UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR DECANATO DE ESTUDIOS PROFESIONALES COORDINACIÓN DE FÍSICA RADÓN, ELEMENTOS RADIACTIVOS Y ESTABLES EN CAMPO PETROLERO CON AGUAS FREÁTICAS CONTAMINADAS POR GAS NATURAL Por: Br. Diana C. Teixeira G. PROYECTO DE GRADO Presentado ante la Ilustre Universidad Simón Bolı́var como requisito parcial para optar al tı́tulo de Licenciado en Fı́sica Sartenejas, Abril de 2012 UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR DECANATO DE ESTUDIOS PROFESIONALES COORDINACIÓN DE FÍSICA RADÓN, ELEMENTOS RADIACTIVOS Y ESTABLES EN CAMPO PETROLERO CON AGUAS FREÁTICAS CONTAMINADAS POR GAS NATURAL Por: Br. Diana C. Teixeira G. Realizado con la asesorı́a de: Dr. Daniel Palacios PROYECTO DE GRADO Presentado ante la Ilustre Universidad Simón Bolı́var como requisito parcial para optar al tı́tulo de Licenciado en Fı́sica Sartenejas, Abril de 2012 v Resumen En el presente trabajo se aplican técnicas nucleares radiométricas con el objetivo de esclarecer el problema de contaminación de aguas de pozos con gas natural en la localidad de Tascabaña (comunidad indı́gena ubicada en el estado Anzoategui, Venezuela) y determinar la presencia de emanaciones de gas en el rı́o del mismo nombre. Se realizaron experimentos en el laboratorio con la finalidad de estándarizar la técnica de detección de radionuclidos para conocer los niveles de gas Radón en el suelo con detectores LR-115. Se determinó que el tiempo óptimo de exposición de éstos detectores es de 30 dı́as; ası́ mismo se determinó que el número de capas de membrana semipermeable (filtros delgados de poliesterde baja densidad) que debe usarse en las cámaras de difusión (donde se colocan los detectores LR-115) para evitar el paso de partı́culas de polvo, de aerosoles y de los productos de desintegración del Radón, va a depender del grosor de la membrana semipermeable que se utilice. Se estudiaron dos tipos de membranas cuyos grosores son 20 micras y 25 micras. Para ambos casos el número de capas de membrana semipermeable a utilizar son dos capas. Se hizo un estudio de los detectores LR-115 revelados para determinar el ángulo crı́tico de incidencia de las partı́culas α en el detector. Éste ángulo es entre 40 - 45 grados. Se estudiaron los diferentes escenarios para las distribuciones de las densidades de trazas en el detector. Además de utilizar métodos de detección pasiva se realizaron mediciones espectrometrı́a Gamma de alta resolución con detector de Ge Hiperpuro analizandose muestras recolectadas en 137 puntos seleccionados del área de estudio. Para este caso se recolectó muestra de suelo (1 kg aproximadamente). Las muestras se secaron durante 24 horas en una estufa a 100 grados centı́grados y posteriormente envasada y selladas en frascos de polietileno de alta densidad. Al cabo de 25 dı́as (tiempo en que se alcanza el equilibrio secular) se realizaron las mediciones de los espectros. Los espectros obtenidos permiten determinar las concentraciones de 238 U equivalente, 232 T h equivalente y 40 K, utilizando el método comparativo. Se graficaron mapas para estudiar las posibles desviaciones de los valores reales respecto a los esperados y ası́ determinar gráficamente el comportamiento del Potasio (KD %) y del Uranio (U D %) normalizados al Torio. Las variaciones de KD % y UD % se pueden combinar como un solo término, DRAD, que es la diferencia entre ellos. A mis padres, en especial a mi mami por su apoyo incondicional y paciencia A mi abuela y hermano por estar siempre ahı́ A Nico por su ayuda y ánimo en todo momento Sin ustedes no hubiese sido posible vii Agradecimientos Primero que nada quiero dar gracias a Dios y a mis padres por la formación que me han dado al punto de llevarme a donde estoy ahora, gracias a mi madre por su paciencia y ánimo en todo momento, gracias a mi abuela por todas sus lecciones y a mi hermano por ser un ejemplo a seguir. Son la familia mas maravillosa, quiero ser parte de su orgullo y los amo! Gracias a mis profesores por guiarme durante este largo camino, muy especialmente al Prof. Daniel Palacios por ser mi tutor y guı́a durante todo este tiempo, fue maravilloso trabajar con usted; ası́ mismo doy gracias especiales al Prof. Haydn Barros por todo su apoyo, enseñazas y diligencia durante todo este proceso, también por su ayuda y disposición a ayudarme en todo momento. Gracias al Prof. Juan Alfonso, por permitirme trabajar a último momento en el IVIC. Muchı́simas gracias por su diligencia. Al profesor Sajo por su buena disposición en todo momento y por darme la oportunidad de aprender más sobre el tema en el congreso de puebla 2011. Gracias infinitas! Al profesor Greaves por su disposición a enseñarme técnicas relacionadas a la fluorescencia de rayos X. A Yanet y a Jackson por toda la ayuda y paciencia en la preparación de pastillas y análisis de Fluorescencia. Gracias!! Al Dr. Pablo y a la Lic. Lisette por su aporte y ayuda con todo lo relacionado a la quı́mica empleada en los experimentos y por su gran disposición. A mi equipo de trabajo, Emidio, Johny, Yin, GRACIAS MUCHACHOS!. La salida de campo fue genial! Gracias por su ayuda y disposición en todo momento. A Ari, Jonathan y Luis, sin ustedes JAMÁS hubiese terminado de envasar!! Son lo máximo!. A Laurita por su ayuda en los experimentos que realicé en el IVIC, y por estar siempre ahı́ brindandome su apoyo. A Argenis, gracias por ayudarme siempre en todas las cosas que desconocı́a del laboratorio, por tus enseñanzas y por tu ánimo en todo momento. Un especial agradecimiento a mi amigo Kevin por ayudarme con todo lo relacionado al formato de la tesis. Escribir una tesis es difı́cil, escribirla en un lenguaje desconocido es MEGA dificil, GRACIAS por tu aporte amigo!! A Mertio y Kelvin por ayudarme con el resto de las cosas de LATEX, me salvaron la vida! Y por último, y no menos importante, a mi novio Nicolás, por ayudarme en cada detalle, por soportar mi humor durante todo este proceso, por ser mi soporte y mi alegrı́a! Gracias principe, Te amo! Gracias a todos! Sin ustedes hubiese sido imposible. ix ÍNDICE GENERAL Introducción 1 I Objetivos Generales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1 Anomalı́as en la distribución superficial de radioisótopos naturales en la exploración petrolera 5 Localización de yacimientos de petróleo y gas a partir de mediciones del gas Radón en los poros del suelo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.2 Anomalı́as de los niveles de radiación Gamma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1.3 Modelo de trabajo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.3.1 Hipótesis del modelo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.3.2 Modelo de ascenso de los radionúclidos desde las profundidades . . . . . . . . 11 1.4 Modelo de alteraciones por microfiltración de hidrocarburos . . . . . . . . . . . 12 1.5 Espectrometrı́a gamma en la exploración de petróleo . . . . . . . . . . . . . . . 12 1.6 Problemas en la interpretación de los datos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 1.7 Análisis de trazas inducidas por partı́culas α emitidas por el Radón y su descendencia en los detectores LR-115 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 1.1 2 Técnicas de detección de la radiación 2.1 18 Detección de partı́culas α . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2.1.1 Detectores de centelleo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2.1.2 Detectores de trazas nucleares de estado sólido (SSNTD) . . . . . . . . . . . . 20 2.2 2.2.1 2.3 Detección de partı́culas γ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 Semiconductores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Funcionamiento de los detectores de Germanio Hiperpuro . . . . . . . . . . . . . 23 2.4 3 Fluorescencia de Rayos X por Reflexión Total . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Métodos y procedimientos 220 222 28 3.1 Concentración de 3.2 Revelado de los detectores LR-115 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 3.3 Análisis de la densidad de trazas en los detectores . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 3.3.1 Programa para el análisis de las huellas tratadas quḿicamente . . . . . . . . . 34 3.3.2 Ajuste del sistema óptico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 3.3.3 Colocación del detector para las observaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 3.3.4 Pasos para procesar las imágenes de trazas capturadas por la cámara CCD por medio del programa IMJ Video Capture. Cuantificación y análisis utilizando el software ImagenJ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 3.3.5 Detalles de los pasos para procesar la imagen de trazas . . . . . . . . . . . . . 36 3.3.6 Determinación de tasas de densidad de trazas . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 Medición de la concentración promedio de Radón en los poros del suelo de la Universidad Simón Bolı́var para determinar el tiempo de exposición óptimo de los detectores LR-115 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 3.5 Estudio de la concentración de Radón medida en campo por método pasivo . . . 43 3.6 Análisis de trazas inducidas en los detectores LR-115 . . . . . . . . . . . . . . . 44 3.7 Análisis de las muestras por medio del espectómetro Gamma en el laboratorio . 45 3.7.1 Adquisición de espectros en el laboratorio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 3.7.2 Análisis de los espectros Gamma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 Preparación de las muestras para análisis por Fluorescencia de Rayos X por Reflexión Total (TXRF) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 Análisis semicuantitativo de muestras por TXRF . . . . . . . . . . . . . . . . 49 3.4 3.8 3.8.1 4 4.1 4.2 Rn y 25 Rn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Resultados 28 51 Optimización del número de capas de membrana semipermeable de las cámaras de difusión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 Tiempo de exposición óptima de los detectores LR-115. Experimento realizado en la USB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 xi 4.3 Análisis de trazas en los detectores LR-115 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 4.4 Parámetros ambientales en campo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 4.5 Mediciones pasivas de Radón en los poros del suelo en el área de estudio . . . . 64 4.6 Resultados de los Análisis Gamma Espectrométricos de laboratorio. . . . . . . . 67 4.6.1 . . . . . . . . . . . 74 4.7 Fluorescencia de rayos X por reflexión total (TXRF) . . . . . . . . . . . . . . . 79 4.8 Análisis de fluorescencia de rayos X (FRX) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 5 Compensación de la litologı́a superficial y el tipo de suelo Conclusiones 84 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 86 A Modelación para determinar Radón y Torón en celda de centelleo [36] 89 A.1 Modelación y aplicación de técnicas recursivas para determinar Radón y Torón en los poros del suelo utilizando celdas de centelleo y el equipo Pylon AB-5 en régimen cuasi-contı́nuo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 A.1.1 Definición y uso de funciones recursivas 90 A.1.2 Evaluación de la concentración de 222 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Rn o 220 Rn en el aire del suelo . . . . . . 91 A.1.3 Simulación del proceso de medición . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 A.1.4 Consideraciones sobre el proceso de desintegración y condiciones experimentales de medición para la simulación y elaboración de los algoritmos de cálculo . . . 93 A.1.5 Comprobación experimental . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 B Tablas de las actividades especı́ficas 100 C Reconocimiento 119 xii LISTA DE TABLAS 3.1 Concentraciones de U, Th y K en los materiales de referencia, determinadas tomando como base la masa de las sustancias en seco. . . . . . . . . . . . . . . . . 47 Flujos asociados a cada área de estudio, obtenidos mediante la bombona de sución de aire del equipo Pylon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 Concentraciones tı́picas de radioelementos sobre unidades geológicas de interés para la explotación petrolera (Saunders y otros, 1994) . . . . . . . . . . . . . . . 74 Concentraciones en ppm y error porcentual de los elementos presentes en las muestras de prueba parte 1. (< LLD: Menor al lı́mite de detección) . . . . . . . 80 Concentraciones en ppm y error porcentual de los elementos presentes en las muestras de prueba parte 2. (< LLD: Menor al lı́mite de detección) . . . . . . . 81 B.1 Actividad especı́fica del Potasio por muestra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 B.2 Actividad especı́fica del Torio por muestra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 B.3 Actividad especı́fica del Uranio por muestra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113 4.1 4.2 4.3 4.4 LISTA DE FIGURAS 1 Área de estudio. Estado Anzoátegui . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 Emanación de Gas metano en rı́o Tascabaña (2010) . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1.1 Filtración de hidrocarburos ligeros desde acumulaciones de petróleo hasta la superficie. Tomado de Palacios, 2011 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 Esquema generalizado de la alteración geoquı́mica y geofı́sica de suelos y sedimentos inducida por fuga de hidrocarburos. Modificado de [5]. . . . . . . . . . . . . 7 Croquis del flujo ascendente de gases del suelo (conteniendo Radón) desde una reserva de petróleo/gas. En la parte superior se muestra la variación de la concentración de Radón en la superficie del suelo. Modificado de [1] . . . . . . . . . 8 Esquema sugerido por Sikka y Shives [10] para la formación de anomalı́as de hidrocarburos, radiométricas y geoquı́micas en la superficie del suelo. . . . . . . 10 Esquema de alteraciones por la microfiltración de hidrocarburos. Tomado de Palacios, 2011 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 Esquemas para la detección de radioelementos sobre depósitos de hidrocarburos considerando (a) microfiltración (Saunders y otros, [13]) y (b) celdas electroquı́micas [14] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 Geometrı́a de una traza revelada inclinada con Vt (velocidad de revelado de la traza) constante. D es el eje mayor de la apertura elı́ptica de la traza para un tiempo de revelado t. S y Le son la longitud proyectada sobre la superficie del detector y la longitud de la traza, respectivamente [21] . . . . . . . . . . . . . . 16 2.1 Pylon AB-5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2.2 Estructura del Germanio y del Silicio. Tomado de [29] . . . . . . . . . . . . . . . 21 2.3 Espectrómetro Gamma con detector coaxial de Germanio Hiperpuro de alta resolución, Marca Ortec, modelo GEM-40P4, perteneciente al Lab. de fı́sica Nuclear la USB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 2.4 Geometrı́as del montaje experimental de FRX y TXRF. Modificado a partir del manual de usuario del espectrómetro de TXRF modelo PICOFOX, marca Bruker 25 3.1 Detectores LR-115 expuestos al Radón exhalado de una muestra de Uranio natural 29 3.2 Detectores LR-115 expuestos al Torón exhalado de una muestra de Torio Natural 30 3.3 Esquema del montaje experimental de los detectores LR-115 expuestos a la fuente de torio natural acoplada con una bomba extractora . . . . . . . . . . . . . . . . 31 3.4 Porta objetos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 3.5 Baño marı́a en un sistema termoregulado para el revelado de detectores LR-115 32 3.6 Enjuague de detectores LR-115 en un agitador magnético . . . . . . . . . . . . . 33 3.7 Menú principal del programa ImageJ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 3.8 Equipo activo para la medida del radón, Pylon AB-5 . . . . . . . . . . . . . . . 41 3.9 Cámaras de difusión con detectores LR-115 en uno de los huecos (profundidad de 60 cm) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 3.10 Foto de la ubicación de los detectores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 3.11 Detector LR-115 listo para ser colocado en el sitio de medición del Radón . . . . 44 3.12 Espectro gamma tı́pico de una muestra de suelo e identificación de los radionúclidos por sus picos de energı́a. Tomado con el espectrómetro Gamma Marca ORTEC, perteneciente al laboratorio de Fı́sica Nuclear de la USB, y visualizado con el software MAESTRO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 3.13 Equipo de Fluorescencia de Rayos X por Reflexión Total perteneciente al Laboratorio de Fı́sica Nuclear de la USB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 4.1 Dependencia de las densidades de trazas inducidas en los detectores LR-115 con el número de capas de envoplast para detectores expuestos a polvo de Uranio natural. 51 4.2 Dependencia de las densidades de trazas inducidas en los detectores LR-115 con el número de capas de envoltura plástica (virutex) para detectores expuestos a una fuente de Torio natural. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 Dependencia temporal de la tasa de conteos de 222 Rn y 220 Rn registrada por el equipo detector, en los poros del suelo. USB Valle de Sartenejas . . . . . . . . . 54 Densidades de trazas inducidas en detectores LR-115, expuestos por 10 dı́as, para diferentes espesores de la capa semipermeable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 4.3 4.4 xv 4.5 Densidades de trazas inducidas en detectores LR-115, expuestos por 20 dı́as, para diferentes espesores de la capa semipermeable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 Densidades de trazas inducidas en detectores LR-115, expuestos por 28 dı́as, para diferentes espesores de la capa semipermeable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 Histograma de la distribución del tamaño del eje mayor de las trazas obtenidas por la exposición al Radón de un detector LR-115 en el interior de una cámara de difusión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 Histograma de la distribución del tamaño del eje menor de las trazas obtenidas por la exposición al Radón de un detector LR-115 en el interior de una cámara de difusión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 Distribución del ángulo de incidencia de las partı́culas alfa sobre el detector LR115 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 4.10 Distribución de los ángulos de incidencia sobre el detector . . . . . . . . . . . . 59 4.11 Distribución de las relaciones entre los semiejes menor y mayor . . . . . . . . . . 59 4.12 Distribución de los ángulos de incidencia en los detectores LR-115 . . . . . . . . 60 4.13 Gráfica de los valores de humedad para el perı́odo comprendido entre el 22 de febrero y el 13 de marzo de 2010. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 4.14 Gráfica de los valores de temperatura para el perı́odo comprendido entre el 22 de febrero y el 13 de marzo de 2010. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 4.15 Gráfica de los valores de presión atmosférica para el perı́odo comprendido entre el 22 de febrero y el 13 de marzo de 2010. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 4.16 Gráfica de los valores de velocidad del aire para el perı́odo comprendido entre el 22 de febrero y el 13 de marzo de 2010. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 4.17 Interpolación de la concentración de 222 Rn obtenida por el método pasivo (detectores LR-115) utilizando kriging isotrópico. Las coordenadas estan dadas en UTM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 4.18 Modelo conceptual explicativo de los resultados obtenidos . . . . . . . . . . . . 66 4.19 Resultados obtenidos por técnicas magnetotelúricas. Datos suministrados por PDVSA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 4.20 Interpolación del nivel de 40 K en suelo superficial usando el Kriging universal (isotrópico). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 4.6 4.7 4.8 4.9 xvi 4.21 Interpolación del nivel de 238 U equivalente (calculado como la concentración de actividad promedio del 214 Bi y 214 P b en equilibrio con 226 Ra) en suelo superficial usando el Kriging universal (isotrópico). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 4.22 Interpolación del nivel de 232 T h equivalente (calculado como la concentración de actividad promedio del 228 Ac, 212 Bi, 212 P b y 208 T l) en suelo superficial usando el Kriging universal (isotrópico). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 4.23 Mapa de correlación espacial entre el Torio y el Uranio (Unidades UTM). Curva de correlación entre el Torio y el Uranio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 4.24 Mapa de elevación sobre el nivel del mar del área de estudio (Unidades UTM) . 71 4.25 Mapa de correlación espacial entre el Potasio y el Uranio (Unidades UTM). Curva de correlación entre el Potasio y el Uranio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 4.26 Mapa de correlación espacial entre el Potasio y el Torio (Unidades UTM). Curva de correlación entre el Potasio y el Torio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 4.27 Interpolación de los valores de KD en el área de estudio. . . . . . . . . . . . . . 76 4.28 Interpolación de los valores de UD en el área de estudio. . . . . . . . . . . . . . 77 4.29 Planta de procesamiento de gas y laguna asociada, rodeada de tubos metálicos inutilizados, con incrustaciones que presentan alto contenido de Radio. . . . . . 77 4.30 Interpolación de los valores de DRAD en el área de estudio . . . . . . . . . . . . 78 4.31 Comparación de la concentración de elementos en las submuestras 2 y1 . . . . . 82 4.32 Comparación de la concentración de elementos en las submuestras 3 y1 . . . . . 82 A.1 Principales diagramas de desintegración del 222 Rn (A) 220 Rn (B) y sus productos de desintegración.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 A.2 Simulación para concentraciones iniciales de Radón y Torón . . . . . . . . . . . 95 A.3 Simulación para concentraciones iniciales de Radón y Torón . . . . . . . . . . . 96 A.4 Simulación para concentraciones iniciales de Radón y Torón . . . . . . . . . . . 96 A.5 Cuentas registradas por el Pylon AB-5 medición de campo . . . . . . . . . . . . 98 A.6 Resultado experimental y simulados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 xvii Introducción Los Kariñas constituyen uno de los doce pueblos indı́genas presentes en el territorio venezolano, concentrándose en los estados Anzoátegui, Bolı́var, Monagas y Sucre. En el caso del estado Anzoátegui, que es el de nuestra incumbecia en este trabajo, el 7 % de su población total es perteneciente a esta etnia, concentrándose en la Mesa de Guanipa, Municipio Pedro Marı́a Freites, en caserios como Bajo Hondo, Mapiricure, Kashama y Tascabaña. Figura 1. Área de estudio. Estado Anzoátegui Desde el año 2002, los Kariñas de las comunidades Tascabaña I y Tascabaña II detectaron la presencia de gases naturales (fundamentalmente metano) en los pozos de agua potable que surten dicha comunidad, por lo que se presumió la presencia de contaminación por hidrocarburos en el acuı́fero libre en esa zona. En particular, durante la perforación del pozo de agua “Tascabaña 1”(2011) se generó una fuga de gas metano a una profundidad de 103 metros. Ası́ mismo en el rı́o Tascabaña, que se encuentra relativamente cerca de la comunidad, existen emanaciones locales de gas. 2 Figura 2. Emanación de Gas metano en rı́o Tascabaña (2010) Debajo de estos suelos del estado Anzoátegui, en particular de la comunidad Tascabaña I y II, se encuentran grandes reservas de hidrocarburos (pozos de petróleo y gas) (Palacios, 2009), ası́ mismo, se encuentra la Mesa de Guanipa, que es conocida como uno de los acuı́feros más grandes de América Latina. El agua potable en la cual se encuentra diluı́do el gas metano tiene para el consumo humano una toxicidad limitada, el gas en sı́ mismo como lo conocemos no es tóxico y escapa del agua rápidamente. Sin embargo, el gas se vuelve peligroso cuando se evapora del agua y entra en los hogares de las personas, donde puede llegar a ser inflamable; y en altas concentraciones puede causar asfixia, dolor de cabeza, daño cerebral, y en el peor de los casos, la muerte. Ante el fenómeno observado de las emanaciones de este gas en el rı́o Tascabaña y la contaminación de acuı́feros surge la inquietud de estudiar el caso. Dentro de las posibles causas de contaminación de aguas freáticas, están las de origen antrópico (mala cementación de los pozos de petróleo y/o gas, fracturación hidráulica) y las de origen natural (zonas a profundidad con gas a alta presión que causan sobrepresurización del acuı́fero). Este gas a alta presión se infiltra a través de las fallas y los planos del lecho rocoso hasta el acuı́fero, contaminándolo. Ahora nos preguntamos, ¿el gas metano proviene de niveles profundos o, de niveles más cercanos a la superficie del suelo?, ¿las emanaciones del agua son de origen natural?, ¿o estarán relacionadas con el proceso de inyección, perforación y extracción de gas en las proximidades?, ¿se estará infiltrando metano al agua potable desde alguno de los pozos de gas de la región? 