Mediciones de gas radón en galerías de agua en las Islas Canarias

El radón (Rn-222) es un gas noble con radioactividad natural, procedente de la desintegración de la cadena del uranio (U-238), es decir, que la cadena de desintegración de los elementos atómicos que participan en la generación del radón se inicia con el uranio, pasando por el torio, radio y finalmente radón. Todos los elementos mencionados anteriormente aparecen en la naturaleza en estado sólido, pero el radón lo hace como gas. La vida media del Rn-222 es de 3 a 4 días (3,8 días), en ese momento se transforma en polonio (Po-218) emitiendo partículas alfa (Hernández et al., 2019).

Este gas presenta bajos niveles de concentración al aire libre, pero tiende a acumularse en las viviendas y espacios cerrados, especialmente en áreas con suelos permeables o con un alto contenido en radio (Khan et al., 2012). Ciertas actividades tales como la minería en el subsuelo o la explotación de aguas termales puede conllevar un riesgo significativo respecto a la exposición al gas radón (Matarranz et al., 2013).

Figura 1. Mapa de exposición al radón en España. Fuente: CSN, 2017.

El Consejo de Seguridad Nuclear de España ha elaborado un mapa en el que han marcado aquellas zonas que cuentan con una probabilidad de más del 75% de emanar radón debido a su composición litológica (Figura 1). Las Islas Canarias se encuentran dentro de las “zonas de actuación prioritaria” debido a que las rocas volcánicas cuentan con cantidades apreciables de uranio y, en consecuencia, son importantes fuentes de producción de radón (Santamarta et al., 2020).

En las Islas Canarias, el porcentaje de agua potable que cubren las aguas subterráneas es de aproximadamente el 70% del total (Santamarta, 2013). En general, las galerías de agua son túneles con una sección de 1,5 x 2 metros, teniendo un único lugar de acceso hacia el interior y pudiendo llegar a tener longitudes de hasta 7 kilómetros (aunque lo más habitual es que tengan entre 2 y 3 kilómetros).

Por otra parte, los litotipos presentes en el archipiélago canario cubren un amplio rango de clasificaciones petrológicas de rocas volcánicas, pudiendo encontrar desde basaltos y riolitas hasta traquitas y fonolitas (Hernández Gutiérrez, 2014). Estudios recientes han determinado que muchas de estas rocas sobrepasan los criterios estándar de seguridad frente a la radiación natural (Hernández et al., 2011).

Respecto a los valores de concentración de exposición al radón, acorde a lo dispuesto en la Directiva Europea 2013/59 EURATOM (European Commission, 2014), no es aconsejable superar el valor de 300 Bq/m³, ya que, las actividades humanas que se lleven a cabo en ese lugar dejan de considerarse como prácticas. Sin embargo, según la OMS, cuando los valores de concentración del radón son superiores a 100 Bq/m³, se produce un aumento significativo del riesgo de padecer cáncer de pulmón.

El objetivo de este estudio ha sido medir y comparar las concentraciones de gas radón en diferentes galerías de agua en las islas de Tenerife, La Palma y El Hierro, debido a la naturaleza volcánica de las islas y el carácter subterráneo de las obras analizadas (Santamarta et al., 2020). La Palma y El Hierro son las islas más jóvenes del archipiélago y en ambas se han producido erupciones volcánicas recientes. Estas dos islas se caracterizan por presentar un volcanismo de naturaleza fundamentalmente basáltica, siendo este el tipo de rocas predominantes, tanto en el subsuelo como en la superficie de los edificios insulares. Sin embargo, en Tenerife, la composición de las rocas varía desde términos basálticos a términos más diferenciados (traquitas, fonolitas), debido a los procesos de diferenciación magmática que tuvieron lugar previamente a los episodios eruptivos.

Debido a que el gas radón no se puede ni ver ni oler, su presencia puede ser detectada solamente con equipos especiales. Para este fin, dos tipos de detectores son comúnmente utilizados. Por un lado, se encuentran los detectores pasivos, que no requieren de energía eléctrica para su funcionamiento y deben dejarse en el lugar de medición durante un periodo de al menos tres meses, obteniéndose una medida integrada de ese periodo. Por otro lado, están los detectores activos que sí requieren de una fuente de energía para su funcionamiento y son capaces de registrar las fluctuaciones en las concentraciones de gas radón durante el periodo de medida (mínimo de una hora).

La metodología que se aplicó en este proyecto fue la desarrollada por el Consejo de Seguridad Nuclear (CSN) en su Guía de Seguridad 11.4 Metodología para la evaluación de la exposición al radón en los lugares de trabajo y conforme al Real Decreto 1439/2010, de 5 de noviembre, por el que se modifica el Reglamento sobre protección sanitaria contra radiaciones ionizantes, aprobado por Real Decreto 783/2001, de 6 de julio (BOE num. 279, de 18.11.2010). Dicha guía se concibió como orientación para la aplicación del Reglamento sobre Protección Sanitaria contra Radiaciones Ionizantes (RPSRI). La guía es el documento oficial de aplicación en España para estudiar el radón en los lugares de trabajo.

Según la Guía de Seguridad 11.4, los estudios del riesgo radiológico ligado al radón deben ser representativos de la exposición anual de los trabajadores y, en su caso, del público. Para ello, los resultados deben basarse en medidas con detectores pasivos expuestos durante un periodo mínimo de tres meses. Por este motivo, se han seleccionado para este estudio los detectores pasivos de trazas nucleares, modelo Radtrak², por contar con todos los requerimientos del CSN.

