PROTECCIÓN RADIOLÓGICA OCUPACIONAL EN LA PUESTA EN …
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PROTECCIÓN RADIOLÓGICA OCUPACIONAL EN
LA PUESTA EN MARCHA DEL LABORATORIO
MOCK UP
Presentado por: Lic. SUAREZ PRIETO, FEDERICO G. Complejo Tecnológico Pilcaniyeu [email protected]
Ing. GIOMI, AYELÉN G. Seguridad Radiológica y Nuclear [email protected]
DESCRIPCIÓN DE LA INSTALACIÓN Y
EL PROCESO DE ENRIQUECIMIENTO
DESCRIPCIÓN DE LA INSTALACIÓN
La Planta de Enriquecimiento está ubicada en la
Provincia de Río Negro a 60 km de Bariloche.
El proyecto Pilcaniyeu consiste en enriquecer el
Uranio a través del método de difusión gaseosa,
aumentado la concentración de U235 respecto de
su porcentual en la naturaleza.
• ESTACIÓN SICADE: Se realiza la recepción, muestreo, almacenamiento
y conexión a cascada de los cilindros con UF6.
• MÓDULO MOCK UP: Se encuentran los difusores gaseosos y se realiza
la toma de muestras de UF6 para control de proceso y tareas de
mantenimiento.
• TALLER DE REPARACIÓN DE COMPRESORES: Se realizan
operaciones programadas de mantenimiento de equipos. Los mismos se
descontaminan in situ de manera de llegar con la menor contaminación
posible al taller.
DESCRIPCIÓN DE LA INSTALACIÓN
DESCRIPCIÓN DE LA INSTALACIÓN
Fig. 1: Plano del Laboratorio Mock Up
PROCESO DE ENRIQUECIMIENTO POR
DIFUSIÓN GASEOSA
• El UF6 pasa por membranas que
filtran el gas permitiendo aumentar
el porcentaje de U-235 respecto al
natural.
• El coeficiente de separación
isotópica conseguido en una única
etapa de difusión es muy pequeño
por lo que, resulta necesaria la
repetición.
Fig. 2: Procesos de Difusión gaseosa
PROCESO DE ENRIQUECIMIENTO POR
DIFUSIÓN GASEOSA
Isotopos Peso atómico Peso molecular
U238 238 352
U235 235 349
La difusión gaseosa sólo puede operar
si el Uranio ingresa en forma gaseosa:
el UF6 sublima a 55°C.
Moléculas con ≈ E cinética
V(U238)˂V(U235) Fig. 3: Porción de cascada - Difusión gaseosa
Tabla 1: Peso atómico y molecular del U238 y U235.
PROCESO DE ENRIQUECIMIENTO POR
DIFUSIÓN GASEOSA
• El pasivado con fluoruros, por lo corrosivo del UF6.
• Línea de nitrógeno gaseoso para barrido del UF6.
• La presión es sub-atmosférica en cualquier punto de proceso.
• Principios de redundancia y diversidad en sistemas y
componentes que resultan críticos a la seguridad.
• Utilización de aceites fluorados que son inertes al UF6 para la
lubricación de compresores, bombas de vacío, sellos y asientos
de válvulas en contacto con el gas de proceso.
Sistemas auxiliares y características de seguridad
PROPIEDADES Y RIESGOS
ASOCIADOS
PROPIEDADES Y RIESGOS ASOCIADOS
Los riesgos asociados al manejo de
compuestos de uranio dependen de diversos
parámetros, como el estado físico, la
composición química y el enriquecimiento.
•A temperatura y presión ambientes,
el UF6 es un sólido cristalino de color
blanco.
•A mayores temperaturas el UF6 es un
gas incoloro con densidad 12 veces
mayor que la densidad del aire.
PROPIEDADES
Fig. 5:Digrama de Fases del UF6 Fig. 4: A la izquierda Cristales del UF6 y a la derecha la
sublimación
PROPIEDADES
• A temperatura ambiente y dependiendo la humedad
relativa del aire los productos de la hidrolisis pueden
salir en forma de niebla blanca.