3 Por otra parte trabajos realizados en varios paı́ses han demostrado la deficiencia del nivel de Radón en regiones de reservas comprobadas de petróleo y/o gas [1] [2]. Se ha demostrado que los valores fuera de lo esperado de las concentraciones del Radón registradas encima de estratos acuı́feros son opuestas a las observadas sobre estratos petrolı́feros. Si un acuı́fero está contaminado por gases naturales debido a fugas desde un pozo de petróleo (o gas), o por la convergencia de fallas, fracturas o fisuras entre el flujo ascendente de gases hidrocarburos y el acuı́fero, entonces es de esperar que en la proyección de la fuente hacia la superficie, el Radón contribuirá a que su concentración se incremente debido al arrastre de las moléculas de hidrocarburos gaseosos, reduciéndose ası́ su concentración a medida que se aleja de la fuente. Tomando en cuenta que en la zona de estudio los pozos de agua contaminados se encuentran en una región donde existen muchos pozos de gas (la mayorı́a inactivos), y además se presentan emanaciones de gas metano en aguas de la localidad a una distancia aproximada de 1,5 km de los pozos de agua, entonces podemos plantear varias hipótesis para el comportamiento del Radón en el suelo. 1. Gases naturales a alta presión y provenientes de un reservorio llegan al acuı́fero a través de un sistema interconectado de fallas, fracturas o fisuras, en consecuencia, el radón es arrastrado con mayor fuerza desde las profundidades y condiciona su mayor acumulación en los poros del suelo. 2. Debido a averı́as o inadecuada cementación de pozos de petróleo o gas, o confinamiento de gas anular, los gases naturales a alta presión pueden llegar al acuı́fero y también causar mayor acumulación de radón en los poros del suelo. Por otro lado, se ha observado que la radiactividad natural en campos de petróleo y gas presenta un comportamiento peculiar, dado por anomalı́as superficiales en las distribuciones de potasio (40 K) y algunos isótopos de la serie de decaimiento del Uranio y Torio en suelo superficial. Las anomalı́as de Uranio y Potasio (bajos niveles de radiación) se deben a cambios geoquı́micos inducidos por la migración de hidrocarburos desde sus fuentes hasta la superficie del suelo. En consecuencia, la cartografı́a radiométrica se puede emplear para indicar acumulaciones subsuperficiales de petróleo y en general revelar la existencia de filtraciones de hidrocarburos si estos han sido capaces de inducir cambios geoquı́micos superficiales. I. Objetivos Generales Adquirir una formación teórica y práctica, en las técnicas experimentales utilizadas, que garantice el dominio de éstas en el futuro. 4 Desarrollar y aplicar metodologı́as radiométricas (espectrometrı́a gamma y detectores de centelleo) en la exploración petrolera y problemas relativos de contaminación ambiental. Determinar los niveles de 222 Rn en los poros con el uso de detectores pasivos. Estudiar las correlaciones de distribucionón espacial de Radón, Uranio, Torio y Potasio con las variables del área de estudio (rı́os, pozos, etc.) Evaluar la conveniencia de aplicar la técnica de TXRF para análisis elemental de muestras de suelo del área de estudio. Determinar la fuente de contaminación del Rı́o Tascabaña 1. CAPÍTULO 1 Anomalı́as en la distribución superficial de radioisótopos naturales en la exploración petrolera Las unidades sedimentarias asociadas tı́picamente a regiones productoras de petróleo se pueden diferenciar por las concentraciones de radionúclidos con respecto a los valores a sus alrededores. Los patrones radiactivos sobre depósitos de petróleo, causados por los cambios geoquı́micos debido a la presencia de hidrocarburos, se han estudiado con interés desde la primera mitad del siglo XX [3] [4]. La presencia de radioactividad natural en campos de petróleo y gas se conoce desde hace tiempo y se debe a la presencia de Potasio (K) y de algunos isótopos de la serie de decaimiento del Uranio y Torio, en la cual estan presentes 222 Rn y 220 Rn respectivamente. El Radón es un gas noble y radiactivo que se genera a partir de la serie del Uranio y se detecta por la emisión de partı́culas α. El incremento en su velocidad (o tasa) de transporte a la superficie causada por otros geofluidos puede proporcionar huellas de procesos geológicos, geofı́sicos, geotérmicos, hidrológicos y sı́smicos. Se ha encontrado que la difusión local del gas Radón es útil como trazador natural para determinar la distribución de contaminación (en casos particulares) por derrames de hidrocarburos en el subsuelo, al mismo tiempo es de utilidad para determinar fallas locales activas que favorecen el escape de Radón (Palacios, 2011). La suposición básica de todas las técnicas geoquı́micas de exploración superficial es que los hidrocarburos se generan y/o entrampan a grandes profundidades y escapan a la superficie en cantidades variables pero perceptibles. Este hecho ha sido establecido desde hace mucho tiempo y la asociación de anomalı́as geoquı́micas superficiales con fallas, rutas abiertas, etc., son bien conocidas (Palacios, 2011). La expresión superficial de escapes de hidrocarburos se ejemplifica mejor en áreas con numerosas vı́as de migración bien desarrolladas y un conjunto de reservorios activos de gas y/o petróleo. También se asume que anomalı́as (bajas concentraciones de gas radón) en la superficie puede relacionarse confiablemente a una acumulación de petróleo en profundidad. 6 Figura 1.1. Filtración de hidrocarburos ligeros desde acumulaciones de petróleo hasta la superficie. Tomado de Palacios, 2011 Entre otros, la expresión geoquı́mica superficial de filtración de gases puede manifestarse como: 1. anomalı́as en la emanación de gases como el Hidrógeno, Helio y Radón 2. anomalı́as en las concentraciones de los radionúclidos gamma emisores. En la figura1.2 se presenta el esquena del modelo de microfiltraciones generados por procesos geoquı́micos y geofı́sicos. Entre otros aspectos, este modelo tiene en cuenta los siguientes factores (Palacios, 2011): Las acumulaciones de hidrocarburos indican un gradiente de presión generando fugas de gas que se pueden detectar cerca de la superficie. Las microfugas de hidrocarburos son dinámicas y responden a los cambios de presión, volumen, temperatura, producidos en el reservorio. Los hidrocarburos fluidos pueden moverse a través de los estratos geológicos en un tiempo relativamente breve (10−4 - 10−6 m s−1 ) dependiendo de las condiciones. La migración es principalmente vertical. La relación entre las anomalı́as superficiales y las acumulaciones varı́a desde simple a compleja (en dependencia de la complejidad geológica-estructural). 7 Figura 1.2. Esquema generalizado de la alteración geoquı́mica y geofı́sica de suelos y sedimentos inducida por fuga de hidrocarburos. Modificado de [5] 1.1. Localización de yacimientos de petróleo y gas a partir de mediciones del gas Radón en los poros del suelo Desde hace mucho tiempo se conocen las grandes emisiones anómalas del Radón en yacimientos de Uranio, fuentes geotérmicas, fallas geológicas, volcanes y durante el perı́odo de formación de terremotos. También se ha demostrado la existencia de anomalı́as negativas de emanación de Radón (es decir, deficiencia del nivel de Radón) en regiones de reservas comprobadas de petróleo y gas [1]; [6]; [7]. El asunto radica en que los yacimientos de petróleo y gas se comportan como anomalı́as geoquı́micas, mientras que las estructuras que contienen hidrocarburos y las barreras que detienen la migración de petróleo dentro de la tierra son anomalı́as geofı́sicas [1]. Ası́, en la búsqueda de hidrocarburos se pueden emplear métodos de mapeo tanto geofı́sicos como geoquı́micos. Fleischer y Turner [1] llevaron a cabo tres tipos de estudios en Pine Bush Area en Albany y Schenectady, estado de Nueva York. El tercer estudio se basó en la medición de la emanación del Radón del suelo empleando detectores de trazas nucleares. En éste caso, la expectativa es 8 que el flujo de gases alterará los gradientes de concentración de radón cerca de la superficie, como se indica en la figura 1.3, según el modelo que sustenta esta hipótesis. De esta forma, se puede identificar una posible emanación de radón localmente disminuida encima de las reservas de petróleo/gas en comparación con sus alrededores. Figura 1.3. Croquis del flujo ascendente de gases del suelo (conteniendo Radón) desde una reserva de petróleo/gas. En la parte superior se muestra la variación de la concentración de Radón en la superficie del suelo. Modificado de [1] Makarov et al. [7] realizaron experimentos para identificar lechos saturados de petróleo usando la técnica de medición de Radón. Ellos estimaron las amplitudes relativas de anomalı́as realizando estudios de laboratorio y en perforaciones. Las anomalı́as del Radón registradas encima de los estratos petrolı́feros (en forma de halo) fueron opuestas a las observadas encima de los estratos acuı́feros. 1.2. Anomalı́as de los niveles de radiación Gamma Se ha observado que sobre acumulaciones de hidrocarburos existen patrones anómalos sutiles de transporte de radionuclidos detectados en cuencas petroleras. Las anomalı́as que acompañan los hidrocarburos se pueden identificar cualitativa y directamente a partir de mediciones radiométricas (Palacios,2011). El interés en analizar radiaciones naturales del suelo, con un espectrómetro gamma y con un detectorr de alta eficiencia en energı́a, es para detectar esos patrones sutiles de radioisotopos que caracterizan campos petrolı́feros. Es bien conocido que la corteza terrestre contiene Uranio, Torio y Potasio. Dichos radionúclidos primordiales se distribuyeron aleatoriamente durante la formación del planeta, éstos y su progenie emiten, entre otros, también radiaciones gamma en el rango de los KeVMeV durante el proceso ya mencionado. Como sus vidas medias son del orden de la edad 9 de la tierra (4500 millones de años), es de esperar que las tres series radiactivas naturales contribuyan principalmente al fondo de radiación natural. Miles de millones de años después de que los radionúclidos se distribuyeran en el planeta tierra de manera aleatoria se formaron los depósitos de hidrocarburos. En la corteza terrestre, el Uranio es el más móvil de los tres radionúclidos. Los hidrocarburos subsuperficiales, sin embargo, a través de procesos geoquı́micos, pueden alterar la movilidad del Uranio sobre depósitos de hidrocarburos. En particular, en su estado completamente oxidado los iones de Uranio son solubles en agua, altamente móviles y fácilmente transportados por el agua subterránea. Sin embargo, al incorporarse a un ambiente que contiene materia orgánica, los iones se reducen haciéndose insolubles e inmóviles. El Potasio también muestra cambios caracterı́sticos similares de movilidad. Por consiguiente, la intensidad de radiación gamma sobre depósitos de hidrocarburos se verá alterado por las contribuciones de Uranio y Potasio, ya que el Torio es prácticamente insoluble independientemente de las condiciones del medio. El patrón aleatorio de la radiación que se observa normalmente, directamente relacionado con la geologı́a del lugar, ha cambiado a un patrón de radiación caracterı́stico, lo cual permite identificar los lı́mites productivos de un depósito de petróleo (Palacios, 2011). Varios autores han descrito distribuciones de radiactividad natural con caracterı́sticas particulares sobre yacimientos de petróleo. Alekseev [8] resumió los estudios experimentales (realizados hasta 1960) de campos de radiación gamma sobre varios depósitos de petróleo en la antigua Rusia. En su trabajo se reporta que las áreas sobre depósitos de petróleo exhiben predominantemente valores bajos de radiación gamma, vinculados por sus formas y dimensiones a las estructuras de los yacimientos de petróleo. El origen de las distribuciones de radiactividad sobre yacimientos de petróleo fue explicado sobre la base del ascenso de hidrocarburos ligeros que saturan rocas y minerales. Este modelos da lugar a una disminución de la capacidad de sorción de las rocas, que se encuentran encima del reservorio, para los radionúclidos móviles. Kogan et al. [9] al estudiar el reservorio de hidrocarburos de Korovkov en la antigua URSS, observaron una disminución de la radiación gamma total dentro de sus lı́mites y, en particular, variación en la concentración media de K y U, mientras que el Th se mantuvo relativamente estable. 1.3. Modelo de trabajo Como se describió anteriormente los patrones geofı́sicos y geoquı́micos, incluyendo las anomalı́as en la distribución superficial de radiactividad natural, se forman por interacciones complejas entre varios componentes. Las estructuras desempeñan un papel crı́tico en la presencia y forma de las anomalı́as superficiales relacionadas con las acumulaciones subsuperfi- 10 ciales de hidrocarburos. La formación de canales de fluı́dos y otros materiales a lo largo de las estructuras afecta significativamente las distribuciones superficiales resultantes. Las anomalı́as pueden aparecer como patrones de enriquecimiento o empobrecimiento en una amplia gama de elementos, sales, gases y los propios hidrocarburos, formando tendencias apicales o anulares, modificadas por condiciones locales (Palacios, 2011). Las anomalı́as en la distribución superficial de radiactividad natural debido al 40 K, las familias del Uranio y del Torio, ası́ como las anomalı́as debido a hidrocarburos ocluidos, minerales magnéticos, elementos traza, y halogenos (Br2 , Cl2 , I2 ), probablemente ocurren en todos los niveles estratigráficos. Las diversas reacciones debido a la actividad quı́mica y bacteriana en el medio donde ocurre la filtración de hidrocarburos (lı́quido/gas) dan lugar a micro filtraciones que causan las anomalı́as geoquı́micas [10], como se muestra en la figura1.4 Figura 1.4. Esquema sugerido por Sikka y Shives [10] para la formación de anomalı́as de hidrocarburos, radiométricas y geoquı́micas en la superficie del suelo. 11 1.3.1. Hipótesis del modelo El modelo propuesto para la formación de anomalı́as de hidrocarburos, radiométricas y geoquı́micas en la superficie de la tierra (Figura 1.4) se basa en las hipótesis siguientes [10]: 1. Las micro y macrofracturas son las que proporcionan la principal vı́a para la migración de gases e hidrocarburos (crudo, gas), agua y sales. 2. Los procesos de migración son: efusión, difusión hasta cierto punto, y movimiento de la solución. En caso de que los hidrocarburos lı́quidos u otros elementos sean encapsulados y transportados por los gases, se incrementá la rapidez de migración. Los hidrocarburos lı́quidos son transportados en las paredes internas de las burbujas de gas en migración. 3. Los hidrocarburos lı́quidos y el agua transportan elementos radiactivos en solución. 4. Los hidrocarburos (petróleo, gas) y el agua migran verticalmete en forma de microburbujas hacia la superficie como un sistema coloidal. 5. Los gases tales como CO2 , N2 , CH4 , y H2 , y cantidades menores de Ar, Rn, Hg, H2 S, SO2 , I2 ,Br2 y Cl2 , migran hacia la superficie en forma gaseosa, como microburbujas y en solución. Los gases encapsulan al Rn, hidrocarburos lı́quidos y otros elementos trazas,y los transportan a la superficie. 6. Varios elementos forman compuestos con los halógenos y complejos órgano-metálicos y migran en solución o como coloides hacia la superficie de la tierra. 7. La actividad microbiológica causa degradación de hidrocarburos y precipitación de minerales. 8. Los gradientes electroquı́micos inducen principalmente el movimiento de aniones y cationes. 1.3.2. Modelo de ascenso de los radionúclidos desde las profundidades La cartografı́a de los valores radiométricos pueden indicar acumulaciones subsuperficiales de petróleo debido al efecto de blindaje que tiene el hidrocarburo sobre la radiación natural que se emana del reservorio. La radiación de fondo resultante puede detectarse y al graficarla en mapas se evidencian por lo general patrones aleatorios de concentración. 12 1.4. Modelo de alteraciones por microfiltración de hidrocarburos Saunders y otros [11] presentaron una descripción detallada de un modelo en cuanto a cómo las anomalı́as en Uranio, Potasio, topografı́a, y magnetismo se pueden relacionar con microfugas de hidrocarburos hacia la superficie terrestre desde depósitos subterraneos. Los mencionados autores se basaron en la suposición de que la microfiltración de hidrocarburos implica el ascenso, próximo al vertical, de burbujas ultra-pequeñas de gas a través de una red de empalmes y planos de estratificación interconectados y saturados de agua según lo sugerido por MacElvain [12], o sea, las microfiltraciones favorecen la ascension de hidrocarburos verticalmente en forma de microemulsiones formadas por el crudo y gas a través de las porosidades y permeabilidades que presentan las rocas del sistema petrolı́fero. Esto se ilustra conceptualmente en la figura 1.5 [11]. Figura 1.5. Esquema de alteraciones por la microfiltración de hidrocarburos. Tomado de Palacios, 2011 1.5. Espectrometrı́a gamma en la exploración de petróleo Las unidades sedimentarias asociadas tı́picamente a las provincias productoras de petróleo se pueden distinguir por sus concentraciones de radioelementos [11]. Por lo tanto, la espectrometrı́a gamma proporciona una herramienta adicional para el mapeo geológico de cuencas sedimentarias asociadas a la presencia de yacimientos de petróleo y gas. El método puede además delinear la estructura superficial, de las unidades sedimentarias, que puede tener 13 implicaciones para el entrampamiento de hidrocarburos. La espectrometrı́a gamma se ha considerado en los últimos 50 años como una técnica inusual y no explorada para la explotación petrolera. Sin embargo, considerables esfuerzos en estos últimos años han demostrado que acumulaciones de hidrocarburos rentables económicamente, a varios kilómetros de profundidad, dan lugar a anomalı́as geoquı́micas medibles en la superficie [5]. La detección indirecta de campos de hidrocarburos, usando espectrometrı́a gamma, se puede atribuir a dos efectos de alteraciones (Figura 1.6): 1. Microfuga de hidrocarburos (descrito más anteriormente); 2. Celdas electroquı́micas de redox (reducción-oxidación). Figura 1.6. Esquemas para la detección de radioelementos sobre depósitos de hidrocarburos considerando (a) microfiltración (Saunders y otros [13]) y (b) celdas electroquı́micas [14] La propuesta que hicieron Saunders et al (1993b) [11] consistió en redefinir los valores del Potasio y el Uranio al Torio, en función de ciertos valores conocidos (como se puede ver en las ecuaciones 4.3 y 4.4), y ası́ como comparar las abundancias relativas del Uranio y Potasio. 14 1.6. Problemas en la interpretación de los datos Existen varios factores que pueden influenciar la prospección de campos de petróleo y gas basados en el mapeo de alteraciones geoquı́micas en rocas y suelos próximos a la superficie. Jones y Drozd [15] demostraron que la difusión a través de la matriz de la roca es de importancia secundaria y que las fallas y fracturas proporcionan los caminos principales de migración, por lo tanto las filtraciones pueden migrar lateralmente. Muller y otros [16] estimaron que la tectónica de las fallas, la materia orgánica en el ambiente y los cambios de pH y Eh en fluidos eran factores de influencia que complican la interpretación del comportamiento petrofı́sico de las zonas productoras de petróleo. Los principios fı́sicos de la interacción de los rayos gamma con la materia (IAEA, [17]) demuestran que una capa de la roca de 0.3-0.5 m de espesor absorbe completamente la radiación gamma de los radionúclidos naturales K, U y Th, por ello, las mediciones superficiales de campos pueden no ser representativas de caracterı́sticas propias de la radiación del basamento. La técnica de espectrometrı́a gamma en la prospección de petróleo o Uranio está sujeto a algunas limitaciones locales y regionales que se deben comprender para obtener resultados efectivos. Información adicional sobre este tema fue presentada en Saunders y Potts [18], Ward [19], Saunders y otros [20] [11]. Dos de los problemas más importantes en el uso de la espectrometrı́a gama con la finalidad de ubicar anómalias relacionadas con la presencia de reservas petroleras, involucran el apantallamiento de la radiación gama y la presencia del Radón atmosférico que altere los valores reales del suelo. 1.7. Análisis de trazas inducidas por partı́culas α emitidas por el Radón y su descendencia en los detectores LR-115 De los tres isótopos naturales del Radón, el 222 Rn es el que más se ha utilizado con éxito como trazador en estudios geofı́sicos (exploración de minerales de uranio, predicción de eventos sı́smicos, exploración petrolera, hidrogeologı́a, ası́ como en la localización de fallas activas y fuentes geotérmicas, entre otros) dada sus propiedades como gas noble radiactivo de vida media relativamente larga (3.8 dı́as). Para medir la concentración de Radón (alfa emisor) en los poros del suelo, comúnmente se utilizan detectores de trazas nucleares (SSNTD -Solid state nuclear track detector-) en diferentes configuraciones. Una de las configuraciones más usadas es su inserción en cámaras de difusión, en la cual se coloca una membrana semipermeable en la entrada de los gases del suelo a su interior para impedir la entrada de partı́culas y minimizar el ingreso del Torón (220 Rn) y vapores de agua (Palacios, 2008). Una vez en el interior de la cámara el Radón se difunde y al desintegrarse genera hijas que a su vez son radiactivas. Las partı́culas alfa producidas durante el proceso de decaimiento del radón 15 y de sus hijas alfa emisores pueden inducir trazas latentes en el detector, visibles al microscopio óptico luego de reveladas (proceso en el cual las trazas latentes aumentan su tamaño para ser visibles al microscopio óptico), cuyas formas geométricas varı́an en dependencia de sus energı́as y ángulos de incidencia sobre el detector (lo cual a su vez depende del tipo de detector, condiciones de revelado y geometrı́a de la cámara de difusión). Para la determinación de valores de concentraciones absolutas de Radón, se requiere del conocimiento de los coeficientes de calibración que relacionan las densidades de trazas latentes inducidas en los detectores con las concentraciones. Para ello, las cámaras pueden ser calibradas experimentalmente al someterlas a un ambiente con concentraciones conocidas de Radón en condiciones controladas, o se pueden determinar los coeficientes de calibración por simulación utilizando técnicas de Monte Carlo (Palacios, 2008). Para este último caso es necesario conocer con exactitud la dependencia del ángulo crı́tico con la energı́a de las partı́culas alfa que inciden sobre el detector, y la ventana de energı́a, para que se induzcan trazas visibles al microscopio una vez revelados los detectores. Sin embargo, en ninguno de los dos procedimientos se pueden reproducir las condiciones reales (complejas y variables) durante el relativo largo perı́odo de exposición de los detectores a las partı́culas alfa del radón y su progenie, ası́ como las condiciones particulares del revelado y análisis de las trazas, lo que implica que en ambos casos se presentarán valores aproximados a los reales, pero no exactos. Como lo que nos interesa son valores relativos de concentraciones de Radón en el gas del suelo, entonces como medida de ellas utilizaremos las densidades de trazas inducidas en los detectores, ya que las densidades de trazas inducidas en los detectores son proporcionales a la concentración de Radón en el interior de la cámara de difusión, esa concentración es muy próxima a la presente en los poros del suelo debido a que casi todos los átomos de Radón que llegan a la membrana semipermeable de la cámara pueden atravesarla por difusión (Palacios, 2008). Es conocido que tanto las caracterı́sticas de la membrana semipermeable, como las condiciones ambientales como la humedad y temperatura exterior influyen sobre el proceso de difusión del Radón y Torón al interior de la cámara de difusión. Por lo tanto, la eficiencia de la membrana para detener al 220 Rn va a depende también de parámetros ambientales (Palacios, 2008). También se ha demostrado que los resultados de densidades de trazas se ven afectados por las diferencias de humedad durante la exposición. La respuesta del detector se reduce con el aumento de la humedad. Una probable razón de esta reducción es que la humedad, se condensa en forma de gotas directamente sobre el detector, esto evita que las partı́culas alfa puedan llegar al detector o reduce su energı́a (Andersson, p., et al, 1983). También es posible que la humedad se condense en la membrana semipermeable, lo cual puede conducir a una disminución de la difusión del radón a través de la membrana y en consecuencia a la reducción de la concentración de radón medida. La presencia de vapores de agua y partı́culas 16 suspendidas en el interior de la cámara de difusión afecta la fracción de las hijas del radón que se desintegrarán antes de depositarse en las paredes de la cámara. La distribución de los volúmenes y superficie efectivos del gas Radón y su descendencia, son parámetros cruciales en la determinación de los coeficientes de calibración por técnicas de Monte Carlo (Palacios, 2008). También se ha demostrado que la respuesta del detector, en particular la distribución de las trazas y sus parámetros geométricos, depende de las dimensiones de la cámara de difusión, la cual puede variar durante las mediciones de campo por la acción de agentes externos (personas y animales que puedan pisar y dañar las cámaras de difusión) (Palacios, 2008). Cuando sobre un detector inciden perpendicularmente partı́culas α, las trazas latentes tienen forma circular. El caso general, donde la traza forma un ángulo θ con la superficie, se muestra esquematizado en la figura. 