Assessment of natural radioactivity in commercial marble and granite of Espírito Santo state

Autor: Reginaldo Ribeiro de Aquino
Přispěvatelé: Brigitte Roxana Soreanu Pecequilo, Sonia Pompeu de Camargo, Sergei Anatolyevich Paschuk, Almy Anacleto Rodrigues da Silva, Paulo Sergio Cardoso da Silva
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2015
Předmět:
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
Universidade de São Paulo (USP)
instacron:USP
Repositório Institucional do IPEN
Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN)
instacron:IPEN
Popis: Neste trabalho foram determinadas as concentrações dos radionuclídeos naturais 226Ra, 232Th e 40K em amostras de granitos e mármores, abrangendo as principais lavras de extração do estado do Espírito Santo, sudeste do Brasil. Para cada sítio de estudo, três amostras foram seladas em frascos de 100 ml de polietileno de alta densidade. Após espera de aproximadamente 4 semanas para atingir o equilíbrio secular das séries do 238U e 232Th, as amostras foram medidas por espectrometria gama de alta resolução e o espectro analisado com o software WinnerGamma. A correção da auto-absorção foi realizada para todas as amostras utilizando expressão e método desenvolvidos para este fim. A concentração do 226Ra foi determinada pela média ponderada das concentrações do 214Pb e 214Bi, a concentração de 232Th pela média ponderada das concentrações dos 228Ac, 212Pb e 212Bi e a concentração de 40K pela sua transição única de 1460 keV. O equivalente em rádio e o índice gama foram obtidos a partir das concentrações de 226Ra, 232Th e 40K. O radônio emanado foi medido em câmera de exalação usando a técnica de detectores passivos de estado sólido (SSNTD) sendo estes expostos em monitor NRPB/SSI-H. Na exposição foi utilizado um detector comercial CR-39® e um plástico de fabricação nacional denominado Durolon® sendo caracterizado para este fim pela técnica desenvolvida denominada dupla exposição e fator de sensibilidade intrínseca. O plástico caracterizado mostrou-se eficiente para a aplicação e o fator de calibração correspondendo a 1,6±0,1 traços cm²(kBq m³dia)¹ em relação ao fator para o CR-39 que equivale a 2,8±0,2 traços cm²(kBq m³dia)¹. O detector mostrou maior eficiência para doses mais elevadas. A atividade determinada por detecção passiva mostrou atividades variando de 100±10 Bq·m³ até 2400±300 Bq·m³, destacando-se a maior taxa de exalação para o granito Iberê Mombasa. Para os mármores foram determinados valores variando entre 80±10 Bq·m³ até 200±25 Bq·m³ destacando os mármores Cintilante e Branco com maiores valores determinados. Os valores determinados para a taxa de exalação superficial apresentam-se aproximadamente iguais com exceção dos granitos Iberê Mombasa e Iberê Prado que apresentaram valores acima de 1 Bqm-2h-1. As medidas por espectrometria gama mostraram que as concentrações de 226Ra variaram de 1,9 0,2 Bq.kg-1 a 483 55 Bq.kg-1, com o maior valor para o granito Iberê Mombasa. As concentrações de 232Th variaram de 3,2 0,4 Bq.kg-1 a 224 6 Bq.kg-1, com o maior valor determinado para o granito Cinza Corumbá. As concentrações de 40K variaram de 8,8 1,8 Bq.kg-1 a 1642 167 Bq.kg-1, com o maior valor determinado para o granito Iberê Vitara. O cálculo do equivalente em rádio mostrou que a maioria das amostras podem ser definidas como categoria-I (aplicação civil) abaixo de 370 Bq.kg-1, exceto para os granitos Cinza Corumbá, Iberê Crema Bordeaux e Iberê Mombasa que podem ser classificados como categoria II (até 740 Bq.kg-1). A maioria dos granitos avaliados mostraram índices de exposição interno e externos abaixo de 1,0 mSv·ano¹, exceto os granitos Cinza Corumbá, Iberê Crema Bordeaux e Iberê Mombasa que superaram este valor entre 1,0 a 3,2 mSv·ano¹ deste índice. Para a exposição anual, apenas os granitos Cinza Corumbá, Iberê Crema Bordeaux e Iberê Mombasa superaram o limite de 1,5 mSv·ano¹. Para os índices de exposição alfa apenas os granito Iberê Crema Bordeaux e Iberê Mombasa são limitados a confecção de material de construção para aplicações superficiais. Entretanto, se considerando o índice de exposição gama, os granitos Cinza Corumbá, Cinza Andorinha, Amarelo Icarai, Cinza