Dispositivo de medida de actividad y de segregación de tierras contaminadas por 241Am.

Dispositivo de medida de actividad y de segregación de tierras contaminadas por **IMAGEN-01**,

que comprende:

- una estructura de soporte (17);

- un elemento giratorio (12) que bascula alrededor de la estructura de soporte en una posición de llenado (4), una posición de medida (5) y una posición de descarga de material contaminado (6);

- un recipiente de tierras (3) con las tierras a analizar, solidario al elemento giratorio (12);

- cuatro detectores de centelleo (9) de Nal (TI) tipo FIDLER enfrentados dos a dos, encargados de determinar si las tierras contenidas en el recipiente (3) están contaminadas por **IMAGEN-01**.

En la posición de medida (5) el recipiente de tierras (3) queda ubicado en el espacio comprendido entre los cuatro detectores de centelleo (9) enfrentados, realizándose la medida simultánea del recipiente de tierras (3), con los detectores de centelleo (9) que estén activados.

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201530582.

Solicitante: CENTRO DE INVESTIGACIONES ENERGETICAS, MEDIOAMBIENTALES Y TECNOLOGICAS (CIEMAT).

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: SANCHO LLERANDI,Carlos, BURGOS GARCÍA,David, CORREA GARCÉS,Enrique, SÁEZ VERGARA,José Carlos, ABARRATEGUI RODRÍGUEZ,José Alberto.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • G01T1/16 SECCION G — FISICA.G01 METROLOGIA; ENSAYOS.G01T MEDIDA DE RADIACIONES NUCLEARES O DE RAYOS X (análisis de materiales por radiaciones, espectrometría de masas G01N 23/00; tubos para determinar la presencia, intensidad, densidad o energía de una radiación o de partículas H01J 47/00). › G01T 1/00 Medida de los rayos X, rayos gamma, radiaciones corpusculares o de las radiaciones cósmicas (G01T 3/00, G01T 5/00 tienen prioridad). › Medida de la intensidad de radiación (G01T 1/29 tiene prioridad).
  • G21F9/00 G […] › G21 FISICA NUCLEAR; TECNICA NUCLEAR.G21F PROTECCION CONTRA LOS RAYOS X, RAYOS GAMMA, RADIACIONES CORPUSCULARES O BOMBARDEOS DE PARTICULAS; TRATAMIENTO DE MATERIALES CONTAMINADOS POR LA RADIACTIVIDAD; DISPOSICIONES PARA LA DESCONTAMINACION (protección contra las radiaciones por medios farmacéuticos A61K 8/00, A61Q 17/04; en los vehículos espaciales B64G 1/54; asociada con un reactor G21C 11/00; asociada con un tubo de rayos X H01J 35/16; asociada con un aparato de rayos X H05G 1/02). › Tratamiento de materiales contaminados por la radiactividad; Disposiciones a este efecto para la descontaminación.

Fragmento de la descripción:

Dispositivo de medida de actividad y de segregación de tierras contaminadas por 241Am.

Campo de la invención 5

La presente invención se engloba dentro del campo de los sistemas de tratamiento de suelos contaminados con 241Am y en particular está dirigida a la medición de la radiactividad y la segregación de las tierras contaminadas.

Antecedentes de la invención

Los suelos contaminados con transuránicos constituyen un serio problema medioambiental. Se han evaluado tecnologías convencionales con potencial para reducir riesgo, coste y volumen de terrenos radiológicamente contaminados, tales como lavado, flotación, 15 biorremediación, separación magnética, separación por gravedad y vitrificación. Estas técnicas a menudo resultan caras, siendo difícil obtener volúmenes de reducción por encima del 70%.

En las últimas dos décadas, se ha venido utilizando un tecnología novedosa para la 20 remediación de terrenos contaminados, basada en la clasificación de suelos por su concentración de actividad. Esta tecnología conocida como Segmented Gate System (SGS) , mide la radiactividad del suelo cuando está siendo transportado por una cinta mecanizada. Básicamente, el sistema SGS consta de una cinta transportadora, y una matriz de detectores de centelleo de yoduro de sodio activado con talio, NaI (Tl) . El sistema utiliza 25 agua para la supresión del polvo generado durante el proceso de segregación de tierras. La tierra contaminada se carga sobre la cinta transportadora, formando una fina capa no superior a 5, 08 cm, que pasa bajo los detectores. Cuando éstos detectan material radiactivo, la tierra es desviada hacia una pila donde se deposita la tierra contaminada; el resto del suelo se dirige hacia una pila de suelo “limpio”. Este sistema permite tratar del orden de 26 30 m3h-1 de suelo, con una densidad de 1, 2 gcm-3.

El sistema SGS ha sido utilizado en diversas localizaciones, según se describe en las referencias bibliográficas [1-5]. Frente a los sistemas referidos a las tecnologías convencionales, el sistema SGS no utiliza productos químicos y la generación de residuos 35 secundarios (agua de los lavados y equipos de protección individual) es mínima. Sin embargo, una de las exigencias del SGS es que la tierra tiene que estar homogéneamente distribuida en una fina capa sobre la cinta transportadora; de esta forma se alcanzan límites de detección del orden de 0, 37 Bqg-1 de suelo.