1.7. Figura 1.7. Geometrı́a de una traza revelada inclinada con Vt (velocidad de revelado de la traza) constante. D es el eje mayor de la apertura elı́ptica de la traza para un tiempo de revelado t. S y Le son la longitud proyectada sobre la superficie del detector y la longitud de la traza, respectivamente [21] En la Fig.1.7, el cono revelado (se ha reportado en primera aproximación con paredes rectas, sin embargo es una curva) presenta una longitud proyectada S sobre la superficie del detector. La longitud de la apertura revelada Le se mide desde el final del cono hasta el punto donde la trayectoria del daño cruza la superficie final revelada del detector. Los ejes mayor D y menor d de la apertura elı́ptica se obtienen mediante las siguientes ecuaciones [22]: 17 √ 2Vb t V 2 − 1 D= V sin θ + 1 (1.1) y r d = 2Vb t V sin θ − 1 V sin θ + 1 (1.2) donde V es la sensibilidad del detector o respuesta del detector (V=Vt /Vb ), Vb es la velocidad de revelado de la capa de nitrato de celulosa del detector, t es el tiempo de revelado, y θ es el ángulo que forma la traza con la superficie del detector. En este caso, y asumiendo que Vt (velocidad de revelado de la traza) es relativamente constante, su relación con la profundidad de la traza z se da como: z = (Vt sin θ − Vb t) (1.3) El ángulo de incidencia se obtiene: 1 z θ = arcsin [ (1 + )] V Vb t (1.4) Las trazas obtenidas bajo un ángulo de incidencia oblicuo también pueden utilizarse para la determinación de V y Vt . El ángulo de incidencia también se puede determinar a través de la siguiente ecuación [23]: θ = arcsin [ p 4R2 + d2 16D2 R2 + (4R2 − d2 )2 ] (1.5) Donde D- semieje mayor, d- semieje menor, R-espesor de la capa removida de nitrato de celulosa a velocidad Vb , o sea R=Vb t, asumiendo constancia en la velocidad de revelado. Ésta es la expresión que utilizó para calcular los ángulos de incidencia de las partı́culas alfa sobre el detector LR-115 [22]. CAPÍTULO 2 Técnicas de detección de la radiación La radiación ionizante en general no es perceptible por los sentidos, es necesario valerse de instrumentos apropiados para detectar su presencia. Ası́ mismo, interesan su intensidad, su energı́a, o cualquier otra propiedad que ayude a evaluar sus efectos. Se han desarrollado muchos tipos de detectores de radiación, algunos de los cuales se van a describir aquı́. Cada clase de detector es sensible a cierto tipo de radiación y a cierto intervalo de energı́a. En este capı́tulo desarrollaremos los fundamentos teóricos de las diferentes técnicas de detección utilizadas en el presente trabajo. 2.1. Detección de partı́culas α Las partı́culas o rayos alfa (α) son núcleos completamente ionizados, es decir, sin su envoltura de electrones correspondiente, de helio-4 (4 He). Estos núcleos están formados por dos protones y dos neutrones. Al carecer de electrones, su carga eléctrica es positiva, mientras que su masa es de 4 uma. Se generan habitualmente en reacciones nucleares o desintegración radiactiva de otros núclidos que se transmutan en elementos más ligeros mediante la emisión de dichas partı́culas. Su capacidad de penetración es pequeña; en la atmósfera pierden rápidamente su energı́a cinética, porque interaccionan fuertemente con otras moléculas debido a su gran masa y carga eléctrica. En general no pueden atravesar espesores de varias hojas de papel. Tiene una carga de 3, 2x10−19 coulombs y una masa de 6, 68x10−27 kg. 2.1.1. Detectores de centelleo Un centelleador es un material que produce luminiscencia cuando por él pasa radiación ionizante (electrones, positrones u otras partı́culas o iones más pesados). Esto se produce porque el material absorbe parte de la energı́a de la partı́cula incidente y la re-emite en forma de un corto destello de luz, tı́picamente en el rango de la luz visible (400 a 700 nm). Si 19 esta re-emisión es rápida (en menos de unos 10−8 s), el fenómeno se conoce como fluorescencia. De lo contrario, si la excitación dura de microsegundos a horas, nos referimos al fenómeno como fosforescencia [24]. Hablamos de un detector de centelleo cuando unimos un material centelleador a un sensor de luz, como por ejemplo un tubo fotomultiplicador o un fotodiodo. El fotomultiplicador absorbe la luz emitida por el centelleador y la re-emite como electrones por efecto fotoeléctrico, y a continuación hace que los electrones se multipliquen en una cascada de dinodos (que son las placas metálicas colocadas a diferencias de potencial donde los electrones colisionan y se desaceleran) a mayor potencial eléctrico, y acaban por producir una corriente eléctrica. Los fotodiodos generan la corriente en un fragmento de silicio [24]. En particular se utilizó un detector de centelleo como el que se aprecia en la figura 2.1, comercialmente llamado Pylon AB-5 (este dispositivo tiene una bomba que es capaz de succionar gases), éste tiene una celda de tipo centelleante llamada Celda Lucas cuyas paredes estan recubiertas de ZnS(Ag), por donde se hace pasar el gas succionado y al recibir las partı́culas alfa se excita y vuelve a su estado basal emitiendo fotones de luz, que son detectadas por un fotomultiplicador y almacenados en la memoria del equipo como cuentas por minuto. Figura 2.1. Pylon AB-5 El primer uso de centelleadores tuvo lugar en un experimento de 1903, en el que Sir William Crooks observó el fenómenos en una pantalla de sulfuro de zinc golpeada por partı́culas alfa. El centelleo producido en la pantalla era visible con el ojo desnudo sin necesidad de un microscopio o una sala oscura. Esta técnica llevó a importantes descubrimientos pero era tediosa. Volvió a ganar interés en 1944 cuando Curran y Baker sustituyeron el ojo por el recién inventado fotomultiplicador. Fue el nacimiento del detector centelleador moderno. 20 2.1.2. Detectores de trazas nucleares de estado sólido (SSNTD) El Detectores de Trazas Nucleares de Estado Sólido (SSNTD por sus siglas en inglés) es una muestra de un material sólido (emulsión fotográfica, cristal, vidrio o plástico) expuesto a radición, que permite la detección de partı́culas cargadas (alfas, iones, fragmentos de fisión, etc) para posteriormente ser observadas, una vez que los detectores son tratados quı́micamente. Estos detectores, policarbonatos (CR-39) y celulosas nitradas (LR-115) entre otros, dan información sobre la cantidad de partı́culas que llegan a una superficie en un determinado tiempo [25]. El principio básico de los SSNTD es que una partı́cula cargada rompe un área del detector, del orden de los nanómetros, de tal manera que se imprime en el material la trayectoria de la partı́cula, este orificio se le conoce con el nombre de traza latente. Debido a las pequeñas dimensiones de las trazas latentes (del orden de los 50 amstrongs), es necesario un proceso de revelado qı́mico que modifique el tamaño de las trazas latentes para que puedan ser observadas en el microscopio óptico [26], usualmente se utilizan soluciones quı́micas como hidróxido de sódio o ácido fluorhı́drico [27]. En dependencia del material del detector, éstos tienen un umbral de energı́a para la cual se imprimen trazas latentes en el detector. En particular para los detectores LR-115 (nitrato de celulosa) que son los utilizados en este trabajo, el umbral de energı́a oscila entre 1,2 y 4,2 MeV. El tamaño y forma de las trazas producidas por partı́culas nucleares, proporcionan información sobre: la masa, la carga energı́a y el ángulo de incidencia de las partı́culas en el detector. En general, las caracterśticas geométricas de las trazas pueden verse influenciadas por la presión y temperatura del lugar donde esten expuestos los detectores [27]. 2.2. Detección de partı́culas γ La radiación gamma o rayos gamma (γ) es un tipo de radiación electromagnética, y por tanto constituida por fotones, producida generalmente por elementos radiactivos o por procesos subatómicos como la aniquilación de un par positrón-electrón. Debido a las altas energı́as que poseen, los rayos gamma constituyen un tipo de radiación ionizante capaz de penetrar en la materia más profundamente que la radiación alfa y la radiación beta. La energı́a de esta naturaleza se mide en megaelectronvoltios (MeV). Un MeV corresponde a fotones gamma de longitudes de onda inferiores a 10−11 m o a frecuencias superiores a 1019 Hz. 21 2.2.1. Semiconductores Los semiconductores son elementos que tienen una conductividad eléctrica inferior a la de un conductor metálico pero superior a la de un buen aislante. El semiconductor más utilizado es el de silicio, que es el elemento más abundante en la naturaleza, después del oxı́geno. Otros semiconductores son el germanio y el selenio. Los átomos de silicio tienen su orbital externo incompleto con sólo cuatro electrones (figura 2.2), denominados electrones de valencia. Estos átomos forman una red cristalina, en la que cada átomo comparte sus cuatro electrones de valencia con los cuatro átomos vecinos, formando enlaces covalentes. A temperatura ambiente, algunos electrones de valencia absorben suficiente energı́a calorı́fica para librarse del enlace covalente y moverse a través de la red cristalina, convirtiéndose en electrones libres. Si a estos electrones, que han roto el enlace covalente, se les somete a un potencial eléctrico, se dirigen al polo positivo [28]. Figura 2.2. Estructura del Germanio y del Silicio. Tomado de [29] Cuando un electrón libre abandona el átomo de un cristal de silicio, deja en la red cristalina un hueco, que con respecto a los electrones próximos tiene efectos similares a los que provocarı́a una carga positiva. Los huecos tienen la misma carga que el electrón pero con signo positivo [28]. 22 Semiconductores P y N En la práctica, para mejorar la conductividad eléctrica de los semiconductores, se utilizan impurezas añadidas voluntariamente. Esta operación se denomina dopado, utilizándose dos tipos: Impurezas pentavalentes. Son elementos cuyos átomos tienen cinco electrones de valencia en su orbital externo. Entre ellos se encuentran el fósforo, el antimonio y el arsénico. Impurezas trivalentes. Son elementos cuyos átomos tienen tres electrones de valencia en su orbital externo. Entre ellos se encuentran el boro, el galio y el indio. Cuando un elemento con cinco electrones de valencia entra en la red cristalina del silicio, se completan los cuatro electrones de valencia que se precisan para llegar al equilibrio, y queda libre un quinto electrón que lo hace mucho mejor conductor. De un semiconductor dopado con impurezas pentavalentes se dice que es de tipo N. En cambio, si se introduce una impureza trivalente en la red cristalina del silicio, se forman tres enlaces covalentes con tres átomos de silicio vecinos, quedando un cuarto átomo de silicio con un electrón sin enlazar, provocando un hueco en la red cristalina. De un semiconductor dopado con impurezas trivalentes se dice que es de tipo P [28]. Unión PN Cuando a un material semiconductor se le introducen impurezas de tipo P por un lado e impurezas tipo N por otro, se forma una unión PN. Los electrones libres de la región N más próximos a la región P se difunden en ésta, produciéndose la recombinación con los huecos más próximos de dicha región. En la región N se crean iones positivos y en la región P se crean iones negativos. Por el hecho de formar parte de una red cristalina, los iones mencionados están interaccionados entre sı́ y, por tanto, no son libres para recombinarse [28]. Por todo lo anterior, resulta una carga espacial positiva en la región N y otra negativa en la región P, ambas junto a la unión. Esta distribución de cargas en la unión establece una barrera de potencial que repele los huecos de la región P y los electrones de la región N alejándolos de la mencionada unión. Una unión PN no conectada a un circuito exterior queda bloqueada y en equilibrio electrónico a temperatura constante [28]. Si se polariza la unión PN en sentido directo, es decir, el polo positivo de la energı́a a la región P y el polo negativo a la región N , la tensión U de la energı́a contrarresta la barrera 23 de potencial creada por la distribución espacial de cargas en la unión, desbloqueándola, y apareciendo una circulación de electrones de la región N a la región P y una circulación de huecos en sentido contrarı́o. Tenemos ası́ una corriente eléctrica de valor elevado, puesto que la unión PN se hace conductora, presentando una resistencia eléctrica muy pequeña. El flujo de electrones se mantiene gracias al flujo de energı́a que los traslada por el circuito exterior circulando con el sentido eléctrico real, que es contrario al convencional establecido para la corriente eléctrica [28]. Si se polariza la unión PN en sentido inverso, es decir, el polo positivo de la fuente a la región N y el polo negativo a la región P, la tensión U de la energı́a ensancha la barrera de potencial creada por la distribución espacial de cargas en la unión, produciendo un aumento de iones negativos en la región P y de iones positivos en la región N, impidiendo la circulación de electrones y huecos a través de la unión [28]. 2.3. Funcionamiento de los detectores de Germanio Hiperpuro Para construir un detector de rayos γ se utiliza un cristal con “junturas” de tipo n y p para polarizarlo en inversa y tener una región aislante en medio bajo una diferencia de potencial. A esta región se le llama zona de depleción. Cuando un rayo γ incide en la zona de depleción del cristal, éste libera un electrón por efecto fotoeléctrico. Si la diferencia de potencial en la zona de depleción es grande, el electrón liberado se acelerará hacia la región tipo n del cristal y en su camino arrancará otros electrones produciendo un pulso electrónico al salir del cristal. El tamaño del pulso, al igual que en los detectores de centelleo, está directamente relacionado con la energı́a del rayo γ que incidió en el cristal de manera que es posible determinar la energı́a del rayo γ. Los detectores de cristales semiconductores se fabrican con combinaciones de Si-Li y HpGe (germanio hiperpuro). Estos detectores (figura 2.3) funcionan a temperaturas alrededor de 70 K para eliminar en su totalidad los electrones libres de la zona de depleción y utilizar diferencias de potencial más elevadas (aprox. 3,000 V) con lo que el proceso de detección se hace más eficiente. Para analizar el pulso en forma eficiente son necesarios varios procesos de amplificación, debido a que un solo amplificador distorsionarı́a el pulso por necesitar un factor de amplificación muy grande y el proceso serı́a demasiado sensible a perturbaciones externas como golpes en los cables. Para evitar la introducción de perturbaciones a los pulsos por los cables, inmediatamente después de que el pulso electrónico es generado en el cristal, éste se colecta y se amplifica por un preamplificador que se encuentra dentro del detector. Luego sale del detector por medio de cable coaxial y es nuevamente amplificado para ser enviado por cable coaxial al sistema encargado de procesar los pulsos. Los pulsos pueden 24 ser procesados de diferentes formas según lo que se desee hacer. Si lo que se necesita es solo contar el número de rayos γ que inciden en el detector se utiliza un monocanal que cuenta cuantos pulsos se genera en un intervalo de tiempo dado y que se encuentran dentro de un cierto rango de energı́a. Si lo que se necesita es conocer no solo cuantos pulsos se generan sino también catalogarlos por el tamaño de estos, entonces se utiliza un multicanal que subdivide el rango de tamaño aceptable para los pulsos en un número determinado de “canales” [30]. Figura 2.3. Espectrómetro Gamma con detector coaxial de Germanio Hiperpuro de alta resolución, Marca Ortec, modelo GEM-40P4, perteneciente al Lab. de fı́sica Nuclear la USB Cuando llega un pulso al multicanal, éste mide su tamaño y lo cuenta con todos los pulsos que se encuentran dentro del mismo rango de tamaño para ese canal. Entonces el multicanal lo que hace es un histograma de frecuencia del tamaño de los pulsos que llegan a éste. Como el tamaño del pulso generado en el detector está relacionado con la energı́a del rayo γ que lo produjo, es posible hacer una correlación entre el tamaño del pulso y la energı́a del rayo γ que lo produjo, entonces el histograma obtenido por el multicanal se convierte en un espectro de energı́a de los rayos γ que incidieron en el detector [30]. El espectro de energı́a γ revela cuál es la energı́a y la intensidad de los rayos γ que inciden en el detector y, por consiguiente, revela cuáles son los elementos radiactivos presentes en el entorno que rodea al detector debido a los rayos γ, que son caracterı́sticos de cada núcleo [30]. Para la correlación mencionada, entre el tamaño del pulso y la energı́a del rayo γ que lo produce es necesario calibrar experimentalmente el detector y toda la electrónica asociada. 25 Para ello se coloca cerca del detector una fuente radiactiva de energı́a conocida y se ve el tamaño del pulso que genera. 2.4. Fluorescencia de Rayos X por Reflexión Total La Fluorescencia de Rayos X por Reflexión Total (TXRF por sus siglas en inglés) es una de las técnicas que evita los errores sistemáticos provenientes de los efectos de matriz. Esta técnica utiliza el fenómeno de reflexión total interna y el proceso de excitación de la muestra por Fluorescencia de Rayos X (FRX). Este fenómeno fue observado por primera vez en 1923 por Compton, quién reportó que la intensidad de la radiación reflejada por un blanco óptico plano, aumentaba drásticamente para ángulos muy pequeños del orden de los 0,1◦ [31]. Como se muestra en la figura 2.4 la técnica de TXRF surge como una variación de la geometrı́a experimental clásica de FRX, donde el haz de radiación excitante incide sobre la muetra colocada en el reflector a ángulo rasante, del orden de 0,1◦ para la linea Kα del Molibdeno, en vez de incidir directamente sobre la muestra a un ángulo de unos 40◦ [31]. Figura 2.4. Geometrı́as del montaje experimental de FRX y TXRF. Modificado a partir del manual de usuario del espectrómetro de TXRF modelo PICOFOX, marca Bruker [32] 26 Para esta técnica se utilizan tubos de Rayos X que generan un haz plano para facilitar la incidencia rasante del haz sobre la muestra. Los reflectores suelen ser de cuarzo o de algún plástico con cualidades ópticas apropiadas. La reflexión total del haz primario permite que esta técnica sea utilizada para análisis de trazas, pues elimina el fondo generado en los espectros obtenidos por FRX convencional. La muestra es colocada sobre el reflector en forma de solución o de una suspensión de partı́culas finas que después es evaporada y el residuo es sometido a análisis. Para éste estudio se utilizó un espectrómetro de TXRF comercial modelo S2 PICOFOX producido por la Bruker AXS, perteneciente al Laboratorio de Fı́sica Nuclear de la USB. La fuente de Rayos X utilizada es un tubo con cátodo de molibdeno. El tubo es operado a 50 KV y 1000 µA para una potencia operativa de 50 W, el detector tiene una ventana de Berilo de 100 µm de espesor. El exterior del tubo de Rayos X es metal-cerámico y está enfriado por aire. El control y operación del tubo de Rayos X se lleva a cabo a través de un computador conectado al equipo. El detector utilizado para este equipo es semiconductor y funciona bajo el principio de cámara de arrastre. Al incidir un fotón sobre la superficie activa del detector, éste interactúa con los electrones de los átomos de Silicio y pierde energı́a cediéndola parcial o totalmente a éstos e impulsándolos a la banda de valencia del semiconductor, éstos electrones son arrastrados al ánodo por el potencial de alto voltaje aplicado al detector. Al llegar al ánodo, el pulso electrónico es preamplificado, procesado por un amplificador espectroscópico y luego por un procesador digital de señales. En el S2 PICOFOX la calibración de energı́a/canales está hecha en la fabrica. Aunque ésta caracterı́stica es fija, después de un largo perı́odo de operación puede ocurrir pequeños cambios en la ganancia de amplificación, teniendo como consecuencia que los picos de fluorescencia no estén ubicados en la posición correcta; sin embargo, esta desviación se corrige mediante una corrección de ganancia de amplificación, el proceso consiste en ajustar la ganancia del amplificador espectroscópico después de una doble medición de un pico de fluorescencia conocido. Para éste propósito se utiliza un estándar mono-elemental y se selecciona en el programa de control el elemento y lı́nea a utilizar [32]. La técnica de TXRF ofrece la posibilidad de análisis elemental cuantitativos, exactos y precisos mediante un proceso muy simple de incorporación de un estándar interno (ausente en la muestra original). La base para este análisis es conocer las sensibilidades relativas del espectrómetro para cada elemento, esta sensibilidad es un valor adimensional que relaciona la intensidad de un pico de fluorescencia con la concentración del elemento que lo produce en la muestra. El histograma producido representará el número de cuentas obtenido para cada canal de energı́a de los fotones de rayos X incidentes en el detector. 