Mapa Dosimétrico de Radiaciones Ionizantes Ambientales Ciudad de Córdoba, Argentina AUTORES Germanier, Alejandro Rubio, Marcelo Campos, Manuel Sbarato, Darío (dsbarato@yahoo.com.ar) Sbarato, Viviana Ortega José Emilio (jortega@cea.unc.edu.ar) Salort María Rosa Este trabajo ha sido producido en el marco del Programa de Investigación y Desarrollo en Gestión Ambiental que se desarrolla de manera conjunta entre la Maestría en Gestión para la Integración Regional del Centro de Estudios Avanzados de la UNC y del Centro de Información y Documentación Regional de la Secretaría General de la UNC. Siendo sus árbitros el Prof. Ing. Jorge Horacio González (Prof. Titular y Rector UNC), Prof. Dr. Jugo Juri (Prof. Titular, Ex Rector UNC, Ex Ministro de Educación de la Nación) y Prof. Dr. Pedro J. Frías (Prof. Consulto UNC, Presidente Honorario de la Academia Nacional de Derecho y Ciencias Sociales de Córdoba).
Introducción La proliferación de fuentes artificiales de radiación en el ambiente, particularmente las plantas Nucleoeléctricas, ha estimulado el interés en, y creado la necesidad de, el monitoreo de los niveles de exposición de radiación en el ambiente. Este monitoreo debe contemplar el relevamiento de los valores índices de Dosis en aire (*) (D aire ) de suficientes puntos y durante periodos parciales que cubran todo el año para poder establecer valores normales para cada punto y época del año. Con los valores normales de D aire en cada punto permitirá confeccionar un Mapa Dosimétrico. Este último indica de forma ordenada los valores de exposición a la radiación ionizante en distintos puntos distribuidos en una región de interés. Además debe abarcar distintos puntos que sean representativos del área de interés ya que existen variaciones debido a la estructura geológicas y composición del suelo de cada área. Se espera que dicha exposición sea producida solamente por fuentes naturales de radiación lo cual se comprobará en primera instancia comparando con los valores índices registrados en otras partes del mundo. Si existe una desviación estadísticamente significativa se procederá a analizar las causas de dicho comportamiento, pudiendo ser estas naturales o artificiales. Para el futuro el conocimiento de los niveles de radiación ionizante tiene como propósito detectar en forma temprana apartamientos de dichos valores y permitir iniciar una inmediata búsqueda y estudio de las causas que podrían ocasionarlos. El monitoreo de radiaciones ionizantes ambientales de la Ciudad se realiza utilizando la técnica conocida como Dosimetría Termoluminiscente (TL). Materiales y Métodos Una de las maneras más utilizada en el mundo para realizar el monitoreo de radiaciones ionizantes ambientales es la dosimetría termoluminiscente. En esta se aprovecha termoluminiscencia (TL) de ciertos cristales para determinar la Dosis en aire (D aire ) en el campo de radiaciones ambiental. Esto requiere el desarrollo, control y calibración de dosímetros que permitan correlacionar de manera confiable la respuesta TL de dichos cristales con la D aire en las condiciones de campo (sol, humedad, temperatura, etc.). El equipamiento utilizado para la confección del Mapa Dosimétrico de radiaciones ionizantes de la Ciudad de Córdoba es el siguiente: Sistema Termoluminiscente Lector Manual de Dosimetría Termoluminiscente. Marca Harshaw, Modelo 4000. Consta con la opción de medición de Tarjetas y cristales TL de distintas formas (chips, rods y polvos). Irradiador de Estroncio ( 90 Sr). Marca Harshaw, Modelo 2000DI. Consta con la posibilidad de irradiar Chips y Tarjetas. Tarjetas. Se dispone de cincuenta Tarjetas con Porta Tarjetas para dosimetria personal en campos de radiación Gamma y Beta. Chips. Se dispone de diversos tipos de cristales TL. Con ellos se pueden realizar dosimetría de Rayos X, Gamma y Beta, además de neutrones y campos mixtos para control dosimétrico ambiental.
