El ‘estudio escolar del radón’: mida la radioactividad de su hogar Teach article

Traducido por Jorge Puimedón. Universidad de Zaragoza. Marco Budinich y Massimo Vascotto presentan un proyecto escolar para medir los niveles de radón en su hogar.

Imagen cortesía de Nicola Graf

La sola palabra radiactivo evoca algo misterioso e inquietante y pocos se percatan de que, la mayoría de las veces, la radiactividad es un fenómeno natural con el que convivimos. El radón es un gas radiactivo natural, es la segunda causa de cáncer de pulmón tras el tabaquismo y constituye la radiactividad con mayor impacto social.

El radón escapa de las rocas y, como es un gas, se mezcla con el aire que respiramos. Cuanta mayor sea su concentración mayor será nuestra exposición a la radiactividad. La concentración de radón es bastante irregular: una casa puede estar llena de radón mientras que en las vecinas es indetectable. La concentración de radón depende de la composición y cantidad de agua de las rocas de donde proviene y, en general, de la geología. Conocer cuanto radón respiramos en casa es importante para nuestra saludw1. El proyecto ‘Estudio escolar del radón’w2, w3 involucra a estudiantes de secundaria en las medidas de la concentración de radón en su hogares.

Figura 1: Muestra de CR39
Imagen cortesía de la
Universidad de Trieste

Normalmente, la medida del radón requiere un equipamiento que no está al alcance de un instituto; como alternativa usamos un método simple, seguro y robusto que proporciona significativos resultados mediante la detección de la radiactividad a del radón. El núcleo de un átomo de radón-222 se desintegra en polonio-218, emitiendo una ‘pesada’ partícula a (un núcleo de helio-4). Cuando la partícula a golpea un objeto sólido produce un daño local, como una bala en una pared: deja un pequeño agujero o traza nuclear. Nuestra ‘pared’ era un minúsculo plástico; después de exponerlo a la radiación, pudimos contar el número de agujeros producidos por las partículas a y, con esta información, calcular la concentración promedio de radón durante el tiempo de exposición.

Figura 2: Dosímetro de CR39
Imagen cortesía de la
Universidad de Trieste

El plástico que usamos, CR 39 (también conocido como PADC), fue desarrollado para la construcción de cabinas de avión en la II Guerra Mundial y ahora se usa para lentes ópticas irrompibles y en física nuclear para detectar partículas a y neutrones.

Materiales

  • Para cada alumno, un dosímetro de radón CR39 en una caja de plástico con tapa roscada (ver Figura 3). (Para más información véase la lista de proveedores)
  • Hidróxido de sodio (NaOH)
  • Agua destilada
  • Un baño térmico (o una freidora barata con termostato)
  • Un microscopio con microcámara (véase ‘Proveedores’)

Método

Figura 3: CR39 dentro de la
‘cámara de exposición’

Imagen cortesía de la
Universidad de Trieste
  1. Para medir cuantitativamente el nivel de radón, dejar el dosímetro de uno a seis meses en el mismo lugar. El dormitorio es una buena opción para reflejar nuestra exposición al radón, ya que es un lugar donde pasamos mucho tiempo. Después de eso, el detector está listo para ser analizado.

 

Para ver con un microscopio sencillo las trayectorias nucleares dejadas por las partículas a, primero hay que intensificarlas con un ataque químico.

  1. Colocar el dosímetro en un vaso y cubrirlo con una solución de hidróxido de sodio de 240 g por litro de agua destilada. Calentar a 80 ° C durante al menos 4 h. (Si está utilizando una freidora con termostato, pruebe antes la temperatura del agua.) Si está preparando varios dosímetros, utilice una nueva solución de hidróxido de sodio para cada uno.Nota de seguridad: el hidróxido de sodio es corrosivo y debe manejarse con cuidado.
Figura 4: Microscopio con
microcámara

Imagen cortesía de la
Universidad de Trieste
  1. Dejar el dosímetro sumergido durante 4 horas, después enjuagar bien. Las trazas son de unas 10 mm de diámetro y pueden verse con un microscopio.
  2. Colocar el dosímetro bajo el microscopio, hacer algunas fotos y utilizarlas para contar las trayectorias y determinar su densidad promedio (Figura 5).

