materias radiactivas

Materias radiactivas

El transporte de materias radiactivas

Las materias radiactivas naturales son omnipresentes en el entorno natural y se encuentran comúnmente en arenas, arcillas, minerales y composiciones minerales, subproductos, residuos reciclados y otros materiales utilizados por los seres humanos. Para muchas materias primas de niobio (Nb) y tántalo (Ta), como columbita, tantalita, coltán, escoria de estaño y otros, torio (Th) y uranio (U) ) están atrapados en la matriz mineral y, por lo tanto, estas materias primas son materiales radiactivos naturales.

A partir de un ensayo del material que proporciona la concentración de Th y U, es posible calcular la concentración de radiactividad del material medida en Becquerel por gramo (Bq/g). El material por debajo de 10 Bq/g está exento de las regulaciones de transporte radiactivo (Clase 7) y puede enviarse como carga general, pero el material por encima de este nivel debe transportarse conforme a las normas de mercancías peligrosas de Clase 7.

Dado que los átomos de Th y U podrían ocupar indistintamente los mismos sitios cristalinos que los átomos de Nb y Ta, es prácticamente imposible separar el Th y el U de estas materias primas únicamente por la concentración física de los minerales. En cambio, colombita, tantalita y escoria de estaño por lo general requieren un proceso químico especializado, por lo general la digestión en un baño caliente de ácido fluorhídrico (HF) y ácido sulfúrico (H2SO4), después del cual el Th y el U puede eliminarse con seguridad. Es común que las instalaciones para este tipo de tratamiento estén ubicadas lejos de los sitios minados y por la necesidad de transportar los minerales, generalmente por mar.

En relación con otros envíos, los envíos de material radiactivo natural, en particular los que entran en la Clase 7, se enfrentan a una creciente carga normativa impuesta por las reglamentaciones internacionales y nacionales en comparación con los envíos normales de materiales No radiactivos.

El transporte de materias radiactivas presenta desafíos, pero es factible. Las regulaciones y acuerdos internacionales de transporte, basados en las regulaciones y recomendaciones del Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA, en inglés IAEA), determinan las concentraciones máximas de Th y U en una sustancia. Por debajo de este límite los envíos se tratan como carga y /o flete general.

Aunque no es insuperable, la carga regulatoria y los riesgos asociados pueden disuadir a un transportista o puerto de aceptar envíos material radiactivo natural, lo que resulta en una denegación de envío (conocido como DOS). Concienciar sobre este problema tanto a la industria y al público, sobre este tema, manteniendo los riesgos potenciales en contexto, es un elemento importante de la estrategia natural de transporte de materiales radiactivos.

Regulaciones de transporte

El Organismo de las Naciones Unidas con sede en Viena (Austria), supervisa las reglamentaciones para el transporte de materias radiactivas naturales.

El Organismo de las Naciones Unidas (IAEA) con sede en Viena (Austria), supervisa las reglamentaciones para el transporte de materias radiactivas naturales.
La aplicación de las regulaciones:
• Regulaciones internacionales y transnacionales:
El Reglamento del IAEA está incorporado en el Reglamento Modelo de las Naciones Unidas para materiales peligrosos, que luego se utiliza como base para la “reglamentación modal” del transporte aéreo, terrestre y marítimo internacional, que incluye:
o CEPE: Comisión Económica de las Naciones Unidas para Europa
▪ ADR: Acuerdo europeo sobre el transporte internacional de mercancías peligrosas por carretera
▪ RID: Reglamento europeo sobre el transporte internacional de mercancías peligrosas por ferrocarril
o IMO (Código IMDG): Organización Marítima Internacional (Código Internacional para el Transporte de Mercancías Peligrosas por Mar)
o ICAO-IT: Organización de Aviación Civil Internacional – Instrucciones Técnicas

El punto principal a recordar con esta estructura regulatoria es que una empresa debe cumplir con las regulaciones nacionales de cada país en el que se transportan sus materiales, así como con las reglamentaciones locales en puertos, ciudades o regiones, y también a las regulaciones internacionales para aquellas partes del transporte que caen dentro del alcance de las regulaciones internacionales.

Las últimas normas de transporte del IAEA: SSR-6

La última edición, en el momento de escribir este documento (diciembre de 2016), es el “Reglamento para el transporte seguro de materiales radiactivos: requisitos especiales de seguridad, edición 2012”, también conocido simplemente como SSR-69.

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El SSR-6 define los umbrales de exención de radionucleidos específicos en unidades de concentración de radiactividad (Bq/g) por debajo de los cuales las sustancias están fuera del alcance del control reglamentario. Los umbrales de exención se incrementan en un factor de 10 para los minerales y materiales naturales, incluidos los materiales procesados por medios físicos y / o químicos.

Para el transporte de materias primas de niobio y tántalo, los radionucleidos afectados son esencialmente los registrados como Th (nat) y U (nat), siempre que estos dos elementos estén en equilibrio natural en sus productos de desintegración. Los umbrales de exención en SSR-6 son 1 Bq/g para Th (nat) y U (nat), por lo tanto, para el material radiactivo natural, el umbral de exención es 10 Bq/g.