27 Una vez conocidas las sensibilidades relativas del espectrómetro para cada elemento, el análisis cuantitativo de una muestra queda reducido a la comparación directa de la intensidad de un pico elemental con la intensidad del pico producido por el elemento estándar interno. CAPÍTULO 3 Métodos y procedimientos 3.1. Concentración de 220 Rn y 222 Rn En el presente trabajo se estudió la distribución de la concentración de gas radón en los poros del suelo del área de estudio. La vida media del gas radón (222 Rn) es de 3,8 dı́as y puede ser arrastrado desde las profundidades del suelo por otros gases (02 , CO2 , etc.), por el contrario, la vida media del gas torón (220 Rn) es de 55 segundos, lo que dificulta su transporte desde dichas profundidades. Como se desea estudiar principalmente los gases que provienen de las profundidades, se debe estudiar solo el gas radón, para ello se debe disminuir la influencia del gas torón en las medidas. Para este estudio se utilizaron detectores LR-115 (celulosa nitrada), colocados dentro de una cámara de difusión, para la detección de partı́culas α provenientes de la desintegración del gas radón y sus hijas. A las cámaras de difusión se les coloca una membrana semipermeable (polietileno de baja densidad) con la finalidad de evitar el paso del gas torón que haya podido llegar hasta el lugar de muestreo. Se realizó un estudio experimental para determinar el número de capas de la membrana semi permeable a utilizar para minimizar la entrada de partı́culas de polvo, vapor de agua y gas torón al interior la camara de difusión. Se usaron membranas delgadas de polietileno de baja densidad cuyo grosor es de 20 o 25 micras (especificaciones del fabricante dependiendo de la marca comercial utilizada) que se consiguen comercialmente con el nombre de “envoplast” o “envoltura plástica”, de esta forma solo entra una cantidad de gas que equivale a un 7 % de la concentración del torón existente en condiciones ambientales en el exterior de la cámara (Urban and Piesch 1981) lo cual es importante para evitar obtener una concentración que no correspondá a la concentración real de radón. Se asegura al mismo tiempo que alrededor del 98 % del 222 Rn presente en el exterior de la cámara logre penetrar al interior de ésta. Para determinar las condiciones óptimas de la membrana semipermeable se montaron dos experimentos similares pero con fuentes radiactivas diferentes. Se utilizaron dos cajas rectangulares de plástico. En la primera caja se colocó polvo de Uranión (muestra de uranio natural pulverizada) uniformemente distribuido en el fondo de la caja, a lo que se superpuso 29 una rejilla en donde se colocaron siete (7) detectores LR-115 distribuidos de la siguiente manera. El primer detector se colocó sin cámara de difusión, es decir, sin envase de plástico, el segundo detector fue expuesto con la cámara de difusión pero sin membrana semi permeable, y los siguientes cinco (5) detectores se colocaron con 1, 2, 3, 4 y 5 capas de membrana semi permeable respectivamente. El polietileno de baja densidad es un polı́mero que a temperaturas altas (100◦ C) es plástico deformable y se endurece en un estado vı́treo (alrededor de los −10◦ C) cuando se enfrı́a lo suficiente. Este material tiene una estructura de cadenas muy ramificadas, lo que hace que tenga una densidad menor a 0,92g/cm3 [33]. En la segunda caja se colocó una fuente de Torio natural, cuya actividad es de 37 KBq, y encima una rejilla donde se colocaron los detectores LR-115 uniformemente distribuidos alrededor de la fuente de Torón. Análogo al caso anterior, se colocaron siete (7) detectores, uno sin camara de difusión, otro con camara de difusión pero sin membrana semi permeable y los cinco (5) detectores restantes se les colocó 1, 2, 3, 4 y 5 capas de membrana semipermeable respectivamente. Los envases fueron sellados completamente para evitar la fuga de los gases emitidos por estos elementos. Los detectores LR-115 expuestos al polvo de Uranio fueron dejados por un perı́odo de 24 dı́as contı́nuos, mientras que los detectores expuestos a la fuente de Torio, fueron expuestos por tan solo 11 dı́as. La diferencia de los tiempos de exposición corresponde a un estudio realizado en el laboratorio, el cuál reveló que la fuente de Torio era más activa que la de Uranio. Figura 3.1. Detectores LR-115 expuestos al Radón exhalado de una muestra de Uranio natural 30 Figura 3.2. Detectores LR-115 expuestos al Torón exhalado de una muestra de Torio Natural La longitud de difusión (l) del torón (distancia promedio recorrida por los átomos de torón antes de desintegrarse) en el aire, en condiciones normales, es deq 2,83 cm, tomando como coeficiente de difusión D=0.1 cm2 s−1 y aplicando la ecuación l = Dλ , donde λ es la constante de desintegración del torón. Por lo tanto, el torón que sale del orificio del frasco donde está la fuente de torio en promedio solamente llega hasta 2,83 cm de dicho orificio. En consecuencia, es de esperar que en ninguna configuración (sin cámara de difusión, sin capas, etc.) se indujeran trazas en los detectores. Sin embargo, la longitud de difusión del radón, aplicando la misma ecuación con el mismo coeficiente de difusión, hubiera dado l = 218, 5cm, por lo que el Radón hubiera tenido tiempo para distribuirse uniformemente en todo el volumen de la cámara. Debido a ésto, se realizó otro experimento con la misma fuente de torio. Se preparó un montaje (figura 3.3) el cual consiste en colocar la fuente de torio en un recipiente cerrado de polietileno de alta densidad y conectado mediante una manguera a una bomba extractora, a su vez esta bomba está conectada a otro recipiente de polietileno de alta densidad donde se colocaron los detectores LR-115 de tres modos distintos: sin membrana semipermeable y con 1 y 2 capas de la membrana. La bomba extrae el gas torón de la fuente de torio natural haciendolo pasar por la bomba e introduciéndolo en el envase donde se encuentran los detectores. El tiempo de exposición para cada uno de los detectores fue de 4 horas. Se decidió este tiempo de exposición ya que se hizo un estudio por ensayo y error, exponiendo los detectores por diferentes tiempos (1, 2 y 3 horas) a la fuente radiactiva, y se determinó que el tiempo mı́nimo para que se induzcan 31 trazas latentes en los detectores LR-115, expuestos a esta fuente de Torio, fue es 4 horas. Figura 3.3. Esquema del montaje experimental de los detectores LR-115 expuestos a la fuente de torio natural acoplada con una bomba extractora 3.2. Revelado de los detectores LR-115 Una vez que se realizó el experimento anterior y se retiraron los detectores, éstos deben ser revelados para que las trazas latentes en el detector sean visibles en un microcopio óptico. El proceso a seguir para el revelado de los detectores LR-115 es el siguiente (Palacios, 2008): 1. Se colocan los detectores en un portaobjetos 32 Figura 3.4. Porta objetos 2. Se prepara una solución de hidroxido de sodio (NaOH) al 10 % ó a 2,5 N (antes de ser utilizada se debe esperar que la solución termalice a temperatura ambiente); se coloca en un vaso precipitado cubierto por un vidrio reloj y se calienta en un reservorio térmico (baño de marı́a) hasta alcanzar la temperatura de 60 ◦ C. Esta temperatura es monitoreada por un termómetro de vidrio para asegurarnos de mantener la temperatura constante. 3. Se introducen los detectores dentro de la solución por un perı́odo de 120 minutos. Figura 3.5. Baño marı́a en un sistema termoregulado para el revelado de detectores LR-115 33 4. Una vez transcurrido este tiempo, se sacan los detectores de esta solución y se colocan en un vaso precipitado con agua destilada para el proceso de enjuague, durante un tiempo de 30 minutos con agitación. Figura 3.6. Enjuague de detectores LR-115 en un agitador magnético 5. Al cabo de este tiempo, se colocan los detectores durante 2 minutos más en otro vaso precipitado con agua destilada, sin agitación. 6. Una vez revelados los detectores, se exponen durante 60 minutos a secado por ventilación a temperatura ambiente. En este punto se completó el proceso de revelado. 3.3. Análisis de la densidad de trazas en los detectores Para el cálculo de las densidades de trazas inducidas en los detectores LR-115, éstos se analizaron con un microscopio óptico estándar marca ZEISS, el cual puede magnificar una imagen en 10, 40, 100 o 400 veces su magnitud real. El microscopio óptico está acoplado a una cámara CCD, ocular con cámara digital (Digital Camera Eyepiece), Modelo MDCE-5A, que se conectó a una PC a través de una interface (tarjeta capturadora de imágenes). Para observar las trazas nucleares creadas por las partı́culas α se usa magnificación 10X con una resolución del orden de 1 µm. El conteo de trazas, y la evaluación de algunos de sus parámetros morfológicos, se realizó automáticamente por medio del software ImageJ. Este software cuenta con una función denominada MACRO que es un algoritmo de reconocimiento de la forma de las trazas nucleares en función de los parámetros definidos por el usuario. La MACRO utilizada en este trabajo aplica contraste al contorno de las trazas, definiendo un criterio para la consideración del conjunto de las trazas latentes que se revelan por completo y que por tanto serán las que se tomarán en cuenta para el conteo. 34 Los pasos a seguir para el análisis de las trazas son los siguientes: 3.3.1. Programa para el análisis de las huellas tratadas quḿicamente El conteo de trazas, y la evaluación de algunos de sus parámetros morfológicos, se realizó automáticamente por medio del software ImageJ (Figura 3.7). Este software cuenta con una función denominada MACRO que es un algoritmo de reconocimiento de la forma de las trazas nucleares en función de los parámetros definidos por el usuario. La MACRO utilizada en este trabajo aplica contraste al contorno de las trazas y sólo detecta las trazas que hayan perforado totalmente la pelı́cula de nitrato de celulosa (espesor 17 µm). Figura 3.7. Menú principal del programa ImageJ 3.3.2. Ajuste del sistema óptico El microscopio se ajustó con los siguientes parámetros: 1. Máxima intensidad de la luz 2. Acople de la cámara a través del C-mount 3. Lente objetivo 10X 4. Filtro verde, para crear un contraste de colores entre la fuente de luz y el condensador de luz 5. Condensador a la máxima distancia de la lente objetivo para asegurar la incidencia de un haz paralelo de luz y evitar las aberraciones de las trazas en los bordes. 3.3.3. Colocación del detector para las observaciones El detector, de 1.6 X 2.5 cm2 , se colocó sobre un porta-objetos con la parte activa hacia arriba y sostenido por un marco plástico con un orificio cuadrado de 1 cm X 1 cm. El marco plástico se fija al portaobjetos con cinta transparente adhesiva de manera tal que se pueda 35 intercambiar de detector con facilidad. Se debe asegurar que la parte expuesta del detector durante las mediciones quede en el centro del orificio de la cubierta plástica. 3.3.4. Pasos para procesar las imágenes de trazas capturadas por la cámara CCD por medio del programa IMJ Video Capture. Cuantificación y análisis utilizando el software ImagenJ Antes que nada debe ejecutar la calibración: En ImageJ: Plugins → Macros → Calibración. Por un momento se verá la imagen guardada del TELEMET con las cuadrı́culas adecuadas para la calibración en dimensiones. Se utilizó una malla de 50 µm. En el microscopio el condensador de luz estaba en la parte inferior y la calibración se efectuó con el lente objetivo 10X (etiqueta amarilla). No se utilizó filtro verde para obtener la imagen de la malla, sin embargo para los análisis de las trazas en los detectores siempre se usará el filtro verde sobre la fuente de luz. Los parámetros morfológicos de las trazas son expresados en micras. En IMI Video Capture.exe 1. Abrir el programa ”IMI Video Capture.exe” 2. Ajustar resolución = 1280x1024 3. Ajustar Framerate = 3.75 36 4. Ajustar el microscopio para observar la imagen: El ajuste consiste solamente en enfocar la imagen de trazas de manera tal que al estar observando hacia el centro de la imagen, las trazas aparezcan nı́tidas, con alto contraste en sus bordes destacándose un halo (anillo) negro y nı́tido rodeando la traza que está entre la parte brillante (iluminada) de la traza (orificio en la capa de nitrato de celulosa) y el color de fondo (magenta). Las trazas más pequeñas, que no van a presentar el anillo alrededor, deben observarse nı́tidamente y brillantes. 5. Capturar Imagen: La secuencia de instrucciones debe ser ejecutado en el orden indicado. 6. En la ventana principal del programa, hacer click en el botón RGB24 con lo cual la ventana de la imagen se cerrará. B. La imagen quedó guardada en la carpeta Camera-H Series CCD como ”sample.bmp”. 7. Ahora se corre el macro de ImageJ correspondiente: En ImageJ: Plugins→Macros→nálisis de trazas V-2.2-1 En vistas rápidas se presentan los procedimientos realizados y al final queda expuesto el Sumario y los Resultados 8. Para analizar otra imagen del mismo detector se deben repetir los pasos del 4 al 7. Se deben analizar tantos campos de visión que garanticen un total de no menos de 2000 trazas para obtener una estadı́stica en los resultados obtenidos. 9. Antes de analizar un nuevo detector se deben borrar los resultados y el sumario. 3.3.5. Detalles de los pasos para procesar la imagen de trazas En el programa ImageJ se verifican los parámetros de las trazas a reportar. Analize-Set Measurements debe estar como sigue: 37 Las operaciones que se hacen automáticamente en la Macro son las siguientes: a) Se carga la imagen guardada en la carpeta Camera-H Series CCD como sample.bmp b) Se convierte la imagen a 8 bits en escala de grises. 38 c) Se realiza un ajuste de umbral (Threshold) en el modo preestablecido Intermodes, en blanco y negro y con fondo oscuro (Dark background activado) d) Se realiza un análisis de las partı́culas teniendo en cuenta el siguiente cuadro 39 e) A continuación el sumario de los resultados en tres campos de visión analizados en un mismo detector Slice sample.bmp sample.bmp sample.bmp sample.bmp sample.bmp Count 53 52 58 60 38 Total Area 1613.00 2189.00 2421.00 1885.00 994.00 Average Size 30.43 42.10 41.74 31.42 26.16 Area Fraction 0.2 0.3 0.3 0.2 0.1 Mean 221.04 220.46 220.38 217.21 226.33 Mode 228.79 224.83 224.50 221.60 228.47 Perim. 19.12 22.17 21.55 18.82 17.54 Major 6.72 7.55 7.35 6.57 6.41 Minor 5.29 6.29 6.20 5.29 4.68 Angle 81.33 70.59 74.02 68.88 112.72 f) A continuación detalles de los primeros cinco resultados de las mediciones 1 2 3 4 5 Area 5 24 12 31 28 3.3.6. Mean 201.20 218.83 224.33 213.48 220.32 StdDev 17.96 19.43 17.22 23.73 23.35 Mode 181 232 224 232 234 Min 181 178 189 174 174 Max 220 236 241 241 240 X 999.70 377.08 690 814.56 1009.39 Y 3.10 14.29 26 32.82 43.04 Perim. 7.66 17.90 11.31 20.14 19.56 Width 3 4 4 7 7 Height 2 7 4 6 6 Major 3.14 7.42 3.91 7.22 6.61 Minor 2.02 4.12 3.91 5.47 5.40 Angle 18.43 104.05 0 152.18 45.31 Determinación de tasas de densidad de trazas La tasa de densidad de trazas se calcula mediante la siguiente expresión: P ρ= T nAt donde: ρ: Tasa de densidad de trazas nucleares (trazas cm−2 dı́a−1 ) P T : Suma total del número de trazas en los campos de visión (o campos ópticos) n: Cantidad de campos ópticos analizados A: Área del campo óptico (cm2 ) t: Tiempo de exposición del detector (dı́as) (3.1) 40 3.4. Medición de la concentración promedio de Radón en los poros del suelo de la Universidad Simón Bolı́var para determinar el tiempo de exposición óptimo de los detectores LR-115 Se realizaron estas puebas con la finalidad de evaluar el tiempo óptimo de exposición de los detectores LR-115 en el suelo, en función de la concentración promedio de Radón presente en el suelo. Para evaluar el tiempo óptimo que deben permanecer los detectores en campo, se debe medir la concentración promedio de Radón en el suelo y ası́ estudiar la densidad de trazas inducidas por las partı́culas α y evitar que por la sobreexposición se solapen las trazas; para ello se utilizan envases cilindricos de plástico con un volumen de 305 cm3 , siendo la base de 6.8 cm de diámetro, que son colocados en el suelo a estudiar a una profundidad de 60 cm (se escogió esta profundidad para minimizar la influencia de los procesos biológicos y las variaciones en las variables ambientales y climatológicas). Se busca relacionar la tasa de conteo registrada en el monitor de radiactividad α de cámara de centelleo (Pylon), la cual es proporcional a la concentración de Radón en el gas del suelo, con la densidad de trazas inducidas en el detector LR-115. Solamente nos interesan mediciones relativas y no conocemos los coeficientes de calibración de ambos sistemas de medición del Radón, sin embargo, se sabe que las mediciones instantáneas dependen de las condiciones ambientales que varı́an con el tiempo. Se asumió que a 60 cm de profundidad esa influencia no es tan marcada y como lo que se quiere es estimar el tiempo en promedio que debe estar un detector LR-115 enterrado, en primera aproximación ambas mediciones se pueden considerar comparables. Se ubicaron tres lugares de estudio distintos en la Universidad Simón Bolı́var, tomando en cuenta que la concentración instantánea de Radón en el suelo en cada lugar fuese distinto. Ésto se hizo utilizando el monitor de radiactividad α de cámara de centelleo. 41 Figura 3.8. Equipo activo para la medida del radón, Pylon AB-5 Se abrieron tres huecos en el suelo, para que los detectores introducidos en cada uno de ellos permanecieran durante 10, 20 y 28 dı́as respectivamente para evaluar el tiempo de exposición adecuado de los detectores LR-115 en dependencia de las condiciones del lugar. Cada uno de los huecos se encontraba a una distancia de 1 metro de separación, y entre los tres formaban un triángulo equilatero, ésto con la finalidad de que las concentraciones de Radón, medidas previamente en el centro del triángulo equilatero, fueran aproximadamente iguales en los tres sitios. Se midió la dependencia de las tasas de conteo con el tiempo y el caudal de aire extraido del suelo en cada uno de los tres lugares de estudio, se asumió que a esa relativa pequeña separación de 1 metro entre los tres huecos hay poca variación de la concentración de Radón en los poros del suelo. 42 Figura 3.9. Cámaras de difusión con detectores LR-115 en uno de los huecos (profundidad de 60 cm) Se introdujeron tres cámaras de difusión por cada hueco con los detectores pasivos. Estos envases tienen en uno de sus extremos una tapa, donde se coloca el detector LR-115 y en el otro extremo se coloca una membrana semi permeable, en nuestro caso utilizamos papel plástico, comercialmente llamado “Papel Plástico Virutex” (polietileno de baja densidad, 25 µm de espesor según el fabricante), las cámaras de difusión tenı́an 1 capa, 2 capas y 3 capas de membrana semipermeable respectivamente 3.9. Figura 3.10. Foto de la ubicación de los detectores 43 Finalmente se rellenaron los huecos con la misma tierra que se extrajo y se señalizaron con una cinta roja para facilitar su posterior recuperación. 3.5. Estudio de la concentración de Radón medida en campo por método pasivo La sensibilidad del detector en la cámara de difusión depende de las dimensiones de ésta, la orientación del detector, el rango efectivo de las partı́culas α, la respuesta angular y la discriminación de energı́as de partı́culas α por el detector. Algunos de los átomos de radón que entran a la cámara se desintegran dentro de la misma y dan lugar a partı́culas α y a los átomos descendientes, también emisores de partı́culas α. El detector es sensible tanto a las partı́culas α de los descendientes del radón que se depositan en la superficie interna de la cámara, que se producen en el interior de la misma, como también a las partı́culas α producidas por el propio radón al desintegrarse dentro (en el volumen) de la cámara. Para que se induzcan trazas latentes en el detector pasivo, las partı́culas α producidas por el Radón y su descendencia deben estar entre 2,8 y 4,5 cm de distancia del detector LR-115. Se realizó un estudio para calcular la frecuencia de trazas incidentes en función del ángulo de incidencia, ası́ mismo se hizo un estudio de la relacion entre los ejes mayores y menores de las trazas. Con ésto se busca hacer un análisis de la distribución espacial de las trazas en el detector LR-115 en funcion de la geometrı́a de la cámara de difusión y de los ángulos de incidencia, para ası́ determinar si existe alguna relación entre estos parámetros. Para que se induzcan trazas latentes, las partı́culas α deben incidir sobre el detector con ángulos mayores que los crı́ticos (a ser determinados en éste experimento), y con energı́as comprendidas en un cierto intervalo, estas trazas latentes serás visibles en el microscopio en dependencia de las condiciones experimentales del revelado de los detectores LR-115. Para condiciones estándares de revelado (2,5 N NaOH a 60◦ C por 2 horas) se ha publicado que el ángulo crı́tico promedio está entre 40 y 45◦ y el intervalo de energı́a entre 1,7 y 4,5 MeV [21]. Esta circunstancia condiciona la existencia de diferentes volúmenes y superficies efectivas en el interior de la cámara, desde los cuales si se emite una partı́cula α existe una probabilidad no nula de inducir traza visible luego del revelado del detector. Las partı́culas α del Radón y de una fracción del 218 P o se emitirán desde sus volúmenes efectivos, mientras que de la ortra fracción del 218 P o y de todo el 214 P o se emitirán desde sus superficies efectivas. En consecuencia, la distribución de trazas y sus ángulos de incidencia en el detector dependerá de la geometrı́a de la cámara de difusión y la posición relativa del detector en su interior [21]. La membrana filtrante que se coloca a la entrada de la cámara de difusión permite la penetración del radón a su interior, impide la entrada de partı́culas de polvo, aerosoles y 44 productos de desintegración del radón, y minimiza la entrada del Torón y vapor de agua. Para las mediciones de Radón por el método pasivo se realizó el mismo montaje experimental utilizado en la sección 3.4. Figura 3.11. Detector LR-115 listo para ser colocado en el sitio de medición del Radón. 3.6. Análisis de trazas inducidas en los detectores LR-115 Para la determinación de valores absolutos de concentraciones de Radón, se requiere del conocimiento de los coeficientes de calibración que relacionan las densidades de trazas inducidas en los detectores LR-115 con las concentraciones. Para ello, las cámaras de difusión pueden ser calibradas experimentalmente al someterlas a ambientes con concentraciones conocidas de Radón en condiciones controladas, o se pueden determinar los coeficientes de calibración por simulación utilizando técnicas de Monte Carlo. Para este último caso es necesario conocer con exactitud la dependencia del ángulo crı́tico con la energı́a de las partı́culas alfa que inciden sobre el detector, y la ventana de energı́a, para que se induzcan trazas que serán visibles al microscopio una vez revelados los detectores. Si por determinada circunstancia uno se decide a calibrar la cámara de difusión por técnicas de Monte Carlo, en principio podrı́a utilizar algunas de las ventanas de energı́a y ángulos crı́ticos, o sus dependencias con la energı́a, reportados en la literatura. En la actualidad no hay consenso ni existen valores estandarizados, inclusive para condiciones estándares de revelado, y la gran influencia que pueden tener sobre ellos las complejas y variables condiciones experimentales mencionadas (Palacios, 2011). Por ello, en el presente trabajo se propone un método por el cual esos valores se determinan a partir de parámetros morfológicos de las trazas obtenidas en experimentos de campo, en particular se estudı́a el ángulo crı́tico de incidencia [21]. Los valores obtenidos se utilizarán en el futuro en simulaciones por Monte Carlo para calcular los coeficientes de calibración y ası́ determinar las concentraciones de 45 Radón. 3.7. Análisis de las muestras por medio del espectómetro Gamma en el laboratorio En el área de estudio se tomaron las muestras de suelo, 1 kg aproximadamente en cada uno de los puntos de interés seleccionados. Las muestras fueron tomadas a una profundidad aproximada de 20 - 40 cm, para evitar la incorporacion de particulas transportadas desde otro sitio, éstas muestras fueron colocadas en bolsas plásticas Ziploc con cierre hermético. Se retiró cualquier tipo de objeto extraño como raı́ces, hojas, insectos, etc. Una vez que se tienen las muestras en el laboratorio, éstas se colocaron en unas bandejas de aluminio y se metieron en una estufa a una temperatura de 90 ± 5◦ C durante toda una noche, para provocar la perdida casi total de la humedad existente en la muestra. Una vez secas las muestras éstas fueron tamizadas con un tamiz de 2 mm para eliminar gravas y restos de material orgánico; se envasaron en frascos de polietileno de alta densidad hasta alcanzar una altura de 7,2 cm. En la mayorı́a de los casos la masa del suelo oscila entre 560 gr. y 710 gr. para un volumen de 580 ±1 cm3 . Los frascos son pesados en una balanza de 0,01 g de precisión antes y después de colocar la muestra con la finalidad de saber cuál es la masa neta de la muestra. Los envases son tapados, sellados y rotulados. Se dejaron las muestras en reposo entre 21 y 25 dı́as para el establecimiento del equilibrio secular entre el 226 Ra, el 222 Rn y su progenie 218 P o, 214 P b y 214 Bi. Transcurrido este tiempo, los frascos plásticos conteniendo las muestras de suelo se colocaron directamente sobre el detector de GeHP y se midió cada muestra durante 10 horas para obtener los espectros gamma y realizar los análisis cualitativos y cuantitativos en cada caso. En este tiempo se garantizaron estadı́sticas de conteo tales que las incertidumbres asociadas estuvieran por debajo del 5 % para todos los picos de absorción total analizados. Se construyó una base de anime para acoplar el detector al frasco con la muestra de suelo, de manera tal que la geometrı́a de medición siempre fuese la misma. 