•El UF6 puede reaccionar con la humedad del
ambiente y formar compuestos solubles de Uranio:
UO2F2 y HF.
Hidrolisis del UF6
Riesgo Radiológico
• En la naturaleza, el Uranio natural está constituido principalmente por tres isotopos:
RIESGOS ASOCIADOS
PROPIEDADES U-234 U-235 U-238
Vida media 244500 años 703,8 x 106 años 4,468 x 109 años
Actividad Específica 231, 3 MBq/g 80.011 Bq/g 12.445 Bq/g
Masa de Uranio 0,0053% 0,711% 99,284%
Tabla 2: Propiedades de los isótopos del Uranio natural.
Principalmente Alfa: U-238, U-234,U-235, radionucleídos de la cadena de desintegración.
Beta (muy baja): radionucleídos de la cadena de desintegración (Pa-234m). La radiación β
puede producir rayos X secundarios debido a la radiación de frenado en el UF6 y en la
pared del cilindro.
Gamma (muy baja): productos de desintegración del U-238 y U-235 (Th-234, Pa-234m, y
Th-231). Se atenúan con el material de U y permanecen blindadas por los mismos equipos
que lo contienen.
Neutrones: prácticamente despreciable, por fisión espontánea. Aumenta con el
enriquecimiento, en los compuestos fluorados por reacción 19F(,n)22Na.
RIESGOS ASOCIADOS
Riesgo Radiológico
Incorporar UF6 y sus productos de hidrólisis (UO2F2 y HF) produce:
TOXICIDAD QUÍMICA DEL URANIO SOLUBLE: el Uranio es un metal pesado, afecta a los
riñones (disfunciones renales).
TOXICIDAD QUÍMICA DEL HF: provoca quemaduras en el tracto respiratorio y pulmones.
TOXICIDAD QUÍMICA del ión fluoruro: a partir de la disolución del UO2F2 en los fluidos
corporales.
RADIOTOXICIDAD, principalmente debido a la radiación alfa: por la actividad específica
de los isotopos de Uranio, se afectan los órganos donde queda retenido (el riñón para
compuestos solubles y los pulmones para insolubles).
RIESGOS ASOCIADOS
Incorporación
PROPIEDADES Y RIESGOS ASOCIADOS
Incorporación- Toxicidad química
La ley nacional 19587 de Higiene y Seguridad en el trabajo, Resol. 295/03 MTESS coincidente con otras normas internacionales, considera una concentración límite de 0,2 mgU/m3 (5,2 Bq/m3) para exposiciones crónicas.
En los compuestos de Uranio natural transferible y bajo grado de enriquecimiento (hasta 5 a 8 % en U-235), prima el riesgo de toxicidad química.
Norma AR 6.1.1. Exposición ocupacional de instalaciones
radiactivas clase 1. Rev.1 punto D (Criterios)
• En locales sin restricción de acceso, la concentración de radionucleidos en aire no
excederá 1/100 DAC.
•Ningún trabajador debe estar expuesto a concentraciones de radionucleidos en aire
superiores a 1/10 DAC. Deben preverse medios de protección adecuados para las
áreas donde estos niveles de contaminación radiactiva puedan ocurrir.
•El acceso a los locales donde la concentración de radionucleidos en aire exceda 1
DAC debe estar prevenido por una barrera física apropiada.
Incorporación- Radiotoxicidad
RIESGOS ASOCIADOS
Contaminación interna- Vías posibles de incorporación
• Inhalación: es la vía de ingreso más probable
• Ingestión
• Por heridas
PROPIEDADES Y RIESGOS ASOCIADOS
Incorporación
Desde el punto de vista de velocidad de transferencia a sangre, el UF6 y sus productos de hidrolisis son:
- Tipo F (rápida): UF6, UO2F2, UO2(NO3)2
PROPIEDADES Y RIESGOS ASOCIADOS
PROPIEDADES Y RIESGOS ASOCIADOS
Riesgo por criticidad
• Tanto en el Uranio natural como en el
levemente enriquecido (menor al 1%), los
RIESGOS DE CRITICIDAD son NULOS.
