4.3 Research method
4.3.2 The participant selection
El uso de materiales naturales en la construcción como rocas o suelos con altos contenidos en radioisótopos puede suponer un aumento en la exposición a la radiación gamma y al radón en el interior de las construcciones (Piedecausa García et al., 2011). En el año 2013 el Consejo de la Unión Europea aprobó la Directiva de la UE (Directiva 2013/59/EURATOM del Consejo de 5 de diciembre de 2013) por la que se establecen las normas de seguridad básicas para la protección contra los peligros derivados de la exposición a radiaciones ionizantes (CE, 2013) que entró en vigor en 2014. En ella se da un plazo de 4 años a los países miembros para establecer una legislación
104 Capítulo 3 – Determinación tasa de exhalación
nacional al respecto. Una parte importante de la Directiva se refiere a los materiales de construcción (artículo 75, Anexos VIII y XIII). De acuerdo con esta norma existirá una obligación de medir la actividad específica de radioisótopos en estos materiales por los fabricantes utilizando el índice de actividad, debiendo estos cumplir una serie de requisitos (Lima et al., 2015a). Varios países miembros de la UE han establecido ya normativas de control a este respecto, como Finlandia, Polonia y la República Checa, utilizando como base el índice de actividad gamma (Lima et al., 2015b). Esta regulación se extiende para limitar los niveles de contenidos en radionucleidos en materiales de construcción que puedan ser utilizados en techos, muros y pavimentos de viviendas o espacios habitables en el caso de la República Checa. Los criterios adoptados son más estrictos que los de la RP 112, estableciéndose que los materiales que sobrepasen ciertos límites solo podrán ser utilizados en casos justificados. También la legislación de Polonia (junto con la de la República Checa) limitan el contenido en 226Ra en materiales de construcción, con la intención de limitar la exposición a Rn (Lima et al., 2015b), .
Según el documento de la Unión Europea Radiation Protection 112 (Commission, 1999), la exposición a la radiación a la que puede verse sometido el ser humano debido al contenido radiactivo de los materiales de construcción puede clasificarse:
1) Exposición externa, relacionada con la radiación gamma. Según el documento Radiation Protection 112, la existencia de niveles elevados de radioisótopos naturales en los materiales de construcción puede causar un aumento de dosis efectiva anual 2 mSv por año.
2) Exposición interna, relacionada con la inhalación de radón, exhalado por los materiales de construcción. A nivel global, la contribución a la concentración de radón media indoor debida a los materiales de construcción se encuentra entre 10- 20 Bq·m-3, aunque en casos excepcionales pudieran aparecer valores más elevados.
La evaluación del riesgo a la exposición de la radiación gamma procedente de los materiales de construcción se hace a través de los índices de actividad, que se definen a partir de la medición de las concentraciones de 226Ra, 232Th y 40K. Estos índices deben considerar la forma del espacio habitado y la cantidad de material usado en la construcción. Un índice muy utilizado para radioprotección es el Índice de Riesgo por Exposición Externa (índice gamma, I). Este parámetro fue introducido en 1999 por el documento de la Unión Europea “Radiation Protection 112: Radiological protection principles concerning the natural radioactivity of buildings materials” (Commission, 1999) con el fin de tener un índice de referencia para limitar las concentraciones de actividad de los radionúclidos naturales presentes en los materiales de construcción, solo teniendo en cuenta la radiación gamma emitida por ellos. El documento “Radiation Protection 112” proporciona una tabla de valores límite para este índice en función del criterio de dosis aprobado y el uso previsto del material (estructural o de acabado). A nivel general, muchos países europeos y
Capítulo 3 – Determinación tasa de exhalación 105
no europeos han tomado algunas decisiones con respecto a estos límites máximos, expresados normalmente por medio de una suma (o índice) que habitualmente debe ser inferior o igual a 1. En este trabajo se ha adoptado la siguiente expresión para este índice:
1 370 259 4810
Ra Th K
c c c
I [3.40]
En la tabla 3.20 mostramos algunas de las limitaciones establecidas según el valor del índice de riesgo gamma (Commission, 1999).
Valores de referencia del índice gamma según la dosis
Criterio de dosis 0,3 mSv/año 1mSv/año
Materiales utilizados en cantidades masivas (p.e.
hormigón) I ≤ 0,5 I ≤ 1
Materiales de uso superficial y otros empleados en
cantidades discretas (p.e. azulejos, tableros, etc) I ≤ 2 I ≤ 6
Otro índice usado es el radio equivalente (Raeq) que se determina a partir de las concentraciones de actividad de 226Ra, 232Th y 40K (Beretka and Mathew, 1995). Este índice promedia las concentraciones de los distintos radioisótopos naturales y se calcula suponiendo que 10 Bq kg-1 de 226Ra producen el mismo número de rayos gamma en la tasa de dosis, que 7 Bq kg-1 de 232Th y 130 Bq kg-1 de 40K. El Raeq de una muestra en (Bq/kg) se determina entonces utilizando la siguiente ecuación (UNSCEAR, 1982):
3
1.43 0.077 370 ·
eq Ra Th K
Ra c c c Bq m [3.41]
Para evaluar el riesgo de irradiación alfa interna debido a la inhalación de radón procedente de los materiales se ha determinado un índice de riesgo alfa definido a partir de la concentración de actividad del 226Ra (Krieger, 1981), (Stoulos et al., 2003),
1 200
Ra
c
I [3.42]
Cuando la concentración de actividad de 226Ra de un material de construcción supera el valor de 200 Bq/kg, es posible que la exhalación de radón de este material pueda producir concentraciones de radón indoor superiores a superiores a 200 Bq/m3. Por el contrario, cuando la concentración de actividad de 226Ra sea inferior a 100 Bq/kg, es poco probable que la exhalación de radón de los materiales de construcción puedan producir concentraciones de radón superiores a
106 Capítulo 3 – Determinación tasa de exhalación
200 Bq/m3 (Nordic, 2000)1.. En la tabla 3.21 se muestran las concentraciones de actividad de 226Ra, 220Th y 40K de todas las muestras analizadas en este trabajo de Tesis Doctoral y sus correspondientes índices de riesgo.