La concentración de radón se calcula con la fórmulaa:

Rn = D fc / Δt

donde

Rn es la concentración de radón (Bq/m3)

D es la densidad de trazas (número de trayectorias/m2)

fc es el factor de calibración (la densidad de las trazas correspondientes a 1 Bq/m3 por día de exposición; esta información la proporciona el fabricante)

Δt es el tiempo de exposición.

Figura 5: Trazas nucleares x10 (los agujeros están marcados con flechas)
Imagen cortesía de la Universidad de Trieste

Resultados del muestreo

La concentración de radón en las casas puede variar cuatro órdenes de magnitud a lo largo de un día, y depende de muchos factores, como el clima, la circulación de aire, la presión y otros cambios estacionales. Sin embargo, lo importante por razones de salud es la concentración de radón promedio. Por esta razón, las mediciones de radón típicamente se toman durante largos periodos.

Desde que el proyecto comenzó en 2003 han tomado parte unos 2000 estudiantes de secundaria de Friuli Venezia Giulia (noreste de Italia). Usando dosímetros calibrados de CR39 se han realizado cuatro estudios a largo plazo, algunas medidas a corto plazo y unas pocas comprobaciones en los sitios con niveles de radón elevados. El proyecto aún continúa, y las escuelas que llevan a cabo las medidas continúan enviándonos sus datos.

En el verano de 2005, el 89% de las 897 medidas de radón realizadas por los alumnos tenían menos de 200 Bq/m3, es decir, por debajo del límite que la Comisión Europea recomienda para los nuevos edificios (Comisión de la Comunidad Europea, 1990). Sólo el 2% (22 medidas) superó 400 Bq/m3, que es el límite recomendado para los edificios anteriores a 1990. De ellos, el 0,4% (4 medidas) superó 1000 Bq/m3, siendo la medida más alta 5699 Bq/m3 (véase el gráfico).

Medidas realizadas en el verano de 2005. n = 897, 7 escuelas. La media es 130, la desviación estándar 292, el valor máximo 5.699, el mínimo 0 y la mediana 87

En el invierno de 2007, las 860 medidas fueron, en general, algo más elevadas: 70% por debajo de 200 Bq/m3 y un 20% entre 200 y 400 Bq/m3. En este estudio, el 10% (88 medidas) superó el límite de 400 Bq/m3. Sin embargo, la medida más alta fue menor que la mayor del verano de 2005: sólo 3227 Bq/m3 (véase el gráfico).

Medidas realizadas en el invierno de 2007. n = 860, 10 escuelas. La media es 208, la desviación estándar 275, máximo 3.227, mínimo 0 y la mediana 140
Radon measurement (Bq/m3) Summer 2005 survey (n=897) Winter 2007 survey (n=860)
Table 1: Sample results from the RSS project
Rn≤200 (limit for post-1990 buildings) 89% (795) 70% (604)
200<Rn≤400 (limit for pre-1990 buildings) 9% (80) 20% (168)
Rn>400 2% (22) 10% (88)

En los casos en que se detectaron niveles de radón por encima del límite, la medida se repitió y si los niveles eran todavía demasiado altos se recomendó a los estudiantes que contactaran con la agencia regional de protección del medio ambiente, para que les asesorara sobre cómo mantener el radón fuera de la casa. Un ejemplo de un método simple para reducir el radón es ventilar las habitaciones. Métodos más intensivos en mano de obra incluyen el aislamiento entre la casa y el suelo.

Proveedores

El CR39 puede comprar se a fabricantes de lentes ópticas o a los proveedores de detectores de radónw4 (figuras 1 y 2). Los fabricantes de lentes ópticas venden el material plástico (CR39) cortado en cualquier forma (aproximadamente 1 €), mientras que los proveedores de detectores venden un dosímetro CR39 de radón calibrado y listo para usar (alrededor de € 7). Una sugerencia es utilizar la opción más barata para medidas tipo sí/no, reservando los detectores más caros para los lugares donde el radón ya ha sido detectado.

