Desequilibrio Radiactivo. I: Método Beta-Gamma de ...
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J.E.N. 167-SIG/l 5 DESEQUILIBRIO RADIACTIVO.-I. Método $_ y Determinación de la razón eRa/U. Valoración del contenido en U3O8 por E. Mingarro Madrid, 1966
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J.E.N. 167-SIG/l 5
DESEQUILIBRIO RADIACTIVO.-I. Método $_y
Determinación de la razón eRa/U. Valorac ióndel contenido en U3O8
por
E. Mingarro
Madrid, 1966
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Este trabajo se ha recibido para su publicación enNoviembre de 1. 965.
Depósito legal n° M. 18416-1967
Í N D I C E
Introducción . . . - 4
I. RADIACTIVIDAD K&TUEAL ' 6
Familia del U238 Pb 2 0 5 10Familia del torio 12Familia del -potasio 14Relación entre las activ. de las familias del ü, Th y K .15
II. EQUILIBRIO RADIACTIVO 21
Tiempo práctico de equilibrio . . . , 26Grupos radiactivos 29Grupos de la familia del uranio 30Grupo del uranio 31Grupo del ionio . 32Gruyo del radio .33Grupo del radón 34Grupo del radio D, Pb 37Familia del torio 39Familia del Actinio o del uranio 235 •> 39Unidades de radiactividad. Squivalenté de uranio . . . . . 11Equivalente de uranio 43Determinación del equivalente de uranio . . . . . . . . . 46
III. Desequilibrio radiactivo . . . . . . . . 49
Uranio 50Torio 52Ionio 52Radio .53Radon 53Otros radionucle&dos . . . . . . 54
IV. TIPOS DE BESEQUILIBRIO 55
A, Minerales en equilibrio 563, Minerales en desequilibrio 56B-} Minerales recientes 1 57B2 Enriquecimiento en uranio 57B3 Lixiviación de nucleidos secundarios 5¿C-] Enriquecimiento de los nucleidos secundarios 60C2 Lixiviación del uranio .61D, Depósitos radíferos 63Tipos de desequilibrio. Resumen 64
V . M É T O D O S - D E ESTUDIO DEL DESEQUILIBRIO. . . . . . . . . 66
M é t o d o s r a d i o m é t r i c o s . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66M é t o d o S — y . . . . . . . . . ' . . . . . . . . . . . . . . 66Método y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68Método y - y . . . . . . . . . . . . . 69Métodos radioq.uímicos . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
VI. MÉTODO B - y TEORÍA DEL MÉTODO . . . . . . . . . . . 73
Determinación de los contenidos aparentes de uranio . . 73Valoración del contenido en uranio cuando la muestra es-
tá en desequilitrio radiactivo . 76Calcólo del valor de desequilibrio de de una muestra . . 79Cálculo de los coeficientes . . . . v . . 81
a, coeficientes Q y Q 1 de la ecuación (34) . . . . . . 81b, cálculo de los coeficientes K y K1 de las ecua-
ciones (39) y (4,0) . . . . . . . . . . . . . . 81¿Qué representan las incógnitas UR del método 8 - 7 . . 84Determinación de la concentración de Ra 226 o . . . . . 86
VII. UNIDAD DE MEDIDA 0 . 0 0 . . . . . . . . . . . . . 89
Determinación de la velocidad de amisión . . . . . . . . 91Determinación de la radiación gamma . . . . o . . . . . 94Eliminación de la contribución 7 del uranio . . . . . . 97Preparación de la muestra .. * . . . . . . o . . . . . 103Resultados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . "103
Apéndice
Resultados del^Sector de Cáceres . . . . . . . . . . . 106I. Determinación del contenido en U3OS . . . . . . . . . 106lio Determinación del estado de equilibrio radiactivo. . 113
Introducción
El problema del desequilibrio radiactivo ©n los mine-
rales de uranio es quizás el principal problema planteado a los
"geólogos del uranio"\ tanto a los encargados de su localiza-
ción en el terreno, como a los que se preocupan por la metalog£
nia del uranio. Los primeros porque los detectores ds radiacti-»
vidad empleados normalmente en prospección sólo detectan la ao=»
tividad gamma, debida a la serie del radio, y un fuerte desequl
librio entre los contenidos de radio y uranio puede hacer frao a
sar una campaña de prospección, tanto por una sobreestimación
de la riqueza en uranio de una formación geológica comf> por su
desestimación, si el contenido en radio es muy inferior al que
se supone debe acompañar al uranio.
