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Misure del “Radon”

Misure del “Radon”

Stage estivo 2004 - Alaimo Rita

Stage estivo 2004 - Alaimo Rita

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INDICEINDICE Cos’è il Radon Come si misura il Radon Perché il nostro interesse nei confronti del radon? Misure di radon indoor Diffusione del radon indoor Sistema per evidenziare la presenza del radon Strumenti utilizzati: RIVELATORE: Philon electronics inc model AB-5

portable radiation monitor Scintillatore Fotomoltiplicatore Celle di lucas Funzioni svolte dal rivelatore PYLON MODEL AB-5 Schema: principali operazioni svolte durante la fase di prelievo Scelta del punto di lavoro ottimale Tabella con discriminatore 4 Tabella con discriminatore 5 Tabella con discriminatore 6 Ricerca del punto di lavoro ottimale dell’AB-5 Misura del radon nel laboratorio Misure effettuate Normativa Conclusioni finali Glossario

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Cos’è il Radon

Il radon è un gas radioattivo naturale, privo di odore, colore e

sapore. E’ una delle componenti più rilevanti della radioattività naturale. Viene prodotto dal decadimento radioattivo dell’Uranio naturale e generato da alcune rocce della crosta terrestre in particolare da quelle vulcaniche come lave, tufi, graniti, pozzolane ed in minor misura dall’acqua, nella quale può disciogliersi (può essere presente nelle falde acquifere). Infine, è nota la sua presenza in alcuni materiali da costruzione, penetra in ambienti domestici chiusi attraverso fori o fessure delle fondamenta, dei muri e dei pavimenti delle cantine, rappresentando una seria minaccia per la salute umana (cancro ai polmoni).

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La grandezza che viene utilizzata per esprimere la concentrazione di radon é:

Bq/m3

(Becquerel per metro cubo)

ossia il numero di disintegrazioni spontanee che avvengono nell’unità di tempo, in una certa quantità d’isotopo.

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Perché il nostro interesse nei confronti del radon?

Il principale interesse nei confronti del radon, è che questo può provocare danni per la salute dell’uomo, quindi cercheremo di individuare la quantità di radon e di confrontare i dati ottenuti con la normativa che regola i limiti possibili della presenza di radon all’interno di abitazioni e sul posto di lavoro.ll RADON si diffonde nell’aria ed è soggetto a decadimento producendo diversi tipi di particelle radioattive che si depositano nell’aria. Queste particelle espongono i polmoni alla radiazione α (alfa) ed aumentano il rischio di comparsa di cancro ai polmoni.Tale rischio è tanto più elevato quanto maggiore è la concentrazione di radon nell’ambiente e la durata dell’esposizione allo stesso.In ambiente aperti la concentrazione del RADON non raggiunge quasi mai livelli pericolosi, ma filtrando attraverso il suolo nei luoghi chiusi (abitazioni, scuole, ambienti di lavoro come uffici, banche, magazzini, biblioteche) vi si accumula, raggiungendo a volte anche alte concentrazioni, a seconda delle caratteristiche geologiche del terreno, delle condizioni atmosferiche, dello stato di ventilazione dei locali e dalla permeabilità.Tale concentrazione è estremamente variabile, cambia nell’arco di una giornata (concentrazioni più elevate di notte) e nel corso dell’anno. All’interno di un edificio le concentrazioni più elevate si riscontrano principalmente nei locali seminterrati o interrati, dove è minore il ricambio di aria.E’ dunque importante valutare se ed in che misura il radon è presente in una abitazione e sul luogo di lavoro, ed in generale in qualunque luogo ove si ha il soggiorno di persone per lunghi periodi di tempo. Faremo quindi un monitoraggio all’interno del FISA.

