RELATÓRIO DE AVALIAÇÃO DO PROGRAMA DE MONITORAÇÃO RADIOLÓGICA AMBIENTAL DO IPEN NO ANO DE 2003

Transcrição

1 RELATÓRIO DE AVALIAÇÃO DO PROGRAMA DE MONITORAÇÃO RADIOLÓGICA AMBIENTAL DO IPEN NO ANO DE 2003 DIVISÃO DE RADIOMETRIA AMBIENTAL CENTRO DE METROLOGIA DAS RADIAÇÕES 1

2 EQUIPE EXECUTORA Chefe da Divisão: Barbara Paci Mazzilli Responsável pela elaboração do relatório: Brigitte R. S. Pecequilo Responsáveis pela caracterização das águas de lençol freático: espectrometria gama: Sandra Regina Damatto Moreira contagem alfa e beta total: Ana Claudia Peres urânio e tório: Marcos Medrado de Alencar trício: Brigitte R. S. Pecequilo Responsável pela caracterização das águas de precipitação pluviométrica: Sandra Regina Damatto Moreira Responsável pela caracterização radioativa dos filtros de ar: Hélio Nagatomy Responsável pela medida dos dosímetros termoluminescentes: Divisão de Calibração e Dosimetria do Centro de Metrologia das Radiações 2

3 1. Introdução A atividade normal de uma instalação nuclear ou radiativa, assim como qualquer outra atividade humana, apresenta um certo risco. A operação normal de uma instalação em geral envolve a liberação de efluentes radioativos líquidos ou gasosos. Cabe ressaltar que uma completa remoção dos radionuclídeos contidos nestes efluentes, antes de serem liberados para o meio ambiente, não é praticamente possível. Cabe ao Serviço de Radioproteção da instituição, por meio da Supervisão de Radioproteção de cada instalação estabelecer um programa de amostragem dos efluentes radioativos 1 para determinar a quantidade de material radioativo, termo fonte, liberada para o meio ambiente e detectar imediatamente, qualquer liberação não planejada acima dos limites operacionais pré-estabelecidos. O controle de efluentes é, portanto, uma monitoração de caráter preventivo, pois uma vez determinado o termo fonte da instalação e as características do meio ambiente receptor, é possível avaliar a dose de radiação recebida pelos indivíduos do público e, em particular, pelo grupo crítico, antes que o material radioativo seja lançado no meio ambiente. Para demonstrar que as doses de radiação provenientes da liberação dos efluentes radioativos permanecem abaixo dos limites estipulados, num grau de risco aceitável para a população em geral, durante a operação normal das instalações, são realizadas medidas inloco do nível de radioatividade. Estas medidas podem ter a forma de um programa de monitoração ambiental 2. Portanto, o objetivo primário de um programa de monitoração ambiental é o controle radiológico, um controle de caráter confirmatório, que irá estimar se as suposições feitas no cálculo de dose, a partir do termo fonte, estão corretas. O impacto radiológico provocado pela operação das instalações nucleares e radiativas funcionando nas dependências do ipen é avaliado considerando a influência da operação normal na comunidade circunvizinha, isto é, avaliando a dose nos indivíduos do público. O cálculo das doses nos indivíduos do público, realizado anualmente para as liberações aquáticas e atmosféricas dos efluentes radioativos líquidos e gasosos, respectivamente, concluiu que as mesmas são desprezíveis quando comparadas aos limites recomendados pelas normas vigentes de proteção radiológica. Assim, em princípio, não é necessário realizar um programa de monitoração ambiental, bastando somente o controle da liberação do material radioativo. Contudo, outras razões que não o controle radiológico, podem ser invocadas para realizar uma rotina de monitoração do meio ambiente. Dentre elas, destacamos a investigação científica e as relações públicas para assegurar à população que não há nenhum risco decorrente da operação normal das instalações nucleares e radioativas do ipen. Tendo em vista estas considerações, é realizado rotineiramente o Programa de Monitoração Radiológica Ambiental do ipen. 1

