DIPLOMADO EN TECNOLOGIA NUCLEAR
VERSIÓN 2012
TECNICAS DE OPERACIÓN DE MATERIAL RADIOLOGICO
EXPERIMENTO V:
Técnicas de Desc...
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Técnicas de descontaminación v e mera

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Técnicas de descontaminación v e mera

  1. 1. DIPLOMADO EN TECNOLOGIA NUCLEAR VERSIÓN 2012 TECNICAS DE OPERACIÓN DE MATERIAL RADIOLOGICO EXPERIMENTO V: Técnicas de Descontaminación Eduardo Mera1 1 Departamento de Física, Universidad Tecnológica Metropolitana, Av. Alessandri #1242, Ñuñoa. Santiago de Chile, Noviembre 2012
  2. 2. Universidad Tecnológica Metropolitana de Chile, Facultad de Ciencias Naturales, Matemáticas y de Medioambiente, Departamento de Física RESUMEN En el presente laboratorio se conoció la indumentaria necesaria para trabajar y manipular fuentes radioactivas abiertas y su protocolo de uso. Se preparo una superficie contaminándola con Tc-99m, y se detecto la contaminación empleando el detector de radiación, estableciendo un background de 13,2 [c.p.s.] y una actividad máxima de 6187 [c.p.s.]; se cuantifico y evaluar el nivel de contaminación y se descontamino el área afectada y determinar el factor de descontaminación del agente empleado. Finalmente se determino la actividad residual I. Introducción y Objetivos Introducción Desde la siglo XIX comenzó el estudio de la radioactividad cuando W. Roentgen descubrió los rayos X, Henry Becquerel observó que las sales de uranio emitían espontáneamente radiaciones y tiempo después los esposos Curie, concentraron a partir de los minerales de uranio el polonio y radio, se empezó a observar en estos productos el fenómeno de la desintegración espontánea de forma muy marcada. El proceso de emisión espontánea de radiación se llama radioactividad. Experimentos posteriores demostraron que la radioactividad es el resultado del decaimiento radioactivo, o desintegración de núcleos inestables. En el proceso de desintegración nuclear, los átomos de los elementos radioactivos, se transforman en otros átomos diferentes, produciéndose así una cadena de desintegraciones hasta llegar a ser un elemento estable en el cual la gran parte de las veces es plomo. Hay tres tipos de radiación que pueden ser emitidos por una sustancia radioactiva: radiación alfa (α), donde las partículas emitidas son núcleos de Helio; radiación beta (β), en el cual las partículas emitidas pueden ser electrones o positrones (partícula que tiene las mismas características del electrón pero su carga es +e); y radiación gamma (γ) las cuales son ondas electromagnéticas es decir, son fotones de alta energía. Los tres tipos de radiación tienen capacidad de penetración distinta. Partículas alfa apenas penetran una hoja de papel, partículas beta pueden penetrar unos cuantos milímetros de aluminio, y los rayos gamma penetran varios centímetros el plomo. Todo personal que trabaje con fuentes radioactivas abiertas tiene una probabilidad de contaminarse si no atiende estrictamente a las normas y procedimientos para este efecto. Se define como descontaminación, al proceso que consiste en remover el material radioactivo en diversas superficies como piel, pare, pisos y superficies de trabajo. Cuando se trabaja con fuentes radioactivas abiertas, se debe tomar las siguientes medidas de control para trabajar al máximo el riesgo de una posible contaminación. Una apropiada segregación y ventilación del área donde se trabaja con fuentes radioactivas abiertas. Entrenamiento operacional del personal en los siguientes métodos:  Minimizar la contaminación  Control del esparcimiento de la contaminación  Uso adecuado de a ropa de protección tales como guantes, cubre calzado buzos  Cubrir las superficies de trabajo y equipos con material impermeable que impida contaminación.  Uso adecuado de instrumentos que permitan detectar y cuantificar en forma eficiente la presencia de contaminación radioactiva. En el presente laboratorio usaremos para evaluar la radioactividad la unidad SI de actividad llamada Becquerel (Bq), donde: 1Bq = 1 decaimiento/s. Se tiene que la unidad original de actividad es el curie Diplomado en Tecnología Nuclear – UTEM/CCHEM 2
