ESTA É UMA VERSÃO DE AUTOR
CONSULTE A VERSÃO FINAL (ACESSO LIVRE) EM
RADIACIÓN GAMMA EN ROCAS USADAS COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIÓN: EL GRANITO DE BRAGA (NO DE PORTUGAL)
GAMMA RADIATION IN ROCKS USED AS BUILDING MATERIALS: THE GRANITE OF BRAGA (NW PORTUGAL)
Lima, M.1, Alves, C1 and Sanjurjo-Sánchez, J.2
(1) Centro de Investigação Geológica, Ordenamento e Valorização de Recursos (project PEst-OE/CTE/UI0697/2011 of the Portuguese Fundação para a Ciência e Tecnologia), School of Sciences, University of Minho, Braga, Portugal
(2) University Institute of Geology “Isidro Parga Pondal”, University of A Coruña, A Coruña, Spain.
ABSTRACT
Granite is one of the most radioactive rocks due to their relative high content in radioisotopes of K, U e Th. The Braga granite has been extensively used from the past in historical buildings of the city. A gamma radiation assessment has been made in quarry samples of the Braga granite with different weathering degree, in order to assess radiation risks in historical buildings, derived from their content in radionuclides. The specific activities of 238U and 232Th, decay chains and radioactive 40K, were measured by gamma spectrometry on samples of different weathering degree. The results were used to calculate the gamma building index (I )oftheEU technical guidance(RP112)forregulatorycontrolofbuildingmaterials.Moreover,someother indiceshavebeencalculatedtoestimatetheradiologicalhazardoftherockasbuilding material,namely,theaverageradium equivalentactivity(Raeq)andannualgonadal equivalentdose(AGED).AllthesamplesexceedtheIgvalueof<1recommendedfor buildingmaterialsandtheestimatedindicesareabovetheaverageworlddata.
KEYWORDS: gamma radiation, radioisotopes, granite, Braga granite, gamma spectrometry 1.INTRODUCCIÓN Laradiaciónnaturalesconsideradadelejoscomolaprincipalresponsabledeladosisde radiaciónionizanteexternaquerecibelapoblacióndurantesuvida(UNSCEAR,2000). Porello,esextremadamenteimportanteconocerlasdosisderadiaciónionizanteque originan diversas fuentes de radiación naturales, y muy en particular conocer las principalesfuentesderadiacióngamma,yaqueestaeslaquetieneunamenorenergía perounmayoralcance.Comparativamente,laradiacióngammatieneunalcancemuy superior a las partículas beta o alfa, cuya capacidad de penetración es de unos micrometrosynanometros,respectivamente.A partedeestasfuentesderadiación
debidoalaexistenciaderadioisótoposenelsueloyelsubsuelo,existeunaexposicióna radiacióncósmicaquedependedediversosfactorescomolalatitudylaaltitud,aunque sucontribuciónglobalesmenor(UNSCEAR,2000). Enelmedionatural,laprincipalfuentederadiacióngammasonlasrocasdelsubstrato ylosmineralesdelsuelo(UNSCEAR,2000).Enelcasodelinteriordeconstrucciones realizadasporelhombre,apartedelaradiaciónprocedentedelsueloysubsuelo,la principalfuentederadiaciónsonlosmaterialesdeconstrucción,yparticularmentelo materiales pétreos. Se incluyen en este grupo el uso de roca natural, materiales cerámicos y materiales aglomerantes como cementos, morteros y hormigones. La importanciadeestosradicaenqueseestimaquecomopromediolossereshumanos pasanalrededordeun80% deltiempodesuvidaenelinteriordeestasconstrucciones (viviendaylugardetrabajo),almenosenpaísesindustrializadosyclimastemplados,y porlotantoexpuestosalaradiacióngammaemitidaporlosmencionadosmateriales (Moharram etal.2011). 