Radiación gamma natural en Gran Canaria

e Ol A B o R A·e ION E S ·lOj . , RADIACION GAMMA NATURAL EN GRAN CANARIA Lorenzo Doraste, Pablo Martel , Jesú ·s García Rubiano, Antonio González Guerra Depart a mento de Física , Univ ers id ad de La s Palmas de Gran Canaria. Eugenio Ruiz Egea Servicio de Física Mé dic a, H os pit al Nu es tra Señora del Pi n o, L as Pa lmas de G. C. raíz del accidente de Chernobyl en 1986 aumentó la preocupación por la vigilancia radIológica y se alentó el propósito de elaborar mapas de radiación gamma natural para poder evaluar los niveles de ral/iación y detectar así sus posibles incrementos. En España se ha piocedido a elaborar mapas de radiación gamma . . . natural. El presente trabajo contribuye a. completar dichos mapas, proporcionando datos s. obre la radiación natural en la isla de"Gran Canaria. Es Iruto de un convenio entre la Universidad de Las Palmas de . Gran Canaria, él Cabildo Insular de Gran Canaria Ji la Fundación Universitaria de Las Palmas . Se llevó a cabo en una campaña de medidas que se realizó desde el4 de mayo al10 de octubre de 1996, y aquí se presentan sus resultados. ·· The Chernobyl aecident 01 1986 increased fhe concern about the radi%gical monitoring and reinlorced the idea 01 elaborating maps 01 environmental gamma radiation. These maps would allow counlries to eva/uate its envlronmental radiation levels and lo detect variations in Ihem. Spain is also establishing the environmenlal gamma radiationmap 01 the country . This paper pro vides dataaboul envíranmental gamma radiation in Ihe Island 01 Gran Canaria (Canary Islandsj,. asa contribution lo such objeetive. The work was carried out during 1996, under the Iramework 01 a . collaboratian agreemenl supported by fhe Universidad de Las Palmas de Gran Canaria , theCabildo Insular de G ran Canaria · and Ihe Fundación Universitaria de Las Palmas . RAD IO PROT ECC ION I W 19 Vol VI 1 998 INTRODUCCiÓN de emisores alfa y beta en el aire. REVIRA ofrece una visión sintética de la radiacti - tiene sólo dos estac ione s en is las: una en vidad ambiental existe nt e en la isla. Mallorca y otra en T enerife . Este trabajo del Mapa de Radiación Gamma Natural en Gran La elaboración de mapas de la . radiación gamma · natural en Gran Canaria constituye un proyecto ejecutado por un equipo -de profesores e investigadore s del Departamento de Ffsica de la Universidad de Las Palmas de Gran · Canaria, según Convenio de colaboración .. Canaria obedece al justificado interés públi- . Archivo informático de los datos . co e institucional por la vigilancia radiológica y es una contribución a la misma. Todos los datos obtenidos en los trafirmado por dicha Universidad, el ExcmQ: OBJETIVOS Cabildo Insular de GranCanaria y la Fundación Universitaria de Las Palmas. El Medida de la radiación ambiental proyecto se realizó durante el año 1996. " bajos mencionados están archivados, constituyendo una base de datos infor - mática, ' que será ampl iable indefinida - mente, y que puede utilizarse para la rea - lización de cálculos estadístico s. Con el fin de cubrir toda el área se ela - MATERIAL Y MÉTODO Como consecuencia del accidente boró una retícula de la isla con medida ocurrido el 26 de abril de 1 986 en Cher- . de la radiación ambiental en 79 puntos Equipos y unidades . de medida nobyl se aumentó la investigación sob re de muestreo . Encad q punto se midió la . protección radiológica y seguridad radiactividad del a ire en tasas de dosis Los equipos utilizados fueron los nuclear. Uno de los campos que se ha absorbida yen ta sas de Kerma en aire . siguientes : visto beneficiado por este aumento de . Ia Haciendo medidas en la superficie del investigaci.