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Misura di radon indoor

Fattori che influenzano la concentrazione di radon

Concentrazione dl gas che

fuoriesce dal suolo

Tipologia edilizia

Contenuto di radon nelle

acque impiegate nell’uso

domestico

Emanazione di radon da parte di

materiali da costruzione

Parametri che influenzano il

processo di trasporto del radon attraverso

gli strati dei materiale

Coefficiente di diffusione porosità

Questo processo dipende anche da fattori ambientali

umiditàpressione

temperatura

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Diffusione del radon indoorDiffusione del radon indoor

Dal terreno raggiunge l’edificio, a causa della differenza di pressione tra suolo e l’ambiente

chiuso. Penetra all’interno attraverso:

Fessure dei pavimenti

Giunzione pavimento

pareti

Passaggi degli

impianti termici, idraulici, del gas

Materiali da costruzione

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Sistema per evidenziare la presenza del radon

E’ possibile risalire alla presenza del radon,attraverso l’utilizzo di un dispositivo,il RIVELATORE. Tali dispositivi si dividono in due tipi:

-I Rivelatori Passivi; -I Rivelatori Attivi;Il rivelatore da noi utilizzato è attivo. Tali tipi di rivelatori sono costituiti da strumenti dotati di apparecchiature sensibili alle radiazioni α e permettono di effettuare misure più attendibili rispetto a quelli passivi.                                                                      

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Strumenti utilizzati

-Catena di rivelazione formato da 3 parti:

Parte attiva (genera l’effetto) chiamato scintillatore; Parte che trasforma il segnale iniziale in impulso di tensione,

chiamato fotomoltiplicatore; Parte che analizza il segnale (parte elettronica);

-Stampante permette di avere una copia dei conteggi effettuati;

- Monitor collegato al rivelatore, che permette di dare i comandi da eseguire;

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RIVELATORE: Pylon electronics inc model AB-5 portable radiation monitor

Celle di lucas 300A (scintillatore)

display

Stampante che indica i

conteggi

Pulsanti principali di

comandoInterruttorInterruttore on/offe on/off

monitor

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SCI NTI LLATORELe celle di Lucas (scintillatore) sono costituite da tubi cilindrici metallici, il cui interno è ricoperto da solfuro di zinco. I l solfuro di zinco, ogni qualvolta viene colpito da una particella alfa o elettroni (o in genere particelle cariche), emette un certo numero di fotoni (nel visibile), i quali possono essere rivelati e quantificati tramite appositi fotomoltiplicatori. Molte sostanze scintillano quando sono bombardate con radiazioni nucleari, questi fatti sono tutti riconducibili alla emissione per fluorescenza (per eccitazione). Le celle di Lucas hanno un’effi cienza molto elevata (vicina al 70 %) in quanto il percorso delle particelle α (alfa) nel solfuro di zinco è di pochi “micrometri” [μm] di conseguenza la probabilità di urtare contro il solfuro di zinco e quindi di produrre fotoni, è molto alta. Elaborando il segnale uscente dai fotomoltiplicatori, è possibile selezionare gli eventi in funzione dell’energia della particella incidente ed eliminare cosìquei segnali non oggetto di indagine come per esempio elettroni o raggi gamma. Se convogliamo nella cella un quantitativo di aria in cui è presente del Radon, avremo quindi una misura dell’attività del gas radioattivo contenuto in essa.Parte dei fotoni prodotti dal solfuro di zinco vengono intercettati dal fotomoltiplicatore il quale fornirà in uscita un segnale proporzionale alla energia e massa a carica della particella che ha generato il fenomeno. I l segnale in questione , all’ingresso del radon, viene trasformato in un impulso digitale ed inviato ad un apposito contatore.

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SCINTILLATORE

Questo strumento è basato sull‘effetto fotoelettrico, che permette di amplificare notevolmente un segnale luminoso, trasformandolo in una corrente elettrica. Quando una radiazione luminosa incide sull'elemento sensibile che nel fotomoltiplicatore funge da catodo (fotocatodo),questo emette elettroni per effetto fotoelettrico, che vengono convogliati da un campo elettrico su una serie di dinodi. In ciascun dinodo gli elettroni si moltiplicano in un processo a cascata. A seconda dell'elemento utilizzato come catodo, si possono costruire fotomoltiplicatori sensibili non solo alla luce visibile, ma a tutto lo spettro elettromagnetico che va dai raggi X all'infrarosso.

