Radônio em Minas Subterrâneas

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1 Simpósio Minérios & Radioatividade NORM: Gerenciamento do Ponto de Vista da Proteção Radiológica 18 a 20 de agosto de 2014 Radônio em Minas Subterrâneas Vandir Gouvea COMAPE/CNEN Talita de Oliveira Santos MEDICINA/UFMG Zildete Rocha CDTN/CNEN Paulo Cruz COMAPE/CNEN (Coordenador)

2 Introdução Tantalita Columbita Pirocloro Zirconita Microlita Zeunerita Escória Tantalíferae Estânifera Torbernita Concentrado de Nióbio e Tântalo Autunita Xenotima Carnotita Anatásio Uraninita Alguns Exemplos de Minerais que contêm Urânio e Tório Monazita

3 Introdução Todo processamento técnico de minerais resulta na liberação de radionuclídeos Mineiros são expostos internamente ao radônio, torônio e seus produtos de decaimento. Em termos de exposição externa, eles são submetidos à radiação dos emissores gama presente nas rochas. A principal fonte de exposição à radiação natural em minas subterraneas é decorrente dos produtos de decaimento do radônio.

4 Introdução 238 U 234 U 234 Pa 234 Th 230 Th 222 Rn 226 Ra 218 Po 214 Pb 214 Bi 214 Po 210 Pb 210 Bi 210 Po 206 Pb Limite máximo permissível recomendado: Bq/m 3 (ICRP115, 2010; BSS-15/ IAEA, 2011; CNEN-NN-4.01, 2005)

5 PROJETO RADÔNIO - Objetivos Objetivo Geral Garantir a integridade dos trabalhadores das minas subterrâneas no Brasil, bem como identificar os aspectos de proteção radiológica associados à presença de radônio em ambientes subterrâneos, de modo a prover subsídios para a revisão de normas da CNEN. Objetivos Específicos Identificar, as instalações subterrâneas com indicativos de necessidade de programa de monitoração e, quando for, o caso adotar medidas de controle para minimizar o risco radônio seguindo princípios e recomendações internacionais. Promover estudos relacionados ao radônio, de modo a aprimorar a infraestrutura laboratorial de análise, com consequente melhoria da qualidade das medições, e prover suporte analítico rotineiro para as ações regulatórias a serem estabelecidas e implantadas.

6 Fase I 42 instalações

7 PROJETO RADÔNIO Relação de Participantes Fase I CNEN-DIMAP/RJ (Mario Fraenkel, Vandir Gouvea, Paulo Cruz, João Siqueira, José Francisco Júnior e Jorge Passos) LAPOC/MG (José Macacini e Nivaldo Silva) UFRGS/RS (Maria Lídia Vignol e Carlos Lima) ESPOA/RS (Ana Maria Xavier) IRD/RJ (Vicente Melo) CDTN/MG (Carlos Alberto Filho, Cláudio Raposo, James Alves, José Teixeira, Namir Vieira, Paulo Alves, Virgílio Bontempo e Walter de Brito) IEN/RJ (Kátia Cardozo) DIFOR/CE (Getúlio Miyazaki) CRCN/CO (Edison Ribeiro)

8 PROJETO RADÔNIO Mapa do Brasil com pontos indicando as regiões estudadas

9 PROJETO RADÔNIO Metodologia As medições da concentração de radônio no ar foram realizadas com detectores passivos de traços nucleares do tipo Policarbonato Lexan e CR-39. Em cada mina, selecionaram-se pontos ao logo de toda extensão, da entradadoaratéopontodeexaustão,obtendoaconcentraçãomédiade radônio da mina.

10 PROJETO RADÔNIO Resultados Fase I Concentração de Radônio Bq.m Concentração de Radônio (Bq.m-3) Nível de referência 11 minas com concentração de Rn acima do nível de referência de 1000 Bq.m Minas

11 PROJETO RADÔNIO Fase II 11 minas subterrâneas selecionadas (5 foram exauridas e 6 foram visitas)

12 PROJETO RADÔNIO Relação de Participantes - FaseII CNEN-DIMAP/RJ (Vandir Gouvea, Paulo Cruz, João Siqueira, Maísa Magalhães) LAPOC/MG (José Macacini ) UFRGS/RS ( Maria Lídia Vignol, Carlos Lima e Rômulo Conceição) ESPOA/RS (Ana Maria Xavier) CDTN/MG (Zildete Rocha, Talita Santos e Walter de Brito) IEN/RJ (Kátia Cardozo)

13 PROJETO RADÔNIO Metodologia Mineração Principal Produto Mineral Rocha Encaixante Situação da mina Concentração de radônio na fase I do projeto (kbq.m -3 ) Mina A Algamatolito Cima/capa: granito riolito Baixo/lapa: formação ferrífera (grupo Nova Lima) Área de transição: Milonito ou xisto de granito Mina vistada duas vezes: na primeira visita estava parada * e na segunda visita estava em operação 6,5 ± 0,3 Mina B Carvão Siltito Em operação 3,0 ± 0,1 Mina C Esmeralda Cima/capa: Pegmatito Baixo/lapa: Anfibolio Gnaisse Em operação 3,0 ± 0,5 Mina D Turmalina Xisto ou Quartzo Em operação 6,9± 0,1 Mina E Scheelita Calco Silicato Parada* 1,2± 0,1 Mina F Fluorita Traquito Em operação 2,5± 0,1

