MISURA DEL FATTORE DI EQUILIBRIO MEDIANTE CONTEGGIO BETA TOTALE

RADICAL project L.Panero G.Arman E.Chiaberto M.Magnoni M.Caccia D.Cavallo M.Faure Ragani V.Chmill 1

E Rn = C Rn * t * DCF * F ( dose efficace)

ICRP 65 /1994 : <

F

> = 0.4 (D.Lgs 241/2000)

DCF

= 7.95 nSv/(Bqh/m 3 ) >> D.Lgs 230/95 3nSv/(Bqh/m 3 )

Dose alfa al polmone

La Progenie del

222

Rn a breve vita

218 Po t 1/2 =

3,05

m. 214 Pb t 1/2 =

26,8

m. 214 Bi t 1/2 =

19,8

m. 214 Po t 1/2 =

164

μs 222Rn

3,82g

F =

𝑬𝑬𝑪 [𝑹𝒏]

=

𝟎.𝟏𝟎𝟓 [𝐏𝐨] + 𝟎.𝟓𝟏𝟓 [𝐏𝐛] + 𝟎.𝟑𝟖𝟎 [𝐁𝐢] [𝑹𝒏] IL FATTORE DI

EQUILIBRIO

PAEC =

𝒏 𝒋 𝒄𝒋 𝝀𝒋 𝑬𝒋 N.B. c j / λ j = N j (atomi/m 3 ) 𝑷𝑨𝑬𝑪

EEC =

= 0.105 [ 218 Po] + 0.515 [ 214 Pb] + 0.380 [ 214 Bi]

F =

𝑬𝑬𝑪 [𝑹𝒏]

=

𝟎.𝟏𝟎𝟓 [𝐏𝐨] + 𝟎.𝟓𝟏𝟓 [𝐏𝐛] + 𝟎.𝟑𝟖𝟎 [𝐁𝐢] [𝑹𝒏]

F = 1

5

200 100 0 600 500 400 300 Att Rn Attività Pb214 att. Bi214 Att. PO218 1,20E+00 1,00E+00 8,00E-01 6,00E-01 4,00E-01 2,00E-01 0,00E+00

F

L’EQ UILI BRIO

F SEC OLA 6 RE

F= 0,4 ICRP 65/1994, D.Lgs 241/2000

0,3 < F > 0,8

7

La distribuzione dimensionale dell’attività indoor

FRAZIONE LIBERA (unattached) FRAZIONE ATTACCATA (attached)

l massimo della distribuzione è compreso tra 100 nm e 500 nm dell’AMD (ACTIVITY MEDIAN DIAMETER) Porstendorfer, Environment International (1996) Linda Panero - ARPA Piemonte, Università dell'Insubria - Progetto RADICAL

Dai modelli dosimetrici (ICRP 66) 

LA DOSE dipende dalla dimensione delle particelle inalate

Da studi epidemiologici  Valore di riferimento

DCF = 8*nSv/Bqhm-3 (ICRP 65/1994

) Porstendorfer, Environment International (1996) 9

laboratorio

Monitore Radon Modello

strumenti campo

Monitore Radon Campionatore di particolato Contatore low det.level a gas Alpha-Beta TOT.

Spettrometro Gamma HPGe Campionatore di particolato Contatore PORTATILE Alpha-Beta TOT.

Modello

il modello per il calcolo delle concentrazioni individuali della Progenie 𝒅𝑵 𝒊 𝒂𝒓𝒊𝒂 𝒅𝒕 = 𝝀 𝒊 − 𝟏 𝑵 𝒊 − 𝟏 𝒂𝒓𝒊𝒂

-

𝝀 𝒊 𝑵 𝒊 𝒂𝒓𝒊𝒂

-

𝝀 𝒓𝒆𝒎 𝑵 𝒊 𝒂𝒓𝒊𝒂 11

LA PROGENIE SU FILTRO

Durante l’aspirazione dell’aria

:

218 Po

si accumula per aspirazione e decade

214 Pb

si accumula per aspirazione, si forma per decadimento di 218 Po e decade

214 Bi

si accumula per aspirazione, si forma per decadimento di 214 Pb e decade

214 Po

=

214 Bi

:

Modello di Raabe - Wrenn

Dopo l’aspirazione, durante la misura su filtro:

218 Po

decade

214 Pb

si accumula per decadimento di 218 Po e decade

214 Bi

si accumula per decadimento di 214 Pb e decade

214 Po

= 214 Bi

LA PROGENIE IN ARIA :

«Room Model» di Jacobi-Porstendorfer

• MODELLO A COMPARTIMENTI DEL COMPORTAMENTO DINAMICO DEL RADON E DELLA SUA PROGENIE CON DISTRIBUZIONE OMOGENEA DI ESSI IN ARIA E SULLE PARETI DELLA STANZA CONDIZIONI STAZIONARIE LE CONCENTRAZIONI INDIVIDUALI DEI FIGLI POSSONO ESSERE ESPRESSE CON RELAZIONI ITERATIVE IN FUNZIONE DEI TRE PARAMETRI AMBIENTALI: •

VENTILAZIONE

•

TASSO DI ADESIONE DEGLI IONI ALLE PARTICELLE DI AEROSOL TASSO DI DEPOSIZIONE DELLA PROGENIE ATTACCATA E NON ATT. ALLE PARETI (PLATE-OUT)