Detectores de Cuantificación, Inspección y Monitoreo. Los Detectores de Cuantificación, Inspección y Monitoreo son un conjunto de instrumentos capaces de determinar la Exposición de ciertos campos de radiación Cámara de Ionización Cilíndrica. Marca NE Technology. Tipo 2571. Esta cámara tiene un volumen 0.6 cm 3 y cuenta con Build Up para calibración en 60 Co. Permite cuantificar radiación Gamma y Rx en los siguientes rangos: 50-300 kv en aire sin build up 0.3-2 MeV en aire con build up, 2-35 MeV en agua con build up y Electrones en el rango de 5-35 MeV en agua con build up. Cámara de Ionización Plana. Marca Keithley. Modelo 96035. Esta cámara tiene un volumen de 15 cm 3. Permite cuantificar campos de radiación Gamma y Rx, típicos de radiología diagnóstica (20-150 kv). Electrómetro Digital Programable. Marca Keithley, Modelo 35040. Cuenta con una interfase programable IEEE-488 para PC IBM compatible. Este instrumento se acopla a las cámaras de ionización mencionadas anteriormente. Contador Geiger-Müller. Marca Bicron, Modelo Surveyor 2000. Cuenta con un detector EWGM. Permite detectar: Partículas Alfa con energías mayores a 3MeV Beta con energías mayores a 45keV Gamma y Rx con energías mayores a 6keV Dispone de las siguientes escalas para medición de tasas de exposición: 200 µr/h, 2 mr/h, 20 mr/h y 200 mr/h. Cámara de Inspección Analógica/Digital. Marca Victoreen, Modelo Survey 450. Cuenta con una cámara de ionización de 200cm 3. Permite detectar: Partículas Alfa con energías mayores a 4MeV. Beta con energías mayores a 100keV. Gamma y Rx con energías mayores a 7keV). Dispone de las siguientes escalas para la medición de tasas de exposición 5 mr/h, 50 mr/h, 500 mr/h, 5 R/h y 50 R/h. Este instrumento tiene la posibilidad de integrar la tasa de exposición en el tiempo. Control Radiactivo de 90 Sr. Marca PTW. Es una fuente radiactiva de baja actividad que permite controlar el buen funcionamiento de los instrumentos detallados más arriba en el ítem Detectores de Cuantificación, Inspección y Monitoreo. Se eligieron 21 puntos distribuidos en toda la superficie de la ciudad, ver figura 1. Estos puntos son representativos de un área no mayor de 25 km 2. En cada uno de estos puntos se instaló a 1m del suelo un dosímetro de radiación ambiental. Este esta construido con materiales de número atómico bajo (Z<13), en particular por una caja de plástico, opaca a la luz solar, la cual en su interior contiene cuatro cristales TL, dos TLD 200 y TLD 100 y dos placas de acrílico que le proporcionan equilibrio electrónico además de atenuar las componentes de menor energía del espectro de Rayos X. El periodo de campo escogido es de 2 meses y se prolongará en una primera etapa, por un año. Es decir que se obtendrán 6 registros de D aire en cada sitio de campo. Los dosímetros de radiación ionizante ambiental deben cumplir con ciertas especificaciones como son: Uniformidad, reproducibilidad, confianza y precisión. Estas
condiciones se chequean en laboratorio antes de ser emplazados en los sitios de campo (ver Apéndice II). Conclusiones Los datos obtenidos hasta el momento se encuentran dentro valores normales (alrededor de 0.1µGy/h), así como también la energía media del espectro (alrededor de los 0.7MeV), la disposición y valores correspondiente de los monitores se pueden observar en la siguiente figura. Con estos se está realizando una base de datos que permitirá compararlos con valores normales de D aire y futuras mediciones de radiaciones ionizantes en cada sitio de campo, de esta forma se podrá estimar un promedio general para la Ciudad. En las próximas mediciones se hará un registro de valores de tasas de dosis con un detector Geiger Muller con propósitos de comparación. 0,00-0,09 µgy/h 0,09-0,10 µgy/h 0,10-0,11 µgy/h 0,11-0,12 µgy/h 0,12-0,13 µgy/h 0,13-0,14 µgy/h 0,14-0,15 µgy/h
