Metodi radiometrici di misura: esperienze e nuovi risultati

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1 Arpa Lombardia Dipartimento di Milano Metodi radiometrici di misura: esperienze e nuovi risultati Maurizio Forte* Giuseppe Abbate Michelino Palermo Gianni Gadaleta H α β totale C 90 Sr 29 Pu 240 Pu Direttiva 98/8/EC D.Lgs. 1/2001 Direttiva 98/8/EC (Annex 2) WHO guidelines D.Lgs. 1/2001 Direttiva 98/8/EC (Annex 2) Valutazione di massima della dose Valutazione esatta della dose 241 Am 60 Co I 222 Rn Pb Po COSA MISRARE? CON QALI TECNICHE? CON CHE SENSIBILITA? ccomandazione2001/928/euratom 1

2 STRMENTAZIONE DOTAZIONI DI LABORATORIO SPECIALIZZAZIONE DELL OPERATORE TEMPI DI PREPARAZIONE E DI MISRA COSTI COSA MISRARE? CON QALI TECNICHE? CON CHE SENSIBILITA? Spettrometria gamma 20 L di campione concentrati su resina a scambio ionico ( ore c.a.) Rivelatore: HPGe (eff. 0%) Tempo di misura: min 2

3 dionuclide H α tot β tot Sr 29 Pu Pu 241 Am 60 Co I Valori riferimento 100 0,1 1 2,8 0,2 4,9 0,6 0,7 40 7,2 11 6,2 M.A.R. richiesta 10 0,04 0,4 0,04 0,08 0,4 0,04 0,06 M.A.R. sperimentale 0,15 0,01 0,02 0,00 0,00 0,00 Th 214 Pb 214 Bi Ac valori in Bq/L dionuclide H α tot β tot Sr 29 Pu Pu 241 Am 60 Co I Valori riferimento 100 0,1 1 2,8 0,2 4,9 0,6 0,7 40 7,2 11 6,2 M.A.R. richiesta 10 0,04 0,4 0,04 0,08 0,4 0,04 0,06 M.A.R. sperimentale 0,15 Th Valutazione approssimata dei radionuclidi 214 Pb naturali 214 Bi 0,01 Ac 0,02 0,00 0,00 0,00 Si determinano buona parte dei radiomuclidi artificiali valori in Bq/L

4 Attività alfa e beta totale E il piu immediato indicatore di radioattivita Permette di valutare la dose totale indicativa (sotto alcune ipotesi) Nelle acque attività α totale: +, 226 Attività β totale: 40 K, ecc. Non va considerato nel calcolo della dose Attività alfa e beta totale Metodi ISO 9696 e 9697 sorgente spessa (e metodi correlati) misura del residuo secco solfatato e calcinato contatori alfa e beta a basso fondo l efficienza di rivelazione α dipende dal radionuclide valutare correttamente incertezza e ripetibilità 4

5 Attività alfa e beta totale pretrattamento rapido (< 1ora) misura simultanea delle attività α e β conteggio automatizzabile efficienza α indipendente dal radionuclide misura simultanea del trizio Misura per scintillazione liquida (LSC) misura del campione acidificato e preconcentrato contatore per scintillazione liquida a basso fondo dotato di discriminazione α/β il parametro di discriminazione dipende dai radionuclidi e dallo spegnimento l efficienza di rivelazione β dipende dal radionuclide Attività alfa e beta totale Metodo ISO (sorg. spessa) LSC Richiesti M.A.R. alfa 1 Inc. tipica α 2 M.A.R. beta 1 Inc. tipica β 2 Tempo conteggio Tempo preparazione Durata procedura Problemi 60 mbq/l 15 % mbq/l 15 % ore 4 ore 5 giorni Ripetibilità Attività alfa totale 40 mbq/l 8mBq/L 10 % 70 mbq/l 25 % 16 ore ore 1,5 giorni Discriminazione Attività beta totale 400 mbq/l 1) Per acque con residuo fisso compreso tra 20 e 500 mg/l 2) Acqua potabile ARPA Mi (α tot e β tot 100 mbq/l c.a., 1σ) 5

6 Elevata sensibilità Adatto ad ogni tipo di acqua Elimininazione completa degli interferenti Quantificazione di, 25 e Tracciante interno ( 22 ) ranio: E fortemente preferibile la misura dell uranio isotopico: + (ed eventualmente 25 ) Metodi: Spettrometria ICP massa Estrazione selettiva, LSC Separazione radiochimica, elettrodeposizione, spettrometria α Sono disponibili diverse procedure normate E necessario un laboratorio attrezzato e competenze radiochimiche Procedimento laborioso (8 ore c.a.) ranio (LSC): Acidificazione e preconcentrazione del campione Estrazione selettiva mediante cocktail scintillante + HDEHP Flussaggio con argon Discriminazione α/β Deconvoluzione spettrale Procedimento semplice e poco laborioso (<1 ora) Non utilizza standard interno Metodo non ancora normato ma validato attraverso interconfronti internazionali Testato (per ora) su acque normali Permette la misura dell uranio totale ( ) e del rapporto / Discriminazione α/β Deconvoluzione spettrale

