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IV WORKSHOP
“RADIACIÓN NATURAL Y MEDIO AMBIENTE”
“RADIACIÓN NATURAL:
UN PROBLEMA DE SALUD PÚBLICA Y UN DESAFÍO A LAS POLÍTICAS
URBANÍSTICAS, MEDIOAMBIENTALES Y LABORALES”
ESTUDIO DEL IMPACTO
RADIOLÓGICO DE LAS CENTRALES
TÉRMICAS DE CARBÓN SOBRE SUS
ENTORNOS
Antonio Baeza
Santander, 4 a 8 de Julio 2005
1
1.- ANTECEDENTES:
ACTIVIDAD INDUSTRIAL ENMARCABLE COMO
NORM
TENORM.
Ejemplos:
•Extracción de petróleo y gas
•Procesado de algunos metales
•Industria del fosfato
•Producción de pigmentos con óxido de titanio
•Producción de cementos
• Manufacturación de productos con zirconio
• ….
• Centrales térmicas de carbón
2
1ª CAUSA: Los materiales de partida (carbones y lígnitos)
poseen concentraciones variables de radionucleidos naturales (Bq/kg):
País
238U
Grecia
117-399
230Th
44-206
Alemania
Hungría
226Ra
210Pb 210Po 232Th
59-205
11-28
1-145
Turquía
27-305
Australia
8.5-4.7
21-68
40K
9-41
59-149
1-63
4-700
12-97
30-384
46
57
153
85-281
4-63
7-67
568
Zambia
228Ra
19-24
20-33
72
16-28
11-69
11-64
62
62
8
8
23-140
Brasil
72
72
Egipto
59
26
Polonia
<159
<123
<785
23
18
218
Italia
Rumanía
<415
R.U.
7-31
EEUU
6-73
<557
8-25
<510
<580
7-22
9-59
<170
7-19
12-77
3-52
55-314
3-21
3
2ª CAUSA: La existencia de múltiples estudios en el extranjero
A modo de ejemplo:
Z. Papp et al (2002) HUNGRÍA:
-Detectan un enriquecimiento en 238U de las cenizas frente a los carbones en un factor 3 a 3.5
-Observan una contaminación superficial de los suelos del entorno de la central térmica estudiada
G.A. Ayçik et al. (1997) TURQUÍA:
- Calculan el incremento de dosis recibida por irradiación externa para la población debido a la
presencia de cenizas en el aire, estimándola en un máximo de 0.5 Sv/h.
-
W. Man-Yin et al. (1996) HONG KONG:
- Identifican dos vías prioritarias de impacto
a) La dosis por irradiación directa debido a las cenizas depositadas en las balsas: 0.165 Gy/h.
b) El incremento de los niveles de radón al vivir en casas cuyos cementos se han fabricado con
dichas cenizas.
H. Bem et al (2002) POLONIA:
-Detectan un incremento de actividad para el 232Th y el 226Ra en la capa superficial del suelo (010cm) frente al existente en la profunda (20-30cm).
-Miden un incremento de dosis en una población próxima a una central del orden de 30 a 36
nGy/h, 20% de la Terrestre, debido a la combustión del carbón.
4
2ª CAUSA: La existencia de múltiples estudios en el
extranjero
“Probablemente” el informe más completo: NRPB (2001) REINO UNIDO
22 centrales térmicas operativas
Sin regulación radiológica ligada a su operación
Contenido medio CENIZAS/CARBÓN  16%
TERMINOS FUENTES
1.
2.
ENRIQUECIMIENTO en
radionucléidos, en un factor  5.
VIAS DE EXPOSICION
TASA DE DOSIS.
Evacuación atmosférica de
cenizas 222Rn, 210Pb, 210Po. *
5 vías de impacto consideradas.
Depósito de Cenizas en balsas.
238U, 226Ra, 222Rn, 210Pb, 210Po.
* 9 vías de impacto
consideradas.
3.
Venta de cenizas para
construcción. 222Rn, 210Pb,
210Po.
* 3 vías de impacto
consideradas.
5
3ª CAUSA: Conveniencia de su realización en
España
RAZONES:
3a.- Relativamente poca información preexistente:
J. Baró et al. (1987)
M.C. Alvarez et al (1989)
Ll. Pujol et al (2000)
6
J. Baró et al. (1987)
•
Actividades Medias en la Central Térmica de
Teruel (Bq/Kg)
Calculan las actividades en las cenizas
volantes de distintas Centrales Térmicas
Españolas.
226Ra
232Th
40K
130
60
460
* Deducen a partir de ellas la Dosis por irradiación externa  0´118 Sv/h
M.C. Alvarez et al. (1989)
Miden las actividades en distintos carbones usados en las centrales térmicas Españolas.
Para el 238U
Mayores valores
Menores valores
•Obtienen el enriquecimiento medio cenizas / carbones:
•Para el uranio  2
Lignitos negros cuenca Teruel
Lignitos pardos cuenca Gallega
Para el Pb y Po  5
Deducen las concentraciones medias en el aire en torno a la central térmica de Teruel y de Puentes de
García Rodríguez, ·10-7 (Bq/m3):
232Th
238U
226Ra
40K
214Pb
222Rn
4,5-10
22-47
16-35
21-69
69-150