Su interés en metalogenia es ©vidente; tanto, qu®
hoy día no as puede emitir una hipótesis de la circulación |
deposición da uranio sin un análisis isotópico d© los radio&á<=
olidos, que djpfina ©35®©tímente la historia geológica de la min©
raliaaoióa.
e.at® puW.ietac.ion s© pretende, únicamente, aetuali.
zar y difundir ©1 oonocimiejato del desequilibrio radiactivo ?
su importancia práctica y©ci@nt£fica para el estadio ds los ym
cimientos uraníferos. Así como los métodos empleados ©n el
lisis fiel eq.üi'librio isotópico de los núclidos de la familia
del uranio o
En la segunda jarte del trabajo se detalla el método
P - 7 empleado en el Labff de Mineralogía, para la valoración
del contenido en uranio por medidas radi ométri cas, indepen-
dientemente del estado de desequilibrio de la muestra, cuyos -
resultados, según las estimaciones de la totalidad de los cen-
tros en los que se emplea este método, son superiores a los
resultados ob|@nido=s por los métodos químicos actualmente en
uso o Con este método también s® valora el estado de deseqLuili-
brío de los contenidos en uranio y de radio»
En la tercera parte se dan los resultados obtenidos
©n pn primer ensayo del método |3_- Y efectuado sobre muestras
procedentes del Sector de Caceres de la División de Minas de
la J. E. N.
En posteriores trabajos daremos a conocer los méto-
dos de espectrometría Y q.ue se están desarrollando en colab£
ración con la División de Física de la J. E. N. y de los meto
dos radioquímioos empleados para el análisis isotópico comple_
to de los núclidos de las fanilias del uranio, torio y acti-
nio o
I. RADIACTIVIDAD NáTURAL
La radiactividad natural se debe, en una pequeña
propicien, a la radiación cósmica y a los nucleidos activos
dispersos en la atmósfera, y, en su mayor parte, al contenido
de nucleidos inestables que tienen los materiales geológi=—
eos. Estos nucleidos continuamente se desintegran emitiendo
radiaciones ionizantes, de acuerdo con la conocida ecuación?
dU 0,69« _ = = ^ \ - _ _ _ (-j)
dt T
donde N expresa el número de átomos inestables. Si? t es la
unidad de tiempo, el termino X N expresa la actividad especí
fica del nucleido, caracterizado por la constante de desinte-
gración k$ o por el periodo de semidesintegracion T.
Los nucleidos radiactivos? generalmente® se dividei
en tres tiposs
- nucleidos primarios. Comprende este tipo a los -
átomos radiactivos que tienen periodo de semidesint egracion ,
I? muy largo en comparación con el tiempo transcurrido desde
la formación dele elenKnto, por lo que se conservan en canti-
dades apreciables en la Naturaleza.
- nucleidos secundarios* S o n aquellos que por
4
un periodo relativamente pequeño, su existencia está supedita
da a un proceso continuo de formación. Estos nucleidos secun-
darios, o radiogénicos, se forman por desintegración de los
nucleidos radiactivos primarios, cuando el paso a la forma hu
clear estable se efectúa en etapas sucesivas, cada una de las
cuales es un nucleido secundario.
- nucleidos inducidos. Se denominan nucleidos £ndu~
cidos los q.ue se producen continuamente por reacciones nuclea
res expontáneas, "bien por la acción de las radiaciones cósmi=-
cas sobre ios elementos ligeros de la atmósfera y la corteza
terrestre (como son por ejemplo Be" , 0 , S^ 9 C l ^ . . <> )ó
bien se forman por la acción de fisiones neutrónicas sobre
elementos pesados en el interior de la t ie r ra . Estos nuclei-
dos, de gran interés científico, se encuentran en escasa pro-
porción en los minerales de uranio y torio. Son principalmen-
te el Np 3 ' t cuyo contenido en las pechblendas es del orden
de 0,001 ppm y el Pur-", q_UQ se encuentra, igualmente, en al-
gunos minerales de uranio en una proporción de iOra° ppm.
En la tabla I se incluyen la mayor parte de los nu-
cleidos que poseen radiactividad natural.
Desde el punto de vista de la prospección y estudio
de los minerales de uranio, q.ue centra la finalidad de este
trabajo, sólo mermen interés como productores de emisiones
ce i p 6 K , los nucleidos que forman las series radiactivas
d«l U238, del U235, del Th232, del Hp237 y del K40; ptsesto -
TABLA I
NUCLEIDOS líAOURAIES RADIACTIVOS
Desirrt
K4o .
E4°
W5o _
Rb8? -
I n 1 1 5 -
JJQ138 _
Ija^38 _
Oe1*2 .
lid144 .