ón ha sido el estudio de la mar , donde la radiactividad del fondo ~ Un detector de radiación ambiental radiactividad ambiental, ya que si se . marino está muy atenuada por el agua , se quiere evaluar el impacto de hipotéticos . determinó la radiación externa de orig en accidentes nucleares es necesario cono - cósmico en la lat itud de la isla, . que se cer bien los niveles de radiación ambiencomparó con las existentes entierra . Asi - tal existentes previamente [1-3]. mismo, en cada punto se tomó una En España existe la Red de Estaciones de Vigilancia Radiológica Ambiental del CSN, muestra del suelo; las muestras \8 suelo tomadas en cada punto se almacenaron en bolsas herméticas, para posterior aná- (REVIRA), Que es un sistema constituido lisi s espectrométrico, en laboratorio , de por una red de estaciones automáticas y los radioisótopos presentes en ellas . otra de laboratorios asociados distribuidos . por el territorio nacio (1a1 [4, 51. Esta red consta de 25 estaciones situadas en esta - Elaboración del mapa de radiación ciones automáticas del Instituto Nacional de gamma natural de la isla Meteorología, el cual recibe en su sede cimtral datos meteorológicos de toda España, y Los resultados obtenidos sirvieron · el CSN recibe datos meteorológicos y para' calcular la s isolíneas de tasa de radiológicos. Cada Estación Radiológica dosis absorbida y de tasas de Kerma en Automática mide la tasa de radiación, y las aire, y el aborar un mapa de radiación concentrac i ones de radán,de radioyodos, y gamma natural de Gran Canaria, que . gamma con monito.r ana lógi co y detector de centelleo plástico . Rangos de medidas : Dos es calas semi 10 - garítmicas : de 10 nSv/h a 10 4 nSv/h, y de 10 ~Sv/h a 10 4 ~Sv(h. Centellea - dar : De polivinitolueno, de 15 cm de largo por 7,5 cm de diámetro. 9 Un detector de radiación ambienta l gamma con monitor analógico y detector de centelle~ sólido. Rangos . de medidas: cuatro escalas lin e ales de O a 3000 ~R/h; el potenciómetro permite medir los rangos múltiplos · x1, x 10, x100, x1000 . Gentelleador: De ioduro de sodio con impurezas de talio, Nal(TI), de 2,5 x 2,5 cm . e Pequeña estación meteorológica que incluye medidas de alta preci - R A O I A CI ·Ó N GAMMA NATURAL sión de los parámetros : de altítud, temperatura ambiente , humedad relativa y presión atmosférica. humedad relativa y altura sobre el nivel del , mar . También se procedió a recoger en una bolsa , que luego se cerraba hermética - exposición al nivel del mar. En varios puntos frente alas costas de . Ia isla se midió la tasa de exposición debida a la mente, un kilogramo de muestra de tierra radiación cósmiCa en nuestras coordepró x ima a los trípodes, para su poster'ior nadas geográficas . Con ello se quería Elección de los puntos de medid . ~ análisis y deteccion de radioisótopos, tarea establecer una comparación con los Para la realización de los mapas radio- . que será objeto de trabajos . posteriores. resultados obtenidos en tierra. La radiac - tividad en tierra. procede en . su inmensamétricos se adquir ieron los 15 . rilapas de cartografía militar de la serie 5V¡ escala de Cálculo\!e las iso líneas del mapa 1 :2 5.000. Para escoger los puntos de medidas de radiactividad ambiental se empezó por el más nororiental, y luego se siguió hacia el Sur con una separación entre un pUrito y otro de cinco kilómetros en línea recta. Más hacia accidenté se obtuvieron líneas de punto s de Norte a Sur, hasta cubrir