3.7.1. Adquisición de espectros en el laboratorio Para el análisis de los radionúclidos 226 Ra, 228 Ra, 228 T h, 235 U , 238 U , 137 Cs y 40 K se utilizó un Espectrómetro Gamma con detector coaxial de Germanio Hiperpuro de alta resolución, Marca Ortec, modelo GEM-40P4, que forma parte de los instrumentos disponibles en el laboratorio de Fı́sica Núclear de la USB. Figura 2.3. Para la determinación de 40 K se analizó su lı́nea gamma de 1461 KeV; para el 238 U equiva- 46 lente se utilizó el 226 Ra en equilibrio con sus hijas gamma emisoras de vida corta, analizándose las lı́neas de energı́a gamma más probables (351.91 KeV para el 214 P b y 609.31 KeV y 1764 KeV para el 214 Bi), y para el 232 T h equivalente de manera análoga se analizaron las lı́neas gamma del 228 Ac (911.21 KeV) y del 208 T l (2615.53 KeV). 3.7.2. Análisis de los espectros Gamma El análisis de los espectros gamma obtenidos se realizó a través del Software Maestro-32 en ambiente Windows (Advanced Measurements Technology, Inc.). Una vez calibrado el espectrómetro en energı́a, a través de este software se encontraron los picos de las energı́as de interés (Fig. 3.12) y se obtiene el reporte de los picos identificados (radionúclidos), sus energı́as, áreas netas y sus incertidumbres, entre otros. Para el análisis cuantitativo se utilizó el método comparativo, empleando como patrones materiales de referencia certificados por la Organización Internacional de Energı́a Atómica (IAEA): RGK-1 para el 40 K, RGU-1 para el 238 U equivalente y RGTH-1 para el 232 T h equivalente. Previamente se verificó que las densidades y estados de empaquetamiento de los patrones y de las muestras eran aproximadamente iguales. A partir de las áreas netas de los picos de interés de muestras y patrones (m,p) (Anet ), sus masas(mm,p ), tiempos de medición (tm,p ) y concentración de actividad del patrón p (CAct ), se calcularon las concentraciones de actividad (Bq/kg) de los diferentes radionúclidos a partir de la siguiente expresión: m CAct = Am m mp t p Cp p Anet mn tm Act (3.2) Figura 3.12. Espectro gamma tı́pico de una muestra de suelo e identificación de los radionúclidos por sus picos de energı́a. Tomado con el espectrómetro Gamma Marca ORTEC, perteneciente al laboratorio de Fı́sica Nuclear de la USB, y visualizado con el software MAESTRO 47 A continuación, algunas caracterı́sticas de los materiales de referencia empleados para el cálculo de concentraciones de actividad: 1. RGU-1: Corresponde a una mezcla de un mineral uranı́fero de alta pureza quı́mica disuelto en una matriz de Sı́lice. Una caracterı́stica importante es que se encuentra en estado de equilibrio secular con respecto a la serie del 238 U . 2. RGTh-1: Este material ha sido preparado a partir de mineral de britolita cuyo porcentaje de Th es elevado, está disuelto en una matriz de Sı́lice. Se encuentra en estado de equilibrio secular con respecto a la serie del 232 T h. 3. RGK-1: Material hecho de Sulfato de Potasio de alta pureza quı́mica disuelto en una matriz de Sı́lice. El 40 K es detectado a través de los fotones que emite el 40 Ar, quien es su único producto de decaimiento. Vale la pena mencionar que estos materiales han sido sometidos a rigurosos análisis en múltiples laboratorios que evalúan tanto el grado de homogeneidad como las concentraciones de los mismos, las cuales reportamos en el Cuadro 2.1. Tabla 3.1. Concentraciones de U, Th y K en los materiales de referencia, determinadas tomando como base la masa de las sustancias en seco. Componente Concentración Uranio Torio Potasio RGU-1 en ppm 400 ± 2 <1 < 20 Torio Uranio Potasio RGTh-1 en ppm 800 ± 16 6.3 ± 0.4 0.02 ± 0.01 Potasio Uranio Torio RGK-1 en % 44.8 ± 0.3 < 0.001 ppm < 0.1 ppm Actividad (Bq.kg−1 ) Densidad (g.cm−3 ) 4950 ± 30 1.473 ± 0.003 3250 ± 90 1.339 ± 0.001 1.339 ± 0.001 14000 ± 400 1.414 ± 0.003 Medidas tomadas en cuenta para el cálculo de las concentraciones de actividades: 48 1. Las áreas netas de los picos de interés en muestras y materiales de referencia corresponden a la diferencia entre las áreas netas calculadas por el software Maestro y las obtenidas en el espectro de un blanco de silica gel, medido durante 48 horas. 2. Para disminuir la intensidad de picos suma y de simple y doble escape en los espectros, y obtener tasas de conteo del orden de las obtenidas con las muestras, el tiempo de medición de los materiales de referencia se fijó a media hora debido a las altas concentraciones de actividades presentes en ellos. 3. Las muestras de suelo, materiales de referencia y del blanco fueron medidos en la misma geometrı́a. 3.8. Preparación de las muestras para análisis por Fluorescencia de Rayos X por Reflexión Total (TXRF) Para el análisis por Reflexión Total se deposita en un reflector de plástico pulido con calidad óptica una gota de 1 µl de suspensión que contiene el suelo a estudiar, un estádar interno colocado a la solución, surfactante Lauril Sulfato de Sodio y agua destilada. Cada una de las muestras fue preparada tres veces para estudiar su reproducibilidad. El procedimiento de preparación fue el siguiente: 1. Se toma una pequeña cantidad de muestra, se coloca en un vidrio de reloj y se pesa. 2. Se coloca en una estufa a una temperatura de 87◦ C durante un dı́a aproximadamente, para eliminar la humedad presente en la misma. 3. Se sacan las muestras de la estufa y se vuelven a pesar con el fin de determinar cuánta agua perdieron. En este caso, la pérdida de agua fue del orden de las décimas de gramo y en algunos casos del orden de las centésimas de gramo, por lo que no se vió necesario repetir éste procedimiento para las otras muestras ya que la presencia de humedad en la muestra era menos del 3 % del peso de la muestra. 4. Se rotuladron los viales tipo eppendorf con el nombre de cada una las muestras. 5. Se colocó cada vial eppendorf en un porta-viales de goma espuma y se pesó, luego se taró en cero. 6. Se colocó en el vial un poco de muestra (entre 5 y 10 mg, previamente pulverizada). La masa usada es suficientemente pequeña como para evitar el exceso de masa a ser medida por TXRF y suficientemente grande para evitar errores muy grandes en la pesada. 49 7. Se pesó la muestra, se tomó nota y se vuelve a poner en cero la balanza. 8. Se añaden, con una pipeta, 490 µl de solución de Lauril Sulfato de Sodio al 2,5 % y 10 µl de estándar interno de Selenio (seleccionado por no estar presente en la composición de la muestra). 9. Se agitó cada vial y luego con una pipeta se colocarón en el reflector plástico para TXRF 10 microlitros de la solución (los reflectores deben estar previamente rotulados). 10. Los reflectores se dejaron al aire libre por mas de 12 horas hasta que se secaron. La función del Lauril Sulfato de Sodio es la de actuar como dispersante y de poner en suspensión el material granular homogéneo en estudio, para poder tomar una cantidad de muestra representativa a la hora de colocarla en los reflectores de plástico. Éstas pruebas fueron realizadas previamente usando glicerina en proporiciones 1:3 para que la precipitación fuese más lenta, debido a su alta viscocidad, sin embargo éste método no funcionó pues la muestra no se seca después de un perı́odo de 48 horas a aireación natural, ni tampoco se secan en un desecador por un perı́odo de 24 horas; ésto es indispensable para poder colocarlas en el equipo de medición por TXRF (PICOFOX) Se realizó una solución jabonosa para sustituir al Lauril Sulfato de Sodio, y ésta fue usada para la suspensión de las muestras. Al cabo de dos horas las muestras se encontraban secas y se colocaron en el espectrómetro de TXRF y se hizo el análisis semi cuantitativo de los elementos presentes en la muestra. 3.8.1. Análisis semicuantitativo de muestras por TXRF Se estimó necesario preparar suspensiones de las muestras ya que era pertinente obtener un análisis elemental de las muestras. El análisis de TXRF fue propuesto por primera vez por Klockenkamper (Klockenkamper 1976) como técnica para el análisis de aerosoles, polvos, cenizas y sedimentos. Para el análisis semi-cuantitativo por TXRF de las muestras se escogieron 5 muestras de diferentes sectores del área de estudio, con la finalidad de estudiar la reproducibilidad del estudio en las 120 muestras que se plantean estudiar. El método de preparacion de suspensión fue tomado del manual del instrumento PICOFOX y como surfactante se utilizó una solución de Lauril Sulfato de Sodio al 2,5 % [31] [32]. Para elegir el estándar interno se analizaron en el equipo PICOFOX (imagen 3.13) 5 muestras seleccionads al azar de diferentes sectores que cubrieran el área de estudio. En el resultado se observaron cualitativamente los elementos que mayoritariamente se encuentran 50 en las muestras, de esta forma se escoge como estándar interno un elemento que no esté presente en las muestras, ası́ a partir de éste se hará el análisis final de los elementos presentes. En nuestro caso, las muestras no presentaron picos de Selenio (Se) y por eso se escogió este estándar interno. Figura 3.13. Equipo de Fluorescencia de Rayos X por Reflexión Total perteneciente al Laboratorio de Fı́sica Nuclear de la USB CAPÍTULO 4 Resultados 4.1. Optimización del número de capas de membrana semipermeable de las cámaras de difusión Este estudio se realizó con dos membranas semipermeables de diferente grosor. Para el primer caso se utilizó una membrana semipermeable (polietileno de baja densidad) cuyo grosor es de 20 micras (referencia del fabricante), comercialmente llamado Envoplast en la presentación de 30 metros. Los detectores pasivos fueron expuestos a fuentes de Uranio y Torio Natural. El número de capas de envoplast necesarios para minimizar la entrada de Gas 220 Rn (Torón) a la cámara de difusión son 2 capas como se puede apreciar en la figura 4.1 Figura 4.1. Dependencia de las densidades de trazas inducidas en los detectores LR-115 con el número de capas de envoplast para detectores expuestos a polvo de Uranio natural. En el segundo caso se utilizó otro tipo de envoltura, comercialmente llamada “Envoltura plástica transparent de Virutex”. El grosor de la pelı́cula es de 25 µm (referencia del fabri- 52 cante), y el número óptimo de capas necesarias para minimizar la entrada de a la cámara de difusión es de 2 capas como se aprecia en la figura 4.2. 220 Rn (Torón) Este estudio, con la membrana semi permeable de 25 µ m, no se realizó para la fuente de Uranio por falta de tiempo. Figura 4.2. Dependencia de las densidades de trazas inducidas en los detectores LR-115 con el número de capas de envoltura plástica (virutex) para detectores expuestos a una fuente de Torio natural. 4.2. Tiempo de exposición óptima de los detectores LR-115. Experimento realizado en la USB Para determinar el tiempo óptimo de exposición de los detectores en el suelo los detectores LR-115 se exponen al Radón, presente en los gases del suelo, que es capaz de penetrar al interior de la cámara de difusión. Se escogieron tres sitios que presentaban distintas caracterı́sticas superficiales fı́sicas del suelo. Las concentraciones de Radón en los poros del suelo deben ser diferentes, de manera tal que el experimento para comparar la densidad de trazas inducidas en los detectores en cada uno de los lugares deberı́a arrojar resultados diferentes. En la tabla 4.1 se aprecian los flujos obtenidos por el contador de actividad de partı́culas α en cada una de las zonas de estudio. 53 Tabla 4.1. Flujos asociados a cada área de estudio, obtenidos mediante la bombona de sución de aire del equipo Pylon Lugar Flujo (cm3 /h) IPP 0,4 Kick 0,2 Arq 0,4 El caudal de aire es proporcionado por la bomba interna del contador de actividad de partı́culas α, en principio éste deberı́a ser constante, no obstante, el caudal dismunuye debido a la resistencia que ofrece el suelo para extraerle el aire contenido en sus poros. Entre las propiedades fı́sicas del suelo que influyen en este tipo de procesos están: la permeabilidad, la porosidad, la densidad, la humedad, el tamaño de las partı́culas del suelo. El máximo caudal se alcanzó en el segundo minuto del bombeo solamente para dos sitios. Cuando existe un crecimiento brusco en la tasa de conteos al principio de la medición y un descenso brusco cuando se desconecta la bomba, eso quiere decir que hay alta concentración de Torón en los poros del suelo. Los valores de tasas de conteo en los primeros minutos dependen fuertemente del caudal de aire que circula por la celda de centelleo, ya que en dependencia de dicho caudal habrá mayor o menor probabilidad de que los átomos de torón en los poros del suelo puedan llegar a la celda de centelleo antes de desintegrarse dada su corta vida media. En los úlimos minutos se aprecia que los valores registrados son prácticamente iguales en todos los casos, estos valores corresponderán a los conteos del gas radón ya que el gas radón tiene una vida media aproximada de 3.8 dı́as, mientras que la vida media del torón es de aproximadamente 55 segundos, lo que significa que a partir de los 4-5 minutos el gas Torón ya se habrá desintegrado completamente y sólo quedarán los registros del Radón. Dentro de la celda de centelleo se están formando constantemente las hijas del Radón y del Torón, cuyas desintegraciones α también contribuyen a los conteos obtenidos. Según los resultados obtenidos la concentración de Radón es aproximadamente la misma para los tres sitios de estudio. 54 Figura 4.3. Dependencia temporal de la tasa de conteos de 222 Rn y equipo detector, en los poros del suelo. USB Valle de Sartenejas 220 Rn registrada por el En la figura 4.3 se muestra la tasa de conteos relativos expresada en conteos por minuto de cada uno de los lugares estudiados. Observamos que para el sitio de estudio denominado Kickingball, la concentración de torón es relativamente baja y la del Radón es mayor. A continuación veremos los gráficos correspondientes a la exposición de los detectores LR-115 en los sitios de prueba (figuras 4.4 4.5 4.6). Figura 4.4. Densidades de trazas inducidas en detectores LR-115, expuestos por 10 dı́as, para diferentes espesores de la capa semipermeable 55 Figura 4.5. Densidades de trazas inducidas en detectores LR-115, expuestos por 20 dı́as, para diferentes espesores de la capa semipermeable Figura 4.6. Densidades de trazas inducidas en detectores LR-115, expuestos por 28 dı́as, para diferentes espesores de la capa semipermeable Para determinar el grosor de la capa semipermeable del material empleado que debe llevar cada cámara de difusión se colocaron en cada sitio de prueba cámaras de difusión con 1, 2 y 3 capas semipermeables superpuestas en su extremo abierto. Con los gráficos anteriores se determina que el tiempo óptimo de exposición de los detectores es de 30 dı́as. Este tiempo garantiza que la densidad de gas Radón en la cámara de difusión sea la adecuada (mas de 1,5E+06 trazas por cm2 ), ésto significa que no haya exceso 56 de trazas en el detector y se solapen, o que haya muy pocas trazas con las cuales no se pueda hacer un estudio fiable sobre el campo. 4.3. Análisis de trazas en los detectores LR-115 En el experimento descrito en la sección anterior se determinaron los valores de los parámetros geométricos de las trazas de 4 detectores LR-115 escogidos al azar en el área de estudio. Los valores geométricos utilizados son ejes menores y mayores, medidos en micrómetros, ángulos de incidencia de las partı́culas α en los detectores y las posiciones X y Y de las trazas en el detector, determinados mediante el software utilizado para el análisis de trazas, ImageJ. Los ángulos de incidencia fueron calculados con la ecuación 1.5. A continuación se muestran gráficamente los resultados. Figura 4.7. Histograma de la distribución del tamaño del eje mayor de las trazas obtenidas por la exposición al Radón de un detector LR-115 en el interior de una cámara de difusión 57 Figura 4.8. Histograma de la distribución del tamaño del eje menor de las trazas obtenidas por la exposición al Radón de un detector LR-115 en el interior de una cámara de difusión La Figura 4.7 muestra que el tamaño del eje principal de las trazas obtenidas varı́a entre 1 y 9 µm, mientras que los valores más probables están entre 4 y 6 µm. El tamaño del eje secundario (menor) de las trazas obtenidas varı́a entre 1 y 6 µm, mientras que los valores más probables están entre 3,5 y 4,5 µm (Figura 4.8). El eje menor está relacionado con la energı́a de las partı́culas α que inciden sobre el detector, la cual debe encontrarse en un intervalo determinado (1,2 - 4,2 MeV) para que se induzcan trazas latentes, visibles al microscopio luego del proceso de revelado. Aunque las partı́culas alfa se emiten con una cierta energı́a en dependencia del emisor, llegan al detector con menor energı́a ya que las partı́culas presentan una pérdida de la misma al atravesar una capa de aire. Lo que da lugar a trazas elı́pticas es que las partı́culas pueden incidir sobre el detector con diferentes ángulos debido a la emisión isotrópica de las partı́culas alfa en el proceso de desintegración. 58 Figura 4.9. Distribución del ángulo de incidencia de las partı́culas alfa sobre el detector LR-115 Como se puede observar en el histograma 4.9, el ángulo de incidencia más probable está entre 60 y 70◦ , y se ajusta aproximadamente a la distribución normal. También se observa que el menor ángulo de incidencia es aproximadamente 40◦ , que pudiera corresponder con el ángulo crı́tico. Si bien es cierto que el ángulo de incidencia más probable está entre 60 y 70◦ , también es cierto que se observa que a partir de ese valor más probable cae bruscamente la probabilidad de formación de trazas y luego crece monótonamente hasta 90◦ . En las imagenes 4.10 y 4.11 podemos apreciar la distribución de los ángulos de incidencia de las partı́culas α en el detector, ası́ como la relación entre los ejes mayores y ejes menores de las trazas. Este estudio se realizó para otros tres detectores para verificar que el comportamiento es igual en todos los detectores. Los resultados fueron análogos a los presentados en cuanto a probabilidades de ángulos incidentes y de los ejes mayores y menores, por lo que se puede afirmar que los resultados obtenidos para la totalidad de los análisis de distribución de trazas en el detector en cada lugar estudiado son equivalentes. Sin embargo, se notó discordancia entre los resultados obtenidos para los mapas correspondientes a los detectores LR-115 estudiados, que muestran la distribución superficial de los ángulos de incidencia. Para el caso anteriormente mencionado se pudo observar que las trazas inducidas en el detector, para ángulos mayores a 50◦ , se encuentras distribuidos a la derecha del centro de la superficie y sus alrededores, lo que podrı́a indicar el escenario en el que el detector haya sufrido un desplazamiento hacia el lado derecho en el soporte, ocasionando que 59 los angulos de indicencia se encuentren corridos a la derecha en lugar de en el centro que es lo esperado. Figura 4.10. Distribución de los ángulos de incidencia sobre el detector Figura 4.11. Distribución de las relaciones entre los semiejes menor y mayor En los siguientes tres ejemplos (figura 4.12) vemos disferentes distribuciones para los ángulos de incidencia 60 Figura 4.12. Distribución de los ángulos de incidencia en los detectores LR-115 Para el caso A (figura 4.12) se observa una distribución central bastante uniforme de los ángulos de incidencia mayores en el centro del detector, esta tendencia se extiende hacia la parte superior izquierda del detector, mientras que para los bordes de la parte derecha del detector y en la parte inferior se muestran las áreas cuyas trazas inducidas corresponden a 61 ángulos que oscilan entre 50 y 60◦ , ésta es la tendencia más esperada, que se concentren las trazas de incidencias más directas en el centro y las trazas cuyas partı́culas α inciden con ángulos menores se encuentren hacia los bordes del detector, ésto debido a la geometrı́a cilı́ndrica de las cámaras de difusión. Las anomalı́as presentadas para este caso en la parte superior izquierda se le podrı́an atribuir tentativamente a acumulación de humedad en el detector. Sin embargo, no se puede comprobar este argumento. Para el caso B se observa que la distribución de ángulos mayores se encuentra corrida hacia la derecha del centro, sin embargo es bastante uniforme a sus alrededores y en los bordes del lado izquierdo presenta trazas inducidas para ángulos menores. Para el último caso nuevamente se presenta la tendencia de que los ángulos mayores de 60◦ se distribuyen en el centro del detector y los bordes presentan ángulos menores. Es importante mencionar cada uno de los casos ya que ésto verifica la importancia de que la geometrı́a de las camaras de difusión sean cilı́ndricas y de que el detector se encuentre centrado, con ésto se logra una distribución aproximadamente uniforme de las trazas. Las trazas inducidas en los detectores son originadas por partı́culas α que se emiten tanto desde volúmenes efectivos como de superficies efectivas, que están en forma de bandas en la pared interna de la cámara, y sus ubicaciones espaciales dependen de la energı́a de la partı́cula α y si el emisor es un gas o partćula, o sea si se produce la desintegración del Radón o de sus hijas. 4.4. Parámetros ambientales en campo El perı́odo de mediciones se caracterizó por intensa sequı́a y por temperaturas entre 24 y 49◦ C. En las siguientes Figuras se muestran las variaciones diarias de algunos parámetros meteorológicos. Se observa que salvo un ligero incremento de la presión atmosférica (12 % de incremento, respecto al valor usual registrado para la fecha) alrededor del dı́a 28/03/2010 (sin mayor importancia), en los demás parámetros se mantuvo aproximadamente constante el carácter periódico de las variaciones con la hora del dı́a. Aunque entre el 02 y 03 de abril se presentaron vientos que alcanzaron casi los 6 m/s, durante todo el perı́odo de mediciones por lo general la velocidad del viento estuvo comprendida entre 1 y 5 m/s. 62 Figura 4.13. Gráfica de los valores de humedad para el perı́odo comprendido entre el 22 de febrero y el 13 de marzo de 2010 Figura 4.14. Gráfica de los valores de temperatura para el perı́odo comprendido entre el 22 de febrero y el 13 de marzo de 2010 63 Figura 4.15. Gráfica de los valores de presión atmosférica para el perı́odo comprendido entre el 22 de febrero y el 13 de marzo de 2010 Figura 4.16. Gráfica de los valores de velocidad del aire para el perı́odo comprendido entre el 22 de febrero y el 13 de marzo de 2010 En general, es importante tener en cuenta las condiciones meteorológicas ya que dependiendo de las precipitaciones, humedad, etc. puede verse afectada la densidad de trazas en el detector, ası́ como puede afectar las condiciones del medio donde se encuentran sumergidos los detectores pasivos (Palacios, 2011). En este trabajo no hizo falta hacer un tratamiento 64 diferenciado de las medidas, ya que todas se midieron en las mismas condiciones, las cuales fueron aproximadamente constantes. 