4 2. Descrição Geral O Programa de Monitoração Radiológica Ambiental (PMRA) é realizado regularmente e envolve todas as instalações nucleares e radiativas do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares. O programa geral foi estabelecido em 1988, considerando as principais vias de transferência dos radionuclídeos até chegarem ao homem e os dados referentes à caracterização da região 3. O Programa de Monitoração Radiológica Ambiental do ipen avalia os níveis de radioatividade aos quais estão expostos os indivíduos do público por meio da análise de amostras de origem atmosférica e aquática, enquanto que a radiação direta no meio ambiente é determinada a partir de medidas com dosímetros termoluminescentes. A análise dos resultados do PMRA desde o seu início permitiu a configuração atual, como segue. A radiação direta no meio ambiente é determinada a partir da medida com dosímetros termoluminescentes (TL), cuja localização pode ser visualizada no mapa do ipen da Figura 1. A identificação dos pontos encontra-se na Tabela 1. Existem 6 pontos (poços) para coleta de água de lençol freático, 4 pontos para coleta de precipitação pluviométrica e 2 pontos de amostragem de ar, situados perto das instalações nucleares e radiativas do ipen, na direção preferencial dos ventos. A localização dos pontos de coleta pode ser visualizada no mapa do ipen da Figura 1 e a identificação dos pontos encontra-se nas Tabelas 2, 3 e 4, respectivamente para lençol freático, precipitação pluviométrica e amostragem do ar. 3. Metodologias 3.1 Metodologia de Coleta A coleta de água de chuva é uma coleta composta mensal para cada pluviômetro. A coleta de água de lençol freático é bimensal e a amostragem de ar é quinzenal, utilizando filtros de papel e carvão ativado. Os dosímetros termoluminescentes utilizam cristais de CaSO 4 :Dy fabricados no ipen pela Divisão de Calibração e Dosimetria (CRMD). No campo são sempre posicionados a 1 m da superfície do solo, em porta-dosímetros de plástico injetado, colocados em tubos-estaca de PVC. A exposição é trimestral, seguindo a sazonalidade. 3.2 Metodologia de Medida As amostras da coleta de lençol freático e precipitação pluviométrica, após prétratamento, foram analisadas para a determinação dos níveis de radioatividade por contagem alfa e beta total, cintilação líquida, espectrometria alfa e espectrometria gama passiva de alta resolução. A contagem alfa e beta total é realizada num detector proporcional de fluxo gasoso e de baixa radiação de fundo. Caso a atividade alfa e/ou beta total esteja acima dos limites 2

5 previstos nas normas de proteção radiológica vigentes no país, deve ser feita análise específica de 226 Ra, 210 Pb e 228 Ra. A determinação do conteúdo de urânio e tório é realizada por espectrometria alfa. Para a espectrometria gama é utilizado um sistema de aquisição de dados composto de um detector coaxial de germânio hiperpuro com eficiência nominal de 15%, com alta tensão e eletrônica convencional associados a um analisador multicanal de 4096 canais, numa geometria de frasco Marinelli de 0,850 L ou de frasco de polietileno de 100 ml, conforme a quantidade de amostra disponível. A análise dos espectros gama é realizada com o código WinnerGamma para microcomputador. A biblioteca de radionuclídeos é construída a partir do termo-fonte das instalações do ipen. Os filtros de papel e carvão ativado são analisados por espectrometria gama com detector coaxial de germânio hiperpuro de faixa estendida e eficiência nominal 25%, com alta tensão e eletrônica convencional associados a um analisador multicanal de 4096 canais. A análise dos espectros gama foi realizada com o código WinnerGamma para microcomputador e com um código computacional desenvolvido pelo próprio laboratório. As metodologias de medida por espectrometria alfa e gama e contagem alfa e beta total são periodicamente verificadas com sucesso, no Programa Nacional de Intercomparação PNI coordenado pelo IRD-CNEN/RJ. O preparo, a calibração e a leitura dos dosímetros termoluminescentes são realizados pela Divisão de Calibração e Dosimetria (CMRM) do ipen. À Divisão de Radiometria Ambiental () cabe somente a escolha dos pontos de monitoramento, a troca dos dosímetros e a interpretação dos resultados. 3.3 Amostras Monitoradas Lençol Freático As amostras foram coletadas bimensalmente nos 6 poços (Tab. 2) de água de lençol freático no campus do ipen (Fig. 1), respeitadas as condições de estiagem dos poços Precipitação Pluviométrica A coleta de água de chuva foi realizada mensalmente nos 4 pluviômetros (Tab. 3) no campus do ipen (Fig. 1), respeitadas as condições de estiagem e/ou de dificuldades de coleta (ninho de vespas). Quando a precipitação atmosférica era excessiva, a água era coletada quando necessário e a amostra do mês era uma amostra composta Amostragem de ar Os filtros de papel e carvão ativado dos amostradores de ar (Tab. 4) no campus do ipen foram trocados a cada 15 dias. Problemas no sistema de medidas causaram a perda de alguns resultados Radiação Direta no Meio Ambiente Atualmente, há 15 estações de monitoramento com dosímetros termoluminescentes (Tab. 1) dentro do campus do ipen (Fig. 1). Cinco estações foram colocadas em pontos de concentrações máximas previstas e as dez restantes em pontos mais distantes, supostos fora da influência das instalações do ipen. A troca dos dosímetros é trimestral e sazonal. 3