1.1.Radioisótoposenlasrocas(influenciadeprocesosgeológicos) Losprincipalesradioisótoposexistentesenlasrocasylosmaterialesdelsueloson aquellosderivadosdelasseriesdedesintegracióndeluranio(238U and235U)ytorio (232Th),asícomoelpotasio(40K).AunqueelU noestápresenteenlossilicatosmas comunes(debidoasugranradioiónico)puedenproducirseenriquecimientosdeuranio enlasfasesfinalesdecristalizaciónfraccionadademagmas,enpegmatitasoporfusion parcial de rocas sedimentárias o ígneas ácidas de la corteza, ya de por si comparativamentericasenU.LasconcentracionesmediasestimadasdeU sonde aproximadamente0,3ppm enbasaltos,3,8ppm engranitos,3,7ppm enesquistosy2,2 ppm encarbonatos,pudiendollegara300ppm enrocasfosfatasas.Bajolaformade U+6eluranioesmuyreactivoysolubleenaguaformandoeliónuranilo(UO2+2) presenteenlamayorpartedeespeicesmineralesconU.Enrocascristalinas,elU es incorporado en minerales accesorios como xenotimo, circon, monacita, esfena y allanita.Almeteorizarselasrocaspuededepositarseenelcontornodegranosmineales ymicrofracturascomoóxidososilicatosdeU (Dickson& Scott,1997). ElThes3-4vecesmasabundantequeelU enlacortezaterrestrealsermenosmóvily solubleensuperficieexceptoapH ácidoopH neutroenpresenciadecompuestos orgánicos.Sueleaparecerenmonacita,torianita(ThO2)ytorita(ThSiO4)entreotros (Gascoyne,1992),ocomoelementotrazaenfosfatos,óxidosysilicatoscomoenla allanita, xenótimo y circón, en concentraciones superiores a 1000 ppm, o en proporcionestrazaenotrosminerales.LosprocesosdemeteorizaciónpuedenliberarTh pordesagregaciónopuedequedarretenidoenóxidos-hidróxidosdeFeyTioen arcillas. ElK aparecesobretodoenfeldespatos(principalmenteortoclasaymicroclinaconun 13% depotasio)ymicas(biotitaymoscovitacontienenalrededorde8% enK).Es relativamenteabundanteenrocasfélsicasyescasoenlasmáficas(Dickson& Scott, 1997).Durantelameteorizaciónpuedeserincorporadooabsorbidoenarcillascomola illitaolamontmorillonita.
1.2.GeoquímicaderadionúclidosenGranitos Lasrocasformadasenlosúltimosestadíosdeimplementaciónígnea,comopegmatitas yaplitasretienenvaloreselevadosdeK ybajosdeU yTh.Lasrocasalcalinasestán masenriquecidasenThqueenU.Lasrocassedimentariaspresentanunaconcentración enradionucleidosquereflejalarocaquelosoriginaporloquesucontenidoenU,Thy K esmuyvariable.Sinembargo,enlasrocasmetamórficas,seconsideraqueel metamorfismonoafectaalcontenidoenradioelementos,aunqueelcontenidoenU yTh tiendeadisminuirconelgradodemetamorfismodefaciesapidoto-amfibólicas,parala faciesgranulítica.ElrátioTh/U disminuyealaumentarlatemperaturaylapresión (Heier,1975). Engeneral,seconsideraquelasrocasgraníticaspresentanvaloreselevadosdeU yTh, debidoalmagmaquelosorigina,amovimientostectónicosasociadosasugénesisya quelasrocasgeneradasenlacortezasuelenestarenriquecidasenradioelementos (Moura et al., 2011). La cantidad de U que puede existir en un granitoide está determinadaporsusmineralesportadores,queenmuchosgranitossonaccesorios (circón,esfena,xenótimo)pudiendocontenerhastaun85% delU. Los procesos geológicos asociados a zonas de cizalla pueden provocar el enriquecimientooempobrecimientoenradioelementosenrocas,dependiendodesiel cizallamiento es frágil o dúctil. El histórico de cristalización y los procesos de meteorizaciónhidrotermaltambiénpuedenafectaraladistribucióndelosradionúclidos enrocasígneas(Srooretal,2002).Laformacióndemicrobrechasenrocassujetasa procesosdedeformaciónductil-frágilpuedecrearcaminosatravésdeloscualeslos fluidosenriquecidosenradionúclidossemuevenysubsecuentementesedepositanen rocasencajantes(Mouraetal.,2011). 