Medición de Radioactividad Natural Monitoreo Expeditivo Área Neuquina – Argentina: Informe

 Resumen.

Se ha realizado un muestreo expeditivo en las piletas de decantación y del agua de producción del área a partir de una inquietud surgida de los conocimientos sobre estos materiales en el área de producción. Durante los años 1995 y 1996 se tomaron muestras que a las que se le efectuaron análisis físicos y químicos . Los valores obtenidos fueron analizados y discutidos en el presente informe.

Se utilizaron : un dosímetro (mRem/h) y un scintillómetro (mide radiación alfa,beta y gamma). El fondo de lectura en el área es de 45/50 cuentas/seg. y en las zonas de piletas resulta mayor de 300 cuentas/seg.

Si bien no existe una regulación al respecto a nivel nacional en Argentina la Pcia. del Neuquen está estudiando algún tipo de reglamentación sobre el tema en cuestión.

En el presente no están contemplados ni analizados los potenciales compuestos no radioactivos de carácter contaminantes como ser : mercurio, plomo, etc.

Agradecimientos;

Se agradece al Lic. Jorge Marticorenea (asesor científico de CNEA) y a Guillermo Facchini (Oficial de Seguridad Radiológica del RA6) la discusión y aportes realizados al presente informe.

Conclusiones y Recomendaciones

Teniendo en cuenta la problemática instalada en el área respecto del agua potable y a la detección de uranio total por encima de los límites vista en este informe (que es el primero es realizar esta medición), resultará que de al tomar estado público , las Empresas debieran ser las primeras en estar preocupadas en el control en el ámbito regional de trabajo.

Si bien estos materiales no presentan un alto riesgo de tipo laboral respecto de la irradiación se deberían tomar algunas medidas preventivas para el caso de la toxicidad, como ser:

1.-Inhalación e ingesta

Controlar los ambientes cerrados donde se efectúen tareas de limpieza de tanques y separadores, analizando los residuos y el polvo ambiente generado La utilización de máscaras , filtros adecuados y su control.

1.2.-No consumir el agua potabilizada hasta tanto no se haga un seguimiento sistemático del contenido de uranio total (WW8).

1.3.- Utilizar guantes y cuidar la higiene para evitar la ingesta.

2.- Control Ambiental .

Los residuos(de limpieza o sedimentos) una vez analizados y cuantificados respecto de su masa se deberá decidir sobre su disposición final si se requiere.

Para el caso que deba ser confinado se puede optar por un “land filinng” con una cubierta adecuada o bien redepositarlo en pozos de exploración o cualquier otro fuera de la actividad productiva, solucionando definitivamente el problema que ocasiona como contaminante. Hay que destacar que pueden ser agresivos al sistema a través del lixiviado por la contaminación de los acuíferos.

Nota:

Es conveniente que las autoridades de la Empresa prosigan con las tareas de control a los fines de tener un conocimiento acabado del yacimiento.

En la zona de emplazamiento del yacimiento se han detectado áreas de mayor criticidad respecto de estos elementos.

La participación de geólogos de la Empresa con conocimientos de la secuencia estratigráfica y estructural de la región , pueden inferir el escurrimiento de estas soluciones y tener un conocimiento más acabado en el ámbito regional. De esta manera se podría observar (con análisis de las aguas) y a través del tiempo si resultaría posible una concentración o no de estos elementos.

Introducción

Ciclo del Uranio
El uranio es, después del torio, el elemento más abundante del grupo de los atícnidos. Su Clarke¹ (2,7ppm) es mayor que el del Estaño, Wolframio, Molibdeno, Antimonio, y muchos otros metales que, sin embargo, se encuentran localmente en concentraciones mucho mas ricas ya que el uranio rara vez alcanza más del 1%. El uranio es unas diez veces más abundante en las rocas ácidas que en las básicas. Sus estados de oxidación en la naturaleza son dos: U4+ y U6+. El ion tetravalente (UO2) es muy poco soluble en el agua, mientras que el U6+ lo es relativamente. El ion tetravalente se presenta en las rocas ígneas y el hexavalente en los sedimentos. La uraninita se oxida muy fácilmente ( U⁴⁺ > U⁶⁺ ) y forma el ion uranilo(UO2)²⁺ , una molécula fuertemente soluble compuesta por dos iones O^2- separados por un ion U⁶⁺ . Este ion forma complejos con los iones carbonato [ (UO2)(CO3)₃^4- ] y sulfato [(UO₂) (SO₄)₂^2-]

El uranilo formado por oxidación de una zona mineralizada es eliminado rápidamente en solución.