RIESGOS ASOCIADOS
• Radiológico bajo (irradiación interna por
incorporación – irradiación externa despreciable)
• Toxicológico (incorporación)
• Convencional (asociado al manejo de ciertos
compuestos, ej.: ácidos)
• Nuclear (criticidad): no aplicable
Resumen
MEDIDAS DE PREVENCIÓN
CONTRA LA INCORPORACIÓN
MEDIDAS DE PREVENCIÓN
CONTRA LA INCORPORACIÓN
Relacionado con el diseño:
• Sistemas de confinamiento
• Sistemas de retención y filtrado
• Clasificación de áreas de trabajo
MEDIDAS DE PREVENCIÓN
CONTRA LA INCORPORACIÓN
Clasificación de áreas
•ÁREA CONTROLADA: se llevan a cabo el
control de los accesos y el monitoreo
individual del personal. Ej: el módulo de
difusión gaseosa, el SICADE
•ÁREAS SUPERVISADAS: se revisan
periódicamente las condiciones de trabajo
pero no se monitorea individualmente al
personal (sólo se realizan mediciones
generales del área involucrada). Ej: oficina
de radioprotección.
Fig. 6: Laboratorio Mock Up
MEDIDAS DE PREVENCIÓN
CONTRA LA INCORPORACIÓN
Relacionadas con los aspectos ocupacionales:
• Medidas de limpieza y rutinas de trabajo bien establecidas. En caso de prácticas no rutinarias, programación de tareas.
• Protección personal (ropa de trabajo, guantes, máscaras con filtro que impidan inhalación de material) acorde al área, tipo de material y tareas a realizar, y para situaciones no rutinarias.
• Plan de monitoreo.
INDUMENTARIA Y PRÁCTICAS INVOLUCRADAS
• Conexión de cisternas 32B.
• Tareas rutinarias con el sistema cerrado.
• Conexión de tomamuestras.
• Tareas de mantenimiento y reemplazo de
componentes con sistema cerrado.
• Tareas de mantenimiento y reemplazo de
componentes con sistema abierto.
• Tareas de mantenimiento de equipos en sala de
reparación y limpieza.
Fig. 7: Indumentaria utilizada
TIPOS DE MONITOREOS
MONITOREO: Conjunto de mediciones e interpretación de los
resultados, que se realiza para evaluar la exposición a la
radiación en el área de trabajo. Norma AR 10.1.1.
TIPOS DE MONITOREOS
MONITOREO DE ÁREA MONITOREO PERSONAL
MONITOREO DE ÁREA
MONITOREO DE ÁREA
IRRADIACIÓN EXTERNA
CONCENTRACIÓN DE HF
CONCENTRACIÓN DEL AIRE
Lectura diferida
Lectura directa
CONTAMINACIÓN SUPERFICIAL
Medición Directa
Medición Indirecta
MONITOREO DE ÁREA
Fig. 12: Radiámetro FH40
(Contador proporcional)
• Se mide la tasa de dosis en el Área Controlada
diariamente mediante un Geiger y un Radiámetro.
Los sectores a monitorear son: SICADE y Hall de
Cascada.
Fig. 11: Rad Eye B20
(Contador Geiger)
Irradiación externa
Concentración de HF
• Se dispone de un detector en posición fija dentro
de la sala de espectrometría y uno móvil para hacer
mapeo en zona de procesos. La alarma visual se
colocará en 1,5 ppm debido a que el límite
admisible de HF es de 3 ppm.
• El objetivo es determinar la concentración de los
contaminantes en el ambiente laboral y verificar las
condiciones de radioprotección del sitio.
Concentración del aire
Fig. 13: Ubicación de puntos de muestreo
• Se dispuso de 16 puntos de muestreo.
Fig. 14: Totalizador y portafiltro
MONITOREO DE ÁREA
Concentración del aire- Lectura diferida
MONITOREO DE ÁREA
Concentración del aire- Lectura Diferida
• Se realizaron pruebas para determinar:
El caudal de pasaje.
La frecuencia de cambio de filtros (período de muestreo)
El procedimiento de medición del papel de filtro.
Con el objetivo de obtener la sensibilidad requerida en la
medición.