1.3.Comportamientodelosradioisótoposenrocas EnlasseriesdedesintegracióndeU yThexistenvarioselementosqueproducen radiacióngammadeformasignificativa(conenergíaeintensidadsuficiente)comopara ser estimada su actividad por espectrometría gamma (IAEA, 2003). En rocas no alteradas,estasseriesseencontraránenestadodeequilibrioalsersistemascerrados.Si unaserieconunisótopopadredevidalarganoseveperturbadaduranteuntiempo aproximadamente8vecessuperioralperíododevidamediadelisótopohijoconmayor vidamedia,seconsideraqueambosmiembrosdelaseriesedesintegranalamismatasa yporlotantoestánenequilibrio.Lapérdidaomovilizacióndealgunosdeestos elementosocasionaundesequilibrio,queraramenteocurreenlaseriedelTh(232Th) peropuedeserfrecuenteenlaseriedel238U.(tabla1). Tabla1.Principalesisótoposdelaseriededesintegracióndel238U y232Th,vida mediaytiposdedesintegración. 238U serie 232ThSerie IsotopeVidamedia Desintegración IsotopeVidamedia Desintegración 238U 4.468x109aos alpha 232Th1.405x1010aos alpha 234Th24.1días beta 228Ra5.75aos beta 234Pa1.17min beta 228Ac6.25horas beta 234U 2.48x105aosalpha 228Th1.9116aos alpha
230Th7.7x104aos alpha 224Ra3.6319días alpha 226Ra1600aos alpha 220Rn55.6días alpha 222Rn3.82días alpha 216Po0.145seg alpha 218Po3.05min alpha 212Pb10.64horas beta 214Pb26.8min beta 212Bi60.55min alpha+beta 214Bi19.8min beta 212Po299nseg alpha 214Po162 seg alpha 208Tl 3.053min beta 210Pb22.3aos beta 208Pbestable. 210Bi5.01días beta 210Po138.4días alpha 206Pbestable Comoejemplo,enlaseriedel238U,unodesusisótoposhijosesfácilmentemovilizado ylavadodebidoasusolubilidadyaqueladesintegraciónde238U a234Thoriginauna rupturaenelcristaldelqueel238U formabaparteyquedandolosisótoposhijos subsiguientes libres. Otros isótopos hijos como el 226Ra también son fácilmente movilizadosylavadosmientrasqueel222Rn,originadoporsudesintegración,se pierdefácilmenteporemanaciónalserungas,sobretododependiendodelaporosidad delaroca,queaumentaconlameteorización.Dehecho,el226Raeselisótopo considerado como radiológicamente mas importante, y se utiliza incluso como referencia en lugar del U (Kovler, 2007). En general se considera que las concentracionesmediasdeRa,ThyK enlacortezaterrestresonde40Bq/kg,40Bq/kg y400Bq/kg,respectivamente(EC,1999). 3.Radiactividadenmaterialesdeconstrucción Elusodematerialespétreosenlaconstrucciónpuedederivarenunaelevadaexposición aradiacióngammaeinclusoRnenelinteriordeconstrucciones,debidoalaelevada radiactividaddelosmateriales.Paraestimarladosisgammaefectivaenelinteriorde unaconstrucciónseconsiderauncoeficientedeconversióndedosisabsorbidaenelaire yunfactordeocupacióndelinterior.LaUNSCEAR (2000)consideraqueelcoeficiente deconversiónesde0.7Sv/Gymientrasqueelfactordeocupaciónesde0.8(que correspondeal80% deltiempodevidaque sepasaenlavivienda,considerado adecuadoparapaísesindustrializadosydeclimastemplados).Ladosisefectivaanual mediaanivelmundialesde0.48mSvsiendoelrangode0,3-0,6mSv. 3.1.Consideracionesdetipolegal A pesardeestasconsideraciones,noexisteunaregulacióntodavíabiendesarrolladaen