7 ranio Metodo M.A.R. ( tot) Inc. tipica (1σ) Inc. / (1σ) Tempo conteggio Tempo preparazione Durata procedura Problemi 1L di campione Spettrometria α mbq/l 5 % 7 % 66 ore 8 ore 6 giorni Tempo LSC 1mBq/L 5 % 7 % 16 ore ore 2 giorni No 25 M.A.R. richiesta: 5 mbq/l dio226 don222 Polonio218 Piombo214 Bismuto214 Polonio214 Piombo Bismuto Polonio Piombo206 α α α β β α β β α 7

8 dio226 don222 Polonio218 Piombo214 Bismuto214 Polonio214 Piombo Bismuto Polonio Piombo206 dio226 Metodo emanometrico Spettrometria γ Spettrometria alfa su campioni coprecipitati (BaSO 4 ) o elettrodepositati Estrazione con RADAEX e scintillazione liquida Scintillazione liquida acidificazione ph 1.5 e preconcentrazione 1:10 8

9 dio226 Metodo emanometrico don222 Polonio218 Piombo214 Bismuto214 Polonio214 Scintillazione liquida Elettreti Spettrometria gamma Metodi di misura del Rn222 nelle acque di rete: l esperienza di ARPA Lombardia dio226 don222 Polonio218 Piombo214 Bismuto214 Polonio214 Piombo Bismuto Separazione radiochimica complessa Conteggio beta di Bi 9

10 dio226 don222 Polonio218 Piombo214 Bismuto214 Polonio214 Piombo Bismuto Separazione radiochimica complessa Filtrazione su dium d Disk (Empore) Conteggio Eluizione con beta EDTA di (ph5) Bi Scintillazione liquida (anche dio226 e dio) dio226 don222 Polonio218 Piombo214 Bismuto214 Polonio214 Piombo Bismuto Polonio Autodeposizione su dischi di Ag o Ni Tracciante: Po209 Spettrometria alfa 10

11 E possibile effettuare la misura del trizio contemporaneamente alla misura dell attività α/β totale (LSC) Minimizzare chemie fotoluminescenza Trizio Solo se è presente una fonte di trizio sul territorio (WHO) Metodo ISO 9698: Distillazione conteggio per scintillazione liquida Necessario uno strumento a basso fondo per raggiungere le sensibilità necessarie (10 Bq/L) C 14 E possibile effettuare la misura del carbonio14 contemporaneamente alla misura dell attività α/β totale (LSC) L aggiunta di acidi può causare la perdita del carbonio presente come ione carbonato o bicarbonato M.A.R. richiesta 20 Bq/L M.A.R. sperimentale Bq/L (senza preconcentrazione) 11

12 H Spettrometria γ α /β tot 90 Sr Pu 241 Am Rn 60 Co 1417 Pb 11 I Po H Spettrometria γ α /β tot 90 Sr Rn Contatore α/β Pu 241 Am 60 Co 1417 Pb 11 I Po 12

13 H Spettrometria γ α /β tot 90 Sr Rn Contatore α/β Spettrometria α Pu 241 Am 60 Co 1417 Pb 11 I Po H α /β tot Scintillazione liquida 90 Sr Pu Rn 241 Am 60 Co 1417 Pb 11 I Po 1

14 α < 0,1 Bq/L β < 1 Bq/L Attività α β totale α > 0,1 Bq /L β > 1 Bq /L Approfondimenti a campione < α ranio Verifica K40 dio Dose totale indicativa < 0,1 msv/y Trizio < 100 Bq/L dio 226 dionuclidi artificiali don222 e figli a vita lunga Le diverse tecniche radiometriche hanno caratteristiche spesso complementari La scelta del metodo deve tener conto delle dotazioni strumentali, delle infrastrutture laboratoristiche disponibili, dell output richiesto e del numero dei campioni da analizzare na misura per spettrometria gamma accompagnata dalla determinazione dell attività α/β totale caratterizza un acqua in modo ragionevolmente completo La scintillazione liquida è una tecnica adatta per campagne estese e consente un elevato livello di approfondimento 14

15 grazie per l attenzione 15