En climas más o menos húmedos , el uranio es transportado por las aguas subterráneas. La cantidad acarreada por los ríos y acumulada en el agua de mar es escasa. La mayor parte del uranio se precipita en cuanto encuentra condiciones reductoras favorables suficientes para la reconvención del U⁶⁺ a U^{4+ .}Estas condiciones se deben particularmente a la materia orgánica, que puede encontrarse tanto sobre el fondo de las cubetas sedimentarias restringidas, como en el interior de los sedimentos por donde circulan aguas uraníferas. Por ello el uranio se encuentra asociado por lo general con carbón, madera fósil, lutitas bituminosas, petróleo y asfaltitas. La forma del uranio es en estos casos UO₂ finamente subdividido, u óxidos en estado amorfo.
⁽¹⁾ Clarke: Promedio teórico para el contenido de un elemento en la corteza terrestre

Las hipótesis propuestas para explicar esta concentración de uranio en sedimentos clásticos se dividen en singenéticas y epigenéticas. La primera supone que el uranio se depositó como detrito mineral juntamente con las gravas (placer). La segunda según las cuales el metal radioactivo es posterior a la sedimentación, comprende las siguientes alternativas;

1.- Deposición a partir de las aguas subterráneas que adquieren el uranio de rocas ígneas vecinas, o de sedimentos portadores( tobas volcánicas, etc.) asociados a las arenas y gravas.

2.-Precipitación a partir de soluciones hidrotermales producida tal vez al mezclarse con las aguas subterráneas que impregnan el sedimento.

3.-Exudación de soluciones uraníferas por parte de acumulaciones de petróleo o de esquistos bituminosos.

Diagnóstico

Por lo visto anteriormente estos minerales están presentes en las formaciones geológicas (que conforman en algunos casos concentraciones importantes) . Los son arrastrados a la superficie a través del agua de formación y concentrándose en las instalaciones.

El contenido de Radio se detecta en superficie y por otra parte el Radón y los subproductos se hacen presentes en las industrias de proceso de gas natural.

Los elementos radioactivos en las rocas del reservorio pertenecen a la serie del Uranio 238 y del Torio 232. Estos compuestos son arrastrados en profundidad al modificarse el estado de equilibrio (o confinamiento) impuesto por la perforación y explotación, al ser transportado luego a la superficie (en solución) a través del agua de producción, y conformando como sólidos las costras y barros dentro de la matriz formada por los materiales de la formación. Cuando cambian las condiciones del transporte hidráulico, sedimentan en las instalaciones de superficie, sean estas de tratamiento, separación de hidrocarburos, en las piletas de purga ó de descarga, etc.

 Límites máximos fijados por la Ley 24.051

Para el Uranio Total Contenido en Aguas

El contenido de uranio total no debe superar los :

10 m gr/L vida acuática agua dulce,

500 m gr/L vida acuática agua salada,

10 m gr/L agua para irrigación,

200 m gr/L p/ganado.

Posibles Efectos Contaminantes de Materiales Radiactivos Naturales en Explotaciones Petroleras y Gasíferas

Estas acumulaciones en zonas donde es habitual el mantenimiento aumentan el riesgo de su manipuleo en lo referente a su contaminación por inhalación, ingesta, irradiación, etc. Esto puede llevar al trabajador a recibir dosis más altas que las permitidas.

Se debe recordar que se han medido en áreas cercanas niveles de radiación cercanos a 2,5 miliroetgen/hora a 10 cm medidos en zonas comprometidas que indican la presencia de elementos sensibles, y requieren de manejos controlados para garantizar la seguridad personal.⁽²⁾

Otro tema a tener en cuenta es el destino de los efluentes, en particular el agua.

Formas de irradiación;

a) externas: proviene de fuentes o emisores externos. Las radiaciones beta y más aún las gamma, por su poder de penetración, son las más riesgosas. La exposición en estos casos no puede superar los 25 Rem/año.

b) internas: se originan cuando por ingesta o inhalación se incorpora al organismo un emisor que se solubiliza en la sangre o que se deposita en el tracto respiratorio.

La máxima admitida en caso de contaminación por uranio es de 5×10 E-12 m /Ci/cm3 en aire y de 4×10 E-5 en los líquidos.

⁽²⁾ Medidos por J.Tramaglia, C.Somaruga (UNC).