lospaísesdelaUniónEuropeaacercadelaexposiciónaradiacióngamma,apesardel riesgoquesuponeparalasalud(UNSCEAR,2000),aunqueenlosúltimosaossehan dadopasosimportantesparasudesarrollo. LalegislaciónmasantiguaenEuropa correspondearestriccionesfijadasporFinlandiaparalaexposiciónaradiaciónen edificiosen1991(Markkanen,1995).En1999,laUniónEuropeaestablecelaEuropean BasicSafetyStandardsDirective(BSS)restringiendolaexposiciónlaboralafuentesde radiaciónnaturalesperosinlíneasclarasydejandoalosestadosmiembroseldesarrollo delalegislaciónrestringiendolaexposiciónaradiación.Estohallevadoaalgunos estadosmiembrosaestablecerrestriccionesenelusodematerialesdeconstrucción.En general,secontemplaparalaUE quelasdosisefectivassuperioresa1mSv/adebenser
consideradasyaceptadasencasosexcepcionalesenmaterialesutilizadosdeforma local,recomendándoseunadosisefectivade0,3-1mSv/a(EC,1999). Enelao2013elConsejodelaUniónEuropeaaprobólaDirectivadelaUE porlaque seestablecenloslasnormasdeseguridadbásicasparalaproteccióncontralospeligros derivadosdelaexposiciónaradiacionesionizantes(CD,2013)queentróenvigoren 2014.Enellasedaunplazode4aosalospaísesmiembrosparaestableceruna legislaciónnacionalalrespecto.UnaparteimportantedelaDirectivaserefierealos materialesdeconstrucción(articulo75,AnexosVIIIyXIII).Deacuerdoconesta normaexistiráunaobligacióndemedirlaactividadespecíficaderadioisótoposenestos materialesporlosfabricantesutilizandoelíndicedeactividad,debiendoestoscumplir unaseriederequisitos. VariospaísesmiembrosdelaUE hanestablecidoyanormativasdecontrolaeste respecto,comoFinlandia,PoloniaylaRepúblicaCheca,utilizandocomobaseelíndice deactividadgamma(Rosen,2014).Estaregulaciónseextiendeparalimitarlosniveles decontenidosenradionucleidosenmaterialesdeconstrucciónquepuedanserutilizados entechos,murosypavimentosdeviviendasoespacioshabitablesenelcasodela RepúblicaCheca.LoscriteriosadoptadossonmasestrictosquelosdelaRP 112, estableciéndose que los materiales que sobrepasen ciertos límites solo podrán ser utilizadosencasosjustificados.TambiénlalegislacióndePolonia(juntoconladela RepúblicaCheca)limitanelcontenidoen226Raenmaterialesdeconstrucción,conla intencióndelimitarlaexposiciónaRn(Rosen,2014). 3.2.Consideracionesmetodológicas Paraevaluarelriesgodeexposiciónaradiacióngammadebidoalusodematerialesde construcciónconunaconcentracióndeisótoposradiactivosdeterminadaseutilizanlos índicesdeactividad,quenormalmentesebasanenlamedicióndelasconcentraciones de226Ra,232Thy40K,aunqueencasosespecialespuedenconsiderarseotrosnúclidos comoel137Cs,comoporejemploenelusodecenizascomoaditivoenmorterosy hormigones(Markkanen,1995).Losíndicesdeactividaddebenconsiderartambiénla formadelespaciointeriorylacantidaddecadamaterialusadoenlaconstrucción.Un ejemploeselíndicegama(I )indicadoporlaComisiónEuropea,aunqueexistenotros comoelíndicealfa,estimadoapartirdel226Ra(EC,1999;RighiyyBruzzi,2006). Entérminosgenéricosseconsiderandosmétodosparaevaluarlaexposiciónexternaa radionúclidosnaturales(UNSCEAR,2000).Uno(indirecto)consistebásicamenteen resumirdirectamentelastasasdedosisgammaexternasmedidasenelaire,eninteriory exterior,substrayendolatasadedosisdebidaalaradiacióncósmica.Elotro(directo) consisteencalcularlatasadedosisgammaexternaenelairepormediodemediciones delasconcentracionesderadionúclidosenelsuelo. Enlosúltimosaossehanrealizadomedidasdirectasdelastasasdedosisabsorbidaen elaireportodoelmundo,abarcandoaproximadamenteal70% delapoblaciónmundial (UNSCEAR,2000)observándoserangosde10-200nGy/hconmediasquevaríanentre 18y93nGy/h,dependiendodelalitologíaylosmaterialesdeconstrucciónutilizados. Enlasmedidasindirectassehanconsideradodiferentescoeficientesdetransformación