Apéndice I. Por Radiación se entiende a las energías que se propagan en forma de ondas electromagnéticas o fotones, o en forma de partículas subatómicas. La radiación ionizante es aquella que tiene la energía suficientemente alta para originar - en el medio a través del cual pasa - la producción de pares de iones, es decir de átomos o grupos de átomos que han perdido o ganado uno o más electrones, quedando así positiva o negativamente cargados, y los electrones complementarios. Por Dosis Absorbida de radiación se entiende generalmente como la cantidad de energía absorbida de la radiación ionizante por unidad de masa del material. Esta cantidad se expresa en unidades de energía por unidad de masa, es decir en J/kg. (Joules por kilogramo), que toma el nombre especial de Gray [Gy]. A los efectos de la Protección Radiológica, la dosis absorbida se pondera para tener en cuenta la eficacia de los diferentes tipos de radiación y la radiosensibilidad de varios órganos y tejidos. La cantidad resultante se denomina Dosis Efectiva, y su unidad es el Sievert [Sv]. Para los fotones en el rango de energías intermedias 1 mgy es aproximadamente igual a 1 msv. El termino Dosis bajas de radiación se utiliza para hacer referencia a una dosis de radiación inferior a niveles determinados; algunas veces se emplea también de manera informal para significar una tasa de Dosis baja, es decir una Dosis baja por unidad de tiempo. En foros radiobiológicos especializados, una dosis (y tasa de Dosis) baja se refiere a exposiciones en las que resulta muy improbable que ocurra mas de un evento de absorción de energía de la radiación en las partes críticas de una célula (y que la dañe) durante el tiempo en que pueden actuar los mecanismos de reparación. Por ejemplo, en el UNSCEAR (United Nations Scientific Commitee on the Effects of the Atomic Radiations) se concluye que una Dosis baja de radiación corresponde a una Dosis total inferior a 200 msv y a una tasa de Dosis por debajo de 0.1 msv/min. (lo que en realidad es una tasa de Dosis muy alta, de unos 5 Sv/año). Para las personas no especializadas, las Dosis bajas de radiación corresponderían a niveles similares a los de, por ejemplo, la exposición a la radiación natural o algunas exposiciones muy comunes a la radiación, tales como las que ocurren en los viajes en avión. La exposición a la radiación natural varia ampliamente alrededor del mundo. Algunos valores normales [y elevados ] de tasas de dosis anuales son los siguientes: Rayos Cósmicos : 0.35 msv [2.0 msv] Corteza Terrestre : 0.43 msv [4.3 msv] Exposición al 222 Rn : 1.2 msv [10 msv] y con un valor total medio de unos 2.4 msv/año La Dosis anual media de personas que vuelan muy frecuentemente (tripulación de los aviones) es de unos 2.5 msv. Estos niveles de tasas de dosis del orden de unos cuantos msv por año producirían, a lo largo de toda una vida una dosis de unos 200 msv, lo que está dentro del orden de magnitud de las Dosis bajas de radiación determinadas por el UNSCEAR.
Apéndice II Ambiente: Cualquier área accesible al público en general. Annealing. Tratamiento térmico de los cristales TL, puede ser previo a la exposición para eliminar los efectos de exposiciones anteriores o previo a la lectura para reducir la respuesta termoluminiscente (TL) a bajas temperaturas. Calibración TLD: Establecimiento de una relación entre la respuesta TL [nc] y la Exposición [R], además de todos los procedimientos asociados con su determinación. Condiciones de Calibración. Condiciones de temperatura, presión, humedad e iluminación prevalecientes durante la calibración. Cristal Termoluminiscente (TL): Material capaz de absorber energía impartida por radiación ionizante, almacenar energía y reemitir una fracción de ésta como luz (UV, visible o IR) como resultado de una estimulación térmica. Dosímetros de Control: Son TLD que cuantifican las contribuciones a la exposición distintas a la medición de interés. Estos permiten corregir la lectura de campo por tránsito, dosis nula y fading. Error: Es la diferencia entre la medición y el valor verdadero. Período de Campo: Tiempo de permanencia del TLD en el sitio de Campo. Período de Exposición: Es el espacio de tiempo entre el annealing de pre-irradiación y la lectura del TLD. Reproducibilidad: Grado de acuerdo entre mediciones repetidas de la misma exposición con un mismo TLD en condiciones de laboratorio. Sistema de Dosimetría Termoluminiscente (TLD): Es todo el equipamiento utilizado para la preparación y lectura de los TLD, además de cualquier otro dispositivo que proporcione facilidades de procedimiento. Sitio de Campo: Localización en el ambiente en la que se establece el dosímetro ambiental con el propósito de determinar la exposición de interés. Tanda de TLD de campo: TLDs que tienen respuestas TL, historias térmicas y irradiaciones similares. Uniformidad: El grado de acuerdo entre mediciones repetidas de la misma cantidad con distintos TLD.