS DE PREVENCIÓN CONTRA LA INCORPORACIÓN Clasificación de áreas ÁREA CONTROLADA: se llevan a cabo el control de los accesos y el monitoreo individual del personal. Ej: el módulo de difusión gaseosa, el SICADE ÁREAS SUPERVISADAS: se revisan periódicamente las condiciones de trabajo pero no se monitorea individualmente al personal (sólo se realizan mediciones generales del área involucrada). Ej: oficina de radioprotección. Fig. 6: Laboratorio Mock Up

25 MEDIDAS DE PREVENCIÓN CONTRA LA INCORPORACIÓN Relacionadas con los aspectos ocupacionales: Medidas de limpieza y rutinas de trabajo bien establecidas. En caso de prácticas no rutinarias, programación de tareas. Protección personal (ropa de trabajo, guantes, máscaras con filtro que impidan inhalación de material) acorde al área, tipo de material y tareas a realizar, y para situaciones no rutinarias. Plan de monitoreo.

26 INDUMENTARIA Y PRÁCTICAS INVOLUCRADAS Conexión de cisternas 32B. Tareas rutinarias con el sistema cerrado. Conexión de tomamuestras. Tareas de mantenimiento y reemplazo de componentes con sistema cerrado. Tareas de mantenimiento y reemplazo de componentes con sistema abierto. Tareas de mantenimiento de equipos en sala de reparación y limpieza. Fig. 7: Indumentaria utilizada

27 TIPOS DE MONITOREOS

28 TIPOS DE MONITOREOS MONITOREO: Conjunto de mediciones e interpretación de los resultados, que se realiza para evaluar la exposición a la radiación en el área de trabajo. Norma AR MONITOREO DE ÁREA MONITOREO PERSONAL

29 MONITOREO DE ÁREA MONITOREO DE ÁREA IRRADIACIÓN EXTERNA CONCENTRACIÓN DE HF CONCENTRACIÓN DEL AIRE CONTAMINACIÓN SUPERFICIAL Lectura diferida Lectura directa Medición Directa Medición Indirecta

30 MONITOREO DE ÁREA Irradiación externa Se mide la tasa de dosis en el Área Controlada diariamente mediante un Geiger y un Radiámetro. Los sectores a monitorear son: SICADE y Hall de Cascada. Concentración de HF Se dispone de un detector en posición fija dentro de la sala de espectrometría y uno móvil para hacer mapeo en zona de procesos. La alarma visual se colocará en 1,5 ppm debido a que el límite admisible de HF es de 3 ppm. Concentración del aire El objetivo es determinar la concentración de los contaminantes en el ambiente laboral y verificar las condiciones de radioprotección del sitio. Fig. 11: Rad Eye B20 (Contador Geiger) Fig. 12: Radiámetro FH40 (Contador proporcional)

31 MONITOREO DE ÁREA Concentración del aire- Lectura diferida Se dispuso de 16 puntos de muestreo. Fig. 14: Totalizador y portafiltro Fig. 13: Ubicación de puntos de muestreo

32 MONITOREO DE ÁREA Concentración del aire- Lectura Diferida Se realizaron pruebas para determinar: El caudal de pasaje. La frecuencia de cambio de filtros (período de muestreo) El procedimiento de medición del papel de filtro. Con el objetivo de obtener la sensibilidad requerida en la medición.

33 El caudal de pasaje MONITOREO DE ÁREA Para cada portafiltro: Se fijó un volúmen arbitrario (300 litros). Se midió el tiempo en alcanzar dicho volumen. Por último, se definió el caudal a partir de la siguiente fórmula: Caudal= Volumen (300 Litros)/Tiempo (minutos) El promedio arrojó un CAUDAL = 90 L/min.

34 MONITOREO DE ÁREA Período de muestreo La frecuencias de cambio de filtro a analizar fueron: 7, 14 y 30 días. Tabla 3: Actividad del filtro con diferentes periodos de muestreos N de Actividad (Bq) a Actividad (Bq) a N de Actividad (Bq) a Actividad (Bq) a portafiltro 7 días 14 días portafiltro 7 días 14 días 1 82,60 61,5 2 80,50 55,8 3 67,40 49,6 4 68,40 50,9 5 67,50 56,4 6 59,80 53,2 7 77,30 49,1 8 55,40 44,4 9 98,80 64, ,30 39, ,80 41, ,30 35, ,90 36, ,10 41, ,40 73, ,80 63,40

35 MONITOREO DE ÁREA Período de muestreo Las partículas alfa son de corto alcance. Entonces, a los 14 días se atenúan con el material colectado y no todas llegan al detector. A partir de los resultados obtenidos se decidió que el período de muestreo sea semanal.