6 Amostrador de ar TR Amostrador de ar ES Direção preferencial dos ventos Os pontos de coleta estão identificados nas Tabelas de 1 a 4 4

7 Tabela 1 - Identificação das estações de monitoramento com dosímetros termoluminescentes do Programa de Monitoração Radiológica Ambiental do ipen em relação às unidades do ipen PONTO TL #1 TL #2 TL #3 TL #4 TL #5 TL #6 TL #7 TL #8 TL #11 TL #13 TL #24 TL #25 TL #26 TL #27 TL #28 LOCALIZAÇÃO atrás do Serviço Médico curva do UTERRS (sítio) em frente ao Ciclotron em frente à UTERRS (sítio) em frente ao CTR ao lado do Restaurante morro prédio do CTR em cima do bunker Portaria Geral Perimetral ao lado do prédio do CTR (TORRE METEOROLÓGICA) IPEN-MB 01 (Unidade Crítica) Portaria Geral (setor esportivo) atrás do Reprocessamento próximo ao Prédio 9 (MMU) 5

8 Tabela 2 - Identificação dos pontos de coleta de água (poços) do lençol freático do Programa de Monitoração Radiológica Ambiental do ipen em relação às unidades do ipen PONTO LOCALIZAÇÃO Tabela 3 - Identificação dos pontos de coleta de precipitação pluviométrica (pluviômetros) do Programa de Monitoração Radiológica Ambiental do ipen em relação às unidades do ipen AP01 AP02 Portaria Geral (Setor Esportivo) UTERRS (Sítio) PONTO PL01 LOCALIZAÇÃO ao lado do prédio do CTR (TORRE METEOROLÓGICA) AP03 atrás do Reprocessamento PL02 Portaria Geral (Setor Administrativo) AP04 AP05 atrás do Reprocessamento Perimetral PL03 PL04 Atrás do Reprocessamento próximo ao Prédio 9 (MMU) AP06 atrás do UTERRS Tabela 4 - Identificação dos pontos de amostragem de ar do Programa de Monitoração Radiológica Ambiental do ipen em relação às unidades do ipen PONTO TR ES LOCALIZAÇÃO ao lado do prédio do CTR (TORRE METEOROLÓGICA) perto do TL #24 e PL01 em frente ao CR 6

9 4. Resultados 4.1 Lençol Freático Alfa e Beta total As concentrações alfa e beta total determinadas com o detector proporcional de fluxo gasoso Berthold LB 770 na água coletada dos poços de lençol freático do Programa de Monitoração Radiológica Ambiental do ipen podem ser visualizadas nas Figuras 2 e 3, agrupadas para cada poço em relação ao mês da coleta. ALFA TOTAL PMRA 2003 AP02-abr/03: amostra danificada AP06-out/03: poço sem água AP01-out/03-dez/03; AP02-out/03; AP03-out/03; AP04-out/03-dez/03; AP05-abr/03-ago/03-out/03-dez/03; AP06-abr/03-ago/03: < 0,001 0,12 0,11 0,1 0,09 0,08 0,07 0,06 0,05 0,04 Concentração (Bq/L) fev/03 abr/03 jun/03 ago/03 out/03 dez/03 0,03 0,02 0,01 AP01 AP02 AP03 AP04 AP05 AP06 0 Fig.2 Concentração alfa total da coleta bimensal de água nos poços de lençol freático do PMRA do ipen em relação ao mês da coleta. BETA TOTAL PMRA ,1 1 0,9 0,8 AP02-abr/03: amostra danificada AP03-fev/03: < 0,001 Bq/L AP06-out/03: poço sem água Concentração (Bq/L) 0,7 0,6 0,5 0,4 fev/03 abr/03 jun/03 ago/03 out/03 dez/03 0,3 0,2 0,1 0 AP01 AP02 AP03 AP04 AP05 AP06 Fig.3 Concentração beta total da coleta bimensal de água nos poços de lençol freático do PMRA do ipen em relação ao mês da coleta. 7