1400-3000
Deducen la tasa de dosis máxima (radio < 2 km) efectiva por inhalación:  5·10-6 Sv/a
7
Ll. Pujol et al. (2000)
• Detectan un aumento en la actividad del agua del Ebro a la altura de
los afluentes Guadalope y Martín para Uranio y Torio. La causa la
atribuyen a las minas de lignito y a las centrales térmicas de la zona
(Teruel 1, 2, 3 , Escucha y Escatrón)
8
3ª CAUSA: Conveniencia de su realización en
España
RAZONES:
3a.- Relativamente poca información:
J. Baró et al. (1987)
M.C. Alvarez et al (1989)
Ll. Pujol et al (2000)
3b.- Existe un relativamente gran número de
centrales térmicas de carbón, hulla o antracita
funcionando (en torno a 33)
3c.- Momento propicio para su ejecución.
9
MOMENTO PROPICIO PARA SU EJECUCIÓN
RAZONES:
I.- Señalado por la UNIÓN EUROPEA:
INFORME:
B43040 / 2001 / 326105 / MAR / C4
“EFFLUENT AND DOSE CONTROL FROM EUROPEAN UNION
NORM INDUSTRIES ASSESSMENT OF CURRENT SITUATION
AND PROPOSAL FOR HARMONISED COMMUNITY
APPROACH”
CLASIFICA A LOS PAISES EN 3 GRUPOS
2º GRUPO: ESPAÑA, (IRLANDA, ITALIA, AUSTRIA, FRANCIA,
.
BELGICA Y SUECIA)
“Legislación en desarrollo, o con identificación no completa de las industrias
NORM, ó con un control en estado inicial de las descargas producidas”
10
MOMENTO PROPICIO PARA SU EJECUCIÓN
RAZONES:
II.- Establecido en nuestra propia legislación, R.P.S.C.R.I. (2001):
ARTÍCULO 62:
“La autoridad competente, con el asesoramiento del Consejo de
Seguridad Nuclear, requerirá a los titulares de las actividades no
reguladas, en las que existan fuentes naturales de radiación, que
realicen los estudios necesarios a fin de determinar si existe un
incremento significativo de la exposición de los trabajadores o de los
miembros del público que no pueda considerarse despreciable desde el
punto de vista de la protección radiológica.”
III.- Propiciado en la primera convocatoria de proyectos I+D del CSN (2004):
Objetivos del
sexto programa: “Evaluación del impacto radiológico debido a las instalaciones, actividades ó
situaciones que de forma real o potencial, liberen material radiactivo al medio
ambiente y por otro lado, a la evaluación de la exposición a la radiación natural”
11
TÍTULO DEL PROYECTO:
ESTUDIO DEL IMPACTO
RADIOLÓGICO DE LAS CENTRALES
DE CARBÓN SOBRE SUS ENTORNOS
¿QUIÉN LO FINANCIA?
La 1ª Convocatoria de proyectos I+D del CSN, 2004
12
OBJETIVOS DEL PROYECTO:
•
EVALUAR EL IMPACTO RADIACTIVO-DOSIMÉTRICO QUE LAS 4
MAYORES TÉRMICAS EXISTENTES EN ESPAÑA EJERCEN SOBRE
SUS ENTORNOS
• CUANTIFICAR LAS CARACTERÍSTICAS DE DICHOS TÉRMINOS
FUENTES: TIPO Y CANTIDAD DE RADIONÚCLIDOS EVACUADOS,
VÍAS DE EVACUACIÓN, LOCALIDADES AFECTADAS.
• DETERMINAR LA DOSIS TOTAL PARA LAS PRINCIPALES VÍAS DE
EXPOSICIÓN A LOS TRABAJADORES Y AL PÚBLICO.
13
ALCANCE DEL ESTUDIO:
NOMBRE DE LA
CENTRAL
LOCALIZACIÓN
POTENCIA
INSTALADA (Mw)
INICIO DE
FUNCIONAMIENTO
AS PONTES
CARBÓN
UTILIZADO
CLIMATOLOGÍA
A CORUÑA
1.400
1.976
Nacional e
Importado
ATLANTICO
COMPOSTILLA
LEÓN
1.372
1.961
Su propia
cuenca
CONTINENTAL
CARBONERAS
ALMERÍA
1.110
1.984
Importado
MEDITERRÁNEO
ANDORRA
TERUEL
1.050
1.979
Nacional e
importado
CONTINENTAL
14
CRONOGRAMA DE REALIZACIÓN:
MOMENTO DE SU EJECUCIÓN
* Inicio del proyecto: Julio 2.004
15
Grupo investigador responsable de la
ejecución del Proyecto:
PROGRAMA DE PROTECCIÓN RADIOLÓGICA DEL
PÚBLICO Y DEL MEDIO AMBIENTE
 Departamento de Impacto Ambiental de la Energía
Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y
Tecnológicas. CIEMAT. (Madrid)
LABORATORIO DE RADIACTIVIDAD AMBIENTAL
 Departamento de Física
Facultad de Veterinaria
 Universidad de Extremadura (Cáceres)
16
Primer objeto de Estudio:
LA CENTRAL TÉRMICA DE TERUEL
Año de inicio de operación: 1979
Potencia actual: 1050 Mw (3 unidades de 370 Mw)
Combustible: Mezcla de hulla de importación y lignito negro.
17
Planteamiento de toma de
muestras y análisis
18
MEDIOS MUESTREADOS, INDICADORES MEDIDOS Y TÉCNICAS EMPLEADAS
INDICADORES RADIACTIVOS O NO MEDIDOS
Medios
Muestreados
137Cs
226Ra
234,235,238U
AGUAS
*En el entorno