4.5. Mediciones pasivas de Radón en los poros del suelo en el área de estudio En la Fig. 4.17 se presenta el resultado de las densidades de trazas inducidas en los detectores LR-115. Para la comparación, se han superpuesto las posiciones donde están los pozos de gas, agua y petróleo de la zona. Aunque hacia el este de la zona de estudio también se obtuvieron niveles muy bajos de Radón, la zona con los menores valores está más desplazada al suroeste comparada con los resultados obtenidos por las mediciones espectrométricas y activas de Radón (figura 4.17). Sin embargo, se pone de manifiesto la misma anomalı́a de altos valores de Radón (alrededor de 11400 trazas inducidas en un área de de estudio de 11000Km2 durante 45 dı́as ) en las inmediaciones de las emanaciones de gas en el rı́o Tascabaña (zona A), indicando nuevamente que en ese sitio el Radón es transportado por gases naturales con mayor intensidad que en los demás sitios, exceptuando una zona al noroeste de los pozos PASFG y PA (señalados con cı́rculos azules) donde también se presentaron altas concentraciones de Radón. Se debe destacar que en las mediciones de laboratorio el 214 Bi y 214 P b están asociados (y en equilibrio) con el 226 Ra presente en las muestras de suelo. Los altos valores de Radón parecen estar respaldados por los niveles encontrados de 226 Ra (dados por el 214 Bi) en el área B. Sin embargo, en la zona A no es posible atribuir los altos valores de Radón a altas concentraciones de 226 Ra en las partı́culas del suelo (donde son altos los valores de 222 Rn y bajos los de 214 Bi). 65 Figura 4.17. Interpolación de la concentración de 222 Rn obtenida por el método pasivo (detectores LR-115) utilizando kriging isotrópico. Las coordenadas estan dadas en UTM En consecuencia, todo parece indicar que la anomalı́a encontrada muy cerca de las emanaciones de gas del rı́o Tascabaña está asociada a la vı́a principal de ascenso de los gases hidrocarburos, por lo tanto se puede inferir que la ocurrencia de emanaciones de gas y la contaminación de los pozos de agua está controlada por una sola vı́a de ascenso (quizás una falla) de los gases naturales hacia la superficie. Un posible modelo que explicarı́a los resultados obtenidos se presenta en la Fig. 4.18. Este modelo considera que a través de una gran fractura en el subsuelo, formada por fallas naturales, y posiblemente discontinuas pero interconectadas, se conecta una zona profunda, donde existe un reservorio de gas, con el acuı́fero. Ésto ocurrirı́a en un sitio que está próximo al lugar donde se producen las emanaciones de gas en el rı́o (caso 1 ó 2 según la propia figura). Por estas vı́as estarı́a migrando el gas natural desde hace almenos unos 9 años, cuando los pobladores de la comunidad observaron las emanaciones de gas en el rı́o Tascabaña. Es probable que el acuı́fero interceptado por las fracturas por donde migra el gas natural sea el mismo hasta donde se perforó el pozo de agua que actualmente presenta emanaciones de gas. 66 Figura 4.18. Modelo conceptual explicativo de los resultados obtenidos En la Figura 4.19 también se observa conexión espacial entre esos pozos de gas (B) y el sitio en el rio donde se producen las emanaciones (A). A diferencia de las mediciones instantáneas de Radón, los resultados obtenidos con detectores pasivos LR-115 están menos influenciados por las variaciones de las condiciones ambientales y reflejan las concentraciones promediadas durante el perı́odo de exposición de los detectores. La causa de que no se hayan observado las concentraciones máximas de Radón cerca de las emanaciones de gas en el rio puede deberse a la baja cantidad de datos en esa zona por la pérdida de varios detectores LR-115. Los resultados de la medición de Radón en los gases del suelo por un método pasivo indican que la ocurrencia de emanaciones de gas en el rı́o, están controlados por un solo conducto de ascenso (falla) de los gases naturales hacia la superficie. Los resultados obtenidos en un estudio paralelo aplicando el método magnetotelúrico (Palacios, 2011) demuestran la existencia de una gran falla que conecta la zona donde se producen las emanaciones de gas en el rı́o con zonas más profundas en el subsuelo (Fig. 4.19). Además, según la distribución de resistividades (obtenida en ese mismo estudio), se observa una aparente conexión entre alguno(s) de los pozos de gas y la falla. El hecho de que exista una gran falla activa y profunda que emerge cerca de la zona donde se producen las emanaciones de gas en el rı́o, indica el origen profundo de los gases que son transportados a través de ella y 67 que penetran en el acuı́fero en el sitio donde la falla lo intercepta. Figura 4.19. Resultados obtenidos por técnicas magnetotelúricas. Datos suministrados por PDVSA 4.6. Resultados de los Análisis Gamma Espectrométricos de laboratorio. Los resultados de la interpolación indican que los menores valores de 40 K (Bq/kg) se encuentran en dos grandes zonas bien delimitadas al suroeste (zona A) y al este de la región de estudio (zona B) (Fig. 4.20). Se debe tener en cuenta que en la zona B se encuentran varios pozos activos, e inactivos, donde se observaron emanaciones de gas. Este comportamiento del 40 K se puede explicar, según la teorı́a establecida y muchos reportes experimentales [34], por la existencia en profundidad de yacimientos de petróleo y/o gas y el efecto que produce la ascensión de hidrocarburos ligeros (por microfiltraciones desde el reservorio) al saturar el subsuelo. El hecho de que en la zona A no existan pozos de petróleo o gas está relacionado con que los estudios geológicos y geofı́sicos realizados en la región no la avalaron como buen prospecto para la explotación petrolera. Sin embargo, el alto déficit de 40 K en esa zona parece indicar la existencia de un flujo activo de hidrocarburos ascendiendo, como lo corroboraron los resultados de mediciones de espectrometrı́a gamma in − situ y de Radón. Ese proceso de ascenso de hidrocarburos debe estar ocurriendo desde hace mucho tiempo, pues parece haber condicionado la existencia de valores anómalos en los niveles de 40 K. Nuevamente se demuestra que esta zona anómala (A) está próxima al sitio donde se producen las emanaciones de gases en el rı́o y en dirección hacia donde están los pozos de agua contaminados. 68 Figura 4.20. Interpolación del nivel de (isotrópico). 40 K en suelo superficial usando el Kriging universal Los resultados obtenidos en la interpolación de los niveles de 40 K, refuerzan las conclusiones preliminares de que la anomalı́a en B (niveles mas bajos de Potasio) parece estar más bien relacionada con un reservorio importante, mientras que la anomalı́a en A parece estar relacionada con el ascenso de gases hidrocarburos por alguna falla o sistemas de fracturas interconectadas, esta falla posiblemente condicionó la movilización y consecuente disminución del K en la zona A. Por su gran cercanı́a con el rı́o Tascabaña, es muy probable que las fugas de gas estén relacionadas con las emanaciones de gas presentes en el mismo. Se destaca además, que los valores absolutos de concentraciones de actividad del 40 K, en toda el área de estudio, son bajos, lo que indica que estos suelos presentan bajos contenidos de arcillas, feldespatos y materia orgánica. El comportamiento estimado del 238 Ueq (Fig. 4.21) se asemeja al del 40 K en que en ambos casos los menores valores están en el área que comprende la denominada zona B, lo cual está en correspondencia con el mismo análisis que se hizo para el 40 K, indicando que en esta zona posiblemente se encuentre un reservorio importante. Los mayores valores del 238 Ueq se presentaron en la zona C, al noroeste del área de estudio, muy cerca de la zona B donde hay varios pozos de gas abandonados y donde se obtuvieron las mayores concentraciones de Radón (Fig. 4.21). Los altos valores de Radón en esa zona pudieran estar relacionados con la presencia en el suelo de altas concentraciones (altas en comparación con el promedio del área de estudio) de 238 Ueq . 69 Figura 4.21. Interpolación del nivel de 238 U equivalente (calculado como la concentración de actividad promedio del 214 Bi y 214 P b en equilibrio con 226 Ra) en suelo superficial usando el Kriging universal (isotrópico). La interpolación del comportamiento del 232 T heq (Fig. 4.22) también fue similar al del 40 K y 238 Ueq en la zona B, presentando bajos valores, y similar al del 238 Ueq en la zona C. Figura 4.22. Interpolación del nivel de 232 T h equivalente (calculado como la concentración de actividad promedio del 228 Ac, 212 Bi, 212 P b y 208 T l) en suelo superficial usando el Kriging universal (isotrópico). Este resultado avala el planteamiento de que los altos valores de Radón en la zona C se deben a la presencia de minerales con relativo alto contenido de U y Th. El patrón de distribución de ambos radionúclidos es muy similar, o sea, están altamente correlacionados espacialmente. 70 Cuando se hace un estudio de correlación entre dos variables, se busca saber cuánto cambia una variable respecto a la otra [35]. Veamos los mapas de correlación entre el Uranio, Torio y Potasio para verificar que en efecto, como se supone, el Uranio y el Torio están correlacionados entre sı́, mientras que éstos no presentan correlación con el Potasio. En la figura 4.23 se aprecia como el mapa de correlación es practicamente uniforme en su totalidad, con algunas anomalı́as presentes en área pequeñas, lo que demuestra que en efecto la distribución de ambos radionúclidos es muy similar. Ası́ mismo apreciamos que la curva de correlación entre el Torio y el Uranio presenta una recta cuyo R2 (ajuste) es 0.9, lo que demuestra que existe una buena correlación en casi cada punto de medición, ésto permite plantear que el Torio y el Uranio están contenidos en minerales igualmente distribuidos. Figura 4.23. Mapa de correlación espacial entre el Torio y el Uranio (Unidades UTM). Curva de correlación entre el Torio y el Uranio Por otra parte, es poco probable que la distribución encontrada esté relacionada con procesos de acumulación de estos radionúclidos por su transporte desde otros sitios, ya que como 71 muestra la Figura 4.24 la zona donde se presentaron las más altas concentraciones de Radón está ubicada en una de las partes de mayor elevación, lo que dificultarı́a el transporte de estos radionúclidos en grandes concentraciones. Figura 4.24. Mapa de elevación sobre el nivel del mar del área de estudio (Unidades UTM) En las figuras 4.25 y 4.26 se aprecia que los mapas de correlación espacial no son uniformes, y no se aprecia, a simple vista, ningún patrón en particular que pueda determinar alguna relación entre los radionúclidos del Potasio con el Uranio, o del Potasio con el Torio. 72 Figura 4.25. Mapa de correlación espacial entre el Potasio y el Uranio (Unidades UTM). Curva de correlación entre el Potasio y el Uranio Estas tendencias se corroboran observando las curvas de correlación entre el Potasio y el Uranio (figura 4.25) y entre el Potasio y el Torio (figura 4.26), al observar que la relación directa uno a uno en cada punto de estudio no forma una recta con un buen ajuste, siendo el R2 0.42 y 0.48 respectivamente. 73 Figura 4.26. Mapa de correlación espacial entre el Potasio y el Torio (Unidades UTM). Curva de correlación entre el Potasio y el Torio El coeficiente de correlación indica la fuerza de la relación lineal. Un coeficiente de correlación muy cercano a uno en valor absoluto indica que la relación entre las variables es muy fuerte, mientras que si es muy cercano a cero, indica que la relación es muy débil. En general si, 0 < R < 1 y R tiende a 1, entonces la correlación es positiva y fuerte, si 0 < R < 1 y R tiende a 0, entonces la correlación es positiva y débil, si R=0 no existe correlación, si −1 < R < 0 y R tiende a -1, entonces la correlación es negativa y fuerte, si −1 < R < 0 y R tiende a 0, entonces la correlación es negativa y débil. Mas especı́ficamente, para valores de R entre 0.0 y 0.2 la correlación es débil y despreciable, para R entre 0.2 y 0.4 la correlación es débil, entre 0.4 y 0.7 la correlación es moderada, entre 0.7 y 0.9 la correlación es fuerte y entre 0.9 y 1 la correlación es muy fuerte [35]. 74 4.6.1. Compensación de la litologı́a superficial y el tipo de suelo Saunders y otros, 1987 [20] y 1993b [11], describieron los problemas de utilizar mediciones radiométricas en la prospección del petróleo. Éstos incluyeron: (1) uso de métodos de conteo total donde no se identifican los emisores gammas individuales y (2) la no compensación de las variables tales como: la litologı́a superficial o tipo de suelo, contenido de agua del suelo, apantallamiento de la vegetación, entre otros. Para minimizar los efectos no deseados de las variables citadas anteriormente, se desarrolló un método de normalización al Torio a partir de los datos de Potasio y Uranio [20], [11]. Estos autores utilizaron el contenido de Torio como control litológico para definir los valores “ideales” de Potasio y Uranio para cada muestra. La litologı́a superficial es el factor principal que influye en la determinación del contenido de radionúclidos en sedimentos. Las unidades sedimentarias asociadas tı́picamente a las provincias productoras de petróleo se pueden distinguir por sus concentraciones de radioelementos (Tabla 4.2). Antes de evaluar cualquier efecto secundario, que proporcione información útil en la prospección petrolera, se deben minimizar los efectos de diferencias litológicas o tipo de suelo y las condiciones ambientales (Foote, 1969). Tabla 4.2. Concentraciones tı́picas de radioelementos sobre unidades geológicas de interés para la explotación petrolera (Saunders y otros, 1994) Tipo de roca Th (ppm) U (ppm) K ( %) evaporita 0,4 0,1 0,1 carbonato 1,6 1,6 0,3 arenisca 5,7 1,9 1,2 lutita 11,2 3,7 2,7 Saunders y otros [11] partieron de la suposición de que los efectos litológicos, que influyen sobre la concentración aparente de Torio, también afectan al Uranio y al Potasio de manera predecible. Por ejemplo, en la tabla 4.2 se muestra que los cambios en la litologı́a dan lugar a aumentos, o disminuciones, aproximadamente paralelos de los tres radionúclidos simultáneamente. Debido a esta semejanza en el comportamiento, y puesto que no existen efectos secundarios conocidos sobre el Torio relacionados al petróleo, la normalización al Torio minimizará los efectos primarios de todas estas variables no deseadas. Los valores del Torio se pueden utilizar para predecir el Uranio y el Potasio determinando sus relaciones regionales [20]. Las diferencias entre las cantidades previstas de Uranio y Potasio (o cantidades “ideales”) y los valores reales medidos, tendrı́an que ser causadas por otros factores diferentes a la litologı́a, por lo que de haber algún tipo de anomalı́a, ésta se corresponderá con la pre- 75 sencia de posibles prospectos petrolı́feros o de flujos de hidrocarburos ascendiendo. Saunders y otros [20], [11] describieron este método de normalización del Potasio y Uranio al Torio respecto a datos de radiaciones gamma aéreas y superficiales, y demostraron que este método minimiza las variables litológicas y ambientales, y reflejan consistentemente la presencia de petróleo subsuperficial en trampas estratigráficas. Aunque el método anteriormente mencionado ha sido aplicado con éxito en la exploración petrolera, en nuestro caso lo aplicamos para buscar anomalı́as relacionadas con la ascensión de gases naturales desde el subsuelo y su escape a la superficie, ésto considerando que las alteraciones geoquı́micas superficiales inducidas por ellos, son análogas a las microfiltraciones de hidrocarburos desde reservorios. Para reescribir los datos del Uranio y Potasio al Torio se aplicaron las siguientes ecuaciones [11]: K̄s Ki = ¯ T hs T hs (4.1) Ūs Ui = ¯ T hs T hs (4.2) donde Ki es el valor “ideal” del Potasio definido por el Torio para un determinado sitio de estudio, con un valor verdadero de Torio igual a T hs , y Ui es el valor “ideal” de Uranio definido por el Torio para ese sitio de medición. Las desviaciones de los valores reales respecto a los valores ideales calculados para cada sitio de medición se obtuvieron usando las siguientes ecuaciones: KD = Ks − Ki Ki (4.3) UD = Us − Ui Ui (4.4) donde Ks y Us son los valores medidos en la estación, y KD y UD son las desviaciones relativas expresadas como fracción de los valores ideales de la estación. La experiencia ha demostrado [11] que KD proporciona valores bajos (negativos) y valores de UD menos bajos (también negativos), o a veces positivos, sobre acumulaciones de petróleo ó en una región donde se esté produciendo con intensidad y durante un largo perı́odo de tiempo fuga de hidrocarburos. Las variaciones de KD y UD se pueden combinar como un solo término positivo, que llamaremos DRAD, que es la diferencia entre ellos: 76 DRAD = U D − KD (4.5) Los valores positivos de DRAD en una región, indican altas probabilidades de encontrar reservorios de petróleo en ella o la existencia de fuga de hidrocarburos [11]. En la figura 4.27 se presenta la interpolación de los valores de KD para el área de estudio, observándose un comportamiento análogo al reportado anteriormente, o sea, valores negativos en la región A, a lo largo del rı́o Tascabaña y, valores relativamente mayores, pero igual bajos, en las cercanı́as de la zona B, más bien al norte. Figura 4.27. Interpolación de los valores de KD en el área de estudio. En la distribución de los valores interpolados de UD no se observa la tendencia esperada en la zona A, es decir, valores bajos y en algunos casos negativos, sin embargo como se dijo anteriormente, en algunos casos [11] se ha observado valores positivos para UD sobre acumulaciones de petróleo o en una zona donde existe fuga de hidrocarburos (Fig. 4.28). 77 Figura 4.28. Interpolación de los valores de UD en el área de estudio. Los valores de UD relativamente altos reportados en la zona D, pueden estar relacionados con la presencia de una piscina con residuales sólidos y lı́quidos de hidrocarburos, y con una planta de procesamiento rodeada de tubos, algunos con incrustaciones, que comúnmente contienen altos contenidos de 226 Ra (Fig. 4.29). Otra evidencia de que no se debe asociar esta anomalı́a con la existencia de un reservorio en profundidad es que en esta zona los valores de KD fueron positivos. Figura 4.29. Planta de procesamiento de gas y laguna asociada, rodeada de tubos metálicos inutilizados, con incrustaciones que presentan alto contenido de Radio. En la figura 4.30 se presenta la distribución de la interpolación de los valores de DRAD en el área de estudio, evidenciándose que los valores positivos más altos están en la zona A, extendiéndose hacia el norte (donde se encuentran varios pozos), y hacia el noreste, donde se encuentran los pozos de agua con presencia de gas natural. La anomalı́a positiva reflejada 78 por los valores de DRAD se manifestó en la misma zona donde se presentó deficiencia de 40 K y altos valores en la concentración de Radón en el gas del suelo (zona A). También se observaron valores relativamente altos y positivos al norte de la zona B, este resultado sugiere que esa zona es potencialmente productora de petróleo o gas, lo cual coincidió con lo reportado por Gerentes de PDVSA, los cuales afirmaron que esa es precisamente el área donde se tiene previsto la perforación de varios pozos de gas dadas sus potencialidades (inferidas por los estudios tradicionales). Recordemos que los valores altamente positivos de DRAD en una región indican altas probabilidades de encontrar petróleo en ella o la existencia de fuga de hidrocarburos. Figura 4.30. Interpolación de los valores de DRAD en el área de estudio Si bien parece cierto que los valores altos anómalos del Radón en las inmediaciones de los pozos de gas abandonados (en los alrededores de la zona B), se pueden explicar por la presencia en esa zona de minerales con altos contenidos de Uranio y Torio, el hecho de que los mapas de KD y DRAD indiquen los valores más negativos de KD y más positivos de DRAD en un área próxima a las emanaciones de gas en el rı́o, que se extiende también con valores anómalos hacia los pozos sospechosos de manera similar a la reflejada en el mapa de Radón, sugiere que en esa zona se está produciendo filtración de hidrocarburos con la consecuente inducción de las anomalı́as radiométricas observadas. Derivado de estos resultados no se descarta la posibilidad de que los gases naturales que penetran al acuı́fero y producen las emanaciones en el rio, estén asociados a fugas en la estructura de esos pozos abandonados en la zona B. También se pudiera pensar, que debido al largo tiempo que llevan inactivos algunos pozos de gas ubicados en la zona B, se pudieran haber producido averı́as en algunos sitios de su 79 estructura a causa de la sobrepresurización del gas acumulado. Analizaremos los casos en que estas averı́as se hubieran producido en los sitios indicados con los números 1, 2 y 3 en la Figura 4.18. Si la averı́a hubiera ocurrido: en algún sitio por encima del acuı́fero, en el propio acuı́fero (sitios 1 y 2) ó relativamente cerca de la superficie del suelo (en caso de que el pozo de gas no intercepte al acuı́fero), las concentraciones de Radón en el gas del suelo hubieran sido las mayores en las adyacencias del pozo, y no pudieran explicarse por la litiologı́a del entorno, lo cuál no se reflejó en los resultados. Por otra parte, si la averı́a se hubiera producido en una zona muy profunda como la indicada con el número 3 en la figura 4.18, los gases acumulados podrı́an haber adquirido suficiente presión y migrar por un sistema de fracturas naturales interconectadas, hacia la falla que los transporta hasta el acuı́fero y hasta el sitio donde se producen las emanaciones en el rı́o Tascabaña. De esta manera, los resultados obtenidos también se pueden explicar por la ocurrencia de este caso de sobrepresurización de los gases en la profundidad. El hecho de que las anomalı́as del Radón se presenten con gran intensidad en las cercanı́as de las emanaciones de gas en el rı́o Tascabaña, pudiera indicar que la posible fuga de gas en la estructura de alguno de los pozos de la zona B, no está ocurriendo cerca de la superficie, ni está ascendiendo por las paredes del pozo, sino que posiblemente las fugas de gas están ocurriendo a gran profundidad y desde un sitio relativamente cerca de la falla. A fin de evaluar esta hipótesis, se sugiere la evaluación de la presión de gas en los pozos donde se presentaron relativos altos valores en la concentración de Radón y, un estudio detallado de alta resolución de la estructura del subsuelo en esa zona, lo cual permitirá descubrir los sistemas de fallas, fisuras y fracturas. Por otra parte, es poco probable que los gases provengan directamente desde algún reservorio en la profundidad, ya que de ser ası́ salieran con mayor presión en el sitio donde se producen las emanaciones en el rı́o. Además, también parece poco probable que en los últimos 10-15 años el metano hubiera comenzado a migrar a través de una gran falla natural, desde un reservorio, y casualmente haber llegado a los pozos de agua potable en coincidencia temporal con el desarrollo de la explotación de petróleo y gas, después de haber estado en la profundidad por más de 65 millones de años. 4.7. Fluorescencia de rayos X por reflexión total (TXRF) Se prepararon en suspensión 5 muestras (tomadas al azar del área de estudio) diferentes, por triplicado cada una, con la finalidad de evaluar la reproducibilidad del método de, medida de elementos en suspensiones no digeridas de suelos o minerales finamente molidos por medio de TXRF en las 120 muestras a estudiar. A continuación los resultados obtenidos para cada una de ellas (Tabla 4.3). Este método se intenta aplicar ya que la digestión total de las 120 muestras, para su 80 medida estándar por TXRF, resultarı́a muy costoso, además de representar una considerable inversión de tiempo y esfuerzo. Tabla 4.3. Concentraciones en ppm y error porcentual de los elementos presentes en las muestras de prueba parte 1. (< LLD: Menor al lı́mite de detección) BRVMQ15 NCV29Q3 Elemento C (ppm) Error ( %) C (ppm) Error ( %) Si 104030 10 84095 14 S 135363 10 133833 8 K 2135 11 1672 8 Ca 170 5 146 5 Ti 860 15 1472 33 Cr 33 36 19 12 Mn 30 33 156 9 Fe 7537 21 6795 6 Ni 4,4 42 < LLD < LLD Cu 2,3 82 9 138 Zn 6,1 56 5 36 Rb 17 17 17 8 Sr 8,1 26 6 41 81 Tabla 4.4. Concentraciones en ppm y error porcentual de los elementos presentes en las muestras de prueba parte 2. (< LLD: Menor al lı́mite de detección) EGMQ8 PAMQ19 NCV29Q3 Elemento C (ppm) Error ( %) C (ppm) Error ( %) C (ppm) Error ( %) Si 64020 68 50916 51 77697 80 S 150488 11 164020 67 173288 39 K 2943 26 622 56 2994 42 Ca 125 27 191 56 174 36 Ti 2104 41 477 49 2243 62 Cr 26 38 16 72 31 64 Mn 43 47 21 50 59 67 Fe 15855 39 2353 52 19046 63 Ni 4,5 106 < LLD < LLD 5 125 Cu 8,3 121 < LLD < LLD 15 78 Zn 18 49 < LLD < LLD 25 78 Rb 32 46 4 6 39 71 Sr 13 53 1 69 15 74 En las tablas anteriores se presentaron los resultados obtenidos para las 5 muestras preparadas en suspensión y escogidas al azar. En estos resultados podemos apreciar la concentración (en ppm) de cada elemento en la muestra y su error porcentual correspondiente a la desviación estándar de 5 réplicas analı́ticas. Errores porcentuales entre el 1 % y el 21 % son aceptables, (siendo 21 % un error considerablemente alto), por lo que en éste estudio podriamos estudiar la composición de la muestra en base a unos pocos elementos como S, K, Ca, Fe y Rb, ésto en las primeras dos muestras estudiadas (BRVMQ24 Y NCV29Q3), sin embargo podemos observar que el mismo análisis no aplica para la totalidad de las muestras. Observamos que para la muestra PAMQ19 el error porcentual asociado al S es del 67 %, mientras que en las otras muestras éste error oscila entre el 8 % y 11 %, con este resultado comparativo, podemos concluir que el método de las suspensiones no es reproducible a las 120 muestras que se deseaban estudiar, ya que el análisis de elementos no es comparable en cada caso. Por lo que os resultados son básicamente cualitativos. Para ilustrar el análisis realizado veamos los gráficos que corresponden a la concentraciones de elementos de los tres duplicados de la muestra BRVMQ15. 