Il fattore di equilibrio del radon

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1 Codice ID: Radical Radon Il fattore di equilibrio del radon L.M.Panero *, G.Arman, E.M.Chiaberto*, M.Magnoni* Università degli Studi dell Insubria, Como *ARPA Piemonte, Dipartimento Tematico Radiazioni Ionizzanti, Ivrea (TO) Torino 22 aprile 2013

2 Indice L obbiettivo del lavoro Introduzione Il metodo per stimare il fattore di equilibrio radon-figli Le prove sperimentali Conclusioni e sviluppi futuri

3 L obbiettivo del lavoro Per stimare la dose rilasciata dai prodotti di decadimento del radon inalati è importante conoscere: la concentrazione di attività del radon le concentrazioni di attività dei singoli radionuclidi obbiettivo: studiare un metodo per calcolare il fattore di equilibrio radon-figli raccogliendo il particolato su un filtro

4 Il radon e i suoi prodotti di decadimento EMETTITORI ALFA EMETTITORI BETA

5 La dose efficace La dose efficace (E) secondo l ICRP-65 (1994): Rn = concentrazione di attività di radon ( 222 Rn) T = durata dell esposizione F = fattore di equilibrio DCF = fattore di conversione di dose E = Rn * T * F * DCF Dipende da ventilazione e dal tasso di deposizione Dipende dalla quantità e dalla dimensione del particolato radioattivo presente in atmosfera

6 Il fattore di conversione di dose (DCF) E = Rn * T * F * DCF Da studi epidemiologici Valore di riferimento : DCF = 8*nSv/Bqhm -3 raccomandato dall ICRP 65 Dai modelli dosimetrici (ICRP 66) DCF dipende dalla dimensione delle particelle che possono essere inalate. Valore di riferimento Porstendorfer, Environment International (1996)

7 La distribuzione dimensionale dell attività indoor FRAZIONE LIBERA (unattached) FRAZIONE ATTACCATA (attached) Molti studi dimostrano che il massimo della distribuzione è compreso tra 100 nm e 500 nm. Porstendorfer, Environment International (1996)

8 Perché é importante raccogliere su filtro? il particolato raccolto è quello disponibile in aria, che può essere inalato la misura della radioattività su filtro può essere fatta con diversi tipi di strumenti Il campione può essere pesato e fornire una misura quantitativa del particolato presente Utilizzando impattori multistadio, gli stadi di impatto possono essere analizzati e fornire la distribuzione dimensionale dell attività

9 Il fattore di equilibrio (F) f F = 1 c 1 + f 2 c c f 3 c 3 Conoscere F = conoscere le concentrazioni in aria del radon (c ( 0 ) e dei singoli prodotti di decadimento (c ( 1, c 2, c 3 ) Valori tipici di F sono compresi tra 0.3 e 0.6. F = 0.4, è il valore di riferimento presente nella legislazione italiana (D.Lgs. 241/2000), come raccomandato dall ICRP-65 (*) (*) International Commission on Radiological Protection, Publication 65, 1994

10 Il fattore di equilibrio (F) F dipende principalmente da: ventilazione plateout = tasso di deposizione dei radionuclidi sulle superfici concentrazione di aerosol J.Porstendorfer, RPD (1992)

11 Il fattore di equilibrio (F) F può variare molto in relazione alle condizioni indoor conoscere F è quindi importante per: Caratterizzare l ambiente indoor Valutare l efficacia delle azioni di rimedio F può allontanarsi dal valore di riferimento (0.4) in diversi tipi di ambienti, per esempio: luoghi di lavoro non convenzionali (imbottigliamento dell acqua, miniere, gallerie, ) siti termali luoghi di lavoro che presentano sorgenti di aerosol (motori a combustione, cucine,...)...

12 Il calcolo di F: la raccolta dei dati e l acquisizione Particolato totale: è stato raccolto il particolato totale atmosferico indoor su un filtro: flusso della pompa = 5-9 l/min durata del campionamento = 30 min Concentrazione di attività di radon: contestualmente è stata misurata la concentrazione di radon con un Alphaguard nel locale Misure di radioattività: è stata misurata la radioattività alfa e beta depositata sul filtro, mediante un contatore alfa-beta a basso fondo.