El caudal de pasaje
MONITOREO DE ÁREA
Para cada portafiltro:
•Se fijó un volúmen arbitrario (300 litros).
•Se midió el tiempo en alcanzar dicho volumen.
• Por último, se definió el caudal a partir de la siguiente fórmula:
Caudal= Volumen (300 Litros)/Tiempo (minutos)
• El promedio arrojó un CAUDAL = 90 L/min.
N de portafiltro
Actividad (Bq) a 7 días
Actividad (Bq) a 14 días
1 82,60 61,5
2 80,50 55,8
3 67,40 49,6
4 68,40 50,9
5 67,50 56,4
6 59,80 53,2
7 77,30 49,1
8 55,40 44,4
Período de muestreo
• La frecuencias de cambio de filtro a analizar fueron: 7, 14 y 30 días.
MONITOREO DE ÁREA
Tabla 3: Actividad del filtro con diferentes periodos de muestreos
N de portafiltro
Actividad (Bq) a 7 días
Actividad (Bq) a 14 días
9 98,80 64,8
10 72,30 39,9
11 54,80 41,2
12 63,30 35,7
13 61,90 36,00
14 71,10 41,70
15 69,40 73,60
16 59,80 63,40
Período de muestreo
•Las partículas alfa son de corto alcance. Entonces, a los 14
días se atenúan con el material colectado y no todas llegan al
detector.
•A partir de los resultados obtenidos se decidió que el período
de muestreo sea semanal.
MONITOREO DE ÁREA
Procedimiento de muestreo
MONITOREO DE ÁREA
• Evaluar la influencia de la radiación natural y
determinar un valor de alfa total que corresponderá
al Uranio.
• Se procede a la medición del filtro con el RadEye
HEC en tres momentos diferentes: inmediatamente
finalizado el período de muestreo, a las 3 horas
(esto permite eliminar a las hijas del Radón 222), a
las 24 hs y a los 3 días (esto permite eliminar a las
hijas del Torón – Rn 220). Fig. 15: HandEcount RadEye
(Centellador alfa/beta)
Procedimiento de muestreo
,000
10,000
20,000
30,000
40,000
50,000
60,000
70,000
80,000
90,000
0 20 40 60 80
ACTIVIDAD (Bq) = f(t)
ACTIVIDAD
(Bq)
TIEMPO (hs)
Tiempo (hs)
Actividad (Bq)
0 82,60 3 26,10
24 6,00 72 0,50
Fig. 16: Decaimiento de la radiación
de fondo
• Para el muestreo semanal: Se presenta un ejemplo
del decaimiento de las progenies del Radón y Torón
en el papel de filtro del portafiltro N°1 en función del
tiempo.
MONITOREO DE ÁREA
Tabla 4: Actividad (Bq) en el filtro obtenida
en distintos momentos de medición
Procedimiento de muestreo – Límite de Detección
• El límite de detección de la técnica utilizada deberá ser menor al 1% del
DAC.
• Se considerará el DAC para especies insolubles del uranio manteniendo un
enfoque conservativo, ya que, dada su mayor radiotoxicidad, posee un valor
de DAC menor que las especies solubles presentes en la instalación.
MONITOREO DE ÁREA
LÍMITES Bq/m3
Uranio soluble 13,78
Toxicológico 5,2
Uranio Insoluble 1,1
Tabla 5: Límites de concentración derivada en aire
• Medición inmediatamente después de retirar el filtro:
Menor sensibilidad (fondo elevado y cercano a la medición)
Límite de detección elevado (mayor al 1% del DAC)
• Medición a los 3 días:
Mayor sensibilidad (menor fondo)
Menor límite de detección (menor al 1% del DAC)
Las mediciones se realizarán después de transcurridos 3 días para eliminar por
decaimiento la radiación natural debida a las progenies del radón y el torón,
por lo que disminuirá el fondo y la actividad medida corresponderá
enteramente al uranio, mejorando la sensibilidad del método.
Procedimiento de muestreo - Límite de Detección
MONITOREO DE ÁREA
MONITOREO DE ÁREA
Concentración del aire SISTEMA DE LECTURA DIFERIDA:
•Se realizaron varias mediciones por portafiltro y se promediaron los valores
obtenidos.