82 Figura 4.31. Comparación de la concentración de elementos en las submuestras 2 y1 Figura 4.32. Comparación de la concentración de elementos en las submuestras 3 y1 Como se puede apreciar en las figuras 4.31 y 4.32 el método de medida de suspensiones por TXRF ofrece resultados reproducibles sobre todo para los elementos mayoritarios, sin embargo, las variaciones porcentuales (enmascaradas por la escala log) mostradas en la tablas 4.3 y 4.4, indican que estos valores no son adecuados para establecer correlaciones cuantitativas con los resultados de las concentraciones de los radionúclidos ambientales obtenidos en este trabajo. Este análisis fue realizado para las 5 muestras que se estudiaron y los resultados 83 arrojados son similares. La falla de éste método puede atribuirse a que la muestra no es totalmente homogénea, a pesar de que ésta fue pulverizada, se presentan granos del material con diferentes tamaños. La posible solución es pulverizar la muestra nuevamente, posteriormente triturarla en un mortero de agata, y finalmente pasar la totalidad de la muestra por un tamiz de pocas micras. Es importante que pase toda la muestra pulverizada por el tamiz, para ası́ asegurar que todos los elementos, de diferente composición y dureza, estén presentes en el análiis. 4.8. Análisis de fluorescencia de rayos X (FRX) Otro de los trabajos que aún está en curso es la medida de la composición elemental de las muestras mediante FRX convencional, por medio de un espectrómetro de FRX por dispersión de longitud de onda, diseñado para muestras minerales. Si bien este método no permite el análisis de trazas, promedia sobre una muestra macroscópica suficientemente grande (decenas de gramo) y los resultados representan adecuadamente el promedio de las concentraciones de los elementos presentes en la muestra. CAPÍTULO 5 Conclusiones 1. Se estandarizó el método de detección para medir concentraciones de gas Radón en el suelo usando detectores LR-115. Se determinó que se debe utilizar dos capas de membrana semipermeable (filtros delgados de polietileno de baja densidad) en las cámaras de difusión para evitar el paso de partı́culas de polvo y de torón hacia el detector, siempre y cuando se utilice la membrana conocida comercialmente como “Envoplas” de 20 µm de grosor ó“Envoltura plástica (virutex)” de 20 µm de grosor. Concluimos que los detectores LR-115 deben exponerse durante un perı́odo mı́nimo de 28 dı́as, y si es posible en temporada de sequı́a. Se sugiere colocar los detectores tratando de evitar corrientes de agua que puedan obstruir la membrana semipermeable y/o afecten el detector pasivo. 2. Para cámaras de difusión de geometrı́a cilindrica, la incidencia de trazas latentes en el detector pasivo, cuyos ángulos de incidencia oscilan entre 60 y 70◦ , se encuentran distribuidas mayoritariamente en la parte central del detector. El menor ángulo con que pueden incidir las partı́culas α sobre el detector pasivo (ángulo crı́tico), para que luego del revelado se produzcan trazas visibles al microscopio óptico, es de 40 - 45◦ . 3. En los resultados obtenidos no se definen tendencias ni conectividad, que permitan relacionar la contaminación del acuı́fero, y en consecuencia de los pozos de agua, con algún pozo de petróleo o gas de la región. Todas las anomalı́as indican al sitio donde se producen las emanaciones en el rı́o Tascabaña (zona A) como la vı́a principal de penetración de gas en el acuı́fero. En consecuencia nuestros resultados indican que el fenómeno de emanaciones de gas en el rı́o Tascabaña y la presencia de gases naturales en los pozos de agua tienen un origen natural. 4. Las más altas concentraciones de Radón en los poros del suelo, se presentaron en una zona muy próxima a las emanaciones de gas en el rı́o (zona A) y en las adyacencias de pozos de gas inactivos (abandonados), zona B, debido en el primer caso a la presencia de una gran falla geológica y en el segundo caso a causa de las relativas altas 85 concentraciones de U y Th presente en los minerales del suelo. 5. Se considera que la falla revelada es por donde ascienden los gases naturales desde zonas profundas del subsuelo. 6. La coincidencia espacial de las más altas concentraciones del Radón, más bajas concentraciones de actividad del 40 K, valores más negativos de KD y más positivos de DRAD, corroboran que, en las cercanı́as de las emanaciones de gas en el rı́o Tascabaña, está ocurriendo un flujo de hidrocarburos capaz de haber inducido las anomalı́as geoquı́micas superficiales observadas. 7. En las adyacencias de los pozos de gas abandonados (Zona B), al oeste de la región de estudio y entre el rı́o Tascabaña y los pozos de agua donde se encontró gas natural, se presentaron las más atas concentraciones de 238 Ueq y 232 T heq , lo que puede explicar las altas concentraciones de Radón encontradas en esa zona. 8. Al este de la región de estudio se presentaron valores muy bajos de 40 K, los valores más bajos de Radón, 238 Ueq y 232 T heq , ası́ como valores relativamente bajos de KD y positivos de DRAD, lo que de acuerdo al modelo de anomalı́as radiométricas sobre reservorios de petróleo y gas de tipo anticlinal, sugiere que esa zona está sobre un yacimiento de petróleo o gas. 9. Si bien los gases naturales que ingresan al acuı́fero pueden provenir de una fuente muy profunda, como un reservorio de gas, y condicionar las anomalı́as radiométricas observadas, no se descarta la posibilidad de que los gases naturales que penetran al acuı́fero, estén asociados a fugas de gas por averı́as a gran profundidad en la estructura de algunos pozos abandonados, ubicados al oeste de la región de estudio. 10. Se demostró que la aplicación de la técnica de análisis elemental con suspensiones simples en lugar de digestiones ácidas, medidas por TXRF, generaba muy baja reproducibilidad y alta incertidumbre en las mediciones, por lo que en la actualidad se están realizando ensayos aplicando FRX REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1] R.L Fleischer L.G. Turner. Correlations of radon and carbon isotopic measurements with petroleum and natural-gas al cement. Geophysics 49, 6:810–817, 1984. [2] J.E Tisley R.J Nicholls. Investigation of soil gas radon as a petroleum exploration technique. Ontario Geological Survey, Open File Report N 5876, 1993. [3] C.D. White. Radioactivity and oil-field location,. AAPG Bull, 7:290–291, 1923. [4] K.G. Bell C.D. Goodman W.L. Whitehead. Radioactivity of sedimentary rocks and associated petroleum. AAPG Bull, 24:1529–1547, 1940. [5] D. Schumacher. Surface geochemical exploration for oil and gas: New life for an old technology. THE LEADING EDGE MARCH, pages 258–261, 2000. [6] J. 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Modelación y aplicación de técnicas recursivas para determinar Radón y Torón en los poros del suelo utilizando celdas de centelleo y el equipo Pylon AB-5 en régimen cuasi-contı́nuo En una serie donde se producen desintegraciones sucesivas, como ocurre en las series radioactivas naturales, la evaluación temporal de las actividades de una cadena de desintegración que esté inicialmente vacı́a, excepto la actividad del núclido padre A1 (0), se puede calcular a partir de las ecuaciones convencionales de Bateman: Qi−1 Pi −λj t k=1 λk i=1 e Ai (t) = λi N0 Qi l=1,l6=j (λl − λj) (A.1) Donde λi constante de semidesintegración del i-ésimo elemento y N(0) es la cantidad de núcleos radiactivos para (t = 0). Conocidas las constantes de semidesintegración que proceden a cada elemento en las series naturales radiactivas del 238 U y del 232 T h, ası́ como la cantidad de núcleos radiactivos del elemento padre, se pueden obtener las ecuaciones que permiten calcular la actividad de cada radionúclido para un tiempo dado. En ambas series de naturales se forman y desintegran constantemente los gases nobles radiactivos Radón y Torón (220 Rn y 222 Rn), cuyo estudio reviste gran importancia en el presente trabajo. La acumulación de los productos de desintegración del puede expresar por la ecuación: Nn = NRn λ1 λ2 ...λn [ 220 Rn y 222 Rn en el caso general se e−λ1 t e−λn t + .. + ] (λ2 − λ1 )(λ3 − λ1 )..(λn−1 − λ1 ) (λ1 − λn )(λ2 − λn )..(λn−1 − λn ) (A.2) Si se considera que la acumulación de las hijas del 220 Rn y estos gases radiactivos, la ecuación anterior toma la forma: 222 Rn se realiza a partir de 90 (1 − eλa t ) λa (A.3) λa (1 − eλb t ) − λb (1 − eλa t ) λa(λa − λb ) (A.4) Na = A0a Nb = A0a Nc = A0a 1 λb e−λa t) λa e−λb t) λa λb e−λa t) − − + λc (λa − λc )(λa − λb ) (λc − λb )(λa − λb ) λc (λa − λc )(λc − λb ) (A.5) donde A0a es la actividad inicial del gas radioactivo (222 Rn o 220 Rn) y N a, N b y N c son las cantidades de núcleos radioactivos de sus hijas, respectivamente. El número de desintegraciones que se producen en el intervalo de tiempo [t1, t2] será entonces ∆Na (t1 , t2 ) = Na (0, t2 ) − Na (0, t1 ) , o sea: eλa t1 − eλa t2 λa (A.6) λa (eλa t1 − eλb t2 ) − λb (eλa t1 − eλa t2 ) λa (λa − λb ) (A.7) ∆Nb (t1 , t2 ) = Aa mientras que para su núcleo hijo: ∆Na (t1 , t2 ) = A0a Análogamente, a través de la ecuación B1 se pueden obtener las cantidades de desintegraciones para las demás hijas de los gases radioactivos. Si las desintegraciones se producen en el volumen activo de un detector de partı́culas alfa, el número de conteos registrados por el detector en el intervalo de tiempo [t1, t2] será igual al producto de la eficiencia de registro (S) (conteos/desintegraciones) por el número de desintegraciones que se producen en ese intervalo. A pesar de que los procesos de formación y desintegración radiactiva pueden ser expresados y calculados a partir de las ecuaciones de Bateman, es más conveniente el empleo de funciones con propiedades recursivas (Nyblom and Samuelsson) ya que ellas proporcionan de forma concisa y exacta estos procesos, son menos laboriosas que las ecuaciones de Bateman y se adaptan con facilidad a la programación en lenguajes sencillos como el QBasic. A.1.1. Definición y uso de funciones recursivas Si se define una función Eij como sigue: 91 n Ei,j = e−λi t , i=j Ei,j−1 (t)−Ei+1,j (t) , λj −λi i<j o (A.8) por medio de ellas se puede expresar la evolución temporal de las actividades de una cadena de desintegración que esté inicialmente vacı́a, excepto para la actividad del núcleo madre A01 . Las actividades de las hijas en un tiempo t serán: A1 (t) = A01 E1,1 (t)A2 (t) = A01 λ2 E1,2 (t)...An (t) = A01 λ2 λ3 ....λn E1,n (t) (A.9) A partir de la integral temporal simple de las funciones E se obtiene la función F, cuyo sentido fı́sico es describir el comportamiento temporal de las cadenas de desintegración establecidas por una fuente constante. Su definición es: ( Fi,j = 1−e−λi t , λi Fi,j−1 (t)−Fi+1,j (t) , λj −λi i=j i<j ) (A.10) También son útiles las funciones diferencias, ya que describen la actividad acumulada (número de desintegraciones) dentro de un intervalo de tiempo. Las funciones diferencia tienen las mismas propiedades recursivas que las funciones básicas. Sus definiciones son: ( ∆Ei,j (t1 , t2 ) = ∆Ei,j−1 (t)−∆Ei+1,j (t) λj −λi ( ∆Fi,j (t1 , t2 ) = A.1.2. e−λi t2 − e−λi t1 e−λi t2 −e−λi t1 (λi −λj ) ∆Fi,j−1 (t)−∆Fi+1,j (t) λj −λi Evaluación de la concentración de 222 Rn o , i=j , i<j , i=j , i<j 220 ) (A.11) ) (A.12) Rn en el aire del suelo En lo adelante se presenta un método alternativo apara evaluar simultáneamente las concentraciones de 222 Rn y 220 Rn en los poros del suelo, utilizando celdas de centelleo y el equipo Pylon AB-5 en régimen cuasi-continuo. La interpretación está basada en la simulación de la variación temporal de la concentración de los gases radioactivos en la celda, mientras que por medio de funciones recursivas son calculados los conteos registrados. La comparación de las evoluciones temporales de los conteos registrados experimentalmente con las teóricas, permite calcular simultáneamente las concentraciones de 222 Rn y 220 Rn. La determinación de 222 Rn en “grab samples”se realiza llenando la celda centelleante con el aire extraı́do del suelo, el cual se mantiene almacenado por lo menos entre 3 y 4 horas después del muestreo para permitir que los productos de desintegración del 222 Rn alcancen 92 el equilibrio radioactivo, luego la celda es contada al acoplarla al fotomultiplicador por un tiempo de conteo de aproximadamente 400 minutos. La determinación del 220 Rn por este método es prácticamente imposible debido a su corto periodo de semidesintegración. Sin embargo, en el régimen de medición continuo las desintegraciones de los gases radioactivos y sus productos de desintegración son detectadas en forma continua y si la medición se hace inmediatamente luego de tomada la muestra y los intervalos de tiempo de medición son pequeños, en principio durante los primeros intervalos de tiempo se debe reflejar la presencia de 220 Rn de encontrarse en la muestra gaseosa en cantidad apreciable. También es posible la detección de 220 Rn por el método de “grab samples”si la muestra se mide inmediatamente después de tomada (método cuasi-continuo). A.1.3. Simulación del proceso de medición Con el empleo de las funciones recursivas diferencias ∆Fi,j (t1 , t2 ) se pueden predecir los conteos en el Equipo Pylon (registrados con una eficiencia S), a partir del número de desintegraciones que ocurren en la celda en el intervalo de tiempo [t1, t2] debido a la actividad del gas radioactivo en la celda en el instante t. Este instante de tiempo marca la condición inicial de un proceso cı́clico donde la escala temporal comienza desde cero en cada medición, como ocurre en los regı́menes de medición continuo y de “grab sample”del Pylon con intervalos de medición st = t2 − t1. Los conteos por minuto (cpm) registrados por el Pylon, debido a la actividad del gas radioactivo contenido en la Celda de centelleo, en el intervalo de tiempo [t1, t2] es: C1 (t1 , t2 ) = SA∗g (t)∆F1,1 (t1 , t2 ) (A.13) donde A∗g es la actividad del Radón o Torón en el volumen de la celda es la función diferencia que describe la actividad acumulada del núcleo madre (número de desintegraciones) en el intervalo de tiempo [t1, t2]. En la desintegración de los gases radioactivos 220 Rn y 222 Rn se producen hijas alfa activas, las cuales van a contribuir con el conteo total acumulado en un intervalo de tiempo dado. Debido a que a la celda de centelleo solo penetran los gases radioactivos, la formación y desintegración de sus hijas alfa activas en la celda contribuirán con los conteos totales registrados por el Pylon en el intervalo de tiempo [t1, t2]. En tal caso los conteos aportados serán: C2 (t1 , t2 ) = SA∗g (t)λ2 [∆F1,2 (t1 , t2 ) + ∆F2,2 (t1 , t2 )] (A.14) 93 C3 (t1 , t2 ) = SA∗g (t)λ2 λ3 [∆F1,3 (t1 , t2 ) + ∆F2,3 (t1 , t2 ) + ∆F3,3 (t1 , t2 )] Cn (t1 , t2 ) = SA∗g (t)λ2 λ3 ...λn [∆F1,n (t1 , t2 ) + ∆F2,n (t1 , t2 ) + ... + ∆Fn,n (t1 , t2 )] (A.15) (A.16) Si se tienen en cuenta los aportes de n hijas, el número total de conteos en la unidad de tiempo será entonces: Cc,w (t1 , t2 ) = n X Ci (t1 , t2 ) (A.17) i=1 De esta manera, los conteos producidos por la desintegración de cada uno de los gases radioactivos y sus hijas en la celda de centelleo en el intervalo de tiempo [t1, t2] están dados por: Cc,w (t1 , t2 ) = SA1,w n Y λk k=2 n X 1 X ! ∆Fi,j (t1 , t2 ) (A.18) j=1 i=j 220 donde Aw Rn o del 222 Rn en los poros del suelo al 1 es la concentración volumétrica del comenzar su medición con el Pylon y en consecuencia los conteos totales registrados por el Pylon serán: Ctot = 2 X Cc,w (t1 , t2 ) (A.19) w=1 A.1.4. Consideraciones sobre el proceso de desintegración y condiciones experimentales de medición para la simulación y elaboración de los algoritmos de cálculo Los gases radioactivos 220 Rn y 222 Rn y sus productos de desintegración de vida corta emiten radiaciones α, β y γ durante los procesos de desintegración. Sus principales diagramas de desintegración se muestran en la Figura 1. A los primeros cinco productos de desintegración del 222 Rn se les denomina hija de vida corta, ya que sus periodos de semidesintegración son menores que 30 minutos. Los radionúclidos que le siguen son más estables por tener mayor vida media pudiéndose simplificar sus progenies hasta el quinto radionúclido. Las progenies del 220 Rn también llegan hasta el quinto radionúclido, pero en este caso el que le sigue ya es estable. Debido a que el aire es filtrado antes de entrar en la celda de centelleo, de los 94 componentes radioactivos presentes en el aire solo penetran las moléculas de 220 Rn y 220 Rn y serán registradas las partı́culas α de estos gases radioactivos y las generadas por sus hijas en un intervalo de tiempo de un minuto. Figura A.1. Principales diagramas de desintegración del 222 Rn (A) 220 Rn (B) y sus productos de desintegración.. Aunque el programa confeccionado tiene en cuenta la formación y desintegración de todas las hijas de los gases radioactivos (lo cual es imprescindible para que se forme la serie), para el cálculo de los aportes individuales al conteo total solo se consideraron las hijas alfa emisoras que presenten mayor probabilidad de formación en el relativo corto tiempo de recuento. De las hijas del 222 Rn se tuvieron en cuenta los radionúclidos 218 P o, 214 Bi y 214 P o. Se consideró que casi todo el 214 Bi (99.94 %) pasa por desintegración β − a 214 P o y solamente un 0.06 % produce partı́culas β − para formar al 210 T l. Como la vida media del 214 P o es muy corta (162µs), el equilibrio radioactivo entre el 214 Bi y el 214 P o se produce casi instantáneamente y prácticamente el 214 Bi emite simultáneamente una partı́cula α y una β y se desintegra inmediatamente a 210 P b. En el caso del 220 Rn se contemplaron el 216 P o, el 212 Bi (considerándose que el 36.2 % de este último pasa por emisión alfa a 208 T l, mientras que el resto pasa por desintegración β − a 212 P o) y el 212 P o. La vida media del último núclido es muy corta (0.8µs) y en consecuencia el equilibrio radioactivo entre el 212 Bi y el 212 P o se produce casi instantáneamente, pudiéndose decir que el 63.8 % de los núcleos de 212 Bi emiten simultáneamente partı́culas α y β, desintegrándose inmediatamente a 208 P b. Al simular los conteos registrados en régimen de “grab samples”, los cálculos demuestran que los radionúclidos 212 Bi, 212 P o y 214 Bi contribuyen muy poco a los conteos totales. Para las simulaciones se tuvo en cuenta el régimen cuasi-continuo establecido para las mediciones experimentales, el 95 cual consistió en 9 mediciones, cada una de 1 minuto, de manera tal que las dos primeras se realizaron con la bomba interna del Pylon succionando aire del suelo desde una profundidad de 60 cm. Los conteos debidos al Radón se obtienen del promedio de los últimos tres valores de conteos netos (conteos totales menos los conteos debidos al fondo de la celda), mientras que los conteos debidos al Torón corresponden al valor obtenido en el primer o segundo minuto. El Pylon AB-5 fue calibrado por intercomparación en una cámara de 222 Rn de la EPANarel (Montgomery, Alabama, USA), obteniéndose una eficiencia de registro de 0.028 conteos/desintegración. En las siguientes figuras se presentan los resultados obtenidos por simulaciones para concentraciones iniciales de Radón y Torón de 10 y 1000 Bq/m3 (A), 1000 y 1000 Bq/m3 (B) y 1000 y 10 Bq/m3 (C), respectivamente (las barras de error son al 10 %). Figura A.2. (A) 96 Figura A.3. (B) Figura A.4. (C) Como se puede observar de las figuras anteriores, con un error de un 10 % se puede asegurar que el promedio de las últimas tres mediciones de los conteos netos corresponden a los conteos correspondientes al 222 Rn independientemente de la relación entre las concentraciones de Radón y Torón. Este hecho se debe a que la vida media del Torón (56 s) es muy pequeña por lo que al transcurrir un tiempo de aproximadamente (6-7)τ 1/2 (≈ 360 s) prácticamente todo se ha desintegrado. Sin embargo, el valor más alto obtenido en el primer minuto corresponde a los conteos del Torón solo en el caso de que la concentración de éste sea mucho mayor que 97 la del Radón. A través de las mediciones realizadas con el Pylon es posible distinguir la procedencia del radón (del uranio o del torio), efectuando varios conteos sucesivos. Si el número de cuentas se mantiene o se incrementa, el isótopo dominante del radón es el 222 Rn. Si por el contrario, el número de cuentas disminuye, entonces predomina el 220 Rn. Teniendo en cuenta las contribuciones del 222 Rn (y su progenie) y del 220 Rn (y su progenie) a las cuentas netas totales en la medición del primer minuto (Ni ), y en el promedio de las últimas tres mediciones (Nf ), se obtuvieron dos ecuaciones donde quedaron como incógnitas las concentraciones de 222 Rn y 220 Rn. Su solución demostró que independientemente de los valores de concentraciones de ambos isótopos del Radón en los poros del suelo, estas se pueden calcular a partir de las siguientes expresiones: A.1.5. 222 Rn = Ni − 0, 6489Nf 0, 0293 (A.20) 222 Rn = Nf − 0, 0282Ni 0, 0352 (A.21) Comprobación experimental En la siguiente Figura se presenta una de los resultados de las mediciones realizadas durante los trabajos de campo y representa la dependencia tı́pica del número de conteos registrados por el Pylon. Durante los dos primeros minutos estuvo funcionando la bomba interna del Pylon para asegurar que hubiera pasado por la celda todo el aire contenido en los tubos y filtros y quedara llena con el aire de los poros del suelo. 98 Figura A.5. Dependencia temporal del número de cuentas registradas por el Pylon AB-5 en una medición de campo Aplicando las ecuaciones (B.20) y (B.21) se determinaron las concentraciones de 222 Rn y 220 Rn en la celda de centelleo, obteniéndose los valores de 1862 Bq/m3 y 6660 Bq/m3 , respectivamente, quedando entonces la relación Radón/Torón igual a 0,28. Se introdujeron esos valores en el programa confeccionado y se obtuvieron las contribuciones del 222 Rn y 220 Rn y sus progenies a los conteos simulados. En la Figura se presentan los resultados obtenidos, donde para la comparación se muestran además los resultados experimentales. Como se puede observar la metodologı́a desarrollada describe adecuadamente los resultados experimentales, por lo que es posible utilizar este simple método en mediciones de rutina para calcular las concentraciones de Radón y Torón en los poros del suelo. 