de la actividad de los isótopos en los materiales a la tasa de dosis absorbida (UNSCEAR,2000). 4.Áreayobjetodeestudio EnelNW dePortugalexisteunimportantevolumendegranitoidescorrespondientesa sucesivospulsosmagmáticos,principalmentecorrespondientesalaetapapostcolisional de la orogenia varisca (290-321 Ma). La composición y tipología de las rocas granitoidesesmuyvariableagrupándoseestosencuatrotipos:granitoidessin-D3 (monzogranitos/granidoiritas biotíticos y de dos micas), granitoides tardi-D3 (monzogranitos/granidoiritas esencialmente biotíticos), granitoides tardi a post-D3 (leucogranitos de dos micas muy peraluminosos) y granitoides post-D3 (granitos biotíticosabiotítico-moscovíticos). LaciudaddeBragaselocalizaenlazonalitoralnorte,asentadaenelconocidocomo granitodeBragaqueformapartedelcomplejograníticodeBraga.ElgranitodeBraga hasidousadoconmuchafrecuenciaenlaconstruccióndeedificiosalolargodela historiadelaCiudadparapavimentos,murosytechos.Porello,existeunagran cantidaddeedificiosconstruidos,almenosparcialmente,conestegranito.Esungranito ricoenbiotita,degranofinoamedioyligeramenteporfírico(Diasetal.,2002).Esta compuestoaproximadamenteporun22-27% decuarzo,27-32% deplagioclasa,22-31 defeldespatopotásico,10-19% debiotitay0-4% debiotita(Diasetal.,2002).Un estudiodecampodelarocapermiteobservarsuafloramientoencanteraenalmenos5 estadosdiferentesdemeteorización.Deestos,sehaconsideradoqueelestadodel1al 3,losmasutilizadoscomomaterialdeconstrucción,sonlosmenosalterados. Dentrodeunprogramanacionaldemedidadelasdosisderadiacióngammanaturalen Portugal,Amaraletal.(1992)estimaronquelamediaaritméticadelatasadedosis absorbidaparaeldistritodeBragaesde152,2nGy/hconunintervalode95,5-226,5 nG/h,siendoladosisefectivaanualexterioreinteriorde0,19mSv/ay0,9mSv/a, respectivamente.EnelMapaRadiológicoparaelayuntamientodeBraga,latasade dosismedidaessuperiora90nGy/hdentrodeunintervalode54-211,7nGy/h(Amaral, 2000;AIEA,2003),dándoselosvaloresmaselevadosensuelosoriginadosapartirde rocasintrusivasymenorenlosderocasmetamórficas(esquistos). ElobjetivodeesteestudioesevaluarlaradiactividadgammadelgranitodeBragacomo materialdeconstrucción.Dadoquesuusodurantelahistoriadelaciudadhasido extenso,enlaactualidadexisteunagrancantidaddeestructurashistóricasenlasqueha sidoutilizadoestetipoderoca,loqueimplicalanecesidaddeevaluarlaexposicióndel públicoalaradiactividadgamma,tantoenviviendascomoenzonasdetrabajosituados eneláreamonumentaldelaciudad.Paraello,sehaestimadolaactividaddevarios radioisótoposenmuestrasdegranitode5gradosdemeteorizaciónysehanutilizadolos datos para calcular el índice gamma de edificios (gamma building index o I) recomendadoporlaGuiaTécnicadelaUE (RP112)paraelcontrollegaldemateriales deconstrucción(EC,1999).Además,sehancalculadootrosdosparámetrosutilizados para estimar la peligrosidad radiológica de los materiales como son la Actividad equivalentepromediodeRadio(Raeq)yladosisequivalenteanualgonadal(AGED).