setenta . Para dar una visión sintética de la distribución de radiactividad ambiental en la isla se elaboró un mapa con curvas de iso-radiación . El cálculo de dichas curvas se refinó midiendo nueve puntos más . En total se midieron setenta y nueve puntos. En cada medida erprimer trabajo a realizar era localizar bien el punto elegidO en el mapa. Luego se procedió a instalar ambos aparatos en sendos trípodes,d .e modo.que los detectores quedaran a un metro del suelo. En principio se pensó que cinco minutos serían m~s que suficientes para realizar unas medidas fidedignas . No obstante, como siempre hay fluctuaciones, no debidas a deficiencias de los aparatos, sino a la propia naturaleza del fenómeno en estudio , se anotaron medidas a los 5, Una vez terminada la campana de toma de datos en los 79 puntos de muestreo , se procedió a su tratamiento informático . Se trataron dos tipo de datos: 1U Los obtenidos mediante el detector de centeLleo de ioduro de sodio, que indica el Kerma en aire, y se expresan en nGy/h. 2° . Los obtenidos mediante el detector de centelleo de. , plástico, que se refieren a la dosis absorbida en aire, y se expresan en nGy/h . El cálcu lo de l as isolíneas se realizó utilizando un método de interpolacíón estocás - tico y paramétrico cuya ventaja, frente a otros métodos de interpolación determinísticos (como la interpolación polinómica de . Lagrange o la de Newton) , es qU e proporciona el error de interpolación . de forma que permite estimar la bondad del aju s te . 10, 15 Y 20 minutos , adoptando como Medida de radiactividad al nivel definitiva la media de las cuatro. De forma del mar simultánea se ibar. anotando día y hora, estado del cielo, temperatura ambiente en Una ve z realizadas l as medidas en tie - oC, presiófl atmosférica en mm de Hg, rra, se procedió a medir las tasas de mayoría de los isótopos existentes én el . suelo, y sólo una pequeña parte procede . de la radiación cósmica. En cambio en el mar la única fuente radiactiva es la cósmica más una pequeña contribución debida a los materiales de la embarca - ción. RESULTADOS Tasas medias de exposición IJ de dosis absorbidas En la s siguientes tabl as se presentan lo s resultados obtenido:) en los puntos de muestreo, que son de do s clases : los normales, precedidos de un número que abarca desde el1 al 72, y los precedidos de una R, del 2 al . 10, que son para refi - nar los cálcu los de l as isolíneas de radiactividad. La primera columna indica el número y el nombre más conocido de cada punto geográfico. La segunda es la medida de la dosis absorbida; expresada en nGy/h. La tercera es la del Kerma en aire, expresada en nGy/h, aunque fue medida en e xpos ición en [JR/h. Para ello, se ha efectuado la conversión 1 mR = 8, 77 nGy [6]. Las col umnas cuarta y q'uinta so n l as coordenadas en proyec - ción U.T.M . de cada punto (abcisas y ordenadas) . RAOIOPROTfCCION o ~ 19 VoIVI1998 5 La Isleta (zona militar) 100 105,2 458,5 3115,5 21 Alto de la Ventocilla 70 105,2 452,5 3077,5 14 Casa Ayala, Tinoca 60 87,7 452,5 3111,5 . 13 Pozo Izquierdo 110 140,3 457,2 3077,8 6 Los Arenales 100 140,3 457 ,5 3111,5 15 Llano s de Marrero 70 114,0 - 452,5 3107,5 7 Carretera de Lomo Blanco " 100 114,0 457,5 3107,5 41 Punta de Guanarteme 55 65,8 437,9 3115,9 42 Casas de An z ofé 160 2 28,0 437,2 3111,5 31 Cabo Verde 80 87,7 442,5 3112,5 16 Barranco Del Colegio 90 96,5 452,5 3102,5 22 üu z de Pineda 100 105 ,2 447 ,5 3112,5 8 Lomo Sabinal 90 96,5 457,5 3102,5 43 Sauci llo, Bascamao . 