Usamos un barato microscopio Konus Academyw5 modelos 5304 & 5829) con una microcámara y el software asociado (Figura 4).

El proyecto RSS

El proyecto RSS es muy interdisciplinar, ya que incluye no sólo la física sino también la química, la geología (por las propiedades del suelo), las matemáticas (por ejemplo, la desintegración exponencial y la distribución de Poisson de las trazas) y las consideraciones sociales (incidencia de los riesgos del radón).

El tema arroja alguna luz sobre los “misterios oscuros” de la radiactividad y es socialmente relevante, especialmente en una zona propensa al radón como nuestra región, los estudiantes y sus padres sienten, por lo general, curiosidad para saber el nivel de radón en sus casas. Hasta ahora, el proyecto ha involucrado a casi 5000 personas en nuestra región – estudiantes, profesores, familias y personal de las escuelas – que ahora ya conocen este riesgo para la salud.

Además de medir el radón, el otro objetivo principal de este proyecto es interesar a los estudiantes de secundaria en la ciencia y las carreras científicas, haciéndolos participar en un estudio científico real mediante la realización de las medidas. Los estudiantes se dan cuenta de que estamos rodeados de ciencia y de que es posible hacer ciencia seria en la vida cotidiana con un equipo simple.

Los organizadores del proyecto y muchos de sus participantes están involucrados en otro proyectow7 para investigar los niveles de Cesio-137 depositado en sus regiones por el accidente de Chernobyl en 1986.

Agradecimientos

Agradecemos a todos los estudiantes, profesores y personal de las escuelas, a las familias involucradas en el proyecto y a nuestros socios colaboradores, la agencia local de protección del medio ambiente, ARPAF-VGw6.

Agradecemos el apoyo de nuestros patrocinadoresw3, ‘Progetto Lauree Scientifiche’, INFN y el Departamento de Física de la Universidad de Trieste.

Download

Download this article as a PDF

References

Web References

Author(s)

Marco Budinichw8 es un físico de la Universidad de Trieste, Italia, donde es responsable de las actividades de divulgación del departamento de física.

Massimo Vascotto, el coordinador del proyecto, es licenciado en física y enseña las disciplinas marítimas (por ejemplo, navegación, meteorología y oceanografía) en una escuela superior de náutica (para los infantes de marina en prácticas) en Trieste. Ha colaborado durante muchos años con el departamento de física de la Universidad de Trieste y con el INFN, el Instituto Nacional Italiano de Física Nuclear, donde es un físico asociado en proyectos de comunicación de la ciencia.


Review

Este proyecto muestra cómo la enseñanza de la radiactividad, que suele ser un tema típico del aula, se puede extender fuera de la escuela. Los estudiantes prueban la presencia de radón en sus hogares y luego realizan un análisis más a fondo en el laboratorio de la escuela; el hecho de que pueden «ver» realmente la radiación hace que esta sea menos abstracta. Esto motivará a los estudiantes a la investigación de los efectos del radón y de otras fuentes de radiación, y a llevar a cabo un análisis cuidadoso y a la interpretación detallada de los resultados.

La mayoría de los aparatos y materiales indicados por los autores se encuentran comúnmente en un laboratorio de ciencias. Esto anima a los profesores para tratar este proyecto con sus propios estudiantes para que puedan ver realmente los efectos de la radiación en sus propios hogares. Un proyecto como este inculca en los estudiantes un enfoque investigador hacia la ciencia.

El artículo puede utilizarse en clases de física para introducir el tema de la radiactividad (tipos de radiación, radiación de fondo, efectos de la radiación). También podría usarse en química (elementos radiactivos), geología (propiedades del suelo y de las rocas) o en matemáticas avanzadas (desintegración exponencial y distribución de Poisson). Por otra parte, es un tema bastante apto para extenderlo a debates en clase sobre cómo la radiactividad se puede utilizar para servir a la humanidad o lo que puede suceder cuando la radiactividad alcanza niveles alarmantes.


Catherine Cutajar, Malta




License

CC-BY-NC-SA