5.Materialymétodos Elestudiorealizadoenestetrabajocomprendedospartes:unanálisisestimativodela meteorizacióndediferentesmuestrasdelgranitodeBragayunaanálisisdeactividadde los isótopos de U, Th y K o radioisótopos de sus correspondientes series de desintegración(Ra). 5.1.Estimacióndelgradodemeteorización Comoesconocido,lameteorizacióndisminuyelaresistenciamecánicaycohesiónde lasrocas.Estacaracterísticafueutilizadaparaestimarlameteorizacióndediferentes muestras del granito de Braga, tras una primera estimación de la meteorización utilizando sus variaciones cromáticas, observables desde un punto de vista macroscópico,dadoqueseobservauncambiodecolordelarocahaciaelamarilloen losgrados1y2. Paraunanálisismasobjetivodelgradodemeteorización,serealizaronmedidasde porosidadpormediodelcoeficientedeabsorcióndeagua.Despuésdeprepararprobetas derocacorrespondientesalos5estadosdemeteorizaciónobservadosenafloramientos yenunacantera,estassesecaronenestufa.Unavezsecassesumergieronenagua desionizadaysemidiósumasatras72horas,encontrándoselasmuestrassaturadasde agua.Paradeterminarelcoeficientedeabsorcióndeaguaapresiónatmosféricase utilizólaecuación(1): (1) siendomslamasasaturadaymdlamasadelamuestraseca. 5.2.Espectrometríagamma ParaelanálisisdelaactividaddeisótoposdelasseriesdeU,ThyK sesecaronen estufalasmuestrasysemolieronhastaobteneruntamaodegranomenorde63micras. Unavezmolidassecalcinarona450C paraeliminarcualquierpresenciademateria orgánicaquepudiesehaberenlasuperficiedelasmuestrasohaberpenetradosu interior.Lasmuestrasfueronselladaspor25díashastaalcanzarelequilibradodelRny luegoserealizaronlosanálisisdelasmuestrasmedianteundetectordesemiconductor de Germanio tipo coaxial marca CANBERRA modelo GR6022. Este detector de radiacióngammaseencuentradentrodeunblindajedeplomodebajaactividadde10 cm degrosor,yconectadoaunsistemadereduccióndefondoenanticoincidencia basadoenundetectordecentelleadorplástico.Suscaracterísticasprincipalessonuna eficienciarelativadel60%,yunaresoluciónde1.05keV y2.2keV paraunaenergíade 122keV y1332keV,respectivamente. Lamedidadeemisoresgammadelasmuestras,introducidasensusrespectivascajas petridepolipropilenoyselladasadecuadamente,esunatécnicanodestructivaque permiteanalizarlaconcentracióndeactividaddelossiguientesradioisótoposnaturales: Be-7,K-40,Tl-208,Pb-210,Pb-212,Bi-212,Pb-214,Bi-214,Ra-226,Ac-228yTh -234;yartificiales:Cr-51,Mn-54,Co-58,Co-60,Fe-59,Zn-65,Nb-95,Zr-95,Ru-103, Ru-106,I-131,Cs-134,Cs-137,Ba-140,La-140,Ce-144,yAm-241.Laactividadfinal delamuestrasecalculatraslacalibracióneneficiencia,corregidaporautoabsorcióny
sumaencoincidencia,delageometríaderecuentomediantesimulaciónporMonte CarloconloscódigosGEANT4yLABSOCS. 5.3. ndicesdeconcentracióndeactividad Entérminosgenerales,losíndicessonutilizadoscomounaherramientaparaevaluarla exposiciónaradiacióngammaderivadadematerialesdeconstrucción.Consistenenla sumadelascontribucionesdelosradionúclidosqueemitenradiacióngammapresentes enlosmaterialesevaluados.LaslíneasmaestrasdelaComisiónEuropea(RP-112) constituyenelprimerdocumentopublicado(EC,1999)queestableceunaseriede principiosdeprotecciónradiológicarespectoalaradiacióngammanatural(externae interna)enmaterialesdeconstrucción(Moharram etal.,2011).Estaguíadeprotección