Tecniche di misura del Radon e dei suoi prodotti di decadimento

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1 V WORKSHOP INTERDISCIPLINARE FIRR Seconda Università degli Studi di Napoli Aula Magna 28 Novembre 2014 Tecniche di misura del Radon e dei suoi prodotti di decadimento Rn Francesco Cardellini ENEA Istituto Nazionale di Metrologia delle Radiazioni Ionizzanti Francesco.cardellini@enea.it

2 La catena di decadimento del 222 Rn 222 Rn 3,823g Capostipite Uranio 238 α 5,5 MeV 218 Po 3,05 min β γ 214 Po 0,16 ms Il Radon ha una lunga vita media T 1/2 = 3,8 giorni α 6,0 MeV 214 Pb 26,8 min β γ 214 Bi 19,9 min 210 Pb 22,2 anni α 7,7 MeV La progenie ha vita media corta 3 emissioni α con energie tra 5 ed 8 MeV

3 Catena di decadimento del 220 Rn (Toron) 220 Rn 55,6 s Capostipite Torio 232 α 6,29 MeV 216 Po 0,15 s 212 Bi 60,6 min 64% 212 Po 0,3 ms α 8,78 MeV Il Toron ha una vita media corta T 1/2 1 minuto α 6,78 MeV 212 Pb 10,6 h β γ 36% 6,1 MeV 208 Tl 3,05 min 208 Pb stabile La progenie ha vita media lunga

4 Monitore MR1 MiAm con cella di Lucas e fotomoltiplicatore

5 La cella di Lucas del monitore MR1 Lo strumento è molto efficiente e conta il 75,5% delle particelle alfa emesse nella cella

6 Monitore Alpha Guard basato su una camera a ionizzazione

7 Schema della camera a ionizzazione del monitore Alpha Guard Catodo centrale Vdc

8 Confronto misure di AG ed MR1 AlphaGuard MR Radon (Bqm-3) tempo (h) Misure in camera radon da 1 m 3 (Exp n 531)

9 Monitore RAD7 Durridge

10 Schema cella a raccolta elettrostatica V = Vdc Vol= 0,6 L Po Silicon detector 0 Vdc Lo strumento NON misura le α del radon e del toron, ma solo quelle dei loro prodotti di decadimento

11 Po216 Po212 Bi cpm time (h) Misure di Toron con RAD7: Il Po216 è il primo prodotto di decadimento ed ha vita brevissima. Il secondo è il Pb212 che ha vita media lunga e tende ad accumularsi, il suo decadimento NON è rivelato, ma produce poi Bi212 e Po212 che sono rilevati dallo strumento.

12 Il BIPM di Parigi dove è conservato il kg campione

13 Campione primario per la realizzazione dell atmosfera di riferimento di Rn in aria e la comparazione di sorgenti

14 Campione primario 222 Rn in aria

15 Sorgenti di Radio226 per la produzione di Radon. Il gorgogliatore a destra è l equivalente del chilogrammo campione di Parigi (quasi)

16 Exp n data Rn Bqm-3 AG1613 MR1sn50 AG tarato MR1 tarato AG/MR /07/ ,9 138, ,8 4081,1 1, /09/ ,5 139, ,8 4114,6 0, /10/ ,5 311, ,2 9169,6 0, /11/ ,3 48, ,6 1424,5 1, /11/ ,0 721, , ,0 1, /11/ ,0 693, , ,6 0, /11/ ,2 141,0 4175,7 4150,6 1, /11/ ,0 587, , ,1 0, /12/ ,0 1525, , ,3 0, /12/ ,0 308, ,7 9073,7 0, /02/ ,0 134,1 3985,3 3947,5 1, /03/ ,0 45, ,1 1349,4 1, /03/ , ,9 9007,7 1, /03/ ,6 719, , ,9 0, /04/ ,0 1530, , ,2 0, /04/ ,0 138,7 4156,3 4082,9 1, /04/ ,0 2590, , ,6 1, /04/ ,0 3588, , ,8 0, /05/ ,0 47,9 1435,0 1410,0 1, /05/ ,7 305,2 9035,8 8984,2 1, /08/ ,0 1031, , ,3 0,989 media 0,999 dev.st% 1,59%

17 Esposizione di dosimetri in camera radon

18 Preparazione di una esposizione a radon in crescita nella camera da 220 L

19 Risultati di una serie di esposizioni di dosimetri CR lotto A lotto B fit densità di tracce Esposizione (kbq h m -3 ) 4 esposizioni a concentrazione di radon costante, 6 in crescita, si collocano tutte sulla stessa retta, con uno scarto max 1,5%

20 Sorti della progenie di radon in aria Plate out t ore!! Recoil Pb Adesione al particolato t minuti Cluster Rn progenie Plate out t minuti

21 Strumento di misura della progenie di radon e toron

22 Campionatori con spettrometri alfa A sinistra la reticella metallica per la frazione libera A destra il filtro di cellulosa per tutta la progenie

23 Spettro di emissione alfa con i contributi della progenie di radon e toron. Alpha spectra of RDP and ThDP on filter Rn Th counts Rn + Th MeV

24 Variazione della PAEC in seguito all accensione di sei candele PAEC totale PAEC free (x5) candele Particolato (a.u.) PAEC (MeV / L) tempo (h)

25 La galleria M. Sklodowska Curie dove si è tenuto il primo interconfronto nazionale per misure di radon in campo

26 Le energie associate ai decadimenti sono così alte che è possibile misurare il Radon anche in tracce minime 1) 1 MBq m -3 di radon ~ PPM 2) Nessun volume d aria sarà mai apprezzabilmente più pesante perché contiene del radon!!

27 Grazie dell attenzione

28 Risultati di una serie di esposizioni di 6 lotti di dosimetri Exp 324, 325, tracce nette (cm -2 ) esposizione kbqhm -3

29 Risultati di una serie di 8 esposizioni di dosimetri densità di tracce (cm -2 ) Esposizione (kbq h/m 3 ) Il punto alla esposizione più alta risente della sovrapposizione delle tracce

30 Risultati della esposizione n 3, interconfronto 2006 Esposizione n kbq h m Esposizione (kbq h m- 3 ) set dosimetri Riferim. 987 kbq h m -3 Media risposte 984 kbq h m -3

31 Uniformità spaziale della concentrazione di attività all interno della camera radon Per ogni esposizione si è calcolato il valore medio della esposizione di tutti i dosimetri collocati nella stessa posizione (stesso cestello) Lo scarto tipo delle medie relative agli otto cestelli costituisce una stima della uniformità spaziale della concentrazione di radon nella camera radon La concentrazione di radon nella camera è risultata uniforme entro l 1% circa Per questi calcoli si sono esclusi alcuni gruppi di dosimetri ritenuti poco significativi (circa 4 su 36 per ogni esposizione)

32 Uniformità della concentrazione di attività di radon 110 Esp1 Esp2 Esp3 Esp posizione in C.R.

33 Le energie associate ai decadimenti sono così alte che è possibile misurare il Radon anche in tracce minime 1) 1 MBq m -3 di radon ~ PPM 2) Nessun volume d aria sarà mai apprezzabilmente più pesante perché contiene del radon!! 3) In atmosfera perfettamente ferma il radon si stratifica con la legge N(h) = N 0 e -h/h, con H = 1118 m (a 20 C)