14 PROJETO RADÔNIO Metodologia Grandezas Avaliadas Meio Método de Análise (Equipamento) Metodologia Aplicada Concentração de 222 Rn (Bq.m -3 ) Ar Câmara de ionização de eletretos (SST-medidas de curto prazo) e detector de traços - CR-39 (medidas de longo prazo) Os detectores foram distribuídos ao longo das minas subterrâneas de acordo com os protocolos de medidas de curto e longo prazo propostos pela EPA (2009).

15 PROJETO RADÔNIO Metodologia Grandezas Avaliadas Fator de Equilíbrio Meio Método de Análise (Equipamento) Metodologia Aplicada Ar Câmara de ionização (AlphaGUARD) Concentração de 222 Rn Espectrometria alfa (DOSEman) Concentração 218 Po, 214 Pb, 214 Bi, 214 Po Os pontos amostrados foram locais onde os mineiros permaneciam por mais tempo e os equipamentos estivessem seguros. Os equipamentos foram instalados juntos por aproximadamente 2 dias. Com base nos dados obtidos, o fator de equilíbrio foi estimado pela seguinte equação: F = C EEC /C Rn, onde C EEC é a concentração equivalente de equilíbrio (medida com o DOSEman) e C Rn é a concentração de radônio (medida com AlfaGUARD)

16 PROJETO RADÔNIO Metodologia Grandezas Avaliadas Meio Método de Análise (Equipamento) Metodologia Aplicada Dose (msv.a -1 ) Ar Câmara de ionização (AlphaGUARD) Concentração de 222 Rn Espectrometria alfa (DOSEman) Concentração 218 Po, 214 Pb, 214 Bi, 214 Po Estimada pela seguinte equação: E = C Rn.F.T.k, onde T é o tempo de permanência em locais de trabalho, T= 2000 h.a -1 e k é o fator de conversão, k=9nsv(bq.h.m 3 ) -1. (UNSCEAR, 2000) Taxa de Exposição Gama (µsv.h -1 ) Ar Espectrometria gama (Identifinder) Os pontos amostrados foram os locais onde os detectores de eletretos SST e os detectores de traços foram instalados Ventilação (m/s) Ar (Anemômetro) Os pontos amostrados foram os locais onde os detectores de eletretos SST e os detectores de traços foram instalados Concentração de 222 Rn (Bq/m 3 ) Solo Câmara de ionização (AlphaGUARD) Os pontos amostrados eram externos á mina. Selecionou-se pontos onde o solo originou das rochas que compõem a mina.

17 PROJETO RADÔNIO Metodologia Grandezas Avaliadas Meio Método de Análise (Equipamento) Metodologia Aplicada Concentração de 222 Rn (Bq/m 3 ) Água Espectrometria alfa (RAD7) As amostras de águas foram coletadas nos aquiferos diretamento do interor dos poros da rocha, sem entrar em contato com o ar.

18 PROJETO RADÔNIO Metodologia Grandezas Avaliadas Meio Método de Análise (Equipamento) Metodologia Aplicada Atividade Específica de 226 Ra (Bq/kg) Rocha e solo Espectrometria gama (HPGe) pico do 214 Bi em 609,3 kev, freqüência de 46,3% As amostras de minérios, de rochas e de solos coletadas foram trituradas, pesadas e vertidas para frascos Marinelli. As amostras foram analisados no detector de germânio hiperpuro. Atividade Específica de 232 Th e 224 Ra (Bq/kg) Rocha e solo Espectrometria gama (HPGe) pico do 212 Pb em 238,6 kev, freqüência de 44,6% As amostras de minérios, de rochas e de solos coletadas foram trituradas, pesadas e vertidas para frascos Marinelli. As amostra foram analisados no detector de germânio hiperpuro. Atividade Específica de 40 K (Bq/kg) Rocha e solo Espectrometria gama (HPGe) pico do 40 K em 1460,8 kev, freqüência de 10,7% As amostras de minérios, de rochas e de solos coletadas foram trituradas, pesadas e vertidas para frascos Marinelli. As amostras foram analisados no detector de germânio hiperpuro.