60 70,2 437,4 3107,5 17 Barranco San Roque 90 122,8 452,5 3097,5 32 San Fernando 70 105,2 442,7 3107,6 9 Lomo EspolóA 90 105,2 457,5 3097, 5 23 Los Casti llo s 110 166;6 447,5 3106,9 1 T el de - Melenara 65 87,7 461,5 3097,5 R10 Presa del Pintor 90 149,1 452,5 3105 44 Juncalillo 90 105,2 437,5 3102,5 33 Valsendero 70 114,0 442,4 3102,6 24 Barranco del COJtijo 70 96,8 447,3 3102,6 18 Barranco Durazni 110 60 78,9 452,5 3092,5 45 Tumba 190 245,6 437,5 3097,5 10 Montaña del Gallego 90 . 96,5 457 ,5 3092,5 34 Las unetas 140 166,6 442,6 3097,4 2 Plaza de toros 40 52,6 462 3092,5 25 Ve ga de S an Mateo 80 87,7 447 ,1 3097,5 . 19 Lomo de la Manga 90 70,2 452,5 3087,5 . 46 El Juncal - Ayacata '100 149,1 437 309.2,8 1 fEI Mondragón 50 52 ,6 457 ,5 3087,5 35 Pica de las Nieve s 60 78 ,9 442,7 3092,9 3 Playa Burrero 70 70,2 461,5 3087,5 26 Caldera de lo s Martele s 60 83,3 447, 5 3092 ,5 20 Montaña de los Perros 50 61,4 45 2, 5 3082,5 R3 Andén del Toro 65 78,9 443 3095 12 Arinaga 70 96,5 457,5 3082,5 R2 Ayacata 130 219,2 440 3092,5 4 Montaña de Arinaga 50 61,4 461,5 3082 ,5 R4 El Sequero 60 122,8 442,5 3090 R9 Aldea Blanca 50 78 ,9 452 ,5 3 080 H6 Emisora Pico l as Nieves 90 96,5 445,5 3092,5 RADIACiÓN GAMMA NATURAL 1~1 '. 47 Embalse de Chira . 130 228.0 437.5 3087.5 61 Lomo Valdeseca 50 70,2 427.5 3102 ,5 36 Degollada de Rociana 110 184,2 442,5 3087,5 54 Pinar de Tamadaba 110 175,4 432,5 3102,5 27 El Rincón . 60 78,9 447,5 3087,5 67 Lomo Quemados 70 96,5 422,5 3097 ,5 48 El Arquillo 55 61,4 437,5 3082 ,5 62 El Reventón 110 184,2 427,5 3097 ,5 37 Lomo de los Vicentes 150 263,1 442,5 3082,5 55 Vega de Acusa 90 114,0 432 ,5 3097,5 28 Garita - La Barrera 225 .219,3 447, . 3082 ,5 R5 Hoya Grande 130 228,0 445 3087,5 R7 La Sorrueda 70 122;8 447,5 3085 R8 Las Carboneras , 110 175,4 , 450 3082,5 , 68 T ocodomán 70 96,5 423,5 3092,5 63 Cueva del Pino 130 201,7 427,5 3092,5 56 Montaña de Sán'dara 190 350,8 432,5 3092,5 49 Presa de la Negra 100 157,9 437,5 3077,5 38 Fataga 120 228,0 442,5 3077,5 29 Lomo de los Balas 110 166,6 447,5 3077,5 50 Presa Montaña Blanca 60 131,6 437,5 3072 ,5 72 Barranco de Tasartico 55 65,8 419,5 3087,5 39 Cañada Honda 70 122,8 442,5 3072,5 69 Barranco Las Eras 50 48 ,2 423,5 3087 ,5 30 Morro Besudo 90 157,9 447,5 3072 ,5 64 Llano Ips Pinos 100 149,1 427,5 3087,5 40 El Gaviota 60 87,7 442 3068,5 ' 57 Risco Grande 100 192 ,9 432,5 3087,5 65 Barranco De Mogán 100 175,4 427,5 3082,5 58 Degollada de Cortadores 100 131,6 432,5 3082,5 51 El Sobradillo 80 105,2 432,5 3115,5 66 Cruz de Piedra , 100 219,3 427,5 3077,5 52 Lomo Gualapa 60 78,9 432,5 3111,5 59 · Lomo de Pinitos Verdes 130 166,6 432,5 3077,5 53 Las Longueras 70 105,2 432,5 3107,5 60 Patalavaca - Verga 140 236,$ 432,5 3072,5 RADIOPROTECC I ON t W 19 Vol Vr199S 28.20 +-_L-----' _ _L_ -'- _-'--_L-----'~_L _ __'_ _ _'___j_ 28 . 15 28.10 28.05 28.00 ~ 27 . 95 .::l 27.90 27 . 85 27 . 80 27.75 ~ ~-~-~-~-~ . .--. --.-.--,- ~ -15.85 ·15.80 -15.75 - 15.70 -15 . 65 - 15.60 -15.55 - 15.50 - 15.45 -15 . 40 -15 . 35 ·15 . 30 Longitud 170 . _ 160 .. ,-c , 150 ' 100 90 80 70 .~~ 60 ". 50 . 40 FiIJura l. Mapa Radiométrico de Gran Canaria -96 (nGy/h). Centelleador de po/ivínitolueno . 28.20 28.15 28.10 !" . ~ 28.05 . 28 . 00 'O ,5 27 . 95 ~ 27.90 27 . 85 ' 27 . 80 27-75 - 15.85 '15 . 80 - 15.75 -15.70 . -15 . 65 . ·15 . 