  3. 3. Universidad Tecnológica Metropolitana de Chile, Facultad de Ciencias Naturales, Matemáticas y de Medioambiente, Departamento de Física (Ci) donde 1 Ci=3,7*1010 Bq =3,7*1010 decaimientos/s, la cual fue seleccionada ya que es la actividad aproximada de 1 gramo de uranio. Marco teórico basado en [1] y [2] Objetivos 1. Conocer la indumentaria necesaria para trabajar y manipular fuentes radioactivas abiertas 2. Preparar una superficie cuando se va a trabajar con fuentes radioactivas abiertas 3. Detectar la contaminación presente en la superficie empleando métodos directos e indirectos. 4. Cuantificar y evaluar el nivel de contaminación determinando el porcentaje del limite (concentración derivada en superficie). 5. Descontaminar el área afectada y determinar el factor de descontaminación (Fd) del agente empleado. 6. Determinar la actividad residual Diplomado en Tecnología Nuclear – UTEM/CCHEM 3
  4. 4. Universidad Tecnológica Metropolitana de Chile, Facultad de Ciencias Naturales, Matemáticas y de Medioambiente, Departamento de Física II. Procedimiento Experimental: Para el experimento de Tecnicas de descontaminacion se uso como contaminante radioactivo una solución de Tecnecio-99m Se procedió a: 1. Dibujar un circulo de 150 mm de diámetro sobe la superficie de la bandeja 2. Con la pipeta se coloco una posición de la solución contaminante en el centro del círculo y extiéndalo sobre un área de cuadrada del 100 mm de arista 3. Detecte y evalúe el nivel de contaminación midiendo el área afectada con un instrumento PCM 5 o monitor 5. Para la descontaminación, se uso una solución detergente de nombre comercial “Descontamin”• en proporción de 1 parte de detergente por 3 partes de agua Se procedió a: 1. Aplicar un lavado con 20 ml de solución descontaminante y déjela 1 minuto sobre la superficie a descontaminar 2. Se seco con la toalla de papel (tomando todas las precauciones del caso para evitar contaminarse use doble guante) 3. Aplique otro lavado del 10 ml de agua destilada 4. Se procedió a medir nuevamente el área contaminada 5. Se determino el factor de descontaminación del agente empleado y el porcentaje de actividad residual. Procedimiento Experimental basado en [2] Equipos Materiales Papel absorbente Solución radioactiva contaminante Guantes desechables Delantales Monitos PCM 5 Monitor 5 Pipeta Pro pipeta Bandeja Equipos y materiales basados en [2] Diplomado en Tecnología Nuclear – UTEM/CCHEM 4
  5. 5. Universidad Tecnológica Metropolitana de Chile, Facultad de Ciencias Naturales, Matemáticas y de Medioambiente, Departamento de Física III. Datos Experimentales Estimación de la actividad de fondo: se procedió a dejar muestreando el censor de radioactividad por un lapso de 6 segundos (0.1 minutos), teniendo el cuidado de alejar toda fuente radioactiva del sector, los datos registrados son (tabla 1): Medición c.p.s 1 13.2 Tabla N° 1: evaluación de background Los datos de temperatura y presión del laboratorio eran 19ºC y una presión atmosférica de 1025 HPa. Evaluación de la actividad de la superficie contaminada: se procedió a dejar muestreando el censor de radioactividad por un lapso de 6 segundos (0.1 minutos), la superficie contaminada con Tc-99m, los datos registrados son (tabla 2): Medición c.p.s 1 6187 Tabla N° 2: evaluación de actividad superficie contaminada Los datos de temperatura y presión del laboratorio eran 19ºC y una presión atmosférica de 1025 HPa. Evaluación de la actividad de la superficie descontaminada: se procedió a dejar muestreando el censor de radioactividad por un lapso de 6 segundos (0.1 minutos), la superficie descontaminada con “Descontamin”, se procedieron a realizar dos procesos de limpieza, los datos registrados son (tabla 3): Medición c.p.s 1 Limpiado 158 2 Limpiado 41 Tabla N° 3: evaluación de actividad superficie descontaminada Los datos de temperatura y presión del laboratorio eran 19ºC y una presión atmosférica de 1025 HPa, y los limpiados son acumulativos. Trabajo con Material