10 4.1.2 Trício A concentração de trício nas águas dos poços do lençol freático foi determinada por destilação prévia e medida por cintilação líquida no cintilador Packard TR Os resultados estão na Figura 4, agrupados para cada poço em relação ao mês da coleta. TRÍCIO PMRA AP02-abr/02: amostra danificada // AP06-out/03: poço seco AP01-fev/03-out/03; AP02-fev/03-out/03-dez/03; AP03-out/03; AP04- abr/03-out/03-dez-03; AP06-abr/03: < 20,6 Bq/L 50 Concentração (Bq/L) fev/03 abr/03 jun/03 ago/03 out/03 dez/ AP01 AP02 AP03 AP04 AP05 AP06 Fig.4 Concentração de trício da coleta bimensal de água nos poços de lençol freático do PMRA do ipen em relação ao mês da coleta Urânio e Tório total A concentração de urânio e tório natural total foi determinada por espectrometria alfa. Os resultados estão nas Figuras 5 e 6, respectivamente para urânio e tório, agrupados para cada poço em relação ao mês da coleta. 8

11 URÂNIO NATURAL PMRA ,01 0,009 0,008 0,007 0,006 0,005 0,004 0,003 Concentração (Bq/L) fev/03 abr/03 jun/03 ago/03 out/03 dez/03 0,002 0,001 AP01 AP02 AP03 AP04 AP05 AP06 0 Fig.5 Concentração de urânio da coleta bimensal de água nos poços de lençol freático do PMRA do ipen em relação ao mês da coleta. 9

12 TÓRIO NATURAL PMRA ,1 0,09 0,08 0,07 OS VALORES DO GRÁFICO REPRESENTAM A ATIVIDADE MÍNIMA DETECTÁVEL Concentração (Bq/L) 0,06 0,05 0,04 0,03 fev/03 abr/03 jun/03 ago/03 out/03 dez/03 0,02 0,01 0 AP01 AP02 AP03 AP04 AP05 AP06 Fig.6 Concentração de tório da coleta bimensal de água nos poços de lençol freático do PMRA do ipen em relação ao mês da coleta Espectrometria gama As amostras de água do lençol freático foram medidas em geometria de frasco Marinelli de 0,850 L. Os resultados para os radionuclídeos artificiais do termo-fonte estão abaixo do limite de detecção do sistema de contagem. As taxas de contagem observadas para os radionuclídeos naturais das séries do 238 U ( 214 Pb e 214 Bi), 232 Th ( 228 Ac, 212 Pb 212 Bi e 208 Tl,) e 235 U indicam não ter ocorrido variação estatisticamente significativa na atividade natural. Na tabela 2 são apresentados os radionuclídeos e a atividade mínima detectável. 10

13 Tabela 2 - Limites de detecção (LID) do sistema de medida para água de poço de lençol freático, geometria de frasco Marinelli de 0,850 L. RADIONUCLÍDEO LID (Bq/L) RADIONUCLÍDEO LID (Bq/L) 7 Be I K Cs Cr Cs Co Ba Co Eu Co Ir Zn Tl Ga Tl Mo Pb Ru Pb Ru Bi m Ag Bi Sb Ra Sb Ac Te U m Te Am m Te

14 4.2 Precipitação Pluviométrica As amostras de água de chuva foram medidas em geometria de frasco de polietileno de 100 ml. Os resultados para os radionuclídeos artificiais do termofonte estão abaixo do limite de detecção do sistema de contagem, com exceção do 241 Am. As taxas de contagem observadas para os radionuclídeos naturais das séries do 238 U ( 214 Pb e 214 Bi), 232 Th ( 228 Ac, 212 Pb 212 Bi e 208 Tl,) e 235 U indicam não ter ocorrido variação estatisticamente significativa na atividade natural. Na Tabela 3 são apresentados as concentrações para 241 Am e na Tabela 4 são apresentados os radionuclídeos e a atividade mínima detectável. Tabela 3 Concentração de 241 Am (Bq/L) em precipitação pluviométrica PL01 PL02 PL03 PL04 Julho/03 0,83 ± 0,16 Agosto/03 0,34 ± 0,06 Setembro/03 3,21 ± 0,37 2,66 ± 0,30 Outubro/03 0,48 ± 0,09 0,25 ± 0,03 12

15 Tabela 4 - Limites de detecção (LID) do sistema de medida para precipitação pluviométrica, geometria de frasco de polietileno de 100 ml. RADIONUCLÍDEO LID (Bq/L) RADIONUCLÍDEO LID (Bq/L) 7 Be K Cr Co 1 58 Co 2 60 Co 3 65 Zn 3 67 Ga 2 99 Mo Ru Ru m Ag Cd Sb Sb Te 2 121m Te 1 123m Te I I Cs Cs Ba Eu Ir Tl Tl Pb Pb Pb Bi Bi Ra Ac U Am 2 13

16 4.3 Amostragem de ar As concentrações de Ga-67, I-123 e I-131, em Bq/m 3, determinadas a partir da amostragem do ar para os amostradores colocados perto da Torre Meteorológica e do Centro de Radiofarmácia são apresentadas nas figuras 7 e 8, respectivamente. Para melhor visualização, alguns valores estão representados em escala menor, indicada nos gráficos para cada coleta. 9 AMOSTRADOR TR PMRA (82,9) CONCENTRAÇÃO (Bq/m 3 ) (28) LIMITE NORMA CNEN-NE ,7 Bq/m 3 Ga-67 I I /1-27/1 27/1-10/2 24/2-17/3 17/3/-31/3 31/3-14/4 14/4-28/4 28/4-12/5 26/5-9/6 5/9-19/9 19/9-3/10 3/ /10-31/10 31/10-14/11 14/11-28/11 28/11-12/12 12/12-29/12 Fig. 7 Concentração de Ga-67, I-123 e I-131 no ar, amostrador TR (Torre Meteorológica) 14

17 AMOSTRADOR ES PMRA (95,5) 2 (16,2) 20 (144) CONCENTRAÇÃO (Bq/m 3 ) (39,5) 4 (27,5) 2 (12,9) M 3 (7,1) 8 (50,8) 3 (19) Ga-67 I-123 I-131 LIMITE NORMA CNEN- NE B / 3 0 6/1-17/1 17/1-3/2 3/2-20/2 20/2-10/3 10/3-21/3 21/3-7/4 7/4-22/4 22/4-5/5 20/5-2/6 12/9-25/9 25/9-10/10 10/10-24/10 24/10-7/11 7/11-21/11 21/11-5/12 5/12-23/12 Fig. 8 Concentração de Ga-67, I-123 e I-131 no ar, amostrador ES (Centro de Radiofarmácia) 4.4 Radiação Direta no Meio Ambiente A exposição externa anual em μc/kg para cada estação de monitoramento é calculada integrando os dados trimestrais. A radiação de fundo média anual nas cercanias do ipen é calculada considerando os resultados trimestrais para as 10 estações de monitoramento consideradas fora da influência das instalações do ipen. A dose equivalente é calculada conforme os procedimentos do ICRP A Figura 9 mostra as doses equivalentes para os 5 pontos de níveis máximos previstos e para a radiação de fundo média anual ao redor das instalações do ipen. 15

