Contribución a la caracterización de aerosoles radiactivos derivados del radón

Abstract

La existencia de una relación entre el riesgo a desarrollar un cáncer de pulmón y la exposición al radón y descendientes presentes en el aire se puso de manifiesto hace ya bastante tiempo en la población minera. Desde aquellas fechas se han desarrollado numerosos estudios encaminados a determinar el riesgo radiológico por unidad de exposición. En la actualidad, se pueden distinguir dos grandes vías para su evaluación: a) los estudios epidemológicos, y b) la utilización de modelos dosimétricos del sistema respiratorio. La utilización de dichas vías en la evaluación del riesgo radiológico por unidad de exposición en la población minera muestran factores de riesgo que se diferencian en un factor de 2 a 3. <br/>En la utilización de los modelos dosimétricos del sistema respiratorio, las incertidumbres que se introducen se pueden atribuir a cuatro orígenes: a) características fisico-químicas del aerosol, b) parámetros utilizados para describir el modelo dosimétrico, c) hipótesis utilizadas en las células irradiadas, y d) factores de ponderación utilizados en dosimetría.<br/>La finalidad de este trabajo de investigación ha sido la determinación de parámetros que caracterizan a los descendientes del radón de vida corta en recintos cerrados para analizar en primer lugar su comportamiento físico-químico y así mejorar la estimación del riesgo radiológico debido a su inhalación mediante la utilización de modelos dosimétricos del tracto respiratorio. <br/>Para alcanzar este fin se han puesto a punto diversas técnicas que permiten analizar, tanto en una instalación de laboratorio como en espacios habitados, el factor de equilibrio, la fracción libre y el espectro dimensional de descendientes del radón en estado libre. En referencia a los dos primeros parámetros se ha desarrollado un equipo portátil que permite realizar medidas de campo con una gran precisión. En cuanto al sistema de medida del espectro dimensional de los descendientes del radón en estado libre se ha realizado el diseño y construcción de un nuevo sistema basado en las técnicas de tubos de difusión, que presenta un gran número de mejoras respecto a otros prototipos. Con este sistema se ha establecido, en una intercomparación realizada en la cámara de radón, construida para este estudio, que el tamaño más probable del espectro dimensional de los descendientes en estado libre está comprendido entre 0.8 nm y 0.9 nm. <br/>Con el sistema de media del factor de equilibrio y la fracción libre se han llevado a cabo medidas experimentales de campo en cuatro lugares de la costa catalana. Se estableció que dicho parámetros varían de forma significativa, (0.03) y fp (0-0.72), en los distintos emplazamientos de acuerdo con sus características del lugar y su clima. que Las medidas de F y fp muestran una correlación de tipo inversa mediante una ecuación del tipo logarítmico potencial, Ln(1/fp)=1.90*(Ln(1/F))-0.68, que puede ser utilizada para todo el rango de F, en lugar de la ecuación del tipo potencial sugerida por diversos autores, que sólo se ajusta correctamente para un reducido rango de F.<br/>Los resultados de campo y de laboratorio obtenidos se han introducido en dos modelos dosimétricos del tracto respiratorio de manera a evaluar su riesgo radiológico. Estos resultados muestran que no existe un factor de dosis por unidad de exposición de radón constante sino que para una precisa estimación de dicha dosis es necesario la medida de los descendientes del radón. La mejor estimación que se ha obtenido con los modelos dosimétricos, suponiendo como valor más probable del factor de equilibrio de 0.4, es de 10 nSv por Bq m-3 h que difiere en un factor 3 respecto a los resultados epidemiológicos tal como ya se recogía en otros trabajos anteriores.

The knowledge of a relationship between the probability of develop a lung cancer and the exposure to radon and radon progeny in the air has been established years ago in the miner population. From this date different studies have been developed in order to determine the radiological risk per unit exposure. Nowadays, two different ways are used for its evaluation: a) epidemiologic studies and b) the use of dosimetric models of the respiratory tract. The use of these ways shows a difference of a factor 2 -3. <br/>In the use of dosimetric models, the uncertainties arise from four origins: a) physico-chemical aerosol properties, b) parameters used in the dosimetric model, c) hypothesis in the irradiated cells and d) weighted factors used in dosimetry.<br/>The aim of this research is the evaluation of different parameters that characterise indoors short-lived radon progeny in order to analyse its physico-chemical behaviour and therefore, improve the estimation in the radiological risk evaluation using respiratory tract dosimetric models.<br/>In order to achieve this objective different systems have been developed for determining the equilibrium factor, the unattached fraction and the unattached activity size distribution. Regarding the two first parameters a portable monitor has been developed in order to measure high accuracy field measurements. A new system based in the tube diffusion technology has been developed for measuring continuously the unattached activity size distribution. Intercomparison with the aerosol group of Brest in a radon-walk-chamber developed in this work has been carried out. The most probable value for the unattached activity size distribution has been established in the range from 0.8 nm and 0.9 nm.<br/>Continuous measurements of F and fp have been carried out in four dwelling of the Mediterranean Catalan Coast. It has been established that these parameters vary widely, F(0.03-0.87) and fp (0-0.72), from one site to another and with time, according to the characteristics of the site and climate. The measurements of F and fp show that fp is negatively correlated to F by a log-power equation, Ln(1/fp)=1.90*(Ln(1/F))-0.68 , which can be used in all the F range, instead of the commonly used power equation fp=a*Fb suggested other authors, which fits well for a reduced range of F.<br/>Both, laboratory and field measurements have been introduced in two dosimetric models in order to evaluate the radiological risk. The results show that there is variability in the risk estimation per unit exposure depending on the environmental conditions and therefore, an accurate estimation of radon progeny activity concentration should be measured. The best estimation, for an equilibrium factor of 0.4, is 10 nSv per Bq m-3 h, which still differs by a factor of 3 from the epidemiological estimation.