Sm147 _
2 n 1 ? 6 -
Re 1 8? -
Pt192 „
B i 2 0 9 -
Pamil ia
Np£37 „
U238 „
U235 _
egraci ón
- Ca4o
_ Ar4°
•— T i ^ ^
- Sr8^
- Sa115
- Ce138
- Ba 1 3 8
i " ) Q
1 ^ O
- CeHO
- Nd143
- Hf176
- OS187
- Os 1 8 6
- Os1 8 8
- T12°5
- Pb 2oS
- Pb2°7
- Pb 2 0 8
Abundanciare l a t iva fi
0,119
0,25
27,85
95,77
0,089
11,07
23,87
15,07
2,60
62,93
0,0127 -
0,78
100,0
99S27
0,72
100,0
Actividad
EC
EO
§
P f
EC
a
ce
&
¡ 3 ,
Poí
Oí
of
oí? pj
ce, fr
y
y
y
, y
, y
, y
, y
Periodo
1,3 o
4,0 .
5,0 .
6,0 o
1,0 .
5 , 1 o
2,2 .
1,2 o
2,4 o
8,0 o
5,9 .
2,0 .
2 , 2 o
4?5 .
7,1 .
1 , 4 o
años
109
1 014
101°
1 014
101 1
1 015
101 5
101 1
101o
1O10
1O1^
1015
1017
106
109
108
10
que la actividad específica de los otros radionucleidos es -
excesivamente débil jara ser detectada con los equipos normal
menta utilizados en geología nuclear.
Igualmente se puede prescindir de la actividad de
la serie del neptunio, ya que la proporción de este elemeniD
©s realmente insignificante en los minerales de uranio de be
neficio económico o
En los trabajos de primera aproximación se suele
considerar, que la razón entre los isótopos de uranio ü y
U -^ es constante e igual a 1379?= Como la serie del uranio,
XJ-3° j la serie del actinio, U^35} son paralelas? y los p e -
riodos de sus nucleidos radiogénicos secundarios son del mi£
mo orden d© magnitud? y cómo la serie del actinio práct ica-
mente está siempre en equilibrio, la razón anterior conduce
a que la razón de actividades de las dos series se pueda con
siderar constante»
Actividad serie del uranio en equilibrio
Actividad serie del actinio
Aunque los análisis isotópicos precisos han demos-
trado, que el desequilibrio entre las dos series es más fre-
cuente de lo que se había previsto.
En este trabajo no consideraremos las series radiac_
tivas d.el Np^« y ¿@i P&^31, y suponermos que sus actividades
oonducen a una relación fija* q,ue será la misn^ en los patro-
nes de comparación que en las muestras que se analicen.
Familia del uranio U238 — Pb2°3
La desintegración espontánea del U2-3°9 conduce a la
formación radiogénica del Pb "<, a través de diez y ocho ra-
dionucleidos secundarios» Esta serie radiactiva? representada
en la tabla I I , produc© una intensa emisión de partículas <x J
« y de radiaciones Y ,
La actividad de radiación Y total de la familiar-
es aproximadamente de 24 x 10 " desintegraciones gamma por se-
gundo y gramo, en geometría d© 4~n""§ d© estas desintegración
ness más d© un dOfí son debidas a la actividad del RaCjó Bi2H
De los radionudeidos secundarios del uranio, destacan el ra-
dio Ea y el ionio, Th23©9 pueS tienen un periodo de vida
media que les permite independizarse de los minerales de ura-
nio,, Otro radionucleido que destaca en la familia, por su na=
turaleza de gas inerte, es el radón? cuya tendencia a la difu
sión en el aire y en el agua, nace que el equilibrio real de
la serie nunca alcance el valor teórico o
El periodo de los nucleídos securdarios es muy dis-
par? desd® 2o4 x 10 años feasta fracciones de segundo, no objs
tante, como el periodo del UI es muy grande, igual a 4-5 z
I
•?*••"
v -
SSf JPSÍ-
Y
x 10° años, la serie debería estar geoló^icamente en equili-
brio, pues como luego veremos, este se alcanza en un tiempo de
aproximadamente 800.000 años. Es decir, todos los minerales
precuaternarios deberian estar en equilibrio radiactivo; pero
la naturaleza química de los isótopos radiogénicos conduce a
un comportamiento geoquímico muy dispar, que rompe el equili-
brio posiblemente alcanzado.
Es frecuente subdividir la familia del uranio en -
dos series; la serie del uranio .¿ue comprende a los uranio ?
protoactinio y torios, elementos de poca actividad geoquímica
en el ciclo primario y de peí-iodos de semidesint egracion lar-
gos (UX y UZ con periodos de 24 días y 1 minuto, apenas im-
ponen condiciones de desequilibrio). Y la serie del radio-de
comportamiento geoquímico antagónico al de la serie del ura-
nio, y periodos de s elides integración relativament e peq.uefi.os,
si bien la duración de algunos de sus nucleidos es suficiente
para tener una personalidad geoquímica destacada.
Familia del Torio. Th232 Fb2°5
La familia del Torio es mas sencilla que la del ur_a