99 Figura A.6. Resultado experimental y simulados APÉNDICE B Tablas de las actividades especı́ficas 673,2 794,1 722,4 619,6 727,5 679,2 709,9 753,9 686,1 645,4 710,6 802,6 774,8 779,4 715,5 726,8 736,7 703,5 617,2 635,7 786,2 BRVQ5 BRVM2 BRVM3 BRVM4 BRVM5 BRVMQ2 BRVMQ3 BRVMQ4 BRVMQ5 BRVMQ6 R BRVMQ6 BRVMQ7 BRVM12 BRVM13 BRVM15 BRVM16 BRVM10 BRVMQ8 BRVMQ15 BRVMQ16 R BRVMQ17 1922 3726 2234 3260 3030 1613 1745 1447 1896 2122 1686 1655 1529 1509 1468 1654 3374 2303 1531 1396 3681 1310 755,5 BRVQ2 11131 705 634 PATRON 46 64 50 59 57 43 44 40 46 49 44 42 42 41 41 44 60 51 42 40 63 40 81 518 65,89 202,29 105,45 154,60 134,34 53,18 61,87 40,52 65,43 75,15 58,76 62,66 51,12 45,40 45,75 59,48 156,17 109,78 48,67 37,04 188,17 34,09 0,08 0,07 0,07 0,08 0,07 0,08 0,08 0,08 0,08 0,08 0,08 0,08 0,09 0,08 0,08 0,08 0,08 0,08 0,07 0,09 0,2 0,11 Error Neto Neto Error Actividad Muestra 40K(1460) FONDO Peso neto Muestra 14000 Actividad Patron Tabla B.1. Actividad especı́fica del Potasio por muestra 400 Error 101 705,3 751 764,2 728,9 740,6 738,9 752,2 712,4 755,5 644 673,2 790 703,5 678 652,5 650,3 771,6 737,4 738,7 657,7 672,9 690,1 644 654 665,8 639,5 687,6 679,1 BRVMQ18 BRVMQ19 BRVMQ20 BRVMQ21 BRVMQ22 BRVMQ23 BRVMQ24 BRVQ1 BRVQ2 BRVQ4 BRVQ5 BRVQ7 BRVQ8 BRVQ11 EGM5 EGM6 EGM7 EGM8 EGMQ8 EGMQ9 EGMQ11 EGMQ12 F1 F2 F3 F4 NCV14M5 NCV14M6 1361 1665 1612 1452 1933 2285 1491 1686 1509 2111 1277 1239 1574 2185 1406 1452 1518 3681 3795 1310 1535 1944 1651 1665 1394 1694 1632 1712 43 44 44 92 47 177 42 45 42 48 39 38 43 50 40 40 41 63 65 40 42 47 43 43 40 43 43 44 41,12 59,43 60,37 47,76 79,93 104,43 48,48 62,06 52,04 81,02 33,02 29,46 56,88 96,55 44,01 45,20 43,81 188,17 204,24 34,09 49,59 70,11 54,50 55,18 40,24 55,09 52,54 60,78 0,09 0,1 0,08 0,2 0,08 0,1 0,09 0,08 0,09 0,08 0,09 0,08 0,09 0,08 0,09 0,07 0,07 0,08 0,07 0,08 0,08 0,08 0,09 0,08 0,09 0,08 0,08 0,07 102 669 659,8 615,6 604,6 632,3 738,1 715,1 673,8 596 678,9 691,8 675,2 547 710,1 530,4 686,2 723,5 511,9 647,4 638,2 636,3 724 650 620 616,8 609,7 661,8 587,4 NCV14M7 NCV14MQ6 NCV14MQ7 NCV14MQ8 NCV14MQ9 NCV14MQ10 NCV24MQ6 NCV24MQ7 NCV24MQ12 NCV29M3 NCV29M5 NCV29M6 NCV29M11 R NCV29MQ5 NCV29MQ6 NCV29MQ8 NCV29MQ9 NCV29MQ16 NCV29Q1 NCV29Q2 NCV29Q3 NCV29Q4 NCV29Q5 NCV29Q6 NCV29Q7 PAM4 PAM9 PAM11 3443 2045 3168 1391 3364 2573 1904 3217 2349 1955 2046 2118 1947 4987 2356 1706 1938 3309 2341 2207 1861 2038 1519 2533 2500 3379 1848 2619 61 98 59 94 61 54 46 59 52 49 103 48 46 203 51 102 47 61 50 50 46 48 43 53 53 61 47 54 198,41 86,19 171,96 47,34 182,56 122,33 70,49 168,05 109,65 82,19 111,51 83,13 77,04 343,65 98,97 77,90 77,73 160,22 102,58 107,27 73,03 79,35 46,94 123,06 126,38 184,90 73,74 121,78 0,07 0,1 0,07 0,1 0,07 0,07 0,08 0,07 0,10 0,08 0,10 0,09 0,08 0,1 0,08 0,1 0,08 0,07 0,08 0,08 0,08 0,07 0,08 0,07 0,08 0,07 0,09 0,08 103 644,3 498,8 535,2 631,2 651,1 638,9 576,2 712,7 823,4 648,3 606,8 601,8 631,8 585,3 684,1 622 530,3 638,1 648 608 717 669,7 712,6 658,1 689,5 691,7 544 594,1 PAM13 PAM15 PAM16 PAMQ8 PAMQ10 PAMQ13 PAMQ17 PAMQ18 PAMQ19 PAMQ21 PAMQ23 PAQ1 PAQ2 PAQ3 PAQ6 PAQ7 PAQ8 PASFGM1 PASFGM2 PASFGM3 PASFGM4 PASFGM5 PASFGM6 SGQ6 SGQ6 (2) SGQ4 SGMQ20 SGMQ16 3180 1846 1971 1419 1581 1916 2330 1923 2578 2663 2354 3501 1225 2130 2205 1483 2039 2515 1818 1242 1483 1358 2341 2168 3034 2258 2216 1506 59 109 93 93 86 46 51 46 94 54 51 172 92 91 92 99 99 97 90 46 42 94 95 49 58 92 116 87 177,33 89,28 77,91 44,08 56,66 72,34 103,29 72,31 131,13 128,62 110,00 224,43 35,59 88,67 109,09 52,42 94,36 126,97 73,08 27,76 46,47 48,24 109,00 95,65 157,06 123,52 128,95 52,92 0,1 0,2 0,1 0,1 0,1 0,08 0,09 0,07 0,09 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,09 0,09 0,1 0,1 0,1 0,1 104 641,7 774 729,5 719,2 758,5 517,1 565,8 795,8 527,7 609,8 618,5 691,9 797,2 709,8 742,9 684,6 604,1 660,3 611,1 604,4 689,6 785,2 608,8 739,5 556,7 680,5 634,4 727,4 SGMQ11 SGMQ8 SGMQ7R SGMQ7 SGMQ6 SGMQ5 SGMQ3 SGMQ1 SGM14 SGM13 SGM6 SGM5 SGM4 PASFGQ8 PASFGQ3 PASFGQ2 PASFGMQ24 PASFGMQ23 PASFGMQ22 PASFGMQ21 PASFGMQ20 PASFGMQ19 R PASFGMQ19 PASFGMQ18 PASFGMQ6 PASFGMQ5 PASFGMQ3 PASFGMQ2 1611 1883 2231 2665 1590 1969 2303 1799 2467 2046 2029 2401 2410 2375 2705 1772 1814 2104 2502 2050 2056 2050 1631 1922 1874 2023 1871 1605 42 97 51 101 42 47 51 46 106 97 49 52 53 51 54 44 88 92 53 48 48 94 101 46 46 48 45 74 53,02 79,04 95,45 149,87 50,94 88,38 86,63 67,53 124,09 93,41 85,35 119,51 106,01 95,69 119,94 56,97 68,23 96,28 125,44 108,49 72,26 101,19 76,23 68,30 69,19 76,91 64,12 59,70 0,08 0,1 0,08 0,09 0,08 0,08 0,1 0,1 0,1 0,1 0,08 0,07 0,07 0,08 0,1 0,1 0,1 0,1 0,07 0,1 0,1 0,1 0,1 0,08 0,08 0,1 0,07 0,1 105 641,6 605,3 648,9 PASFGMQ1 PASFGM16 PASFGM13 1823 2396 2193 45 52 49 73,34 118,92 98,72 0,08 0,08 0,1 106 673 794 722 620 728 679 710 754 686 645 711 803 775 779 716 727 737 704 617 636 786 705 751 764 729 741 739 752 712 756 644 673 790 704 678 653 650 772 737 739 658 673 690 644 BRVQ5 BRVM2 BRVM3 BRVM4 BRVM5 BRVMQ2 BRVMQ3 BRVMQ4 BRVMQ5 BRVMQ6 R BRVMQ6 BRVMQ7 BRVM12 BRVM13 BRVM15 BRVM16 BRVM10 BRVMQ8 BRVMQ15 BRVMQ16 R BRVMQ17 BRVMQ18 BRVMQ19 BRVMQ20 BRVMQ21 BRVMQ22 BRVMQ23 BRVMQ24 BRVQ1 BRVQ2 BRVQ4 BRVQ5 BRVQ7 BRVQ8 BRVQ11 EGM5 EGM6 EGM7 EGM8 EGMQ8 EGMQ9 EGMQ11 EGMQ12 F1 888,0 938,0 1213,0 1019,0 990,0 905,0 951,0 1159,0 1355,0 711,0 735,0 686,0 1063,0 2002,0 721,0 774,0 1083,0 826,0 735,0 733,0 818,0 733,0 603,0 829,0 1880,0 850,0 1187,0 1008,0 858,0 784,0 707,0 718,0 672,0 1454,0 679,0 717,0 882,0 791,0 944,0 1586,0 1566,0 788,0 801,0 1063,0 300 7739 721,0 90 65,0 36,0 40,0 38,0 38,0 37,0 37,0 39,0 42,0 33,0 34,0 33,0 39,0 51,0 32,0 34,0 39,0 35,0 34,0 33,0 36,0 34,0 31,0 34,0 49,0 35,0 41,0 39,0 35,0 34,0 34,0 34,0 33,0 43,0 33,0 35,0 36,0 35,0 36,0 46,0 44,0 34,0 34,0 39,0 32,0 49 140 Error 228Ac(911) Neto 756 3250 Error BRVQ2 605 RGTh-1 Actividad Patron Slicagel Peso neto Muestra 12,1 12,2 17,9 14,4 12,3 10,8 11,2 17,5 21,4 8,0 8,2 6,5 15,0 34,9 7,4 8,8 13,8 9,4 7,8 7,9 9,0 7,6 5,7 8,9 32,8 11,8 16,7 12,7 10,1 8,9 6,9 7,1 6,1 21,5 7,8 8,0 10,2 9,1 12,5 23,4 27,0 8,9 8,3 15,0 7,4 Neto 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 Error Actividad Muestra 732,0 659,0 913,0 782,0 779,0 674,0 765,0 799,0 966,0 528,0 535,0 521,0 779,0 1415,0 482,0 524,0 816,0 723,0 549,0 626,0 615,0 508,0 457,0 480,0 1387,0 673,0 2273,0 774,0 636,0 660,0 449,0 555,0 569,0 1033,0 490,0 569,0 627,0 587,0 599,0 1019,0 1144,0 548,0 545,0 779,0 482,0 183 5545 Neto 50,0 43,0 46,0 43,0 45,0 43,0 43,0 45,0 48,0 40,0 39,0 39,0 44,0 54,0 39,0 40,0 44,0 42,0 39,0 40,0 41,0 39,0 38,0 40,0 54,0 41,0 59,0 45,0 41,0 42,0 38,0 41,0 40,0 50,0 38,0 40,0 41,0 41,0 40,0 49,0 51,0 40,0 40,0 44,0 39,0 37 95 Error 228Ac(338) 15,6 12,6 19,9 16,7 14,8 12,2 13,8 17,4 22,0 9,3 9,2 7,8 16,2 35,1 7,3 8,8 15,4 13,4 9,1 11,1 10,4 7,9 7,1 6,9 34,7 14,6 54,5 14,7 11,4 12,2 6,3 8,8 8,8 21,9 8,7 10,3 10,8 10,4 11,2 21,1 28,4 9,3 8,4 16,2 7,3 Neto 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 Error Actividad Muestra Tabla B.2. Actividad especı́fica del Torio por muestra 130,0 167,0 176,0 166,0 172,0 154,0 188,0 148,0 188,0 120,0 125,0 67,0 148,0 347,0 102,0 132,0 226,0 132,0 135,0 142,0 140,0 152,0 129,0 142,0 340,0 109,0 207,0 140,0 163,0 117,0 151,0 139,0 147,0 320,0 122,0 111,0 113,0 179,0 154,0 239,0 292,0 127,0 95,0 148,0 102,0 0 1257 56,0 25,0 25,0 25,0 26,0 25,0 24,0 26,0 28,0 23,0 22,0 23,0 26,0 31,0 22,0 23,0 26,0 24,0 23,0 23,0 24,0 24,0 23,0 25,0 30,0 25,0 27,0 26,0 25,0 24,0 23,0 24,0 24,0 28,0 23,0 24,0 24,0 24,0 24,0 29,0 28,0 23,0 23,0 26,0 22,0 0 66 Error 208Tl(860) Neto 15,8 18,9 20,5 19,7 18,2 16,3 19,1 17,8 22,5 13,8 13,9 6,6 17,2 42,1 10,6 14,5 23,5 14,0 14,3 15,2 14,3 15,8 14,3 14,1 41,8 13,8 23,0 14,9 17,5 12,8 15,2 14,0 14,3 35,2 14,8 12,7 11,7 19,7 17,7 25,7 36,9 13,7 9,4 17,2 10,6 0,5 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,3 0,2 0,3 0,3 0,4 0,3 0,2 0,3 0,3 0,2 0,3 0,3 0,2 0,3 0,2 0,3 0,3 0,2 0,3 0,2 0,3 0,2 0,3 0,2 0,3 0,2 0,2 0,3 0,3 0,3 0,2 0,2 0,2 0,2 0,3 0,3 0,3 0,3 Error Actividad Muestra Neto 107 654 666 640 688 679 669 660 616 605 632 738 715 674 596 679 692 675 547 710 530 686 724 512 647 638 636 724 650 620 617 610 662 587 644 499 535 631 651 639 576 713 823 648 607 602 632 585 684 622 530 F2 F3 F4 NCV14M5 NCV14M6 NCV14M7 NCV14MQ6 NCV14MQ7 NCV14MQ8 NCV14MQ9 NCV14MQ10 NCV24MQ6 NCV24MQ7 NCV24MQ12 NCV29M3 NCV29M5 NCV29M6 NCV29M11 R NCV29MQ5 NCV29MQ6 NCV29MQ8 NCV29MQ9 NCV29MQ16 NCV29Q1 NCV29Q2 NCV29Q3 NCV29Q4 NCV29Q5 NCV29Q6 NCV29Q7 PAM4 PAM9 PAM11 PAM13 PAM15 PAM16 PAMQ8 PAMQ10 PAMQ13 PAMQ17 PAMQ18 PAMQ19 PAMQ21 PAMQ23 PAQ1 PAQ2 PAQ3 PAQ6 PAQ7 PAQ8 2079,0 725,0 899,0 967,0 808,0 1086,0 1091,0 855,0 805,0 1329,0 1038,0 923,0 1142,0 1673,0 1038,0 1922,0 816,0 1475,0 892,0 1856,0 765,0 2091,0 1757,0 1091,0 1884,0 1955,0 1353,0 1375,0 804,0 782,0 1467,0 930,0 1346,0 1361,0 1476,0 1028,0 1917,0 1162,0 1124,0 852,0 1852,0 2178,0 2137,0 1341,0 2204,0 752,0 1067,0 1101,0 632,0 908,0 80,0 60,0 61,0 65,0 62,0 67,0 69,0 60,0 44,0 42,0 66,0 67,0 39,0 48,0 68,0 76,0 63,0 45,0 60,0 49,0 59,0 51,0 48,0 39,0 49,0 50,0 43,0 72,0 35,0 34,0 77,0 36,0 70,0 42,0 46,0 38,0 50,0 40,0 39,0 41,0 49,0 70,0 52,0 42,0 51,0 47,0 38,0 39,0 62,0 36,0 44,3 9,0 11,6 15,1 10,6 17,3 17,2 11,3 8,1 19,1 16,9 12,9 17,1 28,7 18,2 43,0 10,6 26,4 11,8 33,7 10,0 38,2 29,6 14,4 32,9 34,3 21,5 27,8 9,2 9,3 29,1 11,7 25,3 20,8 22,5 14,2 35,9 16,9 15,2 9,9 32,4 41,1 39,4 20,9 37,6 8,8 14,7 16,6 6,6 12,3 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 1654,0 475,0 536,0 771,0 545,0 834,0 902,0 558,0 713,0 956,0 796,0 682,0 746,0 1253,0 817,0 1391,0 655,0 1123,0 601,0 1443,0 489,0 1579,0 1201,0 735,0 1367,0 1653,0 977,0 1119,0 588,0 544,0 1151,0 630,0 834,0 990,0 1201,0 688,0 1432,0 890,0 758,0 847,0 1394,0 1580,0 1588,0 975,0 1622,0 576,0 769,0 763,0 469,0 714,0 64,0 47,0 47,0 51,0 49,0 52,0 53,0 48,0 129,0 47,0 52,0 50,0 45,0 52,0 52,0 62,0 48,0 50,0 49,0 54,0 47,0 57,0 52,0 44,0 55,0 56,0 47,0 57,0 41,0 40,0 58,0 42,0 55,0 49,0 51,0 44,0 54,0 46,0 44,0 137,0 55,0 58,0 57,0 48,0 57,0 55,0 44,0 45,0 47,0 42,0 50,9 8,6 9,5 18,4 10,5 19,8 21,7 10,6 11,8 19,9 19,5 14,3 15,9 31,1 21,7 44,4 13,4 29,3 11,6 37,9 9,1 41,3 28,7 14,0 34,1 42,2 22,5 33,5 10,3 9,6 33,5 11,5 21,8 21,9 27,0 13,6 38,4 19,2 14,7 16,5 35,1 42,4 41,8 22,0 39,4 10,6 15,6 16,6 7,9 14,9 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,2 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,2 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 420,0 144,0 102,0 207,0 150,0 124,0 104,0 119,0 114,0 188,0 112,0 263,0 216,0 305,0 100,0 361,0 226,0 219,0 104,0 352,0 145,0 395,0 353,0 174,0 371,0 295,0 207,0 315,0 126,0 128,0 134,0 150,0 169,0 268,0 211,0 180,0 309,0 181,0 172,0 109,0 317,0 412,0 342,0 263,0 303,0 138,0 164,0 135,0 88,0 144,0 64,0 54,0 56,0 54,0 53,0 58,0 60,0 55,0 25,0 26,0 56,0 54,0 26,0 30,0 59,0 60,0 53,0 29,0 56,0 31,0 52,0 32,0 29,0 25,0 30,0 31,0 27,0 58,0 24,0 23,0 67,0 24,0 60,0 27,0 30,0 26,0 29,0 26,0 26,0 29,0 30,0 31,0 31,0 28,0 32,0 23,0 26,0 25,0 53,0 25,0 61,9 18,1 11,7 27,7 18,6 16,1 13,4 14,4 10,8 20,6 15,2 32,2 25,9 37,8 14,6 56,6 27,4 29,2 12,3 45,2 18,4 49,8 42,5 18,8 45,6 36,2 25,0 48,1 13,6 14,6 19,8 16,5 24,2 31,0 23,9 20,7 40,5 21,0 18,8 11,6 39,2 53,3 43,5 31,2 35,4 15,9 18,7 16,5 10,3 17,2 0,2 0,5 0,6 0,3 0,4 0,5 0,7 0,5 0,3 0,2 0,6 0,3 0,2 0,2 0,7 0,2 0,3 0,2 0,6 0,2 0,4 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,3 0,3 0,3 0,6 0,2 0,4 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,3 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,3 0,7 0,3 108 544 594 642 774 730 719 759 517 566 796 528 610 619 692 797 710 743 685 604 660 611 604 690 785 609 740 557 681 634 727 642 605 649 Peso neto 605 SGMQ20 SGMQ16 SGMQ11 SGMQ8 SGMQ7R SGMQ7 SGMQ6 SGMQ5 SGMQ3 SGMQ1 SGM14 SGM13 SGM6 SGM5 SGM4 PASFGQ8 PASFGQ3 PASFGQ2 PASFGMQ24 PASFGMQ23 PASFGMQ22 PASFGMQ21 PASFGMQ20 PASFGMQ19 R PASFGMQ19 PASFGMQ18 PASFGMQ6 PASFGMQ5 PASFGMQ3 PASFGMQ2 PASFGMQ1 PASFGM16 PASFGM13 Muestra RGTh-1 3250 Actividad Patron 90 Error 34,0 42,0 39,0 34,0 61,0 37,0 75,0 33,0 43,0 39,0 38,0 74,0 73,0 57,0 47,0 39,0 40,0 38,0 32,0 64,0 62,0 37,0 34,0 34,0 63,0 61,0 34,0 37,0 36,0 35,0 58,0 44,0 62,0 61,0 55,0 59,0 40,0 44,0 32,0 64,0 45,0 61,0 10576 Neto 1086,0 1338,0 42,0 48,0 39,0 38 117 Error 208Tl(583) 789,0 1201,0 1084,0 794,0 838,0 958,0 1580,0 708,0 1368,0 1036,0 1069,0 1233,0 1191,0 1074,0 1667,0 1080,0 1154,0 1031,0 604,0 763,0 776,0 998,0 822,0 742,0 794,0 820,0 814,0 932,0 894,0 829,0 575,0 1498,0 877,0 719,0 794 692 SGQ4 625,0 BRVM2 690 SGQ6 (2) 500,0 673 658 SGQ6 1121,0 BRVQ5 713 PASFGM6 1468,0 238 670 PASFGM5 730,0 793,0 717 PASFGM4 1050,0 756 608 PASFGM3 1585,0 1483,0 BRVQ2 648 PASFGM2 Slicagel 638 PASFGM1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,2 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 10,2 15,5 7,0 Neto 0,1 0,1 0,1 Error Actividad Muestra 10,0 19,7 16,1 9,0 11,2 12,8 30,4 7,3 23,2 12,4 14,7 20,4 19,3 15,5 29,9 15,1 15,2 13,6 5,0 8,8 10,2 15,1 13,1 7,3 11,5 13,3 9,0 11,6 10,8 9,0 5,7 26,6 14,0 8,0 6,2 4,0 15,2 23,0 7,9 16,3 26,2 24,5 40,0 47,0 43,0 41,0 47,0 43,0 60,0 39,0 48,0 43,0 44,0 56,0 56,0 140,0 52,0 44,0 46,0 43,0 38,0 48,0 48,0 42,0 41,0 40,0 49,0 47,0 40,0 43,0 43,0 41,0 43,0 49,0 49,0 47,0 44,0 45,0 46,0 51,0 39,0 51,0 51,0 48,0 257,0 346,0 225,0 87 2387 Neto 28,0 32,0 27,0 40 81 Error 212Bi(727) 539,0 860,0 771,0 634,0 506,0 663,0 1228,0 435,0 1103,0 789,0 788,0 979,0 892,0 1147,0 1273,0 761,0 871,0 749,0 536,0 581,0 570,0 695,0 626,0 509,0 579,0 573,0 574,0 782,0 689,0 586,0 368,0 1131,0 660,0 543,0 449,0 361,0 822,0 1217,0 536,0 722,0 1196,0 1096,0 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,2 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,2 0,1 0,1 0,1 0,1 0,2 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 9,2 16,4 7,8 Neto 0,2 0,2 0,2 Error Actividad Muestra 10,1 20,5 16,8 11,4 9,3 12,9 34,4 6,2 27,7 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0,2 0,2 0,1 0,2 0,3 0,3 0,2 0,2 0,2 0,2 0,3 0,2 0,2 0,2 0,2 0,3 0,1 0,2 0,4 2106,0 3793,0 3223,0 2352,0 2228,0 2828,0 4828,0 1942,0 4447,0 2924,0 3115,0 4132,0 892,0 4441,0 5353,0 3346,0 3346,0 3091,0 1992,0 2297,0 2351,0 2813,0 2671,0 2215,0 2372,0 2198,0 2381,0 2745,0 2774,0 2621,0 1667,0 4402,0 2742,0 2161,0 68,0 83,0 77,0 70,0 68,0 74,0 94,0 65,0 88,0 78,0 78,0 87,0 56,0 106,0 96,0 81,0 82,0 77,0 66,0 68,0 69,0 75,0 73,0 68,0 70,0 67,0 68,0 74,0 74,0 71,0 59,0 88,0 71,0 66,0 8,6 8,8 20,0 15,5 9,2 9,8 12,4 28,8 6,9 24,0 11,2 13,9 22,2 1,9 22,1 29,8 15,2 14,0 13,3 6,6 9,3 10,8 13,8 14,9 7,7 11,9 11,8 8,9 11,3 11,3 9,9 6,3 24,3 15,0 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 112 673,2 794,1 722,4 619,6 727,5 679,2 709,9 753,9 686,1 645,4 710,6 802,6 774,8 779,4 715,5 726,8 736,7 703,5 617,2 635,7 786,2 705,3 751,0 764,2 728,9 740,6 738,9 752,2 712,4 755,5 644,0 673,2 790,0 703,5 678,0 652,5 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25,3 10,2 14,6 12,1 7,6 9,3 6,0 8,0 6,8 20,4 7,8 10,0 10,7 7,7 8,4 18,0 18,3 9,6 7,5 10,0 6,0 Neto 1011,0 30 Actividad Muestra Neto Error 214Bi(609) 755,5 4940 Error BRVQ2 656 RGU-1 Actividad Silicagel Peso neto Muestra 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,2 0,1 Error 367,0 372,0 387,0 352,0 417,0 421,0 387,0 512,0 522,0 283,0 250,0 284,0 369,0 679,0 334,0 279,0 368,0 293,0 321,0 219,0 301,0 245,0 281,0 386,0 673,0 332,0 464,0 348,0 285,0 380,0 224,0 325,0 313,0 636,0 327,0 429,0 409,0 309,0 304,0 491,0 558,0 377,0 294,0 334,0 41 5566 Neto 214Bi(1120) 73,0 29,0 31,0 30,0 32,0 29,0 29,0 33,0 34,0 26,0 28,0 27,0 31,0 37,0 26,0 27,0 30,0 27,0 28,0 27,0 27,0 28,0 27,0 30,0 37,0 29,0 34,0 32,0 28,0 29,0 26,0 28,0 29,0 34,0 27,0 28,0 30,0 29,0 29,0 34,0 33,0 28,0 28,0 26,0 61 130 Error 14,8 14,1 15,1 13,9 14,9 15,1 13,2 21,2 21,6 10,5 8,7 9,0 14,3 29,1 11,4 9,8 12,7 10,0 11,1 7,2 10,0 8,0 10,0 12,9 29,2 13,8 17,6 12,2 9,8 13,9 6,9 10,7 9,9 24,6 13,0 16,6 14,3 11,1 11,4 18,1 24,5 13,6 9,3 -1,8 11,4 Neto Actividad Muestra Tabla B.3. Actividad especı́fica del Uranio por muestra 0,3 0,2 0,2 0,2 0,2 0,1 0,1 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,1 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,1 0,2 0,1 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,1 Error 249,0 385,0 410,0 390,0 464,0 364,0 389,0 456,0 422,0 305,0 290,0 314,0 338,0 656,0 310,0 280,0 445,0 315,0 275,0 302,0 311,0 295,0 296,0 367,0 621,0 282,0 454,0 398,0 292,0 308,0 286,0 354,0 323,0 528,0 299,0 372,0 416,0 304,0 312,0 517,0 408,0 351,0 334,0 338,0 310,0 156 5600 Neto 214Bi(1764) 161,0 23,0 25,0 23,0 24,0 22,0 25,0 25,0 24,0 22,0 21,0 22,0 21,0 29,0 21,0 21,0 25,0 23,0 22,0 21,0 21,0 23,0 22,0 23,0 29,0 23,0 25,0 25,0 22,0 22,0 21,0 22,0 22,0 28,0 21,0 23,0 25,0 22,0 23,0 27,0 27,0 23,0 21,0 21,0 21,0 133 207 Error 4,3 9,9 11,2 10,6 12,4 8,4 9,0 13,7 12,1 6,5 5,7 6,0 8,0 23,1 6,1 5,2 11,4 6,4 4,8 6,0 6,0 5,5 5,9 8,0 21,8 6,1 12,6 9,8 5,6 6,3 5,0 7,6 6,2 15,6 6,6 9,4 10,3 6,2 6,8 14,8 12,1 8,0 6,7 8,0 6,1 Neto Actividad Muestra 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,2 0,1 0,2 0,2 0,2 0,1 0,1 0,1 0,2 0,1 0,2 0,1 0,1 0,2 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,9 0,1 Error 0,7 0,1 113 654,0 665,8 639,5 687,6 679,1 669,0 659,8 615,6 604,6 632,3 738,1 715,1 673,8 596,0 678,9 691,8 675,2 547,0 710,1 530,4 686,2 723,5 511,9 647,4 638,2 636,3 724,0 650,0 620,0 616,8 609,7 661,8 587,4 644,3 498,8 535,2 631,2 651,1 638,9 576,2 712,7 823,4 648,3 606,8 601,8 631,8 585,3 684,1 622,0 530,3 F2 F3 F4 NCV14M5 NCV14M6 NCV14M7 NCV14MQ6 NCV14MQ7 NCV14MQ8 NCV14MQ9 NCV14MQ10 NCV24MQ6 NCV24MQ7 NCV24MQ12 NCV29M3 NCV29M5 NCV29M6 NCV29M11 R NCV29MQ5 NCV29MQ6 NCV29MQ8 NCV29MQ9 NCV29MQ16 NCV29Q1 NCV29Q2 NCV29Q3 NCV29Q4 NCV29Q5 NCV29Q6 NCV29Q7 PAM4 PAM9 PAM11 PAM13 PAM15 PAM16 PAMQ8 PAMQ10 PAMQ13 PAMQ17 PAMQ18 PAMQ19 PAMQ21 PAMQ23 PAQ1 PAQ2 PAQ3 PAQ6 PAQ7 PAQ8 2512,0 1178,0 1301,0 1382,0 1225,0 1535,0 1567,0 1188,0 1388,0 1946,0 1458,0 1217,0 1610,0 2750,0 1585,0 2568,0 1136,0 2098,0 1307,0 3098,0 1197,0 3038,0 2575,0 1620,0 2988,0 3441,0 2505,0 2211,0 1214,0 1230,0 2330,0 1385,0 2026,0 2295,0 2802,0 1711,0 2895,0 2037,0 1600,0 1207,0 3136,0 3381,0 3103,0 2272,0 3250,0 1014,0 1695,0 1743,0 1164,0 1370,0 69,0 53,0 54,0 57,0 54,0 59,0 58,0 53,0 65,0 52,0 58,0 55,0 49,0 61,0 57,0 68,0 54,0 55,0 55,0 64,0 52,0 65,0 60,0 50,0 64,0 68,0 59,0 64,0 44,0 44,0 65,0 47,0 63,0 56,0 62,0 50,0 63,0 54,0 49,0 49,0 64,0 67,0 65,0 56,0 66,0 51,0 50,0 50,0 51,0 46,0 27,0 9,1 9,4 11,9 9,4 13,2 13,5 8,8 8,5 14,9 13,0 9,2 13,0 25,2 15,5 29,5 8,3 19,8 9,8 29,8 9,4 28,6 22,7 11,8 27,4 31,9 22,1 24,2 8,1 8,7 24,8 9,9 20,4 19,1 23,5 13,4 28,2 16,7 11,7 7,9 29,1 33,1 29,5 19,4 28,6 6,7 13,1 14,6 8,3 10,5 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,0 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,0 0,1 0,0 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 621,0 257,0 314,0 516,0 344,0 451,0 358,0 254,0 375,0 475,0 547,0 431,0 395,0 654,0 476,0 564,0 399,0 562,0 336,0 780,0 256,0 967,0 611,0 432,0 752,0 774,0 645,0 524,0 343,0 330,0 654,0 327,0 579,0 525,0 668,0 445,0 653,0 477,0 382,0 310,0 722,0 842,0 760,0 565,0 819,0 256,0 456,0 481,0 266,0 329,0 83,0 71,0 74,0 79,0 74,0 73,0 78,0 71,0 29,0 32,0 71,0 75,0 30,0 36,0 72,0 87,0 70,0 35,0 74,0 37,0 73,0 39,0 36,0 31,0 39,0 39,0 35,0 80,0 29,0 29,0 90,0 30,0 75,0 32,0 37,0 32,0 36,0 32,0 30,0 31,0 37,0 39,0 38,0 34,0 38,0 31,0 31,0 31,0 72,0 29,0 32,1 10,2 11,7 23,8 14,1 20,0 15,3 9,6 11,9 17,9 25,8 17,9 15,9 28,5 23,8 30,7 16,3 26,0 13,1 35,5 10,2 43,8 25,7 15,8 32,8 33,7 27,4 27,7 12,2 12,4 33,9 11,8 28,8 21,0 26,6 17,5 30,1 19,0 14,0 10,7 31,6 38,9 34,3 23,3 34,1 9,3 17,7 20,2 9,9 12,9 0,4 0,4 0,5 0,3 0,4 0,4 0,3 0,4 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,3 0,2 0,4 0,1 0,5 0,1 0,4 0,1 0,1 0,1 0,1 0,2 0,1 0,2 0,2 0,2 0,3 0,2 0,2 0,1 0,1 0,1 0,1 0,2 0,1 0,2 0,1 0,1 0,1 0,2 0,1 0,2 0,3 0,2 0,5 0,2 478,0 418,0 627,0 598,0 575,0 350,0 509,0 345,0 369,0 445,0 561,0 400,0 389,0 578,0 414,0 828,0 410,0 513,0 374,0 716,0 323,0 702,0 583,0 434,0 710,0 784,0 560,0 920,0 299,0 279,0 711,0 355,0 720,0 550,0 676,0 442,0 614,0 469,0 414,0 318,0 699,0 740,0 702,0 494,0 742,0 315,0 425,0 421,0 404,0 380,0 179,0 145,0 129,0 139,0 131,0 158,0 152,0 144,0 24,0 25,0 146,0 145,0 24,0 29,0 151,0 153,0 142,0 27,0 147,0 20,0 89,0 30,0 29,0 25,0 30,0 32,0 28,0 131,0 22,0 22,0 151,0 23,0 149,0 26,0 30,0 24,0 29,0 26,0 24,0 25,0 30,0 30,0 31,0 27,0 32,0 24,0 25,0 25,0 82,0 23,0 18,1 12,5 20,5 22,5 19,7 9,6 17,3 8,7 7,7 12,1 20,9 11,4 10,7 19,9 14,3 40,1 11,7 18,1 9,8 27,3 8,1 26,2 19,6 11,4 25,9 29,3 18,6 44,4 5,9 5,3 31,1 8,3 30,7 17,4 22,4 12,5 22,9 13,8 10,7 6,5 25,6 28,7 26,4 15,2 26,1 7,0 11,6 12,3 11,1 10,2 0,6 0,6 0,4 0,7 0,5 0,9 0,4 0,5 0,3 0,4 0,3 0,4 0,4 0,2 0,7 0,2 0,7 0,1 0,7 0,1 0,3 0,1 0,1 0,1 0,1 0,2 0,1 0,2 0,3 0,2 0,4 0,1 0,3 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,3 0,1 0,9 0,1 114 4940 648,0 608,0 717,0 669,7 712,6 658,1 689,5 691,7 544,0 594,1 641,7 774,0 729,5 719,2 758,5 517,1 565,8 795,8 527,7 609,8 618,5 691,9 797,2 709,8 742,9 684,6 604,1 660,3 611,1 604,4 689,6 785,2 608,8 739,5 556,7 680,5 634,4 727,4 641,6 605,3 648,9 Peso neto 656 PASFGM2 PASFGM3 PASFGM4 PASFGM5 PASFGM6 SGQ6 SGQ6 (2) SGQ4 SGMQ20 SGMQ16 SGMQ11 SGMQ8 SGMQ7R SGMQ7 SGMQ6 SGMQ5 SGMQ3 SGMQ1 SGM14 SGM13 SGM6 SGM5 SGM4 PASFGQ8 PASFGQ3 PASFGQ2 PASFGMQ24 PASFGMQ23 PASFGMQ22 PASFGMQ21 PASFGMQ20 PASFGMQ19 R PASFGMQ19 PASFGMQ18 PASFGMQ6 PASFGMQ5 PASFGMQ3 PASFGMQ2 PASFGMQ1 PASFGM16 PASFGM13 Muestra 44,0 52,0 48,0 44,0 52,0 46,0 69,0 41,0 52,0 50,0 49,0 64,0 63,0 62,0 59,0 52,0 51,0 49,0 41,0 53,0 52,0 48,0 47,0 45,0 54,0 53,0 44,0 48,0 47,0 44,0 47,0 53,0 53,0 51,0 48,0 48,0 52,0 56,0 42,0 56,0 59,0 53,0 673,2 794,1 BRVQ5 BRVM2 791,0 847,0 685,0 755,5 BRVQ2 17091 45,0 48,0 43,0 33,0 144 214Pb (295) Neto Error 187,0 30 Error 1220,0 1817,0 1511,0 1159,0 1171,0 1307,0 2687,0 944,0 1898,0 1656,0 1658,0 2119,0 2083,0 1598,0 2475,0 1746,0 1772,0 1510,0 1084,0 1264,0 1198,0 1497,0 1401,0 1187,0 1278,0 1353,0 1224,0 1464,0 1516,0 1187,0 863,0 1849,0 1261,0 1027,0 920,0 977,0 1842,0 2336,0 1019,0 1303,0 2393,0 1874,0 Silicagel RGU-1 Actividad 638,1 PASFGM1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 7,3 9,4 6,3 0,1 0,2 0,1 Actividad Muestra Neto Error 9,1 16,2 12,2 7,6 8,8 9,5 27,8 5,6 17,0 11,2 12,7 19,5 18,9 12,7 23,3 13,7 12,8 11,0 6,3 9,0 9,3 12,7 13,5 7,2 11,1 13,1 7,8 10,4 10,8 7,4 5,6 16,9 11,4 6,7 5,8 6,6 14,0 19,7 6,4 10,6 20,9 16,0 29,0 33,0 30,0 28,0 78,0 30,0 89,0 27,0 32,0 32,0 30,0 86,0 76,0 40,0 34,0 33,0 32,0 31,0 28,0 77,0 70,0 31,0 29,0 29,0 81,0 75,0 30,0 29,0 30,0 28,0 67,0 33,0 77,0 74,0 68,0 71,0 32,0 34,0 27,0 84,0 35,0 31,0 1440,0 1515,0 1178,0 438,0 30623 49,0 51,0 46,0 39,0 187 214Pb(351) Neto Error 322,0 490,0 344,0 362,0 245,0 333,0 531,0 264,0 484,0 514,0 480,0 453,0 511,0 439,0 525,0 419,0 527,0 439,0 260,0 304,0 341,0 378,0 315,0 366,0 265,0 327,0 298,0 353,0 347,0 341,0 275,0 483,0 353,0 258,0 191,0 182,0 458,0 535,0 280,0 202,0 557,0 430,0 0,2 0,2 0,4 0,2 0,5 0,2 0,2 0,2 0,1 0,3 0,2 0,3 0,2 0,2 0,1 0,2 0,2 0,3 0,3 0,3 0,3 0,2 0,4 0,3 0,4 0,3 0,2 0,2 0,3 0,2 0,5 0,4 0,6 0,7 0,4 0,5 0,2 0,5 0,2 0,5 0,2 0,4 6,8 8,6 5,3 0,1 0,1 0,1 Actividad Muestra Neto Error 12,7 21,8 13,8 12,9 9,4 12,6 25,8 8,8 21,3 17,7 18,7 20,0 22,6 17,7 23,5 16,2 19,2 16,4 8,1 11,1 14,2 16,2 15,2 12,0 11,6 16,2 9,9 12,7 12,3 11,4 10,7 21,8 16,8 9,2 6,4 6,3 17,2 21,6 9,8 7,8 23,4 17,9 23,0 26,0 23,0 23,0 94,0 22,0 152,0 21,0 27,0 25,0 25,0 172,0 143,0 30,0 28,0 25,0 25,0 24,0 22,0 89,0 121,0 23,0 23,0 23,0 100,0 143,0 21,0 24,0 24,0 24,0 145,0 26,0 145,0 126,0 85,0 154,0 25,0 25,0 22,0 148,0 26,0 26,0 379,0 326,0 239,0 0,0 894 53,0 58,0 52,0 0,0 127 234Th(63) Neto Error 369,0 433,0 377,0 352,0 271,0 329,0 832,0 288,0 456,0 456,0 415,0 448,0 872,0 410,0 551,0 433,0 466,0 366,0 306,0 484,0 715,0 371,0 320,0 331,0 289,0 366,0 328,0 397,0 415,0 338,0 269,0 453,0 376,0 551,0 272,0 161,0 452,0 452,0 290,0 456,0 501,0 490,0 0,1 0,1 0,4 0,1 0,5 0,1 0,2 0,1 0,1 0,4 0,2 0,5 0,2 0,1 0,1 0,1 0,1 0,3 0,2 0,3 0,2 0,1 0,4 0,5 0,4 0,5 0,1 0,1 0,6 0,1 0,9 0,3 0,7 1,2 0,4 1,0 0,1 0,4 0,1 0,4 0,4 0,4 86,5 87,8 57,3 0,4 0,4 Actividad Muestra Neto Error 9,8 13,6 10,3 8,0 5,4 7,6 36,1 5,3 14,7 11,4 11,2 14,4 34,9 11,4 19,5 12,0 12,4 8,8 5,6 14,1 26,9 10,5 9,2 6,5 7,0 12,1 6,7 10,0 10,6 7,0 5,2 14,9 12,0 17,0 5,0 0,2 12,4 13,2 5,6 14,7 15,8 15,6 115 722,4 619,6 727,5 679,2 709,9 753,9 686,1 645,4 710,6 802,6 774,8 779,4 715,5 726,8 736,7 703,5 617,2 635,7 786,2 705,3 751 764,2 728,9 740,6 738,9 752,2 712,4 755,5 644 673,2 790 703,5 678 652,5 650,3 771,6 737,4 738,7 657,7 672,9 690,1 644 654 665,8 639,5 687,6 679,1 669 659,8 615,6 BRVM3 BRVM4 BRVM5 BRVMQ2 BRVMQ3 BRVMQ4 BRVMQ5 BRVMQ6 R BRVMQ6 BRVMQ7 BRVM12 BRVM13 BRVM15 BRVM16 BRVM10 BRVMQ8 BRVMQ15 BRVMQ16 R BRVMQ17 BRVMQ18 BRVMQ19 BRVMQ20 BRVMQ21 BRVMQ22 BRVMQ23 BRVMQ24 BRVQ1 BRVQ2 BRVQ4 BRVQ5 BRVQ7 BRVQ8 BRVQ11 EGM5 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