Ocre, Iberê Crema Bordeaux e Iberê Mombasa terão aplicação controlada. Conclui-se que os granitos em sua maioria e todos os mármores avaliados apresentam aplicações possíveis em diferentes setores de atividade e para diferentes finalidades e que os granitos que excedem os índices não devam ser aplicados em interiores de residências. In this work, the concentrations of natural radionuclides 226Ra, 232Th and 40K in granite and marble samples were determined, considering the main extraction mining of Espirito Santo state, southeastern Brazil. For all study sites, three samples were sealed in 100 ml high density polyethylene bottles. Each sample rested for 4 weeks to reach the secular equilibrium of 238U and 232Th series before measured by high resolution gamma spectrometry, and the acquired spectra were analyzed with the software WinnerGamma. The self-absorption correction was considered for all samples, using an expression and method specially developed for this purpose. The concentration of 226Ra was determined by the weighted arithmetic mean of the concentrations of 214Pb and 214Bi, the concentration of 232Th by the weighted arithmetic mean of the concentrations of 228Ac, 212Pb and 212Bi and the concentration of 40K by its single 1460 keV transition. The radium equivalent and gamma index were calculated from the activity concentrations of 226Ra, 232Th, and 40K. The emanated radon was measured using an exhalation chamber and the passive detector technique, with a solid state nuclear tracks detectors (SSNTD) being exposed in NRPB/SSI-H dosimeters. During exposure, a commercial detector CR-39® and a national plastic called Durolon® were used, the last was characterized for this purpose using a technique called double exposure and sensitivity intrinsic factor. The characterized plastic was efficient for the application and the calibration factor corresponded to 1.60 ± 0.10 trackscm²(kBqm³day)¹ in relation to the CR-39 factor, equivalent to 2.8 ± 0.2 trackscm²(kBqm³day)¹. The detector showed a higher efficiency at a higher dose. The activities determined by passive detection varyed from 100 ± 10 Bqm-³ up to 2400 ± 300 Bqm-³, highlighting the biggest exhalation rates for granite Iberê Mombasa. Considering the marbles, activity values varyed from 80 ± 10 Bqm-³ up to 200 ± 25 Bqm-³ highlighting only the Cintilante and Branco Extra with higher values. The values obtained for surface exhalation rate were approximately equal, except for granites Iberê Mombasa and Iberê Prado with values above 1 Bqm-2h-1. The measures by gamma spectrometry showed that the 226Ra concentrations varyed from 1.9±0.2 Bq.kg-1 up to 483±55 Bq.kg-1, with the highest value for granite Iberê Mombasa. The 232Th concentrations ranged from 3.2±0.4 Bq.kg-1 to 224±6 Bq.kg-1, whose largest value was observed for the gray granite Corumbá. The 40K concentrations ranged from 8.8±1.8Bq.kg-1 up to 1642±67 Bq.kg-1, with the largest value observed for granite Iberê Vitara. The radio equivalent value showed that most samples can be defined as category I, below 370 Bq.kg-1, except for the granites Cinza Corumbá, Iberê Crema Bordeaux and Iberê Mombasa that can be classified as class II (up to 740 Bq.kg-1). The evaluated granites show internal and external exposure rates below 1.0 mSv·y¹ except the granites Cinza Corumbá, Iberê Crema Bordeaux and Iberê Mombasa that exceed the value range of 1.0 to 3.2 mSv·y¹ for this index. For the annual exposure dose, only the granites Gray Corumbá, Iberê Crema Bordeaux and Iberê Mombasa exceeded the 1.5 mSv·y¹. For the alpha exposure index only the Iberê Crema Bordeaux and Iberê Mombasa granites indicate limitations when applying as surface material. However, considering the gamma exposure index, the granites Cinza Corumbá, Cinza Andorinha, Amarelo Icarai, Cinza Ocre, Iberê Crema Bordeaux and Iberê Mombasa have controlled application. In conclusion, the evaluated granites and all marbles evaluated have viable applications in different activity sectors and for different purposes and the granites that exceeded the proposed limits should not be applied in the interior of residences
Databáze: OpenAIRE
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