Adecuación y desarrollo de métodos de análisis de datos obtenidos mediante espectrometría gamma para la medida de la radiactividad ambiental en tiempo real

Abstract

La Xarxa de Vigilància Radiològica Ambiental de la Generalitat de Catalunya està constituïda per diversos tipus de detectors per a la mesura automàtica en continu i en temps real de la radiació ambiental. Entre ells destaquen els monitors d’espectrometria gamma amb detectors d’escintil•lació de NaI (Tl) i LaBr3 (Ce).

Les mesures ambientals registrades amb monitors d'espectrometria gamma en temps real no tenen significat radiològic fins que se sotmeten a processos d'adequació. Aquests processos comprenen l'estabilització d'espectres, els calibratges del monitor en energia, resolució i eficiència i la sostracció del fons intrínsec del detector. En aquest estudi es presenta el procés d'adequació d'espectres per a un monitor d'aigua amb detector de LaBr3 (Ce).

Els espectres gamma estabilitzats i calibrats poden ser sotmesos a processos d'anàlisi de dades. A partir dels espectres es pot obtenir l'equivalent de dosi ambiental H*(10) o la concentració d'activitat dels isòtops escollits. L'equivalent de dosi ambiental H*(10) és la magnitud que s'usa en la legislació relacionada amb el límit de dosis del públic. Es presenta un mètode per al càlcul del H*(10) obtingut a partir d'espectres gamma ambientals basat en mètodes de Montecarlo amb el codi EGS5. Els valors obtinguts de les dades espectromètriques d'un monitor amb detector de LaBr3(Ce) es comparen amb els proporcionats per un comptador Geiger Muller calibrat en H*(10).

Finalment, es presenta un mètode d'anàlisi d'espectres gamma per regions espectrals per a la monitorització automàtica i en temps real de la concentració d'activitat d'isòtops naturals i artificials. El mètode soluciona el solapament de pics i elimina la contribució addicional causada per la presència de radiació natural dins de cada regió. Es presenten resultats de mesures de laboratori per isòtops artificials (Cs-137 i I-131) i naturals (Bi-124 i Pb-214).

La Red de Vigilancia Radiológica Ambiental de la Generalitat de Catalunya está constituida por varios tipos de detectores para la medida automática en continuo y en tiempo real de la radiación ambiental. Entre ellos destacan los monitores de espectrometría gamma con detectores de centelleo de NaI(Tl) y LaBr3(Ce).

Las medidas ambientales registradas con monitores de espectrometría gamma en tiempo real carecen de significado radiológico hasta que se someten a procesos de adecuación. Estos procesos comprenden la estabilización de espectros, las calibraciones del monitor en energía, resolución y eficiencia y la sustracción del fondo intrínseco del detector. En este estudio se presenta el proceso de adecuación de espectros para un monitor de agua con detector de LaBr3(Ce).

Los espectros gamma estabilizados y calibrados pueden ser sometidos a procesos de análisis de datos. A partir de los espectros se puede obtener el equivalente de dosis ambiental H*(10) o la concentración de actividad de isótopos escogidos.

El equivalente de dosis ambiental H*(10) es la magnitud usada en la legislación relacionada con las dosis del público. Se presenta un método para el cálculo del H*(10) obtenido a partir de espectros gamma ambientales basado en métodos de Montecarlo con el código EGS5. Los valores obtenidos de los datos espectrométricos de un monitor con detector de LaBr3(Ce) se comparan con los proporcionados por un contador Geiger Muller calibrado en H*(10).

Por último, se presenta un método de análisis de espectros gamma por regiones espectrales para la monitorización automática y en tiempo real de la concentración de actividad de isótopos naturales y artificiales. El método solventa el solapamiento de picos y elimina la contribución adicional causada por la presencia de radiación natural dentro de cada región. Se presentan resultados de medidas de laboratorio para isótopos artificiales (Cs-137 y I-131) y naturales (Bi-124 y Pb-214).

The Environmental Radiological Surveillance Network implemented in Catalonia consists of several types of detectors for real time automatic measurement of the environmental radiation. Among these are the gamma spectrometry monitors using NaI (Tl) and LaBr3 (Ce) scintillation detectors.

Environmental measurements measured with real-time gamma-ray spectrometry monitors are not significant until they are adequately processed. These processes include spectrum stabilisation, energy, resolution and efficiency calibrations and subtraction of the detector's intrinsic background. This study presents the process of spectra adequacy for a water monitor with LaBr3(Ce) detector.

Stabilised and calibrated spectra can be subjected to data analysis processes. Form spectra, the ambient dose equivalent H*(10) or the activity concentration of isotopes can be obtained.

The ambient dose equivalent H*(10) is the quantity used in legislation related to limits on dose to public exposure. We present a method for the calculation of H*(10) obtained from environmental gamma spectra based on Monte Carlo simulations with the EGS5 code. The values obtained from the spectrometric data registered by a monitor with a LaBr3(Ce) detector are compared with those provided by a Geiger Muller counter calibrated in H*(10).

Finally, a spectral regions analysis method of gamma spectra is presented for the automatic and real-time monitoring of the activity concentrations of natural and artificial isotopes. The method solves peak overlapping and eliminates the additional contribution caused by the presence of natural radiation within each region. Results of laboratory measurements for artificial (Cs-137 and I-131) and natural (Bi-124 and Pb-214) isotopes are presented.