Dispositiu portàtil per al control automàtic de gas radó en edificis

L'Institut de Microelectrònica de Barcelona (IMB-CNM-CSIC), ha col·laborat en el disseny i desenvolupament d'un prototip per a la detecció de radó, un gas radioactiu d'origen natural que es pot trobar en els espais interiors d'edificis. És el resultat de el projecte CARE, dirigit per l'empresa Alibava Systems i desenvolupat per centres d'investigació i empreses.

Detalle de los dispositivos de silicio que se integran en el sensor. | IMB-CNM-CSICÉs imperceptible, però constitueix la major font d'exposició a radiació natural en humans (aproximadament la meitat del total, segons algunes fonts). És el radó, un gas noble que es produeix per desintegració radioactiva natural de l'urani present en sòls i roques.

Algunes zones geogràfiques tenen, per les seves característiques geològiques, majors nivells de radó que d'altres. A l'aire lliure, el radó no és un problema. El problema sorgeix en llocs tancats que no estiguin ben ventilats, com és el cas de grans edificis, soterranis o edificis amb sistemes de climatització en circuit tancat. En aquests casos, el radó s'acumula, i pot arribar a nivells nocius per a la salut. L'Organització Mundial de la Salut (OMS) estima que d'un 3 a un 14% dels casos de càncer de pulmó es poden atribuir a aquest gas en funció de la seva concentració.

Des de l'any 2018, la directiva europea (2013/59/Euratom) obliga els governs a mesurar el radó en llocs de treball ubicats en àrees de risc i a reduir la concentració de radó en aquells llocs en què es registri un mínim de 300 becquerels per metre cúbic.

Controlar aquests nivells de forma automàtica i assequible era l'objectiu objetivo del projecte CARE, en el qual participa el CSIC. El resultat, presentat fa poc, és un dispositiu que compta amb un sensor de silici fabricat a la Sala Blanca de l'IMB-CNM-CSIC, i que monitoritza els nivells de radó de forma automàtica i a distància.

El prototip està encara en fase d'estandardització. La iniciativa CARE ha estat dirigida per l'empresa Alibava Systems i ha comptat amb la participació de dos centres públics de recerca, l'IMB-CNM-CSIC i l'Institut Galego de Física d'Altes Enerxías (IGFAE) de la Universitat de Santiago de Compostel·la, que ha estat responsable de la realització de les proves de calibratge i validació, tant en les seves instal·lacions experimentals com en entorns reals. Galícia, de fet, és una de les àrees d'Espanya amb major emissió de radó, segons una cartografia del Consell de Seguretat Nuclear. En el projecte també hi participen les empreses ATI Sistemes SL, Radiansa Consulting SL, i Sensing & Control Systems SL.

Mesura cada mitja hora o menys

El dispositiu va endollat ​​al corrent i proporciona mesures reals i periòdiques a través de la xarxa sense fil a la qual estigui connectat. L'equip ha desenvolupat un sensor semiconductor per a la detecció dels elements radioactius generats durant la desintegració del radó i un sistema de control capaç de proporcionar mesures de concentració de gas amb freqüències inferiors a la mitja hora. Aquesta és la principal novetat. "La majoria de detectors comercials el que fan és fer la mitjana la concentració de radó registrada a les 24/48 hores precedents", indica Dolors Cortina, investigadora de l'IGFAE. "Per això, ha estat clau la implementació d'un algoritme adequat a les altes capacitats del sensor desenvolupat, permetent combinar rapidesa i fiabilitat en la mesura", afegeix.

L'IMB-CNM-CSIC ha participat activament en el desenvolupament del sensor semiconductor incorporat en el prototip, l'àrea sensible del qual s'ha fixat en 800 mm 2. Per a una sensibilitat òptima, s'ha cobert amb 30 sensors de silici amb unes dimensions de 27 mm 2. Aquestes pastilles s'han fabricat a la Sala Blanca de Micro i Nanofabricació de l'IMB-CNM-CSIC, una infraestructura cientificotècnica singular (ICTS) del CSIC dedicada al desenvolupament i aplicació de tecnologies innovadores en el camp de la microelectrònica.

"El major repte ha estat la integració del silici en el nucli del detector de radó; de la seva qualitat, estabilitat i repetitivitat depenen les característiques finals de sistema", indica Salvador Hidalgo, investigador principal de l'IMB-CNM en el projecte. "S'han fabricat estructures modulars formades per deu detectors de silici, de les que per a aquest prototip s'han utilitzat tres, posicionades en forma nova. Aquesta solució ens permet disposar d'un sistema molt flexible, amb una ràpida i fàcil adaptació en funció de l'aplicació ", afegeix.

Quan estigui homologat, el dispositiu s'aplicarà tant en edificis públics com privats, i tant en el sector domèstic com en el sector industrial. "Es comercialitzarà en diferents països de tot el món on la normativa d'edificació exigeixi un sistema de monitorització o control actiu de la concentració de radó", indica Juan Herranz, director de Alibava Systems i coordinador del projecte. "A més de la possibilitat d'emmagatzematge de dades en el núvol, el dispositiu final disposarà de protocols de comunicació per comunicar-se amb els sistemes de ventilació intel·ligent més utilitzats en l'edificació", apunta.

 "Els detectors de radó existents al mercat fan la lectura de manera passiva, però aquest prototip permet automatitzar el procés de presa de dades i l'execució de les accions correctores", compara Celeste Fleta, investigadora de l'IMB-CNM-CSIC en el projecte. "Les lectures de concentració es processen en la unitat del sensor i els resultats s'envien sense fils a una central de control que executa els procediments de seguretat establerts", afegeix sobre el prototip, que ha mostrat una eficàcia "un 10% superior a els sistemes actuals "en la fase de validació”.

El dispositiu proporciona la capacitat de disposar d'una xarxa de detecció distribuïda dins de la zona a controlar, identificant amb precisió les possibles zones de risc per poder prendre mesures de correcció en els espais on cal. És un monitoratge en temps real, de manera que s'incrementa el nivell de seguretat.

El projecte CARE (Desenvolupament d'un sistema de control automàtic de la concentració de radó en edificis) ha estat finançat pel Ministeri de Ciència i Innovació en la Convocatòria de Reptes de Col·laboració de 2016 (RTC-2016-5627-1). Es tracta d'un projecte de recerca industrial per facilitar la col·laboració i transferència de coneixement entre institucions públiques i l'empresa.