36 Procedimiento de muestreo MONITOREO DE ÁREA Evaluar la influencia de la radiación natural y determinar un valor de alfa total que corresponderá al Uranio. Se procede a la medición del filtro con el RadEye HEC en tres momentos diferentes: inmediatamente finalizado el período de muestreo, a las 3 horas (esto permite eliminar a las hijas del Radón 222), a las 24 hs y a los 3 días (esto permite eliminar a las hijas del Torón Rn 220). Fig. 15: HandEcount RadEye (Centellador alfa/beta)

37 Procedimiento de muestreo MONITOREO DE ÁREA Para el muestreo semanal: Se presenta un ejemplo del decaimiento de las progenies del Radón y Torón en el papel de filtro del portafiltro N 1 en función del tiempo. 90,000 80,000 ACTIVIDAD (Bq) = f(t) Tabla 4: Actividad (Bq) en el filtro obtenida en distintos momentos de medición Tiempo Actividad ACTIVIDAD (Bq) 70,000 60,000 50,000 40,000 (hs) (Bq) 0 82, , , ,50 30,000 20,000 10,000, TIEMPO (hs) Fig. 16: Decaimiento de la radiación de fondo

38 MONITOREO DE ÁREA Procedimiento de muestreo Límite de Detección El límite de detección de la técnica utilizada deberá ser menor al 1% del DAC. Se considerará el DAC para especies insolubles del uranio manteniendo un enfoque conservativo, ya que, dada su mayor radiotoxicidad, posee un valor de DAC menor que las especies solubles presentes en la instalación. Tabla 5: Límites de concentración derivada en aire LÍMITES Bq/m 3 Uranio soluble 13,78 Toxicológico 5,2 Uranio Insoluble 1,1

39 MONITOREO DE ÁREA Procedimiento de muestreo - Límite de Detección Medición inmediatamente después de retirar el filtro: Menor sensibilidad (fondo elevado y cercano a la medición) Límite de detección elevado (mayor al 1% del DAC) Medición a los 3 días: Mayor sensibilidad (menor fondo) Menor límite de detección (menor al 1% del DAC) Las mediciones se realizarán después de transcurridos 3 días para eliminar por decaimiento la radiación natural debida a las progenies del radón y el torón, por lo que disminuirá el fondo y la actividad medida corresponderá enteramente al uranio, mejorando la sensibilidad del método.

40 MONITOREO DE ÁREA Concentración del aire SISTEMA DE LECTURA DIFERIDA: Se realizaron varias mediciones por portafiltro y se promediaron los valores obtenidos. Luego, para obtener la concentración en actividad del fondo de Uranio en aire de la instalación, se promediaron los valores medios obtenidos para cada portafiltro El valor calculado resultó 5,5x10-4 Bq/m 3. Los mediciones rutinarias que resulten superiores a este valor serán considerados valores de investigación y se mandarán al laboratorio a ser analizados.

41 MONITOREO DE ÁREA Concentración del aire- Lectura directa Es un monitor continuo de lectura directa con niveles de alarma seleccionables en fracciones de DAC. Funciona de forma permanente en el MOCK UP, SICADE y chimenea. Fig. 17: Monitor continuo de aire alfa-7 de locales para aerosoles alfa (detector sólido)

42 MONITOREO DE ÁREA Medición de la concentración derivada en aire- Prueba Se tomaron muestras de aire con un muestreador RADECO y filtros de calidad HEPA. Esto nos permitió obtener niveles base de concentración de Uranio en el aire del ambiente de trabajo (fracciones de DAC). Tabla 6:Volumen y tiempo de muestreo en el área Mock Up Área Tiempo (hs) Volumen (m 3 ) Mock Up 3 22,50 La técnica analítica utilizada fue Espectrometría alfa.

43 MONITOREO DE ÁREA Medición de la concentración derivada en aire- Resultados La evaluación se hizo para compuestos solubles e insolubles. Tabla 7: Resultados de la medición del filtro RN A filtro C (C/DAC) %(C/DAC) (C/DAC) %(C/DAC) (Bq) (Bq/m 3 ) Insoluble Insoluble soluble soluble Unat 1,6x10-2 7,1x10-4 6,5x10-4 6,5x10-2 5,2x10-5 5,2x10-3 Las fracciones de DAC para insolubles son mucho más restrictivas, lo cual tomar Uranio insoluble es más conservativo.

44 Contaminación Superficial Medición Directa MONITOREO DE ÁREA Se realiza en superficies con un medidor de contaminación superficial portátil (Berthold LB 124- Scint centellador ZnS:Ag). Se mide la superficie lentamente, a fin de darle tiempo al equipo de detectar bajas contaminaciones. Medición Indirecta Se frota un trozo de papel absorbente contra una superficie y se mide el papel con el detector. Las superficies son de 100 cm 2 en piezas pequeñas o lugares de difícil acceso, y en superficies extensas (mesadas, pisos, etc.) son de 900 cm 2. Se logra arrastrar el 10% de la actividad (fa=0,1). Fig. 9: Centellador ZnS:Ag

45 MONITOREO DE ÁREA Contaminación Superficial Durante la primera campaña de modo conservativo, se trabajarán con los siguientes límites para emisores alfas: Tabla 8: Límites recomendados de contaminación superficial SUPERFICIES Bq/cm 2 Herramientas de área controlada 0,04 Áreas inactivas 0,4 Áreas Activas 4 Igualmente, la experiencia operativa nos dará los valores definitivos a utilizar.