Definición de Unidades Utilizadas

Relación entre antiguas y nuevas unidades

                    ant.unidad.     simbolo    nuev.unidad    simbolo         relación

Actividad        curie              Ci              becquerel          Bq     1Ci = 3.7×10¹⁰ Bq

Dosis

equivalente  rem                  rem              Sievert             Sv      1 rem = 0.01 Sv

Fuente CNEA publicación S.l. N*11 1966

Nota: Están eximidos de las formalidades de notificación, autorización ó registro cantidades de Torio Natural y de Uranio Natural menores de un Kilogramo.

Tabla l

 Análisis de actividad Gamma en muestras líquidas

 Resultados expresados en Bq/L +/- 10% (enviadas p/C.Soraire segunda visita)

(*) Son muestras que emplea el laboratorio para controlar el fondo ambiente.
nota : Análisis realizados en el Laboratorio de Radioisótopos del CAE-CNEA

Tabla ll

Determinación del contenido de uranio total en aguas

(m g/ml) corresponde a las mismas muestras que la Tabla l

nota ; Los análisis fueron realizados en el Laboratorio de Q.Analítica de CNEA

Tabla lll

Actividad natural

Comparar los límites naturales con los análisis de sólidos para el caso del Rn 222 dudas y para el Ra 226 igual respecto de la actividad no así del contenido

Radioactividad Natural por Milla ³

Nota: Esta información esta destinada a comparar la cantidad de estos elementos que se encuentran en la naturaleza y sus niveles de actividad, con los detectados en la superficie producto de la explotación y su concentración posterior.

Buena parte de la información y muchas de las tablas que se encuentran aquí han sido adaptadas de información que se encuentra en Merril Eisenbud: Environmental Radioactivity from Natural, Industrial and Military Sources, Academic Press Inc., 3ª y 4ª Ediciones. Otras tablas han sido adaptadas de Informes de los National Council on Radiation Protection Reports de 1994 y 1995. La lista de las referencias se encuentra al pie de esta página. Varias de las tablas que siguen se hicieron mediante cálculos basados en los datos disponibles

Tabla  lV

Estimación de concentraciones de uranio, torio y potasio en materiales de construcción
(NCRP 94, 1987, excepto donde se diga otra cosa)

¹ Chang et al, 1974 ² Hamilton, 1970

Radioactividad Natural en los Océanos

Actividad Usada en el Cálculo

Uranio: 33mBq/L

Potasio 40 11Bq/L

Radioactividad Natural en el Cuerpo Humano

El organismo está constituido por elementos químicos, algunos de los cuales son naturalmente radiactivos por los radionucleidos que los componen y que se ingieren normalmente a través de los alimentos.

Es razonable suponer que todos los radionucleidos que se hallan en nuestro ambiente están en nuestro organismo en alguna pequeña cantidad. En la tabla damos la dosis media equivalente anual debida a los radionucleidos depositados internamente

En la siguiente tabla se detallan las concentraciones estimadas de estos radionucleidos presentes en condiciones normales en el cuerpo de un adulto de 70 Kg., basadas en datos del ICRP 30: ⁽³⁾

(3) ICRP ; International Commision on Radiological Protection

TABLA lV

Determinación de Radioactividad Gamma en una Muestra Líquida

(primera visita año 1995)

El análisis del espectro gamma emitido por la muestra mostró la presencia de radionucleídos naturales solamente.

* Radionucleído provenientes de la cadena natural del Th²³²

²²⁸ Ra en equilibrio secular con ²²⁸Ac (18.1 ⁺/_– 3.6) Bq/L
²²⁴ Ra ( 7.1 ⁺/- 2.1) Bq/L

La actividad de los isótopos de la cadena natural que siguen en el decaimiento al ²²⁰Rn , es sensiblemente inferior. Esto podría indicar que el Rn, por sus propiedades fisico-químicas, está escapando de la matriz.(Gas).

* Radionucleídos provenientes de la cadena natural del ²³⁸U:

²²⁶Ra ( en el cálculo se asume que la relación isotópica entre ²³⁵U y ²³⁸U es la natural y no hay separación de ²²⁶Ra) (6.0 +/- 1.8) Bq/L

La actividad de los isótopos de la cadena natural que siguen en el decaimiento al ²²²Rn , es sensiblemente inferior. esto podría indicar que el Rn, por sus propiedades fisico-químicas está escapando de la matriz.