60 -15.55 ·15.50 -15.4 5 - 15.40 ·15.35 - 15.30 Longitud 232 216 200 1 52 136 120 104 72 56 40 FiIJura 2. Mapa Radiométrico de Gran Canaria -96 (nGy/h) . Centelleador Nal (TI) . Mapas de radiación gamma natural • Mapa 1. Dosis absorbidas en aire, en nGy /h: En la figura 1 se observa que existen catorce tonalidades de color, del verde al morado, y que representan nGy/h, del 40 al 170, en pasos de 20 nGyíh . La parte oriental de la isla es la de menos tasas de dosis absorbidas. Se observan cinco estructuras con los mayores niveles de dosis absorbida: una en el sur de ' Ia isla centrada en Patalavaca, tres en el centro, Fataga, Tejeda y Los Pinare s y una en el norte en Santa María de Guia . ' Menos marcadas aparecen una elevación con centro en Firgas, también en el norte y otra en la Ciudad de Las Palmas de Gran Canaria & Mapa 2. Kerma en aire, en nGy/h : En la figura 2 se . observa que exis~en trec e gamas de colores, con el mismo valor simbólico que en el caso a nterior , representan nGy/h, del 40 al 232, a intervalos de 16 nGy/h. Se observa ' una gran concordancia con el mapa 1. Asr, la parte oriental de la isla es la de tasas más bajas encontrándose también ciñco estructuras con mayor nivel de Kerma en aire que coinciden con , las · del mapa 1. No obstante, las eleva - ciones de Firga s y Las Palmas de Gran Canaria son algo más acusadas. Medidas al nivel del mar Los re s ultados de las medidas al nivel del mar , r ea lizadas frente a las costas de RADIACiÓN GAMMA NATURAL ora . Estación Hora Latitud N longitudW nGy/h 25 El 11 : 10 . 28°05.413 15° 23.788 8 25 E2 14:37 25 E3 16:30 26 E4 . 15:41 26 E5 15:50 26 E6 15 : 00 la isla, se exponen en la tabla adjunta . Los resultados obtenidos, en tasas de dosis absorbida, están dentro de lo previsible .· DISCUSiÓN DE lOS RESULTADOS . 28° 05.440 . 15° 23.610 8 28° 04 : 915 15°24 . 544 8.5 28° 05.320 15° 23 . 650 10 28 ° 04.802 15° 23 .776 7 28° 04 . 750 15° 23.768 6 " ofrec e una representación más sintética de la realidad física, frente a la medida terrestre, que es más analítica. Pero el uso de ambas técnicas es sólo para . áreas plana s muy grandes, como en la Penrnsula . En cambio la isla de Gran· El resultado final y global del mapa de radiación gamma natural es coherente con las características geológicas de la . isla de Gran Canaria. Así, los mapas de isolíneas radiométricas definen principalmente varias anomalías en el centro, . sur y noroeste de la isla. Teniendo en cuenta la litología ~soc i ada a tales anomalías, éstas se corresponden princ ipalmente con materiales del primer y segundo ciclo magmático dela isla (Ciclo Antiguo y Ciclo Roque Nublo). Parte de estos materiales son rocas plutónicas (diques,plutones, etc .) y volcánicas (coladas, ignimbritas, etc) diferen- . ciadas (traquitas, lonolitas y sienitas) , es Canaria es muy abrupta, y sólo se decir, roe . as magmáticas donde se acuEl presente trabajo sólo tiene en cuenta l as fuente s externas de radiación g~mma, que se deben a la presencia de los radioisótopos que se enGuentran en el suelo, en los materiales de construcción, en el agua yen el aire, la existencia de la radiación cósmica y la formación de radionúclidos cosmogénicos que Se producen por interacción de la radiación cósmica con los átomos presentes · en la atmósfera, el má~ importante de los cuales es el carbono 14. Se empleó una técnica que puede parecer una I imitación, pero que en realidad no lo es .