FOTOCATODO

DINODI FASCI DI ELETTRONI

ANODO

LUCE

FOTOMOLTIPLICATORE

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Funzioni svolte dal rivelatore PYLON MODEL AB-5IL RIVELATORE DA NOI UTILIZZATO E’ IL PYLON MODEL AB-5.L'ARIA VIENE ASPIRATA TRAMITE UNA POMPA ALL'INTERNO DELLA CELLA

DI LUCAS DOVE ARRIVA DOPO ESSERE PASSATA ATTRAVERSO UN FILTRO, CHE PERMETTE IL PASSAGGIO DELLA PARTICELLE GASSOSE, AL FINE DI EVITARE L'INGRESSO NELLA CELLA DI POLVERE E DEI PRODOTTI DEL DECADIMENTO DEL RADON CHE SONO ANCH'ESSI ALFA EMETTITORI E CHE FAREBBERO AUMENTARE IL NUMERO DI CONTEGGI, FALSANDO LA MISURA.

L'INTERNO DELLA CELLA DI LUCAS E' RIVESTITO DA SOLFURO DI ZINCO ATTIVATO DALL'ARGENTO (ZnS(Ag)). IL RADON, DECADENDO, EMETTE PARTICELLE α , CHE INCIDONO SUL RIVESTIMENTO INTERNO CHE HA LA FUNZIONE DI SCINTILLATORE. LO SCINTILLATORE EMETTE LUCE SE ATTRAVERSATO DA UNA RADIAZIONE IONIZZANTE, COME QUELLA α. LA LUCE EMESSA VIENE COLLIMATA VERSO IL FOTOMOLTIPLICATORE CHE TRASFORMA IL SEGNALE DI LUCE IN UN SEGNALE ELETTRICO.

IL FOTOMOLTIPLICATORE E’ FORMATO DA UN FOTOCATODO CHE TRASFORMA I FOTONI IN ELETTRONI CHE VENGONO MOLTIPLICATI DAI DIODI SINO A FORMARE UN SEGNALE DI CORRENTE.

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MISURA DI UNA SOSTANZA A NOI Già NOTA(per la scelta di lavoro ottimale)

RI CERCA DEL PUNTO DI LAVORO OTTI MALE

SCELTA DEL PUNTO DI LAVORO OTTI MALE (da utilizzare nelle misure sul campo)

MISURA DELLA CONCENTRAZI ONE DI RADON(all’interno del FI SA nel weekend)

ANALI ZZARE I DATI OTTENUTI

EFFETTUARE UN GRAFI CO CHE RAPPRESENTI LA CONCENTRAZI ONE DI RADON

CONFRONTARE I DATI OTTENUTI CON LA NORMATIVA CHE REGOLA I LIMITI DI LEGGE

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SCELTA DEL PUNTO DI LAVORO OTTIMALE

Prima di effettuare le misure di radon, dobbiamo decidere che tipo di voltaggio e discriminatore dobbiamo utilizzare, per questo diciamo che viene eseguita la scelta del punto di lavoro ottimale. Abbiamo proceduto effettuando delle misurazioni, con una sorgente di radon a noi nota ( cioè una sostanza gelatinosa immersa nella cella di lucas), per ogni valore di discriminatore (4,5,6,) con differente voltaggio da 1 a 10. Quindi (per ogni discriminatore) abbiamo preso una decina di conteggi per ogni voltaggio (se i voltaggi sono 10, alla fine delle misurazioni avremmo 100 conteggi per ogni discriminatore). Riportiamo tutte le misure in tabella inserendo: i voltaggi e conteggi, la media dei conteggi, i corrispettivi errori e la deviazione standard.

Abbiamo realizzato una tabella per ogni valore di discriminatore. Ogni discriminatore individua una curva specifica data da

un'insieme di punti, ognuno dei quali ha per coordinate in ascissa il voltaggio ed in ordinata la media dei conteggi.

Sono stati messi a confronto i tre grafici per trovare il migliore punto di lavoro (discriminatore e voltaggio).

Abbiamo infine deciso come punto di lavoro: discriminatore 4 poiché è risultato essere il più stabile e 7.5 il voltaggio.