Radiológico: en el presente laboratorio el docente nos instruyo sobre los riesgos radiológicos y como se hace el trabajo practico con material radioactivo, tenemos que: En cuanto a riesgo radiológico: Los materiales radiactivos son potencialmente radiotóxicos que pueden generar riesgos por si mismos. Los laboratorios de que manejen este tipo de riesgos deberán estar debidamente autorizados por el Ente Regulador y especificadas debidamente las clases de las instalaciones. Todo personal debe conocer el nivel de riesgo que implica la manipulación de material radiactivo, así como las posibles vías de contaminación y de irradiación. Debe tenerse en cuenta que la persona a cargo, deberá restringir el ingreso al laboratorio sólo a aquellas personas cuyas tareas lo justifiquen, quienes deberán estar informadas y capacitadas convenientemente. Con respecto a los trabajos Prácticos con materiales radiactivos:  Es imprescindible mantener el orden y la limpieza de las mesadas y del laboratorio. Cada persona es responsable directa de la zona de trabajo que le ha sido asignada y de los lugares comunes. Diplomado en Tecnología Nuclear – UTEM/CCHEM 5
  6. 6. Universidad Tecnológica Metropolitana de Chile, Facultad de Ciencias Naturales, Matemáticas y de Medioambiente, Departamento de Física • No se deben efectuar operaciones con la boca. Se podrán utilizar pipetas automáticas o semiautomáticas. • Colocar papel absorbente en la superficie sobre la cual se trabajará, lo se monitorearan periódicamente y se renovarán en caso de ser necesario. • No introducir elementos ajenos al laboratorio como así tampoco sacar elementos que pudieran estar contaminados radiactivamente. • Trabajar con guantes de goma o látex. • No salir del laboratorio con los guantes puestos. • Con el fin de minimizar el tiempo de exposición al material radiactivo, programar y conocer previamente el trabajo a realizar y llevarlo a cabo en el menor tiempo posible. • Trabajar cuidadosamente de manera de no irradiar a otro personal del área. • En la puerta de entrada de todos los laboratorios debe existir el símbolo que identifica que allí se trabaja con material radiactivo. • Al terminar la tarea 1. Lavar los guantes utilizados, estando aún puestos. 2. Quitarse uno de los guantes, colocarlo en el interior de la otra mano, sacarse el segundo guante teniendo cuidado de dejar el primero en su interior y segundo dado vuelta (guante de látex). En el caso de utilizar guantes de goma, quitarse os mismos y colgarlos en un soporte adecuado. 3. Monitorear manos, ropas, área de trabajo y elementos empleados. Descontaminar si es necesario. 4. No continuar usando el guardapolvo en caso de estar contaminado. 5. Si se trata de nucleidos de período corto colocar los materiales de desecho en un recipiente con identificación, dispuesto para tal fin y dejar decaer antes de eliminar. • Todo laboratorio de trabajos prácticos en donde se utilice material radiactivo, deberá contar con una pileta de descontaminación. • Todas las operaciones que puedan provocar la contaminación radiactiva del aire por la formación de aerosoles (en especial calentamiento de soluciones radiactivas) humos o vapores, deberán realizarse en un recinto estanco cuya presión sea inferior a la atmosférica o bajo campana. • Cuando las fuentes no estén en uso, se deberán guardar en un sito especialmente destinado, adecuadamente protegido y señalizado. • Se deberá marcar claramente todas las fuentes indicando su actividad específica y naturaleza. • Los restos de recipientes de vidrios rotos, una vez descontaminados, deberán ser envueltos en papel grueso, cuádruple, y colocados en caja de cartón, asegurándose de que no queden bordes y aristas potencialmente cortantes. • En el laboratorio debe existir un contenedor especial para vidrios rotos, material para recoger derrames (tierra de diatomea, arena, etc) e implementos de limpieza para recolectar desperdicios en caso de rotura de material. Diplomado en Tecnología Nuclear – UTEM/CCHEM 6