En la patente US5, 573, 738 se describe un método para su uso en la descontaminación de materiales tales como suelos, lodos, sedimentos, desechos de polvo de patio y similares, que estén contaminados con materiales radiactivos como el 226Ra, 238U, o del 238Th. El material es verificado directamente con un escáner, por ejemplo un detector de yoduro de sodio. La medida se realiza sobre una cinta transportadora, donde el material es extendido 45 con un grosor uniforme, preferiblemente no superior a 6´´ (15, 24 cm) . Los detectores usados preferiblemente son sondas de baja energía de radiación que operan en un rango de energía alrededor de 13 a 24 keV. Posteriormente se lleva a cabo la eliminación del uranio mediante un proceso de lixiviación en dos etapas.

En la patente US5, 045, 240 se describe un sistema complejo que realiza el tratamiento de grandes volúmenes de material, por ejemplo 9 Th-1. Hace un cribado inicial del residuo radiactivo (suelos) e identifica el rango de tamaño de partícula de la fracción del material severamente contaminado, procesando dicha fracción. Esta fracción es sometida a un tratamiento para eliminar los compuestos solubles (radio, uranio, torio radiactivos y otras especies radiactivas) , mediante su paso a través de un lecho fluidificado, que contiene una solución de lixiviado. La detección se hace con un escáner de radiactividad, por ejemplo 5 detectores de yoduro de sodio, dispuesto sobre la muestra a medir, que a su vez se coloca sobre una cinta transportadora.

La presente invención aporta notables mejoras sobre el sistema SGS y otros sistemas descritos anteriormente. En numerosas ocasiones, especialmente cuando las emisiones del 10 material contaminado que se inspecciona son de baja energía, la disposición geométrica del material es esencial. Defectos en la disposición de éste, como por ejemplo irregularidades en el espesor de la capa que se sitúa sobre la cinta transportadora puede dar lugar a mediciones erróneas. La presente invención trabaja con una geometría del material muy bien definida, que evita que tengan lugar este tipo de errores. 15

Otro aspecto que resulta de especial importancia en los sistemas descritos anteriormente es que la segregación del material no se efectúa simultáneamente a su medida, sino que entre ambas transcurre un cierto tiempo. Eso obliga al sistema a tener una perfecta coordinación temporal entre la realización de la medida de actividad y los mecanismos de separación del 20 material. Si por cualquier motivo se pierde esta coordinación, se corre el riesgo de mezclar las corrientes de materiales contaminados y no contaminados.

La presente invención evita este tipo de situaciones, al disponer el material en muestras discretas sobre las que se efectúan las determinaciones de actividad. De este modo, cada 25 una de las muestras se mide, manteniéndose separada del resto del material, y se direcciona a la corriente de material contaminado o no contaminado, según corresponda.

Otro aspecto importante de la presente invención es la selección de detectores FIDLER Field Instrument for Detection of Low Energy Radiation y su disposición alrededor de las 30 muestras discretas que se inspeccionan, que confieren al sistema de una capacidad de medida extremadamente sensible en tiempos relativamente cortos.

Referencias bibliográficas

[1] C. A. Judd (1997) . Maywood Chemical Company Superfund Site. Administrative record (1997) . Document Number MISS- 106. 02/27/97.

http://www.fusrapmaywood.com/Docs/MISS-106.pdf

.

[2] L. S. Hoeffner, J. D. Navratil, G. Torrao (2000) . Evaluation of Remediation 40 Technologies for Plutonium Contaminated Soil. WM’02 Conference, Februar y Tucson, AZ (US) 24-28/2002.

http://www.wmsym.org/archives/2002/Proceedings/12/435.pdf

[3] R. P. Wells (1999) . Treatability Study (ts) Work Plan for Segmented Gate System 45 Technology Deployment. Document Number

INEEL/EXT-98-01097

.

http://ar.inel.gov/owa/getimage_2?F_PAGE=1&F_DOC=INEEL/EXT-98-01097&F_REV=00.

[4] R. Patteson (2000) . The Accelerated Site Technology Deployment Program/Segmented Gate System Project. In Spectrum 2000 Conference; Chattanooga TN 50 (US) 09/24/2000-09/28/2000.

http://www.osti.gov/scitech/servlets/purl/763108

.

[5] R.W. Doane

,

R.H. Grant

(1994) . Johnston Atoll Plutonium Contaminated Soil Cleanup Project. 5th quarterly report, 1 August 94 to 31 October 1994. Technical report, 1 August to 31 October 1994.

[6] Manual Genie 2000, Spectroscopy System- Operations. Canberra Industries, Meriden, CT. United States of America.

