Caracterización de aerosoles radiactivos en la ciudad de Barcelona

Abstract

This research work has been developed in order to contribute to the knowledge of radioactive aerosol characteristics and their behaviour in the atmosphere. The study was carried out in the city of Barcelona. The Instituto de Técnicas Energéticas (INTE) of the Universidad Politécnica de Cataluña (UPC) has a wide variety of devices for measuring radioactive aerosols. Therefore, a bibliographical study of natural and artificial atmospheric aerosols was developed. New devices were acquired during the couse of this work: a device for the measurement of the dimensional spectrum of radioactive aerosol particles and another for the measurement of dry and wet deposition. The radionuclides analyzed in this work are the following: Rn-222 progeny, Be-7, K-40, Pb-210 and Cs-137. The information obtained by means of these devices has enabled us to develop a statistical analysis, that might be used to take decisions within the framework of environmental radiological surveillance. Correlations between the radioactive aerosols and meteorological parameters were also studied in order to draw conclusions about radioactive aerosol behaviour. These correlations might be useful for developing studies at other locations. The study of the activity median aerodynamic diameter of the radioactive aerosol particles allowed us to estimate the mean residence time and origin of the aerosol particles. The measurements developed with the dry and wet deposition devices provided us with information on the deposition velocities of some radioactive aerosols for the first time in the city of Barcelona. Cs-137 detection was classified according to the possible origin of different air masses reaching Barcelona. Therefore, with such information it was possible to analyze the probability of measuring re-suspended Cs-137 transported by air masses from different regions. Finally, the appendices include the resolution of basic general equations that enable us to calculate the concentrations of radioactive aerosol concentrations in the air for the measurement devices that are available at the INTE.

El trabajo de investigación realizado pretende contribuir al conocimiento de las características de los aerosoles radiactivos, así como a su comportamiento en la atmósfera. El estudio descrito en este trabajo se ha llevado a cabo en la ciudad de Barcelona, donde el Instituto de Técnicas Energéticas (INTE) de la Universidad Politécnica de Cataluña (UPC) dispone de una gran variedad de equipos para la medida de los aerosoles radiactivos. Así, se ha realizado un estudio bibliográfico del grupo de aerosoles naturales y artificiales que se pueden encontrar en la atmósfera. La instrumentación mencionada ha sido ampliada durante la realización de la tesis. Concretamente, se ha puesto en marcha un equipo para la medida del espectro dimensional de las partículas que componen el aerosol radiactivo y otro para la medida de la deposición seca y húmeda. El grupo de radionucleidos que ha sido analizado comprende los descendientes de vida corta del Rn-222, Be-7, K-40, Pb-210 y Cs-137. El volúmen de información obtenida mediante estos equipos ha permitido llevar a cabo un análisis estadístico, que puede ser utilizado como soporte para la toma de decisiones en el marco de las redes de vigilancia radiológica ambiental. También se han estudiado las correlaciones de los aerosoles radiactivos con diferentes parámetros meteorológicos, con la finalidad de obtener conclusiones acerca del comportamiento de los aerosoles radiactivos en Barcelona y que, así mismo, puede ser de utilidad para estudios en otras localizaciones. El estudio del crecimiento del tamaño de las partículas del aerosol radiactivo ha permitido estimar el tiempo de residencia de los aerosoles radiactivos. Además, a partir del valor del tiempo de residencia se ha podido obtener información sobre el “envejecimiento” y estimar el origen del aerosol. Las medidas realizadas con el monitor de deposición seca y húmeda han llevado a conocer, por primera vez en la ciudad de Barcelona, la velocidad de deposición de algunos aerosoles radiactivos. Las detecciones de Cs-137 se han clasificado de acuerdo con posibles origenes de masas de aire que alcanzan la ciudad de Barcelona. Así, con dicha información se ha podido analizar la probabilidad de que la masa de aire transporte Cs-137 resuspendido de diferentes regiones. Finalmente, se ha incluido en los anexos de la tesis la solución de las ecuaciones básicas generales que permiten calcular las concentraciones en el aire de los distintos aerosoles radiactivos para cada uno de los equipos de medida existentes en el INTE.