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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.64.2008.tde-27042009-112317
Documento
Autor
Nome completo
José Flávio Macacini
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Piracicaba, 2008
Orientador
Banca examinadora
Fernandes, Elisabete Aparecida De Nadai (Presidente)
Bacchi, Marcio Arruda
Libardi, Paulo Leonel
Nascimento Filho, Virgilio Franco do
Silva, Nivaldo Carlos da
Título em português
Desenvolvimento de método para quantificação de taxa de exalação de 222Rn em bacia de rejeitos radioativos e estudo de solo como material mitigador
Palavras-chave em português
Adsorção
Carvão ativado
Espectrometria
Radiação gama
Rejeitos de mineração
Resumo em português
As Indústrias Nucleares Brasileiras (INB) processaram 2,32 10´X POT.6' t de minério de urânio em sua Unidade de Tratamento de Minério (UTM - Caldas) localizada no Planalto de Poços de Caldas. A instalação depositou, durante 16 anos de operação com minério de urânio, 2,39 10´X POT.9' kg de rejeito sólido, com concentração de atividade média de 226Ra no rejeito igual a 7311 ± 184 Bq kg-1, na bacia de rejeitos radioativos. A maior parte dos átomos de 222Rn gerados no rejeito radioativo da bacia fica presa na matriz mineral, porém, uma fração se liberta dela e emana. O 222Rn ao atingir o espaço poroso do rejeito migra para a fronteira rejeito-atmosfera exalando. As propriedades características de transporte do 222Rn e dano biológico de seus descendentes transformam esta pequena cadeia de decaimentos radioativos em um flagelo da natureza. Devido a isto, a bacia de rejeitos radioativos da UTM Caldas foi o centro de estudos deste trabalho. Assim, foi desenvolvida metodologia para quantificação da taxa de exalação de 222Rn na bacia e o solo de suas imediações foi avaliado experimentalmente como material de cobertura para atenuação da sua taxa de exalação. O coletor de 222Rn desenvolvido, denominado 607, foi construído em alumínio, fundamentando-se nas propriedades de adsorção do carvão ativado. Diferentemente do coletor de grande área normatizado pela United States Environmental Protection Agency (USEPA), mostrou-se exato e preciso com relação à coadsorção de até 7,00 g de vapor dágua em tempo de amostragem menor que 5,0 dias. Estas propriedades foram verificadas devido à criação de um padrão de taxa de exalação de 222Rn preparado com caldasito, minério de urânio com alta concentração de 226Ra (26611 ± 581 Bq kg-1) moído na faixa granulométrica de 1,168 mm a 0,589 mm. Somam-se ainda as vantagens de, operacionalmente, o coletor 607 oferecer maior agilidade devido à sua área de amostragem ser 7 vezes menor que o coletor de grande área e, após montagem, aceitar armazenamento em fornos com temperaturas de 72 oC. As amostragens de taxas de exalação de 222Rn na bacia de rejeitos radioativos foram realizadas com o coletor 607 seguindo o delineamento experimental da USEPA. Os resultados médios foram: para a asa oeste, iguais a 1,30 ± 1,24 Bq m-2 s-1 no inverno de 2006 e 2,11 ± 2,12 Bq m-2 s-1 no verão de 2007; para a asa norte, iguais a 1,15 ± 1,67 Bq m-2 s-1 no inverno e 1,03 ± 1,26 Bq m-2 s-1 no verão, ambos obtidos em 2007. Estes valores permitiram avaliar uma cobertura de solo colocada sobre a bacia de rejeitos que reduzisse a taxa de exalação de 222Rn para valores abaixo do limite de 0,74 Bq m-2 s-1 da USEPA. Este estudo foi realizado em colunas de solo-rejeito utilizando solo das imediações da bacia de rejeitos e seguindo os procedimentos de compactação da United States Regulatory Nuclear Commission (USRNC). Os resultados indicaram camadas redutoras de 0,14 m e 0,20 m para as asas norte e oeste da bacia de rejeitos radioativos da UTM Caldas, respectivamente
Título em inglês
Develop of a method for Radon-222 exhalation rate quantification in a dry area of an radiation tailing dam and soil studies as a mitigatin material
Palavras-chave em inglês
Activated charcoal
Adsorption
Gamma radiation
Radioative waste
Spectrometry
Resumo em inglês
The Brazilian uranium mining company (INB) processed 2.32 10´X POT.6' tons of uranium ore in its ore treatment unit (UTM - Caldas), located in the Poços de Caldas plateau. During 16 years of operation, this unit discarded 2.39 10´X POT.6' tons of solid waste in a tailing dam, with an average activity concentration of 226Ra of 7311 ± 184 Bq kg-1. Most of the atoms of 222Rn generated from the radioactive waste of the tailing dam remain bounded to the mineral structure. However, a fraction of these atoms can be released from the mineral structure and then emanate. Reaching the porous space of the waste piles, the 222Rn moves towards the interface waste-atmosphere, exhaling into the atmosphere. The featuring properties of the 222Rn transport and the biological damage caused by its progeny transform this small chain of radionuclides into a scourge of nature. Because of that, the dry area of the tailing dam was the scope of this work. A methodology was developed for quantifying the exhalation rate of 222Rn. Moreover, the soil from its surroundings was experimentally evaluated as a cover material to reduce the exhalation of 222Rn. A collector of 222Rn was developed, being denominated 607. This collector was proved to be exact and precise after laboratory tests, when a standard for 222Rn exhalation was prepared with caldasito, an uranium ore with high concentration of 226Ra (26611 ± 581 Bq kg-1), crushed to the granulometric interval from 1.168 mm to 0.589 mm. The results of 222Rn exhalation rate using the collector 607 were not influenced by the adsorption of water steam, considering sampling periods lower than 5 days and mass of water steam lower than 7 g. Sampling for measuring 222Rn exhalation rates in the dry area of the tailing dam was carried out using the collector 607, following the experimental design established by the United States Environmental Protection Agency (USEPA). The average exhalation rate in the west part of the tailing dam was 1.30 ± 1.24 Bq m-2 s-1 in the winter of 2006 and 2.11 ± 2.12 Bq m-2 s-1 in the summer of 2007; while in the north part, the exhalation rate was 1.15 ± 1.67 Bq m-2 s-1 in the winter and 1.03 ± 1.26 Bq m-2 s-1 in the summer, both results determined in 2007. An experiment was set to estimate the depth of the soil layer necessary to reduce 222Rn exhalation rate to values below the reference limit of 0.74 Bq m-2 s-1 (USEPA). This study was performed in piles of solid waste covered with soil taken from the area surrounding the tailing dam. The soil was compacted following the United States Nuclear Regulatory Commission (USNRC) procedures. The results indicated layers of 0.14 m and 0.20 m respectively for the north and west part of the tailing dam
 
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TESE_Jose_Flavio.pdf (3.86 Mbytes)
Data de Publicação
2009-05-11
 
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