geología y radón · el uranio se origina en grandes explosiones estelares, como las supernovas,...

Jornadas técnicas Vive sin radón: Soluciones desde la arquitectura, construcción y reforma de mitigación.

Geología y radón

Dr. Luis Enrique Hernández Gutiérrez


SUMARIO

1- Introducción

2- Relación entre radón y geología

3- Contenido de elementos radiactivos en las rocas

4- Zonas potencialmente emisoras radón en España debido a la geología

5- Factores condicionantes de emisión de radón en terrenos

6- Medidas in situ de radón en el terreno


Radiación natural a la que está expuesta la población mundial

Elaborado por Hernández Gutiérrez, L.E. (2017)FUENTE: UNSCEAR, 2000 (United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation )

1- Introducción


1- Introducción

RADIACTIVIDAD NATURAL

FUENTE imágenes: https://pixabay.com

Descubierta de forma casual porexperimentos de R-X con sales deUranio, por A. Henri Becquerel (1896)

Marie Sklodowska Curie y Pierre Curie(1898), descubrieron un nuevo elemento,el Radio.


ATOMOS

Núcleo: protones y neutrones

Nube de electrones

ISOTOPOS DE UN ELEMENTO ATÓMICO

Mismo numero de protonesDiferente numero de neutrones

6 protones6 neutrones

NUCLEO ESTABLE


NUCLEO ESTABLE


NUCLEO INESTABLE

ISÓTOPOS RADIACTIVOS O RADINUCLEIDOS

Núcleos inestables: se trasmutan en otro elemento

Vida media: de fracciones de segundo a miles de millones de anos.

Emision de particulas α o β y radiacion γ

Nuevo núcleo: estable o inestable

1- Introducción




1- Introducción

Uranio 238

alfa

gamma

Beta (electrón o positrón)


La radiactividad es una propiedad por la que algunos elementos (como U, Th, Ra o Rn), se desintegran con el paso del tiempo paradar lugar a nuevos átomos, emitiéndose, al mismo tiempo, radiaciones y partículas de naturaleza diversa (radiaciones ionizantes).Se denominan radiación ionizante porque cuando interacciona con la materia que la rodea puede disociarla creando iones.

neutrón

protón

desintegración

radiactiva


RA

DIA

CIO

NES

ION

IZA

NTE

S


1- Introducción

Aunque son evidentes las aportacionespositivas de los R-X a la medicina, lasradiaciones ionizantes emitidas por losátomos en su desintegración radiactiva,pueden dañar el ADN de nuestras células,volviéndolas cancerígenas.


célula

partícula alfa


El Uranio se presenta en la naturaleza en 3isotopos radiactivos:

U-234U-235

U-238

Es el más abundante en la naturaleza con un 99,284 %

Vida media: 4468 m.a.

FUENTE: RADON. Un gas radiactivo de origen natural en su casa. Autor: L. S. QuindósPoncela. Ed.: Consejo de Seguridad Nuclear (CSN) & Universidad de Cantabria

El Rn-222 procede de la desintegración del Ra-226 yforma con éste parte de la cadena dedesintegración del U-238.

U-238

Ra-226

Rn-222

1- Introducción


SUMARIO

1- Introducción







El Radón en la naturaleza se encuentran en:

AIRE

AGUA

TERRENO(suelos y rocas)


Hernández Gutiérrez, L.E. (2007).



LA RELACIÓN ENTRE RADÓN Y GEOLOGÍA ESTÁ CONDICIONADA POR EL CONTENIDO EN

URANIO DE ROCAS Y SUELOS

FUENTE: ENRESA, “Los recursos geologicos de la Tierra: un proceso con retorno”.

gas



El Uranio se origina en grandes explosiones estelares, como las supernovas, donde se crean átomos de gran densidad.

FUENTE: https://pixabay.com



En las primeras etapas de formación del Planeta Tierra, a partir de los restos de gas y polvo estelar que giraba alrededor del Sol después de su formación, hace unos 5000 m.a., la fuerza de la

gravedad atrajo partículas que flotaban en el espacio, como los átomos de Uranio. Finalmente, hace unos 4500 m.a. La Tierra se consolidó.