Estos detectores de última generación consisten en una película sensible a la radiación, ubicada dentro de una cápsula hecha de un plástico antiestático especial que permite la entrada del gas radón por difusión. Estos detectores son inocuos y no interfieren con las personas. No requieren de fuente de alimentación y realizan una medida integrada por un periodo recomendado de 3 meses. Las especificaciones de estos detectores son las siguientes: su rango de medición es de 15 Bq/m³ hasta 25.000 Bq/m³ y su periodo de medida abarca de dos a seis meses.

Para la campaña de medidas, en La Palma se seleccionaron cinco galerías, en El Hierro cuatro y en Tenerife nueve (Figura 2).

Figura 2. Ubicación de las galerías de estudio seleccionadas en las tres islas.

Las medidas se llevaron a cabo en lugares representativos de las zonas de trabajo dentro de la mina, donde los trabajadores pasan la mayor parte del tiempo. Por lo tanto, los detectores pasivos (Figura 3) se colocaron en el frente de la galería, así como en la mitad de la traza, y cubrieron periodos de medición de tres meses.

Figura 3. Detectores pasivos utilizados en el proyecto instalados en la mitad de la traza de la galería. Fotografía: Juan C. Santamarta.

Tan pronto como los detectores se retiraban, tras los periodos de medida, eran enviados a un laboratorio acreditado en Suecia para su análisis (Radonova Laboratories AB), que cumple con los requisitos de acreditación y certificación que exige el CSN. En el laboratorio, los detectores fueron analizados usando un escáner de imagen de última generación y se emitió para cada uno de los detectores un informe con los resultados de concentración de radón obtenidos, así como su intervalo de incertidumbre (Tabla 1).

Tabla 1. Resultados de las concentraciones de gas radón en las minas seleccionadas de La Palma, el Hierro y Tenerife.

Además, para obtener una doble verificación de los resultados obtenidos, se realizaron medidas de radón en las galerías de estudio mediante un detector activo (Figura 4).

Figura 4. Detector activo colocado en el interior de la galería, durante un periodo de una hora de medida. Fotografía: Juan C. Santamarta.

En prácticamente la totalidad de las galerías estudiadas se superaron los niveles de radón marcados por la Directiva Europea EURATOM, por un elevado margen. Los niveles de radón alcanzados pueden deberse a la presencia de materiales ígneos dentro del acuífero, ya que diversos estudios han probado que altas concentraciones de radón están relacionadas con materiales ricos en uranio, como son los volcánicos (Telahigue et al., 2018).

Otro estudio desarrollado en el estado de Pernambuco en Brasil (do Carmo Leal et al., 2020), estudió la distribución especial de las concentraciones de radionucleidos, demostrando que las concentraciones de estos decrecen en el siguiente orden: ígneos > metamórficos > sedimentarios. Esta relación se demostró también en un estudio en Italia (Cinti et al., 2019; Giustini et al., 2019) y en Grecia (Papadopoulos et al., 2013). El poder de emanación del radón depende, por otra parte, de la porosidad de la roca, de la cantidad de agua y de la temperatura del material (Benavente et al., 2019).

La ventilación también juega un papel fundamental en las concentraciones de radón de un lugar; por este motivo, solo hay una única galería (El Hierro 6 - Valverde) cuyos niveles de radón eran inferiores a 100 Bq/m³, ya que cuenta con dos entradas que favorecían el movimiento del aire dentro de la mina.

Los valores medios de concentración de gas radón en las galerías de El Hierro y La Palma no superaron los 3.000 o 6.000 Bq/m³ respectivamente. Sin embargo, en Tenerife ese rango de valores se corresponde con las medias más bajas registradas en algunas galerías; en otras, los valores registrados llegaron a superar los 40.000 Bq/m³. Esta diferencia se explica por el contexto geoquímico de las islas: en La Palma y El Hierro dominan las litologías basálticas y en Tenerife, además de las basálticas, tienen una presencia importante las litologías de magmas más diferenciados o evolucionados (traquitas y fonolitas).

Estos magmas se caracterizan por ser más ricos en sílice que los basálticos y, por tanto, poseen elevados contenidos de progenitores del radón (uranio y torio). El motivo es que, durante el transcurso de la fusión parcial y la cristalización fraccionada del magma, el uranio y el torio que se concentran en la fase líquida son incorporados a los productos más ricos en sílice (Hopke, 1987). Esta es la razón por la que la isla de Tenerife tiene muchas “zonas de actuación prioritaria” en los mapas de potencial de radón del CSN, mientras La Palma y El Hierro no tienen ninguna (Fig.1).

La mayoría de las galerías de las islas de Tenerife, La Palma y El Hierro superan con creces los límites establecidos por la directiva europea EURATOM, la OMS y las normas españolas, sobre concentración de radón en lugares de trabajo, con las implicaciones que eso supone para la salud de los trabajadores y usuarios de estas instalaciones. Por ese motivo, es recomendable establecer los protocolos de control, vigilancia y mitigación que recomienda el CSN.

Por otra parte, alguno de los aspectos hidrogeológicos que se han observado en este estudio han sido los siguientes:

• A mayor permeabilidad y porosidad de los materiales que conforman el interior de la galería, se han medido las mayores concentraciones de radón. En aquellas galerías gunitadas, los valores han sido menores.
• A mayor CO₂ dentro de la galería, mayores valores de radón.
• Las galerías sin ventilación presentaron mayores concentraciones de radón que aquellas con ventilación.
• En las zonas con mayor saturación de agua se encontraron niveles de radón más elevados que en las zonas secas de la galería.

Estos proyectos han sido financiados por el Gobierno de Canarias, Dirección General de Industria, Servicio de Minas.

Bibliografía

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