  7. 7. Universidad Tecnológica Metropolitana de Chile, Facultad de Ciencias Naturales, Matemáticas y de Medioambiente, Departamento de Física • Se recomienda realizar controles rutinarios de la no contaminación radiactiva. Con respecto a la indumentaria de trabajo en laboratorio: la ropa a utilizar es 1. BUTIS. 2. CUBRE-TODO. 3. DOSÍMETRO. 4. MASCARILLA O CUBRE BOCA. 5. GORRO. 6. CAPUCHA. 7. CUBRE ZAPATOS. 8. GUANTES DE TELA. 9. GUANTES DE HULE. Cuando uno se viste el orden de puesta de ropa es: 1. BUTIS. 2. CUBRE-TODO. 3. DOSÍMETRO. 4. MASCARILLA O CUBRE BOCA. 5. GORRO. 6. CAPUCHA. 7. CUBRE ZAPATOS. 8. GUANTES DE TELA. 9. GUANTES DE HULE. Cuando uno se desviste el orden de sacado de ropa es: 1. CUBRE ZAPATOS. 2. GUANTES DE HULE. 3. DOSÍMETRO. 4. CAPUCHA DE TELA. 5. MASCARA O CUBRE BOCA. 6. CUBRE PELO. 7. CUBRE TODO. 8. BUTIS. 9. GUANTES DE TELA Observación: si es necesario use cinta adhesiva, sellar aberturas y tubos de las piernas por encima de los botines de plástico. Con respecto al proceso de descontaminación mecánica: se limpio la superficie con “Descontamin”, las veces que fuese necesario, hasta llevarlo al nivel de aceptable, el cual muchas veces es aceptado como aquel nivel de actividad de menor nivel esperado en un evento de contaminación. El proceso de limpieza fue en forma circular, describiendo un movimiento envolvente de afuera hacia adentro. Diplomado en Tecnología Nuclear – UTEM/CCHEM 7
  8. 8. Universidad Tecnológica Metropolitana de Chile, Facultad de Ciencias Naturales, Matemáticas y de Medioambiente, Departamento de Física IV. Resultados Estimación del Nivel de Contaminación: Se procedió a calcular el nivel de contaminación con la expresión: af xEAxE FondoSdeCSLeidasC NC _// − = Donde C/S = Cuentas por segundo A = Superficie contaminada en m2 Ef = Eficiencia de detección Ea = Eficiencia de arrastre Aplicando los datos obtenidos en laboratorio (tabla 1 y 2), y teniendo en cuenta que la superficie contaminada tiene como superficie 0.01 m2 , la eficiencia de detección del censor es del 70% (0.7) y la eficiencia de arrasque del papel seco es 0,1, se obtiene que: [ ] [ ] [ ] [ ]222 238.082.8 1.07.0][01.0 .]..[2.13.]..[6187_// m Ci m m Bq M xxm spcspc xEAxE FondoSdeCSLeidasC NC af == − = − = Estimación del Nivel de Descontaminación: Se procedió a calcular el nivel de descontaminación con la expresión: af xEAxE FondoSdeCSLeidasC NC _// − = Donde C/S = Cuentas por segundo A = Superficie contaminada en m2 Ef = Eficiencia de detección Ea = Eficiencia de arrastre Aplicando los datos obtenidos en laboratorio (tabla 1 y 3), y teniendo en cuenta que la superficie contaminada tiene como superficie 0.01 m2 , la eficiencia de detección del censor es del 70% (0.7) y la eficiencia de arrasque del papel seco es 0,1, se obtiene que: Para el primer proceso de limpiado: [ ] [ ] [ ] [ ]22 5 21 00559.01007.2 1.07.0][01.0 .]..[2.13.]..[158_// m Ci m m Bq x xxm spcspc xEAxE FondoSdeCSLeidasC NC af == − = − = Para el segundo proceso de limpiado (se ejecuta sobre la superficie que fue limpiada por primera vez): [ ] [ ] [ ] [ ]22 4 22 00107.01097.3 1.07.0][01.0 .]..[2.13.]..[41_// m Ci m m Bq x xxm spcspc xEAxE FondoSdeCSLeidasC NC af == − = − = Calculo del Factor de Descontaminación (Fd) del agente de descontaminación: Se procedió a calcular el factor de descontaminación con la expresión: Diplomado en Tecnología Nuclear – UTEM/CCHEM 8
  9. 9. Universidad Tecnológica Metropolitana de Chile, Facultad de Ciencias Naturales, Matemáticas y de Medioambiente, Departamento de Física arDescontadedespuesMedidasCuentasTasa arDescontadeantesMedidasCuentasTasa Fd min_____ min_____ = Para los casos vistos anteriormente, para el primer proceso de limpiado: 2.39 .]..[158 .]..[6187 == spc spc Fd Para el segundo proceso de limpiado, si lo calculamos respecto a la contaminación inicial: 151 .]..[41 .]..[6187 == spc spc Fd Si se midiera con respecto al primer proceso de limpiado: 85.3 .]..[41 .]..[158 == spc spc Fd Calculo del Porcentaje de Actividad Residual (Ar): Se procedió a calcular la actividad residual con la expresión: 100 1 x F A d r = Para los casos vistos anteriormente, para el primer proceso de limpiado: %551.2100 2.39 1 == xAr Para el segundo proceso de limpiado, si lo calculamos respecto a la contaminación inicial: %662.0100 151 1 == xAr Si se midiera con respecto al primer proceso de limpiado: %85.25 85.3 1 ==dF Diplomado en Tecnología Nuclear – UTEM/CCHEM 9