IGNEAS

Clasificación de las rocas

Atendiendo a su origen, las rocas presentes en la corteza terrestre se pueden clasificar en tres grupos:

METAMÓRFICAS SEDIMENTARIAS

Uranio

Magmas félsicos

El Uranio es un elemento raro en la corteza terrestre (1-2 ppm)

El contenido en rocas ígneas primarias puede llegar a 50 ppm (granitos).



minerales félsicos feldespatos, silice

CuarzoFeldespato potásico

PlagioclasaFeldespatoides

Existen varias clasificaciones de las ROCAS IGNEAS en función de la composición química:

minerales máficosmagnesio, hierro (Fe)

MicasAnfíbolesPiroxenos

Olivino

MAGMA

Clasificación por el contenido en sílice

ígneas ácidas: >65% de SiO2

ígneas intermedias: 65 - 52% de SiO2

ígneas básicas: 52 - 45% de SiO2

ígneas ultrabásicas: <45% de SiO2

Clasificación mineralógica

ricos en UranioFUENTE imágenes: https://pixabay.com



FUENTE: Streckeisen y Le Maitre, 1979

Clasificación mineralógica



Clasificación genética de las rocas ígneas

ROCAS PLUTÓNICASGranitos, granodioritas,…

ROCAS VOLCÁNICASRiolitas, fonolitas, traquitas,…

ROCAS FILONIANIASAplita, pegmatita,…




Erupción submarina, isla de El Hierro, octubre 2011.

“Restingolitas”: Fragmentos volcánicos emitidos en lasprimeras fases.

Contenidos de uranio: De 30 a 40 ppm. Los más altos detodas las rocas volcánicas de Canarias.

Origen: Procesos de transferencia selectiva de elementostraza por fluidos hidrotermales que circulan por el interiorde las rocas de la corteza oceánica.

ROCAS IGNEAS VOLCÁNICAS

FUENTE imágenes: INVOLCAN, Instituto Volcanológico de Canarias & IGN, Instituto Geográfico Nacional



El Uranio es capaz de “moverse”por diversos procesos geológicosy localizarse en otras rocas.

Depósitos sedimentarios:

Areniscas

Depósitos hidrotermales

Conglomerados

Pizarras

Otros: carbonitas, pegmatitas



SUMARIO

1- Introducción








Elaborado por Hernández Gutiérrez, L.E. (2018)FUENTE: Proyecto MARNA. Mapa de radiación gamma natural. CSN (2000).

ABUNDANCIA DEL URANIO EN MINERALES MAS FRECUENTES DE LAS ROCAS DE LA

CORTEZA TERRESTRE




Elaborado por Hernández Gutiérrez, L.E. (2018)FUENTE: Proyecto MARNA. Mapa de radiación gamma natural. CSN (2000).

CONTENIDO MEDIO DE TORIO Y URANIO EN LAS ROCAS MÁS FRECUENTES DE LA CORTEZA TERRESTRE


SUMARIO

1- Introducción








FUENTE: Instituto Geológico y Minero de España (IGME).


FUENTE: Consejo de Seguridad Nuclear (CSN).




Elaborado por Hernández Gutiérrez, L.E. (2018). FUENTE: Consejo de Seguridad Nuclear (CSN)



Elaborado por Hernández Gutiérrez, L.E. (2018). FUENTE: Proyecto de Real Decreto por el que se modifica el RD 314/2006, de 17 de marzo, por el que se aprueba el Codigo Tecnico de la Edificacion. Version para tramitede audiencia e informacion publica. ANEJO II - Documento Basico HS Salubridad -Seccion HS 6 Proteccion frente a la exposicion al radon.

Clasificacion de municipios en funcion del potencial de radon

Municipios Zona I

Municipios Zona II


SUMARIO

1- Introducción








FUENTE: Proyecto MARNA. Mapa de radiación gamma natural. Consejo de Seguridad Nuclear (CSN).



Diferencia de condiciones: terreno-edificio-aire

Transporte por difusión: diferencia deconcentración de gases entre el terreno y eledificio.

Transporte por convección: diferencia de presiónentre el terreno y el edificio, como consecuencia dediferencias de temperatura.

Si la presion atmosférica disminuye, aumenta laexhalacion (bombeo de aire). Si la presion aumenta,el aire atmosferico penetra en el suelo y frena lasalida del radon.


Rn


La estrecha relación entre el contenido de elementos radiactivos y la geología de la isla de Tenerife se ilustra en esta figura. Los mayores valores delíndice de actividad interna (Hi) se encuentran en las áreas afectadas por la actividad de los Edificios Cañadas y Teide-Pico Viejo, recordando quelas lavas erupcionadas por estos volcanes, que cubren una buena parte de la isla, son generalmente félsicas.


índice de actividad interna (Hi):

Hi = CRa/185 + CTh/259 + CK/4810

Hernández Gutiérrez et al. (2012).



Permeabilidad del terreno

Porosidad

Fracturación

Heterogeneidad

Diaclasado





Granitos

Rocas volcánicas

FUENTE: Instituto Geológico y Minero de España (IGME). Hernández Gutiérrez, L.E. (2018).

