Messa a punto di un metodo di misura mediante contatore proporzionale per la stima di tracce di radon in azoto industriale

La produzione di azoto (N2) avviene per mezzo di processi industriali che lo ricavano direttamente dall’aria atmosferica, contenente modeste percentuali di gas radioattivi quali Ar-40 e Rn-222. E’ pertanto inevitabile che nell’azoto siano presenti tracce di tali radionuclidi al termine del processo di separazione dalle altre specie chimiche presenti nell’aria. Inoltre, trattandosi di gas nobili, spesso risulta problematico ridurre tali impurezze a valori inferiori a circa lo 0.01%. Da qui la necessità di misurare l’attività volumetrica di Ar-40 e Rn-222 presente nell’azoto, specialmente in quello destinato ad applicazioni in cui si richieda come requisito operativo che la concentrazione di questi radioisotopi sia inferiore ad un determinato valore. Occorre pertanto sviluppare un metodo di misura affidabile per la valutazione dell’efficacia dei procedimenti tecnologici coinvolti nel processo di produzione dell’azoto: distillazioni e liquefazioni successive, separazione e purificazione dell’azoto. Ciò permetterà di qualificare le relative procedure produttive e stimare la quantità massima di radioisotopi, in particolare di radon, presente nell’azoto al momento del riempimento dei contenitori per lo stoccaggio del prodotto finito. Per tale obiettivo nel presente lavoro è stato studiato un metodo per la misura in continuo della concentrazione di Rn-222 in azoto industriale mediante un contatore proporzionale. Il comportamento del rivelatore è stato simulato per mezzo di un codice Monte Carlo, denominato RADON-MCPC, scritto in linguaggio FORTRAN. Come prima fase di valutazione della fattibilità del metodo, il codice RADON-MCPC è stato utilizzato per simulare il processo di rivelazione delle particelle α emesse da una sorgente multialfa puntiforme di Pu-239, Am-241 e Cm-244 con azoto puro come gas di riempimento e i risultati del calcolo sono stati confrontati con quelli ottenuti sperimentalmente. Ciò ha permesso di verificare l’accuratezza del codice di calcolo e di applicarlo, in una fase successiva, al caso di una sorgente diffusa di Rn-222 all’interno di azoto, per il quale non sarebbe stato altrimenti possibile effettuare un riscontro sperimentale, dato che il laboratorio non dispone di una sorgente di Rn-222 di attività tarata da utilizzare per operazioni di calibrazione