radiológicaestablecelosvaloresparamaterialesdeconstrucciónde300,200y3000 Bq/kgparalasactividadesde226Ra(seriedel238U),232Thy40K,respectivamente paraelíndicedeconcentracióndeactividadgamma(I ).LaComisiónEuropeasugiere quelosmaterialesdeconstruccióndebenestarexentosdetodarestricciónrespectoasu radiactividadsielexcesoderadiacióngammaoriginadoporellosincrementaladosis anualefectivaqueunapersonaen0,3mSvcomomáximo.Elíndicedeconcentración deactividadgamaqueresultadelaexpresión(2): (2) siendoCilaconcentracióndelisótopoienBq/kgenlamuestradeestudioRefi. Otroíndiceusadoconfrecuenciaeselíndicedeactividadderadioequivalente(Raeq). EstefuepropuestoporBeretkayMathew (1985)paralimitarlaradiactividaden materiales de construcción en base a la actividad del Ra, y ha sido utilizada extensamente,ElRaeqsedefinecomolasumaponderadadelasconcentracionesde actividadde226Ra,232Thy40K (3): Raeq= CRa+ 1,43CTh+ 0,077CK ≤ 370Bq/kg (3) Los factores de ponderación para 226Ra, 232Th y 40K son 1, 1,43 y 0,077, respectivamente.ElmáximovalordeRaeqenmaterialesdeconstrucciónnodebe sobrepasarlos370Bq/kgparaunusoseguro,manteniéndoseasíladosisexternapor debajode1,5mSv/a(Serena,2006). El índice conocido como AGED (annual gonadal equivalent dose) se basa en el potencialpeligroquesuponelaradiacióngammarecibidaenciertosórganos.Las gónadas, la médula ósea activa y las células de la superficie de los huesos son consideradosórganosdeinterésparaelUNSCEAR (1988).Ladosisequivalenteanual gonadalparalosresidentesenunacasaotrabajadoresenundeterminadoedificioo ambienteenelcualexistenmaterialesdeconstrucciónconunaciertaconcentraciónde radionúclidossecalculaatravésdelaexpresión(4): AGED ( Sv/a)= 3,09CRa+ 4,18CTh+ 0,314CK (4) siendo3,09,4,18 y0,314losfactoresdeconversiónpara226Ra,232Th y40K, respectivamente.Elmodeloconsideradoenesteparámetrosebasaenunacasatípica conparedesdeespesorinfinito,loquepermitecompararelAGED conunacasaque
contieneconcentracionesde226Ra,232Thy40K similaresalasdelpromediomundial ensuelos(Arafa,2004). 6.ResultadosyDiscusión Laabsorcióndeaguaenlasmuestrasdegranitomostróunamuybajaporosidadenlas muestrasconmenorgradodealteración(1y2),algomayorelamuestraafectadapor unameteorizaciónintermedia(3)ycrecienteenlasmuestrasmasalteradas(4-5).Enla tabla2sepuedenobservarlosresultados.Portanto,lasobservacionesmacroscópicas soncoherentesconestostests. Tabla2.ResultadosdelosensayosdeabsorcióndeaguadelgranitodeBraga. Muestra 1 2 3 4 5 Ab(%) 0.7 0.8 1.6 3.1 8.6 Losresultadosdelaespectrometríagammasedetallanenlatabla3.Enestasepueden observarlasactividadesespecíficasdevariosisótoposdelasseriesdedesintegraciónde U yTh,asícomolaactividadespecíficadel40K.Seobservaqueelmenorvalormedido paralaactividaddel238U esde70±15Bq/kgenlamuestra4.Elmenorvalormedido paralaactividaddel232Thesde34±2Bq/kgenlamuestra2mientrasquelaactividad masbajaparael40K seobservaenlamuestra1.Entérminosgenerales,seobservaque laconcentraciónderadionúclidosenlasmuestrasdelgranitodeBragaestánporencima delospromediosmundialesparamaterialesdeconstrucción,quesonde50,50y500 Bq/kq para 238U, 232Th y 40K, respectivamente (UNSCEAR, 2000). La única excepciónaestoseobservaenlamuestra2parael232Th.Tambiénseobservauna tendenciamuylevealdescensodelaactividaddel238U yunclaroincrementodela concentración de 232Th con la meteorización. Igualmente, parece observarse un incrementoenlaconcentraciónde40K conlameteorización. Tabla3.Actividadesespecíficasde238U,232Thy40K aralasmuestras. Muestra Actividadespecífica238U (BqKg-1) Actividad específica 232Th (BqKg-1) Actividadespecífica40K (BqKg-1) 1 139± 29 95± 41035± 60 2 71± 16 34± 22080± 87 3 114± 25 70± 51681± 72 4 70± 15 202± 10 1570± 68 5 110± 22 202± 8 1567± 65