• Luego, para obtener la concentración en actividad del fondo de Uranio en
aire de la instalación, se promediaron los valores medios obtenidos para cada
portafiltro
• El valor calculado resultó 5,5x10-4 Bq/m3.
•Los mediciones rutinarias que resulten superiores a este valor serán
considerados valores de investigación y se mandarán al laboratorio a ser
analizados.
• Es un monitor continuo de lectura
directa con niveles de alarma
seleccionables en fracciones de DAC.
• Funciona de forma permanente en
el MOCK UP, SICADE y chimenea.
Fig. 17: Monitor continuo de aire alfa-7 de
locales para aerosoles alfa (detector sólido)
Concentración del aire- Lectura directa
MONITOREO DE ÁREA
MONITOREO DE ÁREA
Medición de la concentración derivada en aire-
Prueba
• La técnica analítica utilizada fue Espectrometría alfa.
Área Tiempo (hs) Volumen (m3)
Mock Up 3 22,50
• Se tomaron muestras de aire con un muestreador RADECO y filtros de
calidad HEPA. Esto nos permitió obtener niveles base de concentración
de Uranio en el aire del ambiente de trabajo (fracciones de DAC).
Tabla 6:Volumen y tiempo de muestreo en el área Mock Up
MONITOREO DE ÁREA
Medición de la concentración derivada en aire-
Resultados
Las fracciones de DAC para insolubles son mucho más restrictivas, lo cual tomar
Uranio insoluble es más conservativo.
RN A filtro
(Bq)
C
(Bq/m3)
(C/DAC)
Insoluble
%(C/DAC)
Insoluble
(C/DAC)
soluble
%(C/DAC)
soluble
Unat 1,6x10-2 7,1x10-4 6,5x10-4 6,5x10-2 5,2x10-5 5,2x10-3
La evaluación se hizo para compuestos solubles e insolubles.
Tabla 7: Resultados de la medición del filtro
MONITOREO DE ÁREA
Medición Directa • Se realiza en superficies con un medidor de contaminación superficial
portátil (Berthold LB 124- Scint centellador ZnS:Ag). Se mide la
superficie lentamente, a fin de darle tiempo al equipo de detectar bajas
contaminaciones.
Medición Indirecta • Se frota un trozo de papel absorbente contra una superficie y se mide el
papel con el detector. Las superficies son de 100 cm2 en piezas pequeñas
o lugares de difícil acceso, y en superficies extensas (mesadas, pisos,
etc.) son de 900 cm2. Se logra arrastrar el 10% de la actividad (fa=0,1).
Contaminación Superficial
Fig. 9: Centellador ZnS:Ag
MONITOREO DE ÁREA
• Durante la primera campaña de modo conservativo, se trabajarán con los
siguientes límites para emisores alfas:
Contaminación Superficial
SUPERFICIES Bq/cm2 Herramientas de área controlada 0,04
Áreas inactivas 0,4
Áreas Activas
4
• Igualmente, la experiencia operativa nos dará los valores definitivos a utilizar.
Tabla 8: Límites recomendados de contaminación superficial
MONITOREO DE ÁREA
Medición indirecta de la contaminación superficial
• Por el comportamiento típico de
los aerosoles generados por la
liberación del UF6, se monitorean
solamente las superficies
horizontales donde existen
mayores probabilidades de que
quede depositado el polvo de
UO2F2.
.
Fig.10 : Caracterización del fondo de
contaminación superficial
RESULTADOS
Monitoreo indirecto de superficie (Test de Barrido)
Sector de muestreo Resultados (Bq/cm2)
SICADE ≤ 4,4X10-4
TALLER ≤ 1,6X10-3
CASCADA ≤ 2,4X10-3
Tabla 9: Resultados obtenidos del monitoreo indirecto de superficie
• El equipo de medición a utilizar es el RadEye HEC, es decir el
centellador alfa/beta.
• Valores por encima de los resultados obtenidos se considerarán niveles
de investigación y los papeles se mandarán al laboratorio para su
análisis.
