CURSO DE CAPACITACION

“Uso y cuidados en el manejo de densímetros

nucleares.”

Objetivo

Proporcionar información acerca del funcionamiento, cuidados y medidas para un uso radiológicamente seguro del densímetro; en busca de un conocimiento sólido sobre el alcance y aplicaciones de la técnica de toma de densidades y humedades.

Facilitador

Ingeniero mecánico Camilo Augusto Apolinar, egresado de la Universidad de América de Bogotá; con 5 años de experiencia como encargado de protección radiológica en Dirimpex Ltda.

Programa

Viernes 30 de junio de 2006

1. GENERALIDADESQue es un densímetro (medidor de contenido de asfalto)Marcas y modelosPrincipio de funcionamiento.Descripción del equipo.Operación de densímetros

Ejecución del ensayo. - preparación del equipo. - preparación del terreno. - cuidados en el densímetro

3. PROTECCIÓN RADIOLÓGICA

Reglamentación. - resolución 18434. - resolución 181304

Generalidades - Objetivo y finalidad - Radiactividad. - Magnitudes dosimétricas. - Efectos biológicos de la radiación - Tipos de exposición - Niveles de referencia - Instrumentación.- Procedimientos operacionales para la radiación externa

Licencia de manejo de material radiactivo.

Sábado 01 de julio de 2006

1. PRÁCTICA- Conteo estándar.- Conteo estadístico.- Pruebas en campo.- Transporte del densímetro.- Tiempo, distancia, blindaje, monitoreo.

Que es un densímetro

El densímetro es un equipo de medición que permite obtener en sitio la densidad y humedad de suelos, bases, hormigón y asfalto; sin recurrir a métodos de intervención física; determinando la densidad y humedad a través de emisiones radiactivas.

Equipo que puede rápidamente y de forma precisa determinar el contenido de cemento asfáltico en mezclas de agregado-asfalto, sin la utilización de procedimientos con químicos volátiles

Medidor de contenido de asfalto

Principio de funcionamiento

Utiliza el principio de termalización del neutrón, donde los neutrones lentos emitidos por la fuente de Am241:Be, son detectados por varios tubos de He-3, localizados en la base del medidor; que por medio de un microprocedasor los convierte en conteos de precisión de contenido de asfalto.

Marcas y modelosTroxler. 3401, 3411, 3411B, 3430,3440 y 3450.

Humboldt. 5001 P, 5001 C, 5001 Z, 5001 E/Z

CPN. MC 1, MC IDR, MC 3HR

Principio de funcionamiento

Utiliza dos radio-nucleidos (Cs -137 y Am 241:Be), y respectivos receptores.

Cs 137, mide la densidad - (8 mCi), vida media de 30 años.Am 241Be, mide la humedad (40 mCi), vida media de 431 años.

Utiliza dos modos de operación (transmisión directa y retrodispersión)

Descripción del equipo

Densímetro, caja de transporte, bloque de referencia, placa enrazadora, varilla de perforación, dos cargadores, estuche de batería alcalina, extractor, manual de usuario, certificado de las fuentes, certificado de calibración, candado.

Operación de densímetros

- On/yes- Off/no- Flechas de

desplazamiento.- MA/PR- Periodo- Estándar- Profundidad- Especial- Comenzar

- Store- Off – set- Status, mode, special,

project, off set, erase, counts, calc, recall.

- Slow, norm, fast, trinch,stnd/stat, test, up, down, date, proj, offst, statn

Ejecución de un ensayo

1. Preparación del equipo.2. Preparación del terreno.3. Registro de datos.

Preparación del equipo

- Monitoreo de radiación y colocación de dosímetro.- Encender el equipo (Posición segura)- Realizar un conteo estándar- Configuración de parámetros de ensayo (Proctor y/o Marshall teórico, tiempo de medida, unidades de trabajo y cuando se requiera operaciones avanzadas

Conteo estándar

- Elimina el envejecimiento de la calibración, es decir compensa el efecto de la disminución progresiva de la fuente.- Parámetro del correcto funcionamiento- En lo posible tomar uno diario.

- Debe tomarse en el bloque propio del equipo.- Hacerse por lo menos a 3 m de una superficie vertical y 10 m de otro densímetro nuclear o fuente radiactiva.- La superficie con un espesor por lo menos de 10 cm.- El lado derecho del instrumento debe estar colocado junto al tope metálico.

Operaciones avanzadas

- Compensaciones- Calibraciones especiales.- Mediciones de capas delgadas

Compensaciones- Densidad- Humedad- Zanja

Compensación en densidadSon frecuentes para materiales cuya densidad esta fuera de la gamma (1121-2723 kg / m3) y para materiales cuya composición es bien distinta al promedio suelo/asfalto.

Compensación en humedadSon frecuentes para suelos con materiales distintos al agua que absorbe los neutrones, con un alto contenido de hidrogeno. Este factor k se determina comparando el valor de humedad de laboratorio con una muestra del valor de humedad del densímetro así:

k = (%MLab - %Mdens)/(100+%Mdens) * 100

Compensación para medición en zanjasEsta compensación ajusta todas las medidas de humedad, pero ajusta las de densidad solamente para retrodispersión.- Realice un conteo estándar anote DS y HS.- Coloque el densímetro sobre el bloque de referencia y en la zanja, realice un conteo de (1 y/o 4 minutos), y anote CD zanja y CH zanja

- Determine DC y HC.- Active la compensación de humedad y densidad.

Calibraciones especiales

Aplica cuando la composición del material es variable; pudiéndose calcular un nuevo valor de B.

Medición de capas delgadas- Determine la densidad de la capa inferior - Aplique el recubrimiento de capa delgada.- Determine el espesor del recubrimiento y seleccione el valor K de la tabla predispuesta.- Realice una medición de la densidad del recubrimiento con el densímetro en retrodispersión.- Inserte los valores en la siguiente ecuación DT= (WD-DB * K)/ (1-K)

Preparación del terreno

1. Localice un lugar plano, allane con la placa de enrazado y luego rellene los agujeros con arena fina, cal o polvo de cemento.2. Haga que la varilla de perforación pase por el extractor y luego por una de las guías de la placa enrazadora.

3. Con el pie sujetando la placa, golpee con un martillo la barra de perforación, hasta lograr 50 mm más de la profundidad de ensayo deseada.Trace en el suelo el perímetro del área de la placa enrazadora.4. Retire la varilla de perforación junto con la placa enrazadora; y coloque el densímetro sobre el trazó realizado.5. Inserte la varilla de medición a la profundidad deseada, moviendo suavemente el instrumento hacia el frente buscando el contacto con la pared del orificio.

Cuidados en el densímetro

1. Limpie externamente el densímetro cada vez que lo utilice.2. Prevenga condensación en el equipo.3. Programe mantenimientos preventivos mínimo una vez al año. Igualmente la calibración

Calibración

Calibración

Prueba de fugas

Protección radiológica

- Genera efectos biológicos sobre el ser humano.

- La manipulación en Colombia por mucho tiempo a sido incorrecta (confianza)

- Desconocimiento de reglamentación.

- Introducción al país de fuentes radiactivas, sin políticas de gestión.

INTRODUCCIÓN

REGLAMENTACIÓN

Resolución 181434: 5 de diciembre de 2002, donde se adopta la política nacional en materia de energía y gestión de materiales radiactivos.

Resolución 181304: 8 de octubre de 2002, donde se reglamenta la expedición de licencias de manejo.

Generalidades

Operar correctamente el material radiactivo, buscando irradiarse lo mínimo posible.- conocer radiológicamente el densímetro.- conocer las implicaciones de la radiactividad para el ser humano.- saber actuar ante un accidente radiológico.- certificar el conocimiento, (licencia-manejo)

Objetivo

Radiación en humanos

Radiactividad

Es la transformación espontánea de energía o partículas por parte del átomo como resultado de la inestabilidad nuclear, tendiendo encontrar una estructura más estable, los núcleos que se transforman espontáneamente se denominan radionucleidos.

Átomo

Electrón

Postulados de Borh

Protón

Neutrón

Estados estacionarios

Transición de estado se emite energía

Nucleaones

Z = Número atómico = Número protones

A = Número másico = Número de protones más neutrones

(Radionucleidos Z = 83 Y A = 209)

Fuerza electrostática

Inestabilidad nuclear ?

- ISOTOPOS: (=Z) (=/A)

- ISOTONOS: (=/A) (=/Z)

- ISOBÁROS: (=/Z) ( =A)

- ISÓMEROS: (=Z) (=A) y difieren en el nivel energético.

Tipos de radionucleidos

Fotón

(alteración energética), cantidad más pequeña de cualquier tipo de radiación electromágnetica.

RADIACIÓN ELECTROMÁGNETICA

- Amplitud

- Frecuencia (nu)

- Longitud de onda

- Se desplaza en línea recta

- Viaja a la velocidad de la luz.

- Transporta energía

- Es indirectamente ionizante

- Es una onda que tiene campos eléctricos y magnéticos perpendiculares entre si.

- Puede ser desviada por campos magnéticos intensos.

PROPIEDADES RADIACIÓN ELECTROMÁGNETICA

Ionizar un átomo consiste en extraerle uno o más electrones de su configuración.

RADIACIÓN IONIZANTE

Actividad: número de desintegraciones por segundo (Bq); (Ci)

1 Ci = 3,7 x 10¨10 Bq

ALFA: poseen carga positiva, salen dos (p) y dos (n), poder de penetración bajo, pueden ser detenidas por una hoja.

BETA (-): de carga negativa, es un (e) que sale del núcleo después que un (n), se convierte en (p), su alcance es de varios metros en el aire.

Tipos Radiactividad

BETA (+): poseen carga positiva, una vez que un (p) se convierte en un (n), poder de penetración en varios metros de aire.

GAMMA : onda electromagnética sin carga ni masa cuando el núcleo pasa a un nivel inferior; es decir un (p), se convierte en un (n), por capturar un (e).

La actividad de un material es directamente proporcional a la cantidad de átomos inestables que este presente.

La actividad en un radioisótopo decrece exponencialmente.

Ley de la radiactividad

Ecuaciones de decaimiento

La intensidad de emisión disminuye como inverso del cuadrado de la distancia de origen

I1 / I2 = (d2)2 / (d1)2

Ley de la inverso del cuadrado

El tiempo necesario para que la actividad decrezca en un 50 % se denomina periodo de semidesintegración o vida media.

PERIODO FISICO

Interacción de la radiación con la materia

Interacción de los neutrones con la materiaSu origen sale del bombardeo de ciertos núcleos con

las partículas pesadas aceleradas

Interacción del electrón y partículas cargadas

COLISSIÓN

- Colisión lejana: (más probable)

- Colisión frontal: (menos probable).

Se considera el electrón incidente aquel que después del choque posee la mayor energía cinética.

FRENADO.

- Cambio de la trayectoria del electrón (dispersión), produciendo una aceleración centrípeta. (diferencia enorme de masas)

- El electrón sometido a una aceleración intensa radia energía en formar de radiación electromagnética

Origen:

1. bombardeo de ciertos núcleos con las partículas pesadas aceleradas

2. Fisión de átomos pesados

Interacción de los neutrones con la materia

Interacción de los neutrones con la materia

Características- Hay perdida de energía cinética.- Hay cambio de trayectoria- El hidrogeno es el medio más eficaz para su

detención- Los neutrones se llaman térmicos cuando

su energía cinética es reducida a un valor muy pequeño.

Interacción de los neutrones con la materia

Características- Atenuación por la interacción con el medio.

- La energía del fotón es transmitida al electrón.

- La energía del electrón secundario es disipada en el medio por sus interacciones.

- Hay tres mecanismos de interacción.

Interacción de los Gamma con la materia

Efecto fotoeléctricoEs la absorción por

parte de un átomo de la totalidad de la E del fotón incidente, esa E es transferida a un electrón que sale del átomo.

Interacción de los Gamma con la materia

Efecto simpleEl fotón incidente

absorbido por el átomo es remitido con la misma energía a una dirección cualquiera,

Interacción de los Gamma con la materia

Efecto ComptonEl fotón incidente entra

en interacción con el electrón, le transfiere una energía y el resto lo lleva un fotón disperso.

Interacción de los Gamma con la materia

Magnitudes dosimétricas

Son aquellas que permiten la medida de los efectos reales o potenciales de la radiación sobre la materia

- Energía Impartida E: Es la energía impartida por la radiación ionizante.(J).

- Energía absorbida (D): es la energía impartida en un volumen dado. (Gy)(rad).

- Tasa de dosis absorbida (D): es el incremento de dosis absorbida en un intervalo de tiempo (Gy/t)

- Exposición (X):es el valor de la carga de iones-rayos x y rayos gamma (R)

Dosis equivalente (Ht):Es la dosis absorbida en todo el tejido, ponderada respecto a la calidad de la radiación (Sv) (Rem); donde 1Sv = 100 rem.

Dosis efectiva ( E ): Es la dosis equivalente respecto a un factor de ponderación por el tejido. (Sv) 0 (Rem)

1. Somáticos: pueden aparecer después de la radiación.

- deterministicos: visibles, perdida de la función del órgano, la dosis supero el umbral.

- estocásticos: la célula se recupera y genera un clon de células modificadas.

2. Genéticos: se manifiestan solamente en la progenie, por compromiso de las células germinales.

Efectos biológicos

Efectos biológicos

1. Ocupacional (20 mSv/año)

- Normales: Previstas

- Potenciales: No previstas

2. Médicas

3. Al publico (1 mSv/año)

Tipos de exposición

Nivel de registro: Cuando la dosis equivalente es medida más no es significativa.

Nivel de investigación: Cuando la dosis absorbida supera un valor que puede ser justificado.

Nivel de intervención: Cuando la dosis es demasiado alta y se debe suspender el funcionamiento de la instalación.

Niveles de referencia

Instrumentación

-El hombre no detecta las radiaciones, mostrándose sus efectos en días o hasta décadas.

- un adecuado conocimiento de la instrumentación y su interpretación es fundamental.

1. Detectores por ionización

1.1 Gaseosos: cámaras de ionización, contadores proporcionales, Geiger Muller.

1.2 Semiconductores.

Instrumentación

Clasificación principio físico

Cámara de Ionización

Contador proporcional

Contador Geiger Muller

2. Detectores por excitación.

2.1 Inmediatos: centelleo

2.2 Retardados: película, termoluminiscences, radioluminiscences

Excitación-centelleo

Excitación-película TLD

1. Intensimetros o monitores (cámaras de ionización, contador proporcional, Geiger Muller). Determinan la exposición o tasa de dosis absorbida o equivalente, según el modelo.

2. Dosímetros personales. Medir exposición o dosis absorbida o equivalente por el personal ocupacionalmente expuesto, durante un tiempo determinado.

Instrumentación

Clasificación radiológica

Procedimientos radiológicos

1. Tiempo.

2. Distancia

3. Blindaje

4. Monitoreo

Blindaje

1. Partículas alfa: si la fuente es sellada, no presenta riesgo.

2. Partículas Beta: depende de la energía; blindajes no tan densos como la madera, vidrio, plástico

Estas dos absorbidas completamente por el material

Blindaje

1. Partículas Gamma: se atenúa exponencialmente sin absorberse totalmente.

Blindaje

Blindaje

Blindaje

1. Neutrones: materiales hidrogenados como parafina, polietileno.

MANUAL DE PROTECCIÓN

OBJETIVO:Generar e implementar procedimientos radiológicos para los servicios de ensayo con el densímetro nuclear; con un ambiente de trabajo controlado, donde la dosis recibida por el personal expuesto

sea la mínima.