AEROSOLES
1.En la instalación


232Th

210Pb


2.-En el entorno
a) Por evacuación
210Po
40K







a) Lignito local





b) Hulla de
importación




c) Mezcla de
consumo



d) Cenizas volantes


e) Escorias

f) Calizas
g) Yesos

COMBUSTIBLES
Y
SUBPRODUCTOS
1-En la Instalación
2.-En el entorno
* Escorias y cenizas
de las balsas

Condu
c.
In Situ
E.Gamma
/
En Laboratorio
Dosimetría

E.Gamma



SUELOS
*En el entorno
pH


b) Por resuspensión
TÉCNICAS
E.Alfa



































































19
PUNTOS DE MUESTREO EN LOS ALREDEDORES DE
LA CENTRAL Y DE LAS BALSAS DE CENIZAS
Criterios
de
selección
-Según la dirección del viento predominante
(Cierzo  Dirección SE)
-En un radio < 2 km en el entorno de la central
térmica y de las balsas de cenizas.
20
PUNTOS DE MUESTREO DENTRO DE LA
INSTALACIÓN
CRITERIOS DE
SELECCIÓN
Analizar los contenidos de todas las materias primas y productos o
subproductos originados.
Analizar las zonas de mayor impacto previsible para los
trabajadores.
()
()
()
()
()
()
()
()
()
()
() Punto de toma de algún tipo de muestra
21
PUNTOS DE TOMA DE MUESTRAS DE AGUA
1- Embalse de Calanda
2- Manantial Arroyo Regallo
3- Punto de evacuación
4- 500 m aguas abajo
5- Salto de Hijar (curso medio)
6- Valmuel (zona de regadíos)
22
Revisión de algunos de los
resultados obtenidos
23
CONCENTRACIÓN DE RADIONUCLEIDOS EN EL
COMBUSTIBLE UTILIZADO POR LA CENTRAL
TÉRMICA DE TERUEL
Tipo de muestra
40K
226Ra
232Th
137Cs
(Bq/kg)
(Bq/kg)
(Bq/kg)
(Bq/kg)
Lignito (1er. Muestreo)
155 ± 28
56 ± 8
23 ± 5
LD
Lignito (2º muestreo)
139 ± 29
62 ± 6
22 ± 5
LD
Hulla (2º muestreo)
LD
29 ± 6
23 ± 5
LD
Mezcla de consumo
(2º muestreo)
100 ± 29
60 ± 6
22 ± 5
LD
Carbón estándar (*)
400
35
30
ND
(*) Valores medios extraídos del informe UNSCEAR 2000
ND = No dato
LD = Límite de detección
24
CONCENTRACIONES Y FACTORES DE
ENRIQUECIMIENTO PARA LOS RADIONUCLEIDOS
EN LOS SUBPRODUCTOS OBTENIDOS
Tipo de muestra
40K
226Ra
232Th
Cenizas volantes (Bq/kg)
320 ± 24
190 ± 10
76 ± 5
Factor enriquecimiento 1
3´20 ± 0´96
3´17 ± 0´36
3´45 ± 0´82
247 ± 19
153 ± 8
68 ± 4
2´47 ± 0’74
2´55 ± 0´29
3´09 ± 0´73
Calizas (Bq/kg)
35 ± 12
20 ± 2
LD
Yesos (Bq/kg)
20 ± 17
16 ± 3
LD
0´57 ± 0´52
0´87 ± 0´17
ND
Escorias (Bq/kg)
Factor enriquecimiento 2
Factor enriquecimiento 3
ND = No dato
OK. J. BARÓ
OK. M.C. ÁLVAREZ
LD = Límite de detección
25
CONCENTRACIÓN DE RADIONUCLEIDOS EN
LAS ESCORIAS-CENIZAS DEPOSITADAS EN LAS
BALSAS
40K(*)
226Ra(*)
232Th(*)
(Bq/kg)
(Bq/kg)
(Bq/kg)
Balsa Valdeserrana
406 ± 32
215 ± 6
91 ± 9
Balsa Mas de Pelé
380 ± 40
250 ± 7
74 ± 7
* 0-4 cm de profundidad
