Exalação de radônio-222 em solos: parâmetros para modelagem e métodos de determinação

Autor: FARIAS, Emerson Emiliano Gualberto de
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2016
Předmět:
Zdroj: Repositório Institucional da UFPEUniversidade Federal de PernambucoUFPE.
Druh dokumentu: Doctoral Thesis
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CNPq
Na Região Metropolitana do Recife (RMR), encontram-se rochas sedimentares de origem marinha denominadas fosforitos, cuja concentração de urânio aumenta com o teor de P₂O₅ (fosfato) dado o comportamento cristaloquímico similar desta substância. O impacto radiológico devido principalmente à presença de urânio em regiões com ocorrência de depósitos é decorrente da presença de ²²²Rn, um gás nobre formado pelo decaimento do ²²⁶Ra. Em vista disso, o presente trabalho foi desenvolvido com o objetivo de determinar as concentrações de fósforo e ²²⁶Ra, radionuclídeo gerador de ²²²Rn, em fosforitos uraníferos, e estudar os principais parâmetros referentes à exalação e ao poder de emanação de ²²²Rn neste tipo de rocha sedimentar. Para isso, o processo de transporte do gás radioativo na interface rocha/solo/atmosfera foi estudado em solos de Recife, Igarassu e Olinda, incluindo um estudo de caso no Refúgio Ecológico Charles Darwin, localizado em Igarassu, todos no estado de Pernambuco. A caracterização radiométrica do fosforito uranífero foi realizada por Espectrometria Gama de Alta Resolução. A determinação dos teores de fósforo, por outro lado, foi realizada por meio de Espectrometria de Absorção Atômica com Chama. Os ensaios de verificação dos detectores de radônio foram efetuados em uma câmara de calibração construída especificamente para este fim. O desempenho da câmara de calibração foi avaliado a partir da dupla-verificação para as medições de ²²²Rn pelo detector AlphaGUARD certificado pelo fabricante (SAPHYMO®) e comparando com os resultados esperados pelo modelo teórico. Para o estudo do poder de emanação de radônio, porção analítica de aproximadamente 10 g foi acondicionada em câmara de emanação de radônio com volume de 500 mL. A determinação do radônio no interior da câmara foi feita com o detector RAD7. Para o estudo de caso, a concentração de ²²²Rn no solo, sua permeabilidade e a taxa de exalação de radônio foram determinadas em solos florestais do Refúgio Ecológico Charles Darwin previamente selecionados a partir do cintilômetro portátil SRAT SP2 da Saphymo. Para as concentrações de ²²⁶Ra e fósforo no fosforito uranífero, as médias geométricas foram 677 Bq.kg⁻¹ e 2,51%, respectivamente, observando-se regressão linear positiva entre as variáveis em nível de 95% de confiança. A câmara de calibração para detectores de radônio mostrou-se uma ótima ferramenta para a verificação dos detectores AlphaGUARD e RAD7, que foram utilizados nos mais diversos estudos desta pesquisa. Os dados do poder de emanação obtidos neste trabalho são semelhantes aos reportados na literatura, indicando a adequação da metodologia utilizada. Quanto ao estudo de caso no Refúgio Ecológico Charles Darwin, o grau de conservação do solo, a permeabilidade e a concentração do radônio no solo revelaram-se como importantes parâmetros para o transporte do gás no sistema solo-ar. A pesquisa desenvolvida forneceu subsídios para a realização de futuros estudos sobre a determinação da fração de exalação de ²²²Rn em solos tropicais.
Sedimentary rocks of marine origin named phosphorites were found in the Metropolitan Region of Recife (MRR), in which uranium concentration increases with the P₂O₅ content (phosphate) due to the similar crystal chemical behavior. The radiological impact from enriched uranium regions is associated to the presence of ²²²Rn, a noble gas produced during the ²²⁶Rn decay from uranium series. Taking into account such importance, the present work was developed with the objective of determining the ²²⁶Ra (radon precursor) and phosphorus concentrations in uranium-phosphorites and studying the main parameters referring to the exhalation and emanation power of ²²²Rn in this sedimentary rock. For this, the transport process of the radioactive gas in the interface rock/soil/atmosphere was studied in soils from Recife, Igarassu and Olinda, including the study case in the Refúgio Ecológico Charles Darwin, located in the municipality of Igarassu, Pernambuco. The radiometric characterization of uranium-phosphorite was carried out by means of High Resolution Gamma-Ray Spectrometry. The determination of phosphorus contents, by the way, was accomplished by Flame Atomic Absorption Spectrometry. The verification assays of radon detectors were done in a calibration chamber especially constructed for this purpose. The performance of the calibration chamber was evaluated by means of double-verification for ²²²Rn measurements by the detector AlphaGUARD, with certification from Saphymo, and comparing with the expected results from the theoretical model. For the study of radon emanation power, an analytical portion of approximately 10 g was transferred to a radon emanation chamber with volume of 500 mL. The radon determination within the emanation chamber was carried out by means of the detector RAD7, also verified thorough the calibration chamber assays. For the study case, the soil concentration of ²²²Rn, its permeability and the radon exhalation rate were determined in forest soils from the Refúgio Ecológico Charles Darwin, previously selected by means the portable scintillometer SRAT SP2 from Saphymo. For the ²²⁶Ra and phosphorus concentrations, the geometric means were 677 Bq.kg⁻¹ and 2.51%, respectively, obtaining a positive linear regression between variables at the 95% confidence level. The calibration chamber was considered an excellent tool for verifying the AlphaGUARD and RAD7 detectors, which were used in the diverse studies of this research. The obtained data of emanation power were similar to those found elsewhere, corroborating the methodology here applied. According to the case study in the Refúgio Ecológico Charles Darwin, the conservation degree of soils, the permeability and the soil radon concentrations were very important parameters for the gas transport within the air-soil system. The developed research provides knowledge for developing further studies about the ²²²Rn exhalation fraction of tropical soils from uranium enriched regions.
Databáze: Networked Digital Library of Theses & Dissertations
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