46 MONITOREO DE ÁREA Medición indirecta de la contaminación superficial Por el comportamiento típico de los aerosoles generados por la liberación del UF, se monitorean 6 solamente las superficies horizontales donde existen mayores probabilidades de que quede depositado el polvo de UO F Fig.10 : Caracterización del fondo de contaminación superficial

47 RESULTADOS Monitoreo indirecto de superficie (Test de Barrido) El equipo de medición a utilizar es el RadEye HEC, es decir el centellador alfa/beta. Tabla 9: Resultados obtenidos del monitoreo indirecto de superficie Sector de muestreo Resultados (Bq/cm 2 ) SICADE 4,4X10-4 TALLER 1,6X10-3 CASCADA 2,4X10-3 Valores por encima de los resultados obtenidos se considerarán niveles de investigación y los papeles se mandarán al laboratorio para su análisis.

48 MONITOREO PERSONAL MONITOREO PERSONAL IRRADIACIÓN EXTERNA CONTAMINACIÓN Contaminación externa Contaminación interna

49 MONITOREO PERSONAL Irradiación externa: No es necesaria la provisión de blindajes o equipos de protección, ni el uso de dosímetros, aunque se evaluarán casos puntuales. Contaminación Externa: Con monitor de pie y manos. Además se realiza un mapeo de ropa con un Radiámetro RadEye AB100 con sonda FHZ 742. Fig. 18: Monitor de contaminación de pie y mano Fig. 19: Monitor de contaminación Superficial

50 MONITOREO PERSONAL Contaminación externa Durante la primera campaña de modo conservativo, se trabajarán con los siguientes límites para emisores alfas: Tabla 10: Límites recomendados de contaminación SUPERFICIES Bq/cm 2 Piel, manos** 0,04 Ropas y objetos personales 0,04 ** Manos y partes del cuerpo en general (no incluye ojos, gónadas, etc). Igualmente, la experiencia operativa nos dará los valores definitivos a utilizar.

51 Contaminación interna MONITOREO PERSONAL Para evaluar la cantidad incorporada, se estableció un programa de dosimetría interna, el cual consiste en realizar muestreos de orina. Para lo cual se debe determinar una frecuencia de muestreo y técnica de medición adecuada que permita comprobar que no se sobrepasen límites de dosis. Se utilizaron modelos biocinéticos (curvas de eliminación) para compuestos solubles de Uranio, teniendo en cuenta el tipo de incorporación: Crónica : incorporación del material en forma continua en el tiempo debido a condiciones del ambiente de trabajo Aguda: un único evento en el cual el trabajador incorpora una cantidad determinada de material.

52 Contaminación interna MONITOREO PERSONAL El ICRP 26 y el 35 recomiendan establecer un NI que detecte a tiempo la incorporación de una fracción del ALI (1/3ALI). Adoptando como técnica de medición el KPA con un LD de 0,5 µg U/L, una frecuencia de muestreo (d=90 días),un volumen excretado diario (V=1,6 L/día) y obteniendo de las curvas de excreción la fracción excretada (fa, fc). Tabla 11: Incorporación según el tipo de incorporación Tipo de incorporación Fórmula de incorporación Aguda Crónica Fig. 20: Fracción excretada para exposición crónica [NRPB-W22 Industrial Uranio Compounds ].

53 MONITOREO PERSONAL Resultados- Contaminación interna Tabla 12: Verificación del límite de detección y frecuencia adoptada URANIO ALI I. Aguda I. Crónica ALI% ALI% (1/3)x NI NATURAL (mg) d fa fc (mg) (mg) Aguda Crónica ALI (µg/l) Tipo F 1,20x10-4 2,70x10-1 6,67 0,27 0,51 0,02 32,81 Nitrato de 1312, ,41 Uranilo 4,60x10-5 7,50x ,39 0,96 1,33 0,07 12,58 La técnica seleccionada para orina KPA (Análisis Cinético de Fosforescencia) con su límite de detección asociado (LD = 0,5µg U/L) es adecuada para una frecuencia de 90 días. En la puesta en marcha los resultados de orina obtenidos fueron menor al límite de detección.

54 MONITOREO PERSONAL Contaminación interna Durante el desarrollo de tareas específicas y programadas se utilizará el dosímetro personal Myriam. Determina la dosis de inhalación derivada de la exposición de los radionucleído alfa y beta de larga vida. Fig. 21 : Dosímetro personal - Myriam con filtro PTFE (Semiconductor ión implantado de Silicio)

55 CONCLUSIÓN Todas las actividades realizadas durante la Puesta en Marcha permiten verificar que el diseño, procedimientos y elementos de protección utilizados garantizan la operación de la instalación en forma segura, tanto desde el punto de vista de la protección radiológica como desde el punto de vista de la seguridad convencional.

56 MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN