Radioactividad y Medio Ambiente 2014 Profesor: Dr Leonardo Errico JTP: Dra Luciana Montes Facultad...

Radioactividad y Medio Ambiente 2014

Profesor: Dr Leonardo Errico

JTP: Dra Luciana Montes

Facultad de Ciencias Exactas-UNLP

Instituto de Física La Plata - CONICET

IntroducciónEl planeta Tierra es naturalmente radioactivo

Rayos cósmicos

(0.28 mSv/a)*

Radionucleidos en el suelo

(0.07 mSv/a)*

* UNSCEAR, 2008

En suelosNaturalmente se encuentran:40K.Radionucleidos pertenecientes a la cadena del 232Th.Radionucleidos pertenecientes a las cadenas del 238U y del 235U.

La actividad dependerá de las características locales del lugar en particular.

Objetivos generales Comenzar con el establecimiento de la línea de base radiológica.

Conocer niveles de actividad.

Emisores antropogénicos: migración en suelos de la región.

Estimar la dosis de exposición externa.

Objetivos específicos

Estudiar la distribución de actividad de emisores naturales (40K, pertenecientes a las cadenas de 232Th y 238U) y antropogénicos en la región de La Plata.

Caracterización suelos (técnicas complementarias).

Relacionar la actividad y la distribución con propiedades de los suelos.

Adecuar los modelos existentes de migración vertical de radionucleidos antropogénicos a los suelos de la región.

Área de estudio

superficie

perfilado

SS

O

O

Muestreo de suelosSuperficial

Recolección con trépano 15 cm de profundidad

PerfiladoSuperficie a 50 cm de profundidadCalicata (100 cm x 100 cm x 60 cm)Recolección con pala metálica y tubos plásticos

Pre-tratamiento de las muestras

Medidas de actividad de emisores gammaEG&G Ortec GMX10180

Fuente de alta tensión Ortec 659

Amplificador Ortec 572A

Placa multicanal de 8192 canales

Resultados: Espectro gamma

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 18000

8000

16000

24000

cuen

tas/

kg

PP - 1x = 3.0 cm

energía ( keV)

659.5 660.0 660.5 661.0 661.5 662.0 662.5 663.0 663.50

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

cuen

tas(

kg)

energía (keV)

Actividad proporcional al área

Cadena del 232Th

Cadena del 238U40K

137Cs

Calibración energía : identificación

Calibración eficiencia: cuantificación

Fondo del laboratorio

4 días de medición por muestra

Radioactividad Natural: 232Th

50

40

30

20

10

0

50

40

30

20

10

0

50

40

30

20

10

0

50

40

30

20

10

0

50

40

30

20

10

0

25 30 35 40 45 50 55 25 30 35 40 45 50 55

50

40

30

20

10

0

EPA

media=37±4

VAA

media=46±3

profundidad (cm)

ACA

media=37±3

PPA

media=42±2

actividad (Bq/kg)actividad (Bq/kg)

prof

undi

dad

(cm

)

LHA

media=41±3

RPA

media=37±5

La menos variable en profundidad y espacio

No se logró establecer un valor medio para la región de La Plata

Actividad acorde con el valor medio mundial.

Valor medio para cada perfil

Radioactividad Natural:226Ra

50

40

30

20

10

0

50

40

30

20

10

0

50

40

30

20

10

0

50

40

30

20

10

0

50

40

30

20

10

0

20 30 40 50 60 70 20 30 40 50 60 70

50

40

30

20

10

0

EPA

media= 34±3

VA

profundidad (cm)

ACA

media= 29±2

PP


prof

undi

dad

(cm

)

LHA

media= 27±2

RPA

media= 25±2

No se pudo establecer un valor medio de actividad para la región

las actividades encontradas en la mayoría de los suelos estuvieron por debajo del valor medio mundial

Constante en z en 4 zonas

Variaciones: ¿Presencia de carbonatos?

Radioactividad Natural: 40K

50

40

30

20

10

0

50

40

30

20

10

0

50

40

30

20

10

0

50

40

30

20

10

0

50403020100

500 600 700 800 900 1000 500 600 700 800 900 1000

50

40

30

20

10

0

EP

VA

profundidad (cm)

AC

PP


prof

undi

dad

(cm

)

LH

RP

Retención en minerales de arcilla

Tendencia general:A aumenta con la profundidad

Toma de 40K por las plantas

30

20

10

0

30

25

20

15

10

5

0

30

25

20

15

10

5

0

30

25

20

15

10

5

0

30

25

20

15

10

5

0

0 1 2 3 4 5 0 1 2 3 430

25

20

15

10

5

0

profundidad (cm)

prof

undi

dad

(cm

)EP

VA

AC

PP

LH

actividad (Bq/kg)

RP

actividad (Bq/kg)

30

20

10

0

30

25

20

15

10

5

0

30

25

20

15

10

5

0

30

25

20

15

10

5

0

30

25

20

15

10

5

0

0 1 2 3 4 5 0 1 2 3 430

25

20

15

10

5

0

profundidad (cm)

prof

undi

dad

(cm

)

EP

VA

AC

PP

LH

actividad (Bq/kg)

RP

actividad (Bq/kg)

Perfiles de actividad de 137Cs

Influencia Continental Influencia Estuárico marina

Modelo de transporte (ODCDE)

2

0

exp exp4( , ) 1

exp 2 2 2

effeff

effeff

eff eff

eff effeff eff

x v t v xvD t D vJ t x

C x t erft D DD t D t

Bossew, P., Kirchner, G., 2004. JENVR, 73, 127.

30

20

10

0

30

20

10

0

30

20

10

0

30

20

10

0

30

20

10

0

0 1 2 3 4 5 0 1 2 3 4 530

20

10

0

profundidad (cm)

pr

ofun

dida

d (c

m)

EP

VA

AC

PP

LH

actividad (Bq/kg)

RP

Datos experimentales Ajuste: ODCDE

actividad (Bq/kg)

J0 = 80±3 Bq cm/kgDeff = 0.8±0.1 cm2/aveff = 0.15±0.01 cm/a




J0 = 106±57 Bq cm/kgDeff = 56±6*106 cm2/aveff = -6±7*105 cm/a

J0 = 89±7 Bq cm/kgDeff = 0.6±0.3 cm2/aveff = -0.03±0.07 cm/a

Illita

Sitios RES

Sitios FES Sitios FES

2( )

( ) 40

1(x,t)= ( )

2 2 2

eff eff

eff effe

x v t v xk t Deff effD t

eff effeff eff

v v t xf J e e e erfc

D DD t D t

0

( , ) ( , ') 'tt

effb x t k e f x t dt

Modelo de transporte (ODCDFE)

keff, constante en x y t

Programa implementado en cooperación con L. Silva y C. Saá, Universidad de Porto, Portugal.

Toso J.P:, Velasco, R.H., 2001. JENVR, 53, 133.

30

20

10

0

30

20

10

0

30

20

10

0

30

20

10

0

30

20

10

0

0 1 2 3 4 5 0 1 2 3 4 530

20

10

0

profundidad (cm)

pr

ofun

dida

d (c

m)

EP

VA

AC

PP

LH

actividad (Bq/kg)

RP

Datos experimentales Ajuste: ODCDE Ajuste: ODCDFE

actividad (Bq/kg)





J0 = 151±37 Bq cm/kgDeff = 0.20* cm2/aveff = 0.43±0.20 cm/a

30

20

10

0

30

20

10

0

30

20

10

0

30

20

10

0

30

20

10

0

0 1 2 3 4 5 0 1 2 3 4 530

20

10

0

profundidad (cm)

prof

undi

dad

(cm

)

EP

VA

AC

PP

LH

actividad (Bq/kg)

RP

Datos experimentales Ajuste: ODCDE Ajuste: ODCDFE

actividad (Bq/kg)J0 = 88±60 Bq cm/kgDeff = 0.46±0.27 cm2/aveff = 0* cm/a

0

1

2

3

4

-0.2

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8b)

a) Chile

Deff (c

m2/a

)

Argentina

Chile

Modelo ODCDE (bibliografía) Modelo ODCDFE intervalo de valores (IAEA) Modelo ODCDE (La Plata) valor medio mundial (IAEA)

v eff (

cm/a

)

Argentina

Deff y veff: modelos y otros países

San Luis: Juri Ayub, J et al., 2007;2008Chile: Schuller, P et al., 2002; 2004

0 10 20 30 40 50

0

2000

4000

6000

8000

10000

30 40 50 60 70

0

2000

4000

6000

8000

10000

0 1000 2000 3000 4000

0

2000

4000

6000

8000

10000

0 10 20 30 40 500

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

d)

c)

b)

Argentina - zona de La Plata Argentina Brazil Chile UNSCEAR

a)

longitud oeste

inve

ntar

io B

q/m

2inventario B

q/m2

inventario Bq/m

2

tasa de precipitación anual (mm/a)

Cordillera de Los Andes

latitud sur

prec

ipit

atio

n an

ual m

edia

(m

m)

latitud sur

EP AC LH VA PP RP

0.0014

0.0016

0.0018

0.0020

0.0022

0.0024

0.0026

0.0028

0.0030

0.0032

D

EA

E(m

Sv/

a)

suelo

137Cs

EP AC LH VA PP RP0.00

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10

0.12

Radionucleidos naturales (suelo)

137Cs

DE

AE

(mS

v/a)

suelo

2% al 4% de la dosis por el decaimiento de los radionucleidos naturales presentes en el

suelo (1965)


0.02

0.04

0.06

0.08

0.10

0.12

Valor medio mundial (UNCEAR, 2008)


137Cs

DE

AE

(mS

v/a)

suelo

Determinación de tasa de dosis in situDetector Geiger Müller Radiation Alert (, y )Perfiles; 1 m del suelo120-150 datos por suelo


0.02

0.04

0.06

0.08

0.10

0.12

0.14

0.16

0.18

0.20

0.22

0.24

0.26

Medidas in situ (20% tiempo)

Valor medio mundial (UNCEAR, 2008)


137Cs

DE

AE

(mS

v/a)

suelo

Decaimiento de los radionucleidos naturales del suelo: 30 % y el 43 % a la dosis efectiva anual equivalente externa.

Conclusiones generales

Primeros pasos para el establecimiento de la línea de base radiológica de suelos de la provincia de Buenos Aires.

Primeros datos de actividad en la región y su relación con distintas propiedades y fases del suelo.

Perfiles de actividad natural (40K y las cadenas del 232Th y 238U) y 137Cs, contribuciones a la dosis externa.

Modelado de 137Cs acorde a las propiedades de los suelos.

Actualmente

Continuamos con el establecimiento de la línea de base radiológica de suelos de la provincia de Buenos Aires.

Estudio de suelos superficial región de Lima

Obtención de mapas de actividad en superficie en el casco Urbano de la Ciudad.

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