Elcálculodelosdiferentesíndicesutilizadosparaevaluarelriesgoderivadodelusodel granitodeBragacomomaterialdeconstrucciónrevelalaexistenciadeunacorrelación entreelgradodemeteorizacióndelosmaterialesylosíndicesobtenidos.Losvaloresde índicegamma(I )obtenidosparalasmuestrascondiferentegradodemeteorizaciónse puedenobservarenlatabla3.Estosresultadosindicanquelascincomuestrasexceden elvalorumbralde1,recomendadoparaelusocomomaterialesdeconstrucciónporlo quedeberíaconsiderarseunestudiomasprofundodeéstosenrelaciónaesteíndice dadosuextensousoenedificioshistóricosdelaciudaddeBraga.Elvalordelíndicese incrementaademásconelgradodemeteorización,siendoelmínimocalculadode1,1y elmáximode1,9. Losíndicesdeactividadderadioequivalente(Raeq)obtenidosestánligeramentepor debajooenelentornodellímitepropuestode370Bq/kgparaunusoseguroenlas muestrasmenosmeteorizadas.Sinembargo,enlasmuestrasquepresentanunmayor gradodemeteorización(4-5)seobservaunincrementoenesteíndice,demodoque sobrepasaesevalordeformasignificativa.Deunmodosimilar,elcálculodeladosis equivalente anual gonadal muestra una variación importante acorde al grado de meteorización.Además,todaslasmuestrasmuestranvaloreselevadosdeAGED en comparaciónconlamediamundial. Tabla4.Parametrosrelacionadosconlaradiacióngammacalculadaapartirdelas actividadesde222Ra,232Thy40K enlasmuestrasestudiadas. Muestra ndicegamma(Iγ) RadioEquivalente(Raeq)(Bqkg-1)AGED 1 1.28 354.551151.60 2 1.10 279.781014.63 3 1.29 343.541172.69 4 1.77 479.751553.64 5 1.90 519.521676.30 7.Conclusiones Elestudiodelosradionúclidosemisoresderadiacióngammaenmuestrasdegranitode Bragaindicanqueestarocatieneentérminosgenéricosunaactividadespecíficade 226Ra,232Thy40K porencimadelosvalorespromediosanivelmundialparalos materialesdeconstrucción.Enesteestudioseobservaqueademásexisteunincremento enelriesgodelusodeestosmaterialescuandoestánnetamentemeteorizados.El estudiode5muestrascondiferentegradodemeteorizaciónmuestraquetodasellas excedenelvalordeI recomendadoporlaCE (EC,1999).Elusodeotrosindicadores comoladosisequivalenteanualgonadal(AGED)muestraunresultadomuysimilaral delíndiceanterior.Sinembargo,respectoaotrosindicadores,seobservaquelas muestrasnometeorizadasopocometeorizadasnoexcedenelíndiceRaeqpromedioy recomendadoparamaterialesdeconstrucción. A partirdeestosresultados,ydadoelextensousoquehatenidoestetipoderocaen edificiosyestructurashistóricasdelaciudaddeBraga,conelconsiguienteriesgode exposicióndelpublicoaestosmateriales,parecerecomendablelarealizacióndeun estudiodelosnivelesderadiacióngamaactualesinsitu,endiversosedificiosdela ciudad.Esteestudiopermitiríadeterminarsiexistencasosdeunaexcesivaexposición
depersonasaradiacióngammaconelconsiguienteriesgo,yaqueexistenunaseriede parámetrosquesolounestudiodeestetipopuedenconsiderar(Risicaetal.,2001).
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