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Tabella con discriminatore 4

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 2 4 6 8 10

voltaggio

co

nte

gg

i/m

ina

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Tabella con discriminatore 5

media misure

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

0 2 4 6 8 10 12

voltaggio

co

nte

gg

i/m

ini

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Tabella con discriminatore 6

Grafico con discriminatore 6

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

voltaggio

cont

eggi

/min

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Ricerca del punto di lavoro ottimale dell’AB-5

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

voltaggio

con

teg

gio

/min

discr5

discr4

discr6

In questo grafico sono illustrate le curve a diversi valori di discriminazione in funzione del voltaggio, per individuare la zona di lavoro con la minore pendenza e la maggiore linearità.

Sono stati scelti come parametri di lavoro un voltaggio di 7.5 (circa 950 volt) e un valore di discriminatore di 4.

Utilizzando poi questi valori,abbiamo effettuato le misure in campo.

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Abbiamo deciso di eff ettuare la misure di concentrazione del radon nel weekend, perché nel laboratorio non ci f ossero persone e per osservare le varie concentrazioni di radon in funzione del tempo e dell’aria presente nella stanza. Abbiamo misurato la quantità di radon presente nel laboratorio di FI SA acquisendo misure ad intervalli di un ora.

Abbiamo calcolato il risultato attraverso:i corrispettivi errori (assoluti-percentuali) dovuti allo strumento, calcolati sulle singole misure, e le relative trasformazioni da conteggi al minuto(c/ m) a bequerel al metro cubo(bq/ m3) attraverso una formula di conversione.Tale formula tiene conto del rumore di f ondo dello strumento, e del f attore di conversione che corrisponde a circa 0.037 [bq * m-3/ c * m-1] (dove b = becquerel, m = metri, c = colpi).

Abbiamo riportato il tutto in tabella e abbiamo eff ettuato un grafico che mostra la concentrazione di radon in funzione alle ore del giorno.Nel grafico si può notare che di notte il valore di concentrazione sale, questo si può spiegare con un aumento della densità dell’aria dovuto al raff reddamento e quindi un minor volume per lo stesso peso d’aria.

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Misure effettuate

0

50

100

150

200

250

300

0.00 7.12 14.24 21.36 4.48 12.00 19.12 2.24 9.36 16.48 0.00 7.12 14.24

Ora

Bq/

m3

Il grafico evidenzia l’andamento della concentrazione del radon (Bq/m3) nel laboratorio di fisica sanitaria in funzione alle ore dal giorno 18 al 21 giugno 2004.

Come possiamo osservare la concentrazione di radon aumenta nelle

ore notturne

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Tale normativa ha come obiettivo quello di fissare dei limiti diazione o intervento,ossia dei valori di concentrazione di radonsuperati i quali raccomandare o intervenire per ridurne laconcentrazione. Sotto questi livelli il potenziale rischio è considerato“accettabile”. I n edifici residenziali a livello europeo è in vigore laraccomandazione 90/ 143/ Euratom del 21/02/ 90 che per gli edificiresidenziali esistenti consiglia una soglia d’intervento di 400 Bq/m3,per quelli nuovi (ancora in fase di progetto) di 200 Bq/ m3. I n caso disuperamento dei limiti di legge è raccomandata l'adozione dicontromisure per diminuire la concentrazione di radon. I n I talia, pergli ambienti di lavoro vengono imposte restrizioni se il lavoro si svolgein catacombe, miniere, locali interrati anche riguardo al tempod’esposizione. Mentre il livello di riferimento previsto dalDLgs.241/ 00 per i lavoratori é 500 Bq/ m3

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Il nostro obiettivo era quello di individuare la quantità di radon e di confrontare i dati ottenuti con la normativa che regola i limiti di legge. Il grafico da noi effettuato (attraverso le misure prelevate) evidenzia l’andamento della concentrazione del radon (Bq/m3). La massima concentrazione di radon che è stata misurata è di 250 Bq/m3. Il livello di riferimento previsto dal DLgs.241/00 negli ambienti di lavoro é 500 Bq/m3.

Quindi possiamo concludere che la concentrazioni misurate all’interno del laboratorio rientrano nei limiti di legge, come previsto dalla normativa.