· Se trata de la forma de , medir, que fue en tierra, con lo cUal dicha medida es de tipo puntual, y hoy podrían conseguir unas pocas medidas aéreas que comp lementaran las medidas terrestres. Debido a que la radiactividad gamma ambiental cambia constantemente según día, hora y estación del año puede parecer ideal medir todos los puntos el mismo día y a la misma hora. El primer punto se midió el 4 de mayo de 1996, y el último el 10 de octubre, y a distintas horas desde las nueve de la mañana hasta las siete y media, antes . de que com~n zara a oscurecer. No obstante, esta presunta limitación no debe preocupar, pues previamente se comprobó que es casi nula la influencia de la radiación so lar en la tasa total , y no se día se están haciendo, de forma ca mproduce variación de esa tasa total a lo plementaria, medidas terrestres y aé -:' largo del día . Hay una suave tendencia reas . En la medida aérea se consídera al al za de la tasa de dosis conforme se que se abarca la radiación procedente ' entra en el verano, pero no ejerce dis - de un círculo de diámetro cuatro veces la altura de vuelo [7]. La medida aérea torsión apreciab le en los resultados globales obtenidos . mu l an elementos· traza como uranio, 'torio, rubidio y estronc i o, elementos de las tierras raras, y mayoritarios como el potasio, los ' cuales presentan isótopos radiactivos, y por lo tanto procesos de desintegración alfa, beta y gamma . Esta radiactividad natural de los materiales . sálicos de la . isla se ve reflejada en las anomalías radiométricas que se han descrito en el presente trabajO, aunque quedan un poco difuminadas debido a la escala de la cartogralfa empleada y a la malla de muestreo realizada [8 - 10]. La continuación del presente trabajo implica la siguiente mejora: Análisis espec - tromélrico de las muestras de tierra · tomadas en lo s ochenta y dos puntos de muestreo, y añadir análisis petrológicos y geoquímicos de los m at eriale s rocosos . donde se centran las . anomalías radiolJIétricas, para discernir el origen de l as mismas. Oueda por investigar una cuestión curiosa, y es que en la isla parece existir cíerta coincidencia entré zonas de RADlOPROHCC I ON o W19VoI Vl 19ga 350 ./ / 300 / V :c . 250 >.. . (9= / ./ /, sE -{g<ti 200 .- :z -eQ) 0-0 ~o 0:1-0 wo:l ·W.,Q;! 150 0- -02 Q)C -08 0:1en . 0:1 1100 / • V V / V ~ / V /' .,(" • l/,: 50 • Puntos experimentales }-- - - Ajuste lineal , Y = 1,5 • X . 5,6 t- - o - ~ M M 100 lW 1~ 1® 1M Ta$a Kerma en aire (nGy/h) (Centelleadorde Polivinitolueno) 200 220 240 · Figura .3. Curva de correlación entre los detectores . elevada tasa de dosis y zonas con mayor res en este tipo de medidas (del orden de cantidad y densidad de endemismos de 10 al 20%) , · se puede considerar como la flora macaronésica . bastante bueno. Un factor a ten~ , muy en cuenta es la distinta geometría de los . La medida radiométrica doble (en volúmenes sensibles de ambos detecto - tasas medias de Kerma en aire y de dosis res. absorbidas) enriquece el trabajo . Hay una cierta correlación entre ambos tipos de medidas, pero no es de representación AGRADECIMIENTOS matemática sencilla dada la complejidad . del fenómeno físico . En la figura 3 se Los autores de este trabajo expresan representan las medidas con los dos su agradecimiento al E xcm o. Cabildo ' detectores: en abcisas las medidas de Kerma en aire, y en ordenadas las medidas de dosis absorbida. El c;oeficiente de correlación entre ambas medidas es de 0.7628, que , teniendo en cuenta los erro - Insular de Gran Ca~aria, por la s ubven - ción del proyecto y a todos los compañeros del Depart~mento de Física Que han ayudado en la realización del mismo. REFERENCIAS 1. United Nations Committee of the Effects of Atomic Radiation , 'Sources, effects and risk of ioni - zing radiation", Report to the General Assembly, with annexes. Annex A. New York, 1988 . 2. Organismo In te rnacional de Energía Atómica (OlEA), "Realidades en torno a las radia ciones de bajo nivel ", Viena, 1989 . 3. M.R. 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