Porosidad

Fracturación

Heterogeneidad

Diaclasado de retracción




Porosidad

Fracturación

Heterogeneidad




RnRn

Geología y radón5- Factores condicionantes de emisión de radón en terrenos

Hernández Gutiérrez, L.E. (2012)

Pendiente del terreno



Pendiente del terreno




Humedad

dormitorio principal

pared/terreno

Concentración de radón en función del tiempo en el dormitorio principal (línea negra) de una casa problemática y enhabitación con una pared en contacto con el terreno (línea roja), de la misma casa. La línea roja horizontal gruesaindica el período de tiempo con lluvia.

lluvia

tiempo

Pantalla



SUMARIO

1- Introducción








Norma ISO 11665-11Medición de la radiactividad en el medioambiente - Aire: radón 222 -Parte 11:Método de ensayo para gases del suelo conmuestreo en profundidad.

OBJETIVO potencial geogenico de radon: indica el nivel de riesgo de los edificios, estimado a partir de la concentracion de radon-222 en el terreno a 1 m de profundidad.

Muestreo activo:

1) Muestreo de un volumen de gas del suelo en el momento, t, odurante el intervalo de tiempo Δt.2) Transferencia de la muestra de gas del suelo a la cámara dedetección.3) Medición de la variable física (fotones, conteo de impulsos yamplitud, etc.) vinculada a la radiación emitida por el radón y / osus productos de desintegración.

Muestreo pasivo:

1) Colocar la cámara de detección debajo de la superficie del suelo aestudiar durante el intervalo de tiempo Δt.2) Transferencia pasiva de la muestra de gas del suelo a la cámarade detección por difusión.3) Medición de la variable física vinculada a la radiación emitida porel radón y / o sus productos de descomposición presentes en lacámara de detección.



Muestreo activo

Norma ISO 11665-11Medición de la radiactividad en el medio ambiente - Aire: radón 222 -Parte 11: Método de ensayo para gases del suelo con muestreo en profundidad.

1) Se introduce por golpeo una sonda de muestreo de gas delsuelo en el suelo a la profundidad deseada.

2) Se aspira el gas del suelo con una jeringa de granvolumen para introducir el gas del suelo en la sonda(para evacuar el aire presente en la sonda).

FUENTE: ISO 11665-11 Measurement of radioactivity in the environment — Air: radon-222 —Part 11: Test method for soil gas with sampling at depth. First edition 2016-04-15.



Muestreo activo


3) Muestreo de gas del suelo por succión con jeringa degran volumen.

4) Se introduce la muestra de gas del suelo en lacámara de detección.




Muestreo activo


5) Determinación de la concentración de actividad del radón-222 (Beq/m3).

FUENTE: https://radonova.es/



Muestreo pasivo


1) Taladrar el suelo a la profundidad deseada con una barrena demano.

2) Insertar un tubo de plástico en el agujero.

3) Colocar un dispositivo de detección autónomo en el tubo deplástico.

4) Sellar el tubo para evitar la dilución con el aire ambiente.

5) Realizar la medición durante un largo tiempo.

6) Leer el dispositivo de detección para determinar laconcentración de actividad Rn.


tapón

espuma

Probeta de muestreo

detector



Clasificacion alemana del potencial geogenico de radon

FUENTE: El mapa predictivo de exposicion al radon en Espana. Coleccion Informes Tecnicos 38.2013. Consejo de Seguridad Nuclear (CSN).

Método de la Republica Checa

Clasificacion sueca del potencial geogenico de radon

CRn (kBq m-3) nivel de riesgo de los edificios,

< 10 Riesgo bajo

10 - 50 Riesgo intermedio

> 50 Riesgo alto

(Duval 1991; Tanner 1991) * CRn se obtiene como la media aritmetica de tres medidas adyacentes.



Medidas en sondeos




Medidas en sondeos

Temperatura

Humedad

Radón

tiempoHernández Gutiérrez et al. (2012).



CORTESÍA: INVOLCAN, Instituto Volcanológico de Canarias.AUTOR: Dr. Germán D. Padilla Hernández

Vigilancia volcánica

“modo discreto”

• Varilla enterrada 40 cm.• Periodo de integración:

10 minutos.• Espectrómetro alfa.

Mide desintegración de radón en polonio.



CORTESÍA: INVOLCAN, Instituto Volcanológico de Canarias.AUTOR: Dr. Germán D. Padilla Hernández


“modo continuo”

• Tubo de PVC enterrado 1 m aprox.

• Medida en continuo.• Se bombea el gas desde

el tubo (cámara de acumulación) al mismo.

• Espectrómetro alfa. Mide desintegración de radón en polonio.



FUENTE: Padilla G. et al (2013). G-cubed, doi:10.1029/2012GC004375


MAPA DE ACTIVIDAD Rn-222 ISLA DE EL HIERRO (CANARIAS)


muchas gracias

geología y radón · el uranio se origina en grandes explosiones estelares, como las supernovas,...

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