[7] P. Arce, J.I. Lagares, L. Harkness, D. Pérez-Astudillo, M. Cañadas, P. Rato, M. de Prado, Y. Abreu, G. de Lorenzo, M. Kolstein, A. Díaz. Gamos: “A framework to do Geant4 10 simulations in different physics fields with an user-friendly interface”. Nuc. Instr. Meth. A, Vol. 735, 21 Januar y 2014, Pages 304–313)

Descripción de la invención La invención se refiere a un dispositivo de uso semi-industrial para la medida de actividad y segregación de suelos contaminados por transuránicos, y en particular por 241Am. El dispositivo dispone la tierra en muestras discretas, de geometría cilíndrica y de un volumen aproximado de 9, 4 l. Sobre estas muestras discretas se efectúa la determinación de actividad (o alternativamente concentración másica de actividad) y en función de este 20 resultado, un sistema automatizado lleva a cabo la segregación del material.

La determinación de la actividad sobre las muestras discretas se lleva a cabo con un sistema de cuatro detectores de centelleo de NaI (Tl) tipo FIDLER enfrentados dos a dos. Estos detectores FIDLER son equipos específicos para la medida en campo, diseñados para 25 la detección de radiación de baja energía. En particular son especialmente adecuados para detectar la emisión gamma de 59, 54 keV del 241Am presente en las tierras contaminadas.

El dispositivo de medida de actividad y de segregación de tierras contaminadas por 241Am objeto de la presente invención comprende: 30

- una estructura de soporte;

- un elemento giratorio que bascula en diferentes posiciones alrededor de la estructura de soporte,

- un recipiente...

 


Reivindicaciones:

1. Dispositivo de medida de actividad y de segregación de tierras contaminadas por 241Am, caracterizado por que comprende: 5

- una estructura de soporte (17) ;

- un elemento giratorio (12) que bascula en diferentes posiciones alrededor de la estructura de soporte, 10

- un recipiente de tierras (3) en el que se depositan las tierras a analizar, donde dicho recipiente (3) está integrado en el elemento giratorio (12) y dispone de una base móvil;

- cuatro detectores de centelleo (9) de NaI (Tl) tipo FIDLER enfrentados dos a dos a 15 una distancia entre sí que permite el paso del recipiente de tierras (3) , y configurados para determinar, mediante la detección de radiación de baja energía, si las tierras contenidas en el recipiente (3) están o no contaminadas por 241Am;

donde las posiciones del elemento giratorio (12) incluyen: 20

una posición de llenado (4) en la que un operario (13) realiza la carga manual de tierras en el recipiente de tierras (3) ;

una posición de medida (5) en la que el recipiente de tierras (3) queda ubicado en el 25 espacio comprendido entre los cuatro detectores de centelleo (9) enfrentados y en la que se realiza la medida simultánea del recipiente de tierras (3) , con los detectores de centelleo (9) que estén activados;

dos posiciones de descarga diferentes, una para la descarga de material no 30 contaminado y otra para la descarga de material contaminado, en las que las tierras del recipiente de tierras (3) se descargan, mediante la apertura de su base, respectivamente a un contenedor (8) de descarga de material no contaminado o a un contenedor (8’) de descarga de material contaminado.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado por que comprende un cuadro de mandos (7) encargado de gobernar el movimiento del elemento giratorio (12) mediante un autómata.

3. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el 40 recipiente de tierras (3) es cilíndrico.

4. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el recipiente de tierras (3) es de metacrilato.

5. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la estructura de soporte comprende una base central (17) unida mediante brazos de soporte (18) a una estructura circular (19) .

6. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que 50 comprende una tolva (2) solidaria al elemento giratorio (12) y a través de la cual se alimenta al recipiente de tierras (3) con muestras discretas de tierras.

7. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende una electrónica digital (11) asociada a los detectores de centelleo (9) para el conteo de pulsos, y un ordenador conectado a dicha electrónica digital (11) , encargado del control y operación de los detectores de centelleo (9) . 5

8. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los detectores de centelleo (9) están configurados para realizar la medición con diferentes niveles de llenado del recipiente de tierras (3) .

9. Dispositivo según la reivindicación 8, caracterizado por que los detectores de centelleo (9) están configurados para realizar la medición con el recipiente de tierras (3) llenado al 100%, al 75%, al 50% o al 25%.

10. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 9, caracterizado por que utiliza 15 una modelización del sistema de medida del dispositivo para el cálculo de valores de eficiencia, correspondientes a diferentes densidades de tierras y para diferentes niveles de llenado del recipiente (3) .

11. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la 20 posición de descarga de material no contaminado corresponde a la posición de llenado (4) y la posición de descarga de material contaminado (6) corresponde a una posición diferente de la posición de llenado (4) y de la posición de medida (5) .

12. Dispositivo según la reivindicación 11, caracterizado por que la posición de llenado (4) , 25 la posición de medida (5) y la posición de descarga de material contaminado (6) corresponden a posiciones de giro de 0º, 90º y 180º, respectivamente, del elemento giratorio (12) .

13. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que 30 en la posición de medida (5) el recipiente de tierras (3) queda ubicado a una distancia de sustancialmente 2 cm de los detectores (9) .


 

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