Definiciones

Materias radiactivas naturales o Naturally Occurring Radioactive Material (NORM)

Las materias radioactivas naturales se definen esencialmente como que contienen los radionucleidos naturales K-40, U-235, U-238 y Th-232, así como sus productos de desintegración radioactiva. Para las materias primas de niobio y tantalio, que no debería ser otros radionucleidos (por ejemplo, origen artificial/humano), y es poco probable que el contenido de K-40 sea importante.
La definición de materias radiactivas naturales especifica además que “los asuntos en los que las concentraciones de actividad de radionucleidos naturales han sido modificados por un proceso son los materiales radiactivos naturales”, por tanto, los minerales no tratados, concentrados de mineral, la escoria de estaño y los desechos producidos después del tratamiento químico de estas materias primas están clasificados como materiales radiactivos naturales.
Cabe señalar que en los Estados Unidos y en algunos otros países, los materiales radiactivos naturales a veces se subdividen para incluir el término “TENOR” (material radiactivo natural técnicamente mejorado). Esta distinción es utilizada por quienes afirman que el material radiactivo natural no debe incluir materiales que contengan radionucleidos que se alteren o modifiquen en relación con su equilibrio natural.

Radiación

“Radiación” es una medida de la energía emitida por la radioactividad, es decir, algo radiactivo. Existen diferentes tipos de radiación, y la principal preocupación para la NORM de niobio y tántalo es en forma de rayos gamma. La radiación gamma se puede medir usando instrumentos, por ejemplo con un tubo Geiger-Müller, a menudo se describe como la “tasa de dosis”, y se mide con mayor frecuencia en unidades de Sievert (Sv) durante un período de tiempo. El Sievert es una unidad grande, y las medidas más comunes encontradas son μSv / h (micro-Sievert por hora) o mSv / a (mili-Sievert por año). Tenga en cuenta que 1 mSv = 1.000 μSv.

Radioactividad

La “radiactividad” es la desintegración de átomos radiactivos en una sustancia. Los átomos radiactivos son átomos naturalmente inestables, y estos experimentarán un cambio espontáneo para lograr una composición más estable.

La frecuencia con la que estos átomos se descomponen es la radioactividad, y esto se mide en Becquerels (Bq), donde un Becquerel equivale a una desintegración atómica por segundo. La cantidad de radioactividad en una masa de materia se denomina “concentración de radiactividad” y se mide en Becquerel por unidad de masa. El Becquerel es una unidad muy pequeña, y las medidas más comunes encontradas son:

• MBq (mega Becquerel)
• GBq (giga Becquerel)
• Bq/g (Becquerel por gramo)
• kBq/kg (kilo Becquerel por kilogramo)
N.B. 1 GBq = 1.000 MBq = 1.000.000.000 Bq, mientras que 1 Bq/g = 1 kBq/kg

También se debe tener en cuenta que no existe una forma simple y directa de calcular la intensidad de radiación en Sieverts desde un nivel de radiactividad Becquerels y viceversa.

Cálculo de Becquerels por gramo (Bq/g) a partir de un análisis:

Los valores en Bq/g se pueden medir directamente mediante espectroscopía de rayos gamma, o mediante la conversión simple del análisis elemental de torio y uranio. Dado que los análisis pueden medir ya sea forma elemental de Th / U u óxido, el método de cálculo se proporciona aquí para ambos.

Los factores de conversión aplicados son los siguientes:

Para el óxido Th/U:
• 1% de ThO2 = 35.6 Bq / g
• 1% U3O8 = 104 Bq / g

Para el elemental Th/U:
• 1% Th = 40.6 Bq/g
• 1% U = 123 Bq/g

Ejemplos de cálculo:

Ejemplo (1) Si un material contiene 0.04% de ThO2 y 0.06% de U3O8, la concentración de radiactividad sería:
(0.04% * 35.6) + (0.06% * 104) = 1.42 + 6.24 = 7.66 Bq/g

En este caso, el material estaría por debajo del umbral de exención de 10 Bq/g para el transporte y, por lo tanto, podría ser transportado por carga general o flete.

Ejemplo (2) Si un tambor de 200 kg contiene 0.08% de ThO2 y 0.09% de U3O8, la concentración de radiactividad sería:
(0.08% * 35.6) + (0.09% * 104) = 2.85 + 9.36 = 12.2 Bq/g

En este caso, el material estaría por encima del umbral de exención de 10 Bq/g.

Los materiales que superan el umbral de exención de 10 Bq/g y, por lo tanto, están sujetos a las reglamentaciones de transporte, también deben tener la radiactividad total calculada para el paquete.

La radiactividad total de los 200 kg de materia seca del paquete:

200.000 * 12,2 = 2.440.000 Bq = 2,44 MBq

Siempre es probable que las cifras de radiactividad sean altas, por lo tanto, por razones prácticas, se expresan en MBq, GBq, etc.

Ejemplo (3) Si un contenedor de 20 toneladas tuviera 0.80% Th y 0.18% U (observe la diferencia con ThO2 y U3O8), la concentración de radiactividad sería:

(0,80% * 40,6) + (0,18% * 123) = 32,5 + 22,1 = 54,6 Bq/g

En este caso, el material estaría por encima del umbral de exención de 10 Bq/g.
Como en el Ejemplo 2, los materiales por encima del umbral de exención de 10 Bq / g también deben tener la radiactividad total calculada para el paquete. La radiactividad total para las 20 toneladas de materia seca del paquete:

20.000.000 * 54,6 = 1.092.000.000 Bq = 1,09 GBq

El alcance de esta política abarca el transporte de todas las materias primas que contienen los elementos niobio y/o tántalo, cuando la radiactividad excede el nivel de exención pertinente correspondiente para materiales radiactivos. Esta radioactividad incluye, pero no se limita a, torio, uranio y sus productos de descomposición naturales.

El transporte de material radiactivo de mercancías peligrosas son considerados de Clase 7.

Fórmula para calcular la venta del tantalio mineral (click aquí)

Fórmula para calcular la venta del niobio mineral (click aquí)


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