13 Contatore alfa-beta (Berthold LB-770) Contatore a gas proporzionale a basso fondo (Ar-CH 4 ) Bassi limiti di rivelazione: alpha 241 Am: 12 mbq per 1 ora di conteggio beta 90 Sr: 22 mbq per 1 ora di conteggio Schermatura in Pb e contatore di guardia per la sottrazione del fondo Dieci slots Efficienze: ε alpha = 0.37 cps/bq ε beta = 0.47 cps/bq

14 Lo spettrometro alfa rivelatore al silicio a barriera superficiale portacampione

15 La scelta del filtro Il particolato totale indoor è stato raccolto su differenti filtri con porosità da 0.5 µm a 2 µm e su un filtro di carta con porosità µm Teflon su Teflon Esteri misti di cellulosa (Millipore AA, ) Policarbonato Teflon su Polipropilene

16 Confronto tra filtri Filtro di carta, Rn = 560 Bq/m 3 Carta - Millipore Filtro Millipore, Rn = 200 Bq/m 3

17 Confronto tra filtri Teflon su Policarbonato - Millipore Policarbonato - Millipore

18 Confronto tra filtri Esteri misti cellulosa - Millipore Teflon su Teflon - Millipore

19 Il metodo per il calcolo di F F i = F Radon Descrive l equilibrio in aria tra radon e la sua progenie, in funzione del tasso di rimozione (λ = ventilazione + plateout) SI Room model (λ i ) NO MMQ pesato: il χ2 è minimo per λ i? Po, Pb, Bi in aria Raabe-Wrenn model Alfa e beta su filtro durante il conteggio Alfa e beta su filtro misurati dallo strumento - ATTESI - - OSSERVATI - Fattore di equilibrio F i = f(λ i )

20 I prodotti di decadimento del radon sul filtro Radon λ=0, F=1 Room model (λ i ) λ=0.5 h -1, F=0.7 Po, Pb, Bi In aria Fattore di equilibrio λ=1 h -1, F=0.5 F i = f(λ i )

21 Le attività attese su filtro Beta = Pb + Bi Alpha = 218 Po Po(Bi) alpha beta Tempo di dimezzamento: 218 Po = 3.05 min 214 Pb = 26.8 min 214 Bi = 19.7 min 214 Po = 164 µs

22 Attività beta flusso = 5 l/min, Tc = 30 min, Rn = 107 ± 26 Bq/m 3 test A λ = 1.3 ± 0.17, F = 0.47 ± 0.14 test B λ = 1.0 ± 0.16, F = 0.54 ± 0.16 test C λ = 1.1 ± 0.17, F = 0.51 ± 0.15 F = 0.51 ± 25% Test A Test B Test C

23 Attività alfa flusso = 5 l/min, Tc = 30 min, Rn = 106 ± 26 Bq/m 3 C è uno scarto del % tra atteso e osservato problema dell autoassorbimento, più importante per le alfa. non esistono sorgenti in commercio per effettuare una taratura che tenga conto di questo fenomeno. Test A Test B Test C

24 Come svincolarsi dai valori assoluti? Si considera il rapporto beta/alfa Una volta fissato il tipo di filtro e lo strumento utilizzato, il rapporto tra l efficienza beta (ε β ) e l efficienza alfa (ε α ) è costante. A = counts ε α ε ε β = A A β α counts counts α β Si valuta il rapporto tra le attività beta e alfa mediante il modello. Si valuta sperimentalmente il rapporto tra i conteggi beta e alfa. Si calcola il rapporto tra le efficienze.

25 Rapporto beta/alfa in funzione di F Lavori in corso

26 Conclusioni e sviluppi futuri È molto importante avere una stima del fattore di equilibrio, per effettuare una valutazione della dose più accurata. Nuove prove sperimentali verificheranno la sensibilità del metodo del rapporto beta/alfa proposto. Grazie all utilizzo di contatori alfa-beta portatili, il metodo proposto permetterebbe la stima di F direttamente in campo.

27 "Cerco sempre di fare ciò che non sono capace di fare, per imparare come farlo" Pablo Picasso Grazie per l attenzione