Seminari presentazione attività 2014 DFA, 11 e 13 Marzo

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1 1 Applicazioni di Fisica: sviluppo di dispositivi per la rivelazione di contaminazione delle acque potabili da materiale radioattivo: il progetto europeo TAWARA_RTM

2 Il progetto TAWARA_RTM: TAp WAter RAdioactivity Real Time Monitor Call: FP7-SEC Grant. No Start: Duration: 30 months Il progetto TAWARA_RTM si propone di progettare, costruire e testare un prototipo di sistema di monitoraggio real-time del livello di radioattività presente nell acqua degli acquedotti civili: Topic SEC : Improving drinking water security management and mitigation in large municipalities against major deliberate, accidental or natural CBRN-related contaminations - Capability Project.

3 Situazione attuale Problema balzato all attenzione dopo gli eventi di Fukushima Campionamenti a Fukushima dopo il 16/3/2011 Soglia di pericolo: 100 Bq/l per i bamini, 300 Bq/l per il resto della popolazione Le tecniche di laboratorio attuali per la misura di contaminazioni radioattive negli acquedotti sono troppo lente e macchinose per assicurare un controllo in tempo reale dello stato dell acqua. Un evento improvviso naturale o terroristico difficilmente sarebbe intercettato in tempi adeguati.

4 Il progetto TAWARA_RTM Si propone di realizzare un sistema di monitoraggio in tempo reale della attività alfa e beta nelle acque distribuite dall Acquedotto di Varsavia in grado di: 1. dare un allarme in caso di attività eccedente le soglie di blocco della distribuzione (100 Bq/l e 300 Bq/l) 2. attivare un sistema di analisi per determinare i radioisotopi presenti nell acqua in modo da individuare il tipo di contaminazione e le contromisure 3. comunicare in tempo reale le informazioni alla società che gestisce l acquedotto ed alle autorità di protezione civile. Collaborazione di 8 organizzazioni in 3 paesi (Italia: UNIPD, UNIPI, CAEN, ENEA; Polonia: NCBJ, MPWIK, WIW e Olanda: SCIONIX) coordinata di UNIPD Il sito principale dell acquedotto di Varsavia

5 Il sito della dimostrazione Polish National Radioactive Waste Disposal Site (NRWD) Durante i quasi 50 anni di operatività del sito sono stati accumulati circa 3300 m 3 di scorie nucleari per un'attività totale di quasi 34 TBq DEMONSTRATION SITE Narew river Bug river nel Bug affluiscono corsi d acqua dalla regione di Chernobyl Wisla river Warsaw city

6 TAWARA_RTM Conceptual Design OK! Spectroscopic System Sistema a concentrazione con rivelatori gamma per l identificazione del radionuclide. ALARM! ICT INFRASTRUCTURE Real Time Monitor Sistema real-time per la rivelazione di contaminazioni radioattive nel flusso d acqua. Ipotesi di lavoro: scintillatori plastici con un deposito di fosfori di Solfuro di Zinco attivato con Argento (ZnS:Ag) beta particles alpha particles

7 TAWARA_RTM - VME electronics. Bridge USB V1718 V6533 Programmable HV Power Supply (6 Ch., 4 kv, 3 ma, 9 W) V Channel 12bit 250 MS/s Digitizer Digital Pulse Processing in FPGA provides for each event: time, energy, PSD and data stream for off-line analysis

8 TAWARA_RTM Il gruppo di ricerca a Padova Fisica Nucleare Applicata: G. Viesti M. Lunardon S. Moretto L. Stevanato (PostDoc) D. Cester (PhD) A. Garfagnini R. Brugnera Fisica delle superfici: G. Mistura M. Pierno Chimica Analitica (DSC): P. Pastore A. Tapparo D. Badocco Possibilità di tesi sperimentali sulla caratterizzazione dei rivelatori a scintillazione del Real Time Monitor dal punto di vista della rivelazione della radiazione alfa, beta e del fondo Possibilità di tesi sperimentali sulla caratterizzazione dei rivelatori a scintillazione del Real Time Monitor dal punto di vista del trattamento della superficie esposta all acqua

9 SISTEMA DI ANALISI ON-LINE PER RIVELARE LA POSSIBILE PRESENZA DI RADIOATTIVITA' NELLE ACQUE TRATTATE IN ACQUEDOTTI TRAMITE SPETTROSCOPIA GAMMA. L' evento di Fukushima ha dimostrato che in caso di incidente in una centrale nucleare è possibile la contaminazione delle acque distribuite al pubblico dagli acquedotti. Limiti massimi in Giappone che hanno portato alla chiusra della distribuzione erano di circa 200 Bq/l alla distribuzione. Un sistema industriale per il trattamento delle acque prevede diversi stadi di filtraggio e depurazione delle acque che hanno l' effetto di concentrare l' attività nel liquido provocando contemporaneamente la contaminazione dell' impianto industriale. E' quindi necessario disporre di sistemi di allarme per la misura on-line dell' acqua in ingresso in acquedotto per avere un allarme immediato in caso di contaminazione. Nell' ambito del progetto della Comunità Europea Tawara_RTM sarà disegnato e testato un sistema che misuri direttamente la radioattività gamma nelle acque tramite l' uso di scintillatori organici. Il sistema verrà realizzato presso il Dipartimento di Fisica di Padova e quindi testato presso l' Isituto Nazionale per la Metrologia delle Radiazioni dell' ENEA a Roma. SVILUPPO DI RIVELATORI LA MISURA DIRETTA DI RADIOATTIVITA' ALFA E BETA NEI LIQUIDI. Nell' ambito del progetto TAWARA_RTM finanziato dalla Comunità Europe saranno sviluppati sistemi di rivelatori basati su particolari scintillatori plastici per la misura diretta della a ttività alfa e beta nei liquidi. Scopo di questa tesi è il dimensionamento del sistema tramite misure di Monte Carlo e test di laboratorio sui componenti del sistema di rivelazione per verificarne la capacità di discriminare particella alfa da beta tramite analisi elettronica del segnale e l' ottimizzazione della lettura della luce di scintillazione.