18 TL PMRA IPEN ,50 2,00 H (msv/ano) 1,50 1,00 0,50 0,00 curva sítio TLD#2 ciclotron TLD#3 em frente ao sítio TLD#4 bunker TLD#8 reprocessamento TLD#27 BG médio anual Fig. 9 Doses equivalentes devidas à radiação gama no meio ambiente para as instalações do ipen e nas cercanias, determinadas a partir de dosimetros termoluminescentes. 5. Discussão e Conclusão Os resultados de todas as amostras mostram-se coerentes, quando analisados em conjunto. Quanto às concentrações de Ga-67 e I-123, obtidas para os amostradores de ar na vizinhança do Centro de Radiofarmácia (ES) e do Centro de Tecnologia das Radiações (TR), acima dos limites da norma CNEN-NE , os resultados estão coerentes com aqueles obtidos na amostragem realizada nas próprias instalações CR e CTR, também em diversas ocasiões acima dos limites permitidos pela norma. Os responsáveis pelas instalações estão cientes desses resultados. Quanto às concentrações de Am-241 encontradas na precipitação pluviométrica, foi verificado que provinham do Laboratório de Rejeitos Radioativos (LRR), decorrentes do manuseio para desativação de para-raios que contêm Am O responsável pelo laboratório foi contactado e está tomando as providências cabíveis. Os valores mais altos para a radiação externa, obtidos com dosímetros termoluminescentes foram encontrados sempre nas proximidades do cíclotron, da Unidade de Tratamento e Estocagem de Rejeitos Radioativos Sólidos (UTERRS) e do bunker (instalação para irradiação e estocagem de fontes radioativas) (pontos 2, 3, 4 e 8), como consequência da operação normal do ciclotron. Para os pontos fora da influência direta das instalações nucleares e radioativas do ipen, o 16

19 valor médio da radiação de fundo (RF) é sempre da ordem de valores obtidos por outros pesquisadores para a cidade de São Paulo 5. A dose equivalente devida à exposição da radiação gama no meio ambiente, obtida com os dosímetros termoluminescentes foi calculada segundo os procedimentos do ICRP Os maiores valores foram obtidos para os pontos de máxima concentração prevista (0,53 msv/a perto do ciclotron, 0,80 msv/a e 1,43 msv/a perto da Unidade de Tratamento e Estocagem de Rejeitos Radioativos Sólidos e 2,41 msv/a em cima do bunker). Como o campus do ipen não é de livre acesso para o público em geral, podemos considerar que estes valores estão abaixo do limite de 20 msv/a sugerido como limite da dose efetiva anual para exposição ocupacional pelas normas vigentes no Brasil 6, para um tempo de trabalho de 2000 horas por ano. A dose equivalente anual de 2003 encontrada para a radiação de fundo no ipen é 1,05 msv/a. Contudo, cabe ressaltar que, não havendo dados de monitoração ambiental pré-operacional para o reator IEA-R1, em operação normal desde a década de 1960, não há como comparar os resultados atuais. Contudo, se considerarmos que a dose média terrestre global é de 2,4 msv/a, o valor de 1,05 msv/a está dentro dos limites. Todos os resultados obtidos até o momento confirmam que a liberação dos efluentes radioativos líquidos e gasosos provenientes da operação normal das instalações nucleares e radioativas do ipen está sendo devidamente controlada. De acordo com o Programa de Monitoração Radiológica Ambiental do ipen, o impacto radiológico provocado pelo conjunto de liberações líquidas e gasosas de material radioativo de todas as instalações do ipen é desprezível, quando comparado com os limites recomendados pela norma vigente no país Referências Bibliográficas 1. Comissão Nacional de Energia Nuclear (CNEN). Gerência de Rejeitos Radioativos em Instalações Radiativas (CNEN-NE ). 2. INTERNATIONAL ATOMIC ENERGY AGENCY Objectives and design of environmental monitoring programmes for radioactive contaminants. Vienna (IAEA-SS-41). 3. V.M.F. Jacomino e M.F. Maduar Monitoração Ambiental nas Imediações de Instalações Nucleares. São Paulo, fevereiro, 1992, IPEN-Pub INTERNATIONAL COMMISSION ON RADIOLOGICAL PROTECTION Recommendations of the international commission on radiological protection. Pergamon Press. Oxford, (ICRP-60) 5. Yoshimura E.M., Otsubo S.M. and Oliveira, R.E.R. Gamma ray contribution to the ambient dose rate in the city of São Paulo, Brazil. Radiat. Meas. 38 (2004) Comissão Nacional de Energia Nuclear (CNEN). Diretrizes Básicas de Radioproteção (CNEN-NE-3.01). 17