19 PROJETO RADÔNIO Resultado Mina Situação da Mina CR-39 (Bq.m -3 ) [média (min-max)] Concentração de Radônio E-PERM (Bq.m -3 ) [média (min-max)] RAD7 (kbq.m -3 ) [média (min-max)] Atividade Específica de 226 Ra (Bq.kg -1 ) HPGe [média (min-max)] Mina A Parada * 676 ( ) n = ( ) n = ( ) n=4 75 (41-120) n=4 Mina A Em operação 1160 ( ) n = ( ) n = ( ) n=4 75 (41-120) ** n=4 Mina B Em operação 122 n = ( ) n = 4 25 (24-26) n=2 42 (1-182) n=5 Mina C Em operação 985 ( ) n = ( ) n = ( ) n=2 386 ( ) n=7 Mina D Parada* 779 ( ) n = n = 1 8 (6-9) n=3 22 (8-60) n=5 Mina E Em operação 4153 ( ) n = ( ) n = 4 6 (3-8) n=3 72 (11-297) n=5 Mina F Em operação 316 ( ) n = ( ) n = 8 13 (11-15) n=3 17 (11-25) n=4 n= número de medidas * Em mautenção na data da visita ** Amostras coletadas durante a primeira visita

20 PROJETO RADÔNIO Resultado Mina Situação da mina Velocidade do Ar (m.s -1 ) Anemômetro Concentração de Radônio - C o (Bqm -3 ) AlphaGuard Concentração Equivalente de Equilíbrio - CEE (Bq.m -3 ) Doseman Fator de Equilíbrio - F Dose Efetiva - E (msv.a -1 ) UNSCEAR Parada** ,3 Mina A Em operação 0, ,5 Mina B Em operação 1, ,3 Mina C Em operação <0, ,7 Mina D Em operação ,2 Mina E Parada ** <0, , Mina F * Em operação ,4 3 * Nesta mina, a velocidade do ar não foi medida ** Sistema de ventilação desligado C o = 113 a 4964 Bq.m -3 CEE = 76 a 1174 Bq.m -3 F = 0,2 0,7 D = 1 a 21 msv.a -1

21 PROJETO RADÔNIO Conclusões Como foi observado, as concentrações de radônio e da sua progênie variaram consideravelmente de mina para mina e dentro da mesma mina. Baseado nesses dados, contata-se que todas as minas, exceto a Mina B e a Mina F apresentam pontos onde concentração de radônio excedeu o nível de referência de 1000 Bq/m 3. O fator de equilíbrio (F) calculado foi diferente em cada mina, variando de 0,2 0,7. A dose efetiva estimada variou de 1 21 msv.a -1. É Recomendável a condução periódica de medições de radônio e da sua progênie, dado que as minas evoluem progressivamente.

22 Elaboração de critérios normativos aplicáveis minas subterrâneas

23 Protocolos para Inspeção de Radônio em Instalações Minero-industriais de Lavra Subterrânea Instalações Minero-Industriais 1 A serem visitadas pela primeira vez 2 - Já visitadas (Categoria I, Categoria II e Categoria III) 3 - Garimpos registrados ou cooperativados com alta concentração

24 Protocolos para Inspeção de Radônio em Instalações Minero-industriais de Lavra Subterrânea 1 Instalações Minero-industriais visitadas pela primeira vez Medições da concentração de radônio com detectores de curto-prazo (pelo menos 10 pontos) Medições da concentração de radônio com detectores de longo-prazo (pelo menos 10 pontos) Medições da concentração de torônio Determinação do fator de equilíbrio

25 Protocolos para Inspeção de Radônio em Instalações Minero-industriais de Lavra Subterrânea 2 Instalações Minero-industriais já visitadas Categoria I - São as instalações que apresentam concentração de radônio superior a 1000 Bq.m -3 Frequência de inspeção: anual Medições da concentração de radônio com detectores de curto-prazo (pelo menos 10 pontos) Medições da concentração de radônio com detectores de longo-prazo (pelo menos 10 pontos) Medições da concentração de torônio Determinação do fator de equilíbrio

26 Protocolos para Inspeção de Radônio em Instalações Minero-industriais de Lavra Subterrânea 2 Instalações Minero-industriais já visitadas Categoria II - São as instalações que apresentam concentração de radônio compreendida entre Bq.m -3 Frequência de inspeção: Bianual Medições da concentração de radônio com detectores de curto-prazo (pelo menos 5 pontos) Medições da concentração de radônio com detectores de longo-prazo (pelo menos 5 pontos) Medições da concentração de torônio Determinação do fator de equilíbrio

27 Protocolos para Inspeção de Radônio em Instalações Minero-industriais de Lavra Subterrânea 2 Instalações Minero-industriais já visitadas Categoria III- São as instalações que apresentam concentração de radônio inferior a 500 Bq.m -3 Frequência de inspeção: Bianual Medições da concentração de radônio com detectores de curto-prazo (pelo menos 5 pontos) Medições da concentração de radônio com detectores de longo-prazo (pelo menos 5 pontos) Medições da concentração de torônio Determinação do fator de equilíbrio

28 Protocolos para Inspeção de Radônio em Instalações Minero-industriais de Lavra Subterrânea 3 Garimpos Registrados ou Cooperativados Frequência de inspeção: a cada 4 anos Medições da concentração de radônio com detectores de curto-prazo (pelo menos 5 pontos) Medições da concentração de radônio com detectores de longo-prazo (pelo menos 5 pontos) Determinação do fator de equilíbrio

29 Obrigado!

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