Radiological hazard in the built environment: assessment of the contribution to gamma radiation from geological materials

Dissertação de mestrado em Ordenamento e Valorização de Recursos GeológicosO presente trabalho incide na radiação gama resultante de materiais de construção, associada aos radionuclídeos naturais do potássio (40K), das séries do urânio (238U e 235U) e do tório (232Th). Foram colhidas amostras de rochas, com diferentes estados de alteração, em terrenos do granito de Braga, para análises de radionuclídeos, e realizadas várias medições de campo, de espectros da radiação gama (utilizando um espectrómetro portátil) no ambiente natural (terrenos do granito de Braga) e, sobretudo, no ambiente construído da cidade de Braga (no interior e exterior de edificações do centro histórico e arredores, em terrenos dos granitos de Braga e do Sameiro, e em terrenos de metassedimentos do Silúrico). As análises laboratoriais das amostras mostram valores mais elevados de K e U no termo menos alterado, e valores mais elevados de Th nas amostras mais alteradas. Os resultados permitiram avaliar índices de atividade para materiais de construção, a dose efetiva externa e parâmetros relacionados com a dose interna. As amostras mais alteradas apresentam resultados indicadores de uma maior perigosidade de radiação gama. As medições de campo no maciço rochoso do granito de Braga sugerem um aumento da radiação gama nas zonas mais alteradas, associadas com estruturas tectónicas. No ambiente construído obtiveram-se resultados variáveis sendo que, a situação de maior contraste interior/exterior (potencialmente indicadora de uma maior contribuição dos materiais de construção), foi encontrada em edificações construídas com rochas graníticas, e situadas em terrenos metassedimentares. Os resultados das amostras de granito de Braga indicam que este granito, em geral, não será objeto de preocupação nas formas mais comuns de utilização atual (nomeadamente revestimentos superficiais), mas merecerá um estudo mais detalhado quando utilizado como unidade de alvenaria (situação comum nos edifícios históricos). Esta hipótese é apoiada pelos resultados das medições no campo, as quais indicam que o aumento da dose no interior das edificações em relação à dose no exterior das mesmas é, sobretudo, importante no caso de contraste geológico, entre o ambiente natural (terrenos metassedimentares) e o ambiente construído (utilização de granitos como unidade de alvenaria). Estes resultados poderão ter interesse do ponto de vista da valorização da utilização dos materiais geológicos.This work focuses on the gamma radiation resulting building materials, associated with the natural radionuclides of potassium (40K), the uranium series (238U and 235U) and thorium chain (232Th). Rock samples of the Braga granite, with different weathering degrees, were collected for radionuclides analysis, and several field measurements of spectra gamma radiation were made (with a portable spectrometer) in the natural environment (in terrains of the Braga granite) and, mostly, in the built environment in the town of Braga (inside and outside the buildings of the historic center and outskirts of the town, in terrains of the Braga and Sameiro granites and of Silurian metasediments). The laboratory tests from the samples show higher values of K and U in the less weathered term, and higher values of Th in the most weathered samples. The results allowed us to access activity indices for building materials, the external effective dose and parameters related to internal dose. The more weathered samples showed results indicating a greater gamma radiation hazard. The field measurements in rock masses of the Braga granite suggest an increase of gamma radiation in the weathered zones, associated with tectonic structures. Measurements in the built environment gave variable results and the situation of higher indoor/outdoor contrast (potentially indicating a higher contribution from building materials) was found in structures built with granite rocks and located in metasedimentary terrains. Results from the samples of granite Braga indicate that, this granite is generally not a concern in the most common forms of current use (including surface coatings), but deserves a more detailed study when used in bulk amounts (as happens commonly in historical buildings). This hypothesis is also supported by results from field measurements indicating that the increase in indoor dose in relation to outdoor dose is especially important, in the case of geological contrasts between the natural environment (metasedimentary terrains), and the built environment (structures built with granites in bulk amounts). These results might be of interest for the valorisation of geologic materials