Il nostro modello semplificato

Radon gas in equilibrio stazionario tra esalazione e ventilazione Concentrazioni della Progenie diminuite da 2 fattori ambientali o meglio “del LOCALE” : • • • DECADIMENTO RADIOATTIVO l = decay rate VENTILAZIONE l v = ventilation rate PLATE-OUT l pl = plateout rate

c j

 l

j

l 

j c j

 1 l

v

 l

pl c j

 l

j

l

j c



j

 1 l

rem

14

il nostro modello

DALL’ARIA AL FILTRO

( Room Model) Raabe-Wrenn Radon l rem =0, F=1 Equilibrio secolare “Simple” room model ( l i ) sampling counting l rem =0.5 h -1 , F=0.7

Po

,

Pb

,

Bi IN ARIA

l rem =1 h -1 , F=0.5

F i = f

( l

rem

)

CALCOLO C

J

da C

Rn

: con processo iterativo

= f (

λ rem )

F = f (

λ 1, λ 2, λ 3, λ rem )

Fattore di equilibrio F

dipende in modo diverso da: • • Ventilazione Plate-out Caratteristiche Aerosol J.Porstendorfer, RPD (1992) Linda Panero - ARPA Piemonte, Università dell'Insubria - Progetto RADICAL

F

FUNZIONE ESPONENZIALE della

λ rem I CALCOLI DIMOSTRANO CHE

F

E’ BEN APPROSSIMATO SEMPLICEMENTE CONSIDERANDO UNA DIPENDENZA DEL 1° ORDINE DA UN TASSO DI RIMOZIONE UNICO E IDENTICO PER CIASCUN FIGLIO

F «proxy» del

LOCALE

in cui viene misurato

18

Il conteggio

αβ

TOT.

• • • Low-level gas proportional counter (Ar90%-10%CH 4 ) Low detection limits: (i.e. alpha 241 Am: 12 mBq for 1 hour counting, beta 90 Sr: 22 mBq for 1 hour counting) Pb shielding and guard counter to account for background

Beta TOT =

Pb + Bi Alpha TOT = 218 Po + 214 Po(=Bi)

simulazione Cj su filtro

Berthold LB-770 ARPA IVREA

simulazione

α

TOT

-

β

TOT

su filtro

5 5 9 9 9 8 5 9

l/min

Risultati in laboratorio

T (min) Rn (Bq/m 3 )

l

( h -1 ) F

288  63 0.64

 0.13

0.66



0.18

30 30 30 120 30 30 261  42 100  33 250  40 99  31 108  26 0.65

 0.12 1.60

 0.20 1.00

 0.13 1.55

 0.18 1.30

 0.17

0.64



0.12 0.42



0.16 0.54



0.10 0.42



0.16 0.47



0.14

30 105  21 107  22 1.00

 0.16 1.10

 0.17

0.54



0.16 0.51



0.15

30

•

In laboratorio: Alpha-beta Vs. Gamma Spectrometry

Efficiencenze αβ :   e alpha = 0.37 cps/Bq e beta = 0.47 cps/Bq

β measured

Cross analysis beta counting / gamma spectrometry

β expected

→

VALIDAZIONE CALIB.

β

Misura Beta TOT. in campo

Misuratore Alpha-Beta TOT. in campo (LUDLUM MEASUREMENTS - TX,USA) ARPA IVREA Modello 3030P Dual channel

αβ

counter

Rivelatore Built-in PIP’S ε α (4π ): 39% 239 Pu ε β (4π ): 23% 99 Tc Fondo acc. in campo 10μR/hr : 10 min cont.fondo α : 0.6 cpm 10 min cont.fondo β : 27,6 cpm Crosstalk acc. (10μR/hr field) : alpha to beta crosstalk ( ≤ 5%) : 1,50% beta to alfa crosstalk ( ≤ 0.1) : 0,000% CALIBRAZIONE : Fondo  ε  crosstalk 23

PROTOCOLLO DI MISURA IN CAMPO DEL FATTORE DI EQUILIBRIO F

• • • • • • Monitore Radon in continuo RADIM5B (count int. 1h) Filtro Millipore AA 0,8 μm – d=37mm Tempo campionamento aerosol : 30 min Flusso aria : 9 l/min Conteggio Beta

TOT.

: Counting interval = 5 min Conteggio : 8 - 12 cicli Modello di calcolo esteso alla C Rn variabile 24

25

200 100 0 600 500 400 300 8,00E-01 7,00E-01 6,00E-01 5,00E-01 4,00E-01 3,00E-01 2,00E-01 1,00E-01 0,00E+00

F = 0,66

E. S. NON ESIS

F

TE!?

26

F da misure

β

in campo

λ rem (h -1 )

LUDLUM 3030P

F C Rn (Bq/m 3 ) Χ 2

IVREA BOSSEA1 BOSSEA2

0.96±0.22 0.1±0.15 0.04±0.14

0.55 0.92 0.96

560±52 770±79 762±78 0.01841 0.00997 0.01864 27

28

29

IL FUTURO PROSSIMO 30

MISURA IN CAMPO DI RADON E PROGENIE SARAD EQF 3220

• • •

3 Si detectors :

Progenie unattached Progenie attached Radon gas ( 222 Rn e 220 Rn) A.R.P.A. VALLE D’AOSTA 31

Dose conversion factor (DCF)

E = Rn * T * F *

DCF

•

DCF ≈ a*f free + b*f att

– – a, b = coefficienti a > b f free ≈ 10-20 % f att

:-)! 33