* Radionucleídos provenientes de la cadena natural del ²³⁵U:

²³⁵U (en el cálculo se asume que la relación isotópica entre ²³⁵U y ²³⁸U es la natural y no hay separación de ²²⁶Rn) (0.274+/-0.082) Bq/L

* Actividad asociada a la presencia de K:

⁴⁰K ( 38.7+/-7.7) Bq/L

Nota: Análisis realizados por el Lab. de Análisis por Activación Neutrónica del CAB-CNEA

TABLA V

Determinación de Radioactividad Gamma en dos muestras sólidas

(primera visita año 1995)

El análisis del espectro gamma emitido por la muestra mostró la presencia de radionucleídos naturales solamente.

* Radionucleídos provenientes de la cadena natural del ²³²Th:

²³⁸Ra en equilibrio secular con ²³⁸Ac

muestra superficial (1.61+/-0.32) Bq/gr
muestra profunda ( 0.56+/-0.11) Bq/gr

²²⁴Ra muestra superficial (1.69+/-0.34) Bq/gr muestra profunda (0.59+/-0.10) Bq/gr

*Radionucleídos provenientes de la cadena natural del ²³⁸U:

²²⁶Rn muestra superficial (0.77+/-0.15) Bq/gr
muestra profunda (0.182+/-0.036 Bq/gr

²²⁶Ra ( en el cálculo se asume que la relación isotópica entre el ²³⁵U y ²³⁸U es la natural y no hay separación de ²²⁶Ra)

muestra superficial (0.63+/-0.13)Bq/gr
muestra profunda (0.206+/-0.041)Bq/gr

*Radionucleídos provenientes de la cadena natural del ²³⁵U:

²³⁵U(en el cálculo se asume que la relación isotópica entre ²³⁵U y ²³⁸U es la
natural y no hay separación de ²²⁶Ra)

muestra superficial (0.0288+/-0.0058)Bq/gr
muestra profunda (0.0095+/-0.0019)Bq/gr

*Actividad asociada a la presencia de K:

⁴⁰K muestra superficial(0.282+/- 0.056)Bq/gr
muestra profunda (0.391+/-0.078) Bq/gr

Nota: Análisis realizados por el Lab. de Análisis por Activación Neutrónica del CAB-CNEA

TABLA Vl

Análisis de muestras geológicas (residuos de piletas 1995)

*1 determinación hecha por Absorción Atómica, Las concentraciones están dadas en peso seco

Nota: Análisis realizados por el Lab. de Análisis por Activación Neutrónica

del CAB-CNEA

Tabla Vl

Análisis de muestra líquida (piletas año 1995)

Nota: Análisis realizados por el Lab. de Análisis por Activación Neutrónica del CAB-CNEA

Del anexo ll ley 24051

Tabla 1
Niveles guías de calidad de agua para fuentes de bebida humana con tratamiento convencional.

bario total 1.000 m g/L
uranio total 100 m g/L

Tabla 2
Niveles guía de calidad de agua para protección de vida acuática, agua dulce superficial.

uranio total 10 m g/L

Tabla 3
Niveles guía de calidad de agua para protección de vida acuática, aguas saladas superficiales.

bario total 1000 m g/L
uranio total 500 m g/L

Tabla 4
Niveles guía de calidad de agua para protección de vida acuática, aguas salobres superficiales

Interpretación de los resultados

1.- Los contenidos de U total en agua superan los establecidos por la ley 24051
detectado: entre 100 y 200 m g/L (ver Tabla ll )

2.-Se deberá prestar atención a los compuestos de bario (radiobarita?) y al bario total. que al igual que el Estroncio y el Calcio que como sulfatos, silicatos y carbonatos son compuestos que forman incrustaciones y sedimentan aumentando la cantidad de masa.
detectado : 431 m g/g (sólidos)

3.- Del mismo modo que el anterior se deberá verificar el estroncio.
detectado : 0.3 % (sólidos)

4.los contenidos de Th y Uranio (sólidos) 7.14 m g/g y 3.54m g/g respectivamente por lo cual se debería cuantificar el volumen de residuos de las piletas.

5.- Se observa una mayor actividad natural (Bq) comparando las naturales en condiciones estables en las rocas y las concreciones analizadas de las piletas. Lo que indica un transporte y acumulación en dichos sedimentos.

6.- La actividad medida en las muestras de agua también indican valores superiores a las concentraciones naturales (océanos) ver Tabla ll.

Vicente P. Marino