* Valores no compatibles con las actualmente producidas
* Composición granulométrica de las escorias /cenizas de las balsas:
Fracción
Grava (  > 2 mm)
Gruesa (0.5–1 mm)
Media (0.125–0.5 mm)
Fina ( < 0.125 mm)
0 – 2 cm
3.5
14
15
70
6 – 10 cm
18
38
21
40
10 – 15 cm
22.1
44
24
32
Fracción de cenizas en la capa 0-2 cm con  < 125 m
20 – 25 cm
26.3
40
23
37
 70 %
26
ANÁLISIS DE LOS PERFILES RECOGIDOS EN
LAS BALSAS DE CENIZAS / ESCORIAS
PUEDE
INDICAR
≠ COMBUSTIBLE A
CADA PROFUNDIDAD
Análisis granulométrico del perfil (0-30 cm)
a)
Máximo superficial:
gran cantidad de cenizas volantes
RESUSPENDIBLES!
b)
Mínimo  10 cm
Máximo  25cm
DISTINTOS COMBUSTIBLES
27
CONCENTRACIÓN DE RADIONUCLEIDOS EN LOS
SUELOS (0-2 cm) DEL ENTORNO DE LA CENTRAL
Radionucleido
Valor medio  SD
(Bq/kg)
Rango
(Bq/kg)
40K
191  60
100 – 315
226Ra
27  7
21 – 50
232Th
21  7
12 – 40
137Cs
8.1  4.9
0.1 - 19
Distribución estadística de
TODOS los radionucleidos
Lognormal
28
CONCENTRACIÓN DE RADIONUCLEIDOS EN LOS
SUELOS SUPERFICIALES FRENTE A LA DISTANCIA
226Ra
Relación lineal significativa
R2 = 0.56
232Th
y 40K
No existe relación lineal significativa
29
EJEMPLO DE LOS ANÁLISIS DE LOS PERFILES DE SUELOS
Suelo no
perturbado
137Cs
d > 1 km
Perfil
homogeneo
d < 1 km
Perfil
exponencial
226Ra
Aporte superficial
por Resuspensión
Ra-226
Ra-226
Ra-226
30
MAPAS DE ISOACTIVIDAD
226Ra
Entorno de la central térmica
Todas las medidas
“Se detecta una influencia de las balsas, en sus proximidades, en dirección del viento dominante en la zona”
31
MAPAS DE ISOACTIVIDAD
232Th
y 40K
“No se observa ningún patrón espacial”
32
DOSIMETRÍA POR IRRADIACIÓN EXTERNA
Mapa de isodosis en el
entorno de la central
Dosis frente a la
distancia a la central
33
ANÁLISIS DE AGUAS SUPERFICIALES
pH Y CONDUCTIVIDAD
pH . Coherente con cenizas
Conductividad . Coherente
con adición de especies
químicas
1- Embalse de Calanda
2- Manantial Arroyo Regallo
3- Punto de evacuación
4- 500 m aguas abajo
5- Salto de Hijar (curso medio)
6- Valmuel (zona de regadíos)
34
CONCENTRACIÓN DE 226Ra, 234,235,238U EN LAS
AGUAS SUPERFICIALES
Ae  2
(mBq/L)
Enriquecimiento
226Ra
234U
235U
238U
2.-Manantial A. Regallo
6.21.2
81 9
3.7 0.8
71 8
1.-Embalse de Calanda
3.60.8
17 2
0.710.23
11.91.2
3.-Punto de evacuación
11.8 1.4
67 5
2.4 0.4
52 4
4.-500 m aguas abajo
14.8 0.9
67 6
2.5 0.5
52 5
14  2
85 11
4.3 1.0
13.8 1.6
181 18
6.9  1.1
5.-Salto de Hijar
6.-Valmuel (regadíos)
Ra
U
3.27
3.4 - 4.4
74 9
0,95
1.3 – 1.7
152 15
0,99
1.6 – 2.1
CONCLUSION: Las cenizas no son la única vía de
incorporación de radionucleidos naturales a las aguas.
35
36
-JORNADA SOBRE “I+D EN LA GESTIÓN DE RESIDUOS RADIACTIVOS” (24-06-05)
37