Composición radioisotópica (en Bq kg-1) e índices de riesgo.
Muestra 226Ra 232Th 40K I Iα Raeq
Litotipos M1 109 ± 9 178 ± 10 1292 ± 60 1.25 0.55 463 M2 57 ± 5 85 ± 6 1130 ± 50 0.72 0.29 266 M3 81 ± 7 103 ± 7 1270 ± 50 0.88 0.41 326 M4 8 ± 1 8 ± 1 104 ± 7 0.07 0.04 27 M5 19 ± 1 18 ± 2 360 ± 20 0.20 0.10 72 M4 8 ± 1 8 ± 1 104 ± 7 0.07 0.04 27 M6 310 ± 25 82 ± 6 760 ± 30 1.31 1.55 486 M7 44 ± 4 49 ± 3 910 ± 40 0.50 0.22 184 M8 35 ± 2 58 ± 4 1552 ± 70 0.64 0.18 237 M9 42 ± 2 63 ± 3 1257 ± 50 0.62 0.21 229 M10 102 ± 8 114 ± 7 1180 ± 50 0.96 0.51 356 M11 80 ± 3 97 ± 5 1100 ± 50 0.82 0.40 303 Materiales de construcción B1 15 ± 1 19 ± 1 250 ± 10 0.16 0.08 61 B2 27 ± 1 25 ± 2 470 ± 20 0.27 0.14 99 B3 29 ± 2 24 ± 2 450 ± 20 0.26 0.15 98 B4 34 ± 2 37 ± 3 790 ± 40 0.40 0.17 148 B5 22 ± 1 18 ± 2 360 ± 20 0.20 0.11 75 B6 27 ± 2 25 ± 2 380 ± 20 0.25 0.14 92 B7 22 ± 1 22 ± 2 410 ± 20 0.23 0.11 85 B8 31 ± 2 18 ± 2 310 ± 20 0.22 0.15 81 B9 19 ± 1 22 ± 2 410 ± 20 0.22 0.10 82 B10 25 ± 1 21 ± 2 370 ± 20 0.22 0.12 84 B11 27 ± 2 24 ± 2 470 ± 20 0.26 0.14 98 B12 25 ± 1 19 ± 2 420 ± 20 0.23 0.13 85 Grava 0-5 mm 36 ± 2 67 ± 4 1310 ± 60 0.63 0.18 233 Grava 5-10 mm 56 ± 3 66 ± 4 1370 ± 60 0.70 0.28 259
1 Nordic. Naturally Occurring Radiation in the Nordic Countries- Recommendations. In: The Flag-Book Series. The Radiation Protection Authorities in Denmark, Finland, Iceland, Norway and Sweden, Reykjavik. (2000).
Capítulo 3 – Determinación tasa de exhalación 107
Composición radioisotópica (en Bq kg-1) e índices de riesgo.
Muestra 226Ra 232Th 40K I Iα Raeq
Grava 10-20 mm 46 ± 2 59 ± 4 1290 ± 60 0.62 0.23 230 Yeso (MC1) 4.8 ± 0.9 8 ± 2 200 ± 10 0.09 0.02 32 Sulfato férrico (MC2) 15 ± 01 107 ± 7 53 ± 6 0.46 0.08 172 Clinquer (MC3) 25 ± 1 13 ± 2 250 ± 10 0.17 0.13 63 Puzolana (MC4) 23 ± 2 46 ± 3 1310 ± 60 0.51 0.12 190 Arena (MC5) 23 ± 1 6 ± 1 400 ± 18 0.17 0.12 62 CEM II/A-P 42.5 N 40 ± 2 21 ± 2 390 ± 20 0.27 0.20 100 CEM II/B-P 32.5 R 34 ± 2 27 ± 3 550 ± 30 0.31 0.17 115 CEM I52.5 R 34 ± 2 16 ± 2 340 ± 20 0.22 0.17 83 CEM IV/A-P 42.5 N/MR 32 ± 2 21 ± 2 450± 20 0.26 0.16 97 CEM II/A-P 42.5 R 45 ± 2 21 ± 2 380 ± 20 0.28 0.22 104
Las muestras M1 y M6 presentan valores de los índices que superan los límites y que hace necesario limitar su uso como material de construcción. El valor del índice de riesgo alfa de la muestra M6 indica que este tipo de roca puede producir concentraciones de radón superiores a 300 Bq/m3. Para los materiales de construcción, las concentraciones, en general son bajas, y sólo las gravas fonolíticas presentan concentraciones un poco más altas. Todos los materiales de construcción que se han analizado presentan índices de riesgo α y γ radio equivalente muy por debajo de los límites. En los cementos analizados, el índice de riesgo es en todos los casos muy inferior a 0.5 de forma que es muy poco probable, que debido a su utilización se alcance concentraciones de radón superiores a los límites indoor.