Long-Term Measurements of Indoor Radon and its Progeny in the Presence of Thoron Using Nuclear Track Detectors. A Novel Approach

Resum

En este trabajo, hemos establecido una nueva aproximación para determinar el factor de equilibrio de los descendientes de 222Rn, durante periodos largos de tiempo y en presencia de 220Rn, utilizando un sistema pasivo, integrador y multicomponente de detectores de trazas nucleares. El método se basa en el hecho de que los periodos de semidesintegración del 222Rn y del 220Rn son diferentes, de que ambos isótopos tienen el mismo coeficiente de difusión en un medio dado, y de que la respuesta de los detectores de trazas nucleares depende de las condiciones del revelado electroquímico utilizadas. El dosímetro puesto a punto consta de: i) dos detectores de Makrofol, designados como detectores A y B, que están situados en el interior de dos cámaras de difusión cada una con un filtro diferente para medir 222Rn+220Rn y 222Rn, además de ii) dos detectores de Makrofol (C y D) que están en contacto directo con el aire y a los cuales se les aplica diferentes condiciones de revelado electroquímico para obtener las concentraciones del 218Po y del 214Po. Las sensibilidades de cada detector de Makrofol con respecto al 222Rn, 220Rn y progenie se han calculado teóricamente utilizando la técnica de Monte Carlo, teniendo en cuenta: (1) la ecuación de Bethe-Bloch para determinar el poder de frenado de partículas cargadas pesadas en un medio material, (2) las propiedades y el comportamiento del 222Rn, 220Rn y descendientes en el aire libre y dentro de una cámara de difusión, y (3) el rango de energías de partículas a que registra cada detector. El código desarrollado para estos cálculos se ha validado reproduciendo la respuesta de un detector ideal, tanto en el aire libre como dentro de una cámara de difusión. Se ha llevado a cabo un estudio experimental detallado en el que se han determinado los filtros óptimos para la separación 222Rn/220Rn y las condiciones de revelado electroquímico apropiadas para cada detector. Asimismo, hemos calibrado los detectores A y B en atmósferas puras de 222Rn y hemos confirmado experimentalmente que los valores del factor de equilibrio determinados con nuestro dosímetro están en buen acuerdo con los obtenidos mediante sistemas activos. Finalmente, como experiencia piloto, varios dosímetros han sido expuestos en una casa unifamiliar habitada de Suecia. Los resultados de esta exposición indican la utilidad de nuestro método para llevar a cabo campañas de medida de los niveles de 222Rn, en lugares de trabajo y en casas privadas, a fin de estimar la dosis efectiva anual recibida por los trabajadores y por el público en general. -------------------------------------------------- In this work, we establish a novel approach for long-term determination of indoor 222Rn progeny equilibrium factor, even in the presence of 220Rn, using a passive, integrating and multi-component system of nuclear track detectors. The method is based on the fact that the half-lives of 222Rn and 220Rn are different, that both isotopes have the same diffusion coefficient in a given medium and that the response of the nuclear track detectors depends on the electrochemical etching conditions used. The new dosimeter set up for this purpose consists of: i) two Makrofol detectors, namely detectors A and B, which are enclosed within two diffusion chambers each one with different filter membrane to measure indoor 222Rn+220Rn and 222Rn, together with ii) two Makrofol detectors (C and D) that are kept in direct contact with air and that are electrochemically etched at different conditions to obtain the airborne 218Po and 214Po concentrations. The sensitivities of each Makrofol detector in front of 222Rn, 220Rn and their decay products have been theoretically obtained using Monte-Carlo technique, taking into account: (1) the Bethe-Bloch expression for the stopping power of heavily charged particles in a medium, (2) the behaviour of 222Rn, 220Rn and their progeny in the open air and within the diffusion chamber, and (3) the a-energy window response of each detector. The computer code used for the calculation has been validated by reproducing the response of an ideal detector, both in the free air and enclosed within a diffusion chamber. A detailed experimental study has been carried out in which we have determined the optimum filters for 222Rn/220Rn separation and the appropriate electrochemical etching conditions for each of the Makrofol detector used. Otherwise, we have calibrated the detectors A and B in pure 222Rn atmospheres and we have confirmed experimentally that the equilibrium factor values determined with our system agree with those obtained by active methods. Finally, as a pilot test, several dosimeters were exposed in an inhabited Swedish single-family house. The results of this exposure suggest the usefulness of this method to perform routine surveys for 222Rn level measurements in private homes and in workplaces in order to estimate the annual effective dose received by the general public and the workers.