22/01/2014 - Detectar emisiones de gas radón para incrementar la seguridad en las minas

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Alertar sobre la posible ocurrencia de un movimiento sísmico o del estallido de rocas la interior de las minas, es el principal objetivo del dispositivo especializado en la detección de gas radón desarrollado por el Centro Científico y Tecnológico de Valparaíso (Chile), CCTVal, mediante tecnología utilizada en detectores para física de altas energías.   

Si bien el radón es un gas radioactivo presente de forma natural en el aire en pequeñas cantidades, sus orígenes se encuentran al interior de la corteza terrestre. La teoría que se maneja hasta ahora, plantea que este compuesto, previo a un evento sísmico, aumenta su presencia en el aire, por lo tanto, al ser monitorizado y detectado permitiría advertir sobre eventuales movimientos telúricos. Además, este es un tema de importancia nacional y global, ya que se le considera la segunda causa de cáncer al pulmón, después del cigarrillo.

La actividad tectónica produce tensiones en la corteza terrestre que cambian las condiciones en el subsuelo, haciendo que aumente la concentración de radón presente en aire. Este gas es pesado, y por ello tiende a acumularse en ambientes cerrados (subterráneos, minas, cuevas), y zonas con poca ventilación (países mediterráneos); y según indican algunos estudios, la relación existente entre la actividad tectónica y la liberación de este gas, es la que podría servir de alerta como precursor de terremotos.

Este primer prototipo mide la emisión de partículas Alfa, producto del decaimiento del gas, mediante la utilización de un calorímetro Shashlik, que utiliza pequeñas placas de plástico centellador espaciadas con aire entre ellas y que producen ínfimos destellos de luz al ser impactadas por la radiación alfa. Estos destellos, de unos pocos fotones, son luego recolectados por fibras WLS (wave-lenght shifting fiber), las que envían esta luz hacia fotodetectores (tubos fotomultiplicadores).

Luego, los pulsos de corrientes producidos por los fotomultiplicadores son registrados por un sistema de adquisición de datos, el que genera espectros de energía y lleva un registro temporal de la llegada de eventos, lo que permite realizar un análisis más complejo de la información que se recopila.

Es importante destacar también que actualmente existe el requerimiento por este tipo de equipos, ya que la mayoría de los países desarrollados incluye en su legislación y en los términos que permiten la aprobación de construcción y uso de obras civiles, el control sobre los niveles de radón presentes en ambientes cerrados, en particular, en los subterráneos.

Por otra parte, al ser reconocido como un factor que puede generar cáncer, su monitoreo es de interés para entidades como la Organización Mundial de la Salud, mientras que la exposición en ambientes laborales que presentan niveles elevados de radón es controlada (minería subterránea de uranio).

Actualmente, ya se ha fabricado un prototipo funcional de este equipo, el cual capturó datos durante gran parte de 2013, los que serán analizados en los próximos meses. Si bien existen equipos y técnicas de detección de niveles de radón, su valor es excesivo o de baja precisión y uso no continuo, mientras que el equipo que proponemos es más barato que otras alternativas de similares características y permite mediciones en tiempo real.

La construcción y armado del equipo fue realizada por el técnico Pavlo Bazalyeyev, mientras que el sistema de control y adquisición de datos fue desarrollado por el Doctor en Física, Valerii Sytnik, y la electrónica de los fotodetectores fue desarrollada por el memorista de Ingeniería Civil Electrónica, René Ríos. 

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Por Dr. Sergey Kuleshov

Investigador del Departamento de Física y del Centro Científico y Tecnológico de Valparaíso, CCTVal
Universidad Técnica Federico Santa María
sergey.kuleshov@usm.cl

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