  10. 10. Universidad Tecnológica Metropolitana de Chile, Facultad de Ciencias Naturales, Matemáticas y de Medioambiente, Departamento de Física V. Análisis y Conclusiones Análisis: Estimación del Nivel de Contaminación: Se observa que a mayor eficiencia de detección y de arrastre estos valores tienen a la unidad, lo cual hace el denominador de la expresión de NC más grande y por lo tanto NC menor. Debe tenerse en cuenta que la contaminación de la superficie fue realizada con unas gotas de Tc-99m, las cuales fueron repartidas al azar en el sector contaminado. Estimación del Nivel de Descontaminación: Se tiene que la primera limpiada de la superficie es la mas significativa en el proceso de descontaminación , la segunda limpiada logra niveles de descontaminación marginales respecto a la primera limpiada. El nivel tomado como descontaminado es aquel en la cual es especialista basado en la normativa e investigaciones en el tema, encuentra como adecuado, y la radiación no significa riesgo para la salud humana y del medio ambiente. Calculo del Factor de Descontaminación (Fd) del agente de descontaminación: el factor de descontaminación de la primera limpiada (39.2) es mas significativa que la lograda por la segunda limpiada sobe la primera (3.85). por lo cual la correcta y exitosa ejecución de la primera limpiada es crucial para el proceso de descontaminación. Nota: Debe tenerse en cuenta que la contaminación va de una matriz a otra, en este caso es traspasada de la superficie limpiada al papel de limpieza. Calculo del Porcentaje de Actividad Residual (Ar): El segundo proceso de limpiado es crucial para la descontaminación ya que esta lleva a niveles marginales (<1%) los niveles de actividad residual. Se tiene que la primera limpieza también es gravitante en el proceso descontaminación ya que es capaz de reducir la actividad residual a niveles bajos (< 10%). Conclusiones: La contaminación radioactiva puede presentarse en forma fija o desprendible. Toda superficie o objeto contaminado debe ser descontaminado, sin embargo el esfuerzo necesario para lograr un total descontaminación puede ser considerable. Antes de aplicar algún procedimiento de descontaminación es necesario considerar su costo y determinar el grado de descontaminación que se desea alcanzar, Se tiene que la primera limpiada de la superficie es la mas significativa en el proceso de descontaminación, la segunda limpiada logra niveles de descontaminación marginales respecto a la primera limpiada. El segundo proceso de limpiado es crucial para la descontaminación ya que esta lleva a niveles marginales (<1%) los niveles de actividad residual. La primera limpieza también es gravitante en el proceso descontaminación, ya que es capaz de reducir la actividad residual a niveles bajos (< 10%). Es de suma relevancia la ropa de protección contra la radiación y es necesario que lo operarios de material radioactivo tengan claro su protocolo de utilización. La limpieza de una zona contaminada es de afuera hacia adentro en forma de la forma mas Radialmente cerrada posible. La actividad es traspasada del medio limpiado al medio limpiante. Diplomado en Tecnología Nuclear – UTEM/CCHEM 10
  11. 11. Universidad Tecnológica Metropolitana de Chile, Facultad de Ciencias Naturales, Matemáticas y de Medioambiente, Departamento de Física Diplomado en Tecnología Nuclear – UTEM/CCHEM 11
  12. 12. Universidad Tecnológica Metropolitana de Chile, Facultad de Ciencias Naturales, Matemáticas y de Medioambiente, Departamento de Física VI.- Bibliografía 1. Serway, Raymond; Beichner, Robert “Física para Ciencias e Ingeniería”, Editorial Mc Graw Hill, 2002 2. Guía Experiencia Técnicas de Descontaminación, CCHEN. 2012. Diplomado en Tecnología Nuclear – UTEM/CCHEM 12

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