MONITOREO PERSONAL
MONITOREO PERSONAL
IRRADIACIÓN EXTERNA CONTAMINACIÓN
Contaminación
externa
Contaminación interna
MONITOREO PERSONAL
Fig. 19: Monitor de contaminación
Superficial
•Irradiación externa: No es necesaria la provisión de blindajes o
equipos de protección, ni el uso de dosímetros, aunque se evaluarán
casos puntuales.
•Contaminación Externa: Con monitor de pie y manos. Además se
realiza un mapeo de ropa con un Radiámetro RadEye AB100 con
sonda FHZ 742.
Fig. 18: Monitor de contaminación
de pie y mano
MONITOREO PERSONAL
Contaminación externa
SUPERFICIES
Bq/cm2 Piel, manos**
0,04 Ropas y objetos personales 0,04
• Durante la primera campaña de modo conservativo, se trabajarán con los
siguientes límites para emisores alfas:
** Manos y partes del cuerpo en general (no incluye ojos, gónadas, etc).
• Igualmente, la experiencia operativa nos dará los valores definitivos a utilizar.
Tabla 10: Límites recomendados de contaminación
• Para evaluar la cantidad incorporada, se estableció un programa de
dosimetría interna, el cual consiste en realizar muestreos de orina. Para lo cual
se debe determinar una frecuencia de muestreo y técnica de medición
adecuada que permita comprobar que no se sobrepasen límites de dosis.
• Se utilizaron modelos biocinéticos (curvas de eliminación) para compuestos
solubles de Uranio, teniendo en cuenta el tipo de incorporación:
Crónica : incorporación del material en forma continua en el tiempo debido a
condiciones del ambiente de trabajo
Aguda: un único evento en el cual el trabajador incorpora una cantidad
determinada de material.
Contaminación interna
MONITOREO PERSONAL
MONITOREO PERSONAL
Contaminación interna
• Adoptando como técnica de medición el KPA con un LD
de 0,5 µg U/L, una frecuencia de muestreo (d=90 días),un
volumen excretado diario (V=1,6 L/día) y obteniendo de
las curvas de excreción la fracción excretada (fa, fc).
Fig. 20: Fracción excretada para exposición
crónica [NRPB-W22 “Industrial Uranio
Compounds”].
Tipo de incorporación Fórmula de incorporación
Aguda
Crónica
• El ICRP 26 y el 35 recomiendan establecer un NI que detecte a
tiempo la incorporación de una fracción del ALI (1/3ALI).
Tabla 11: Incorporación según el tipo de incorporación
Resultados- Contaminación interna
•La técnica seleccionada para orina KPA (Análisis Cinético de Fosforescencia) con su límite de
detección asociado (LD = 0,5µg U/L) es adecuada para una frecuencia de 90 días.
• En la puesta en marcha los resultados de orina obtenidos fueron menor al límite de
detección.
URANIO NATURAL
ALI (mg) d fa fc
I. Aguda (mg)
I. Crónica (mg)
ALI% Aguda
ALI% Crónica
(1/3)x ALI
NI (µg/L)
Tipo F
1312,2
90
1,20x10-4 2,70x10-1 6,67 0,27 0,51 0,02
437,41
32,81
Nitrato de Uranilo 4,60x10-5 7,50x10-2 17,39 0,96 1,33 0,07 12,58
MONITOREO PERSONAL
Tabla 12: Verificación del límite de detección y frecuencia adoptada
MONITOREO PERSONAL
Contaminación interna
Fig. 21 : Dosímetro personal - Myriam
con filtro PTFE (Semiconductor ión
implantado de Silicio)
• Durante el desarrollo de tareas
específicas y programadas se utilizará el
dosímetro personal Myriam.
• Determina la dosis de inhalación
derivada de la exposición de los
radionucleído alfa y beta de larga vida.
CONCLUSIÓN
Todas las actividades realizadas durante la Puesta
en Marcha permiten verificar que el diseño,
procedimientos y elementos de protección
utilizados garantizan la operación de la instalación
en forma segura, tanto desde el punto de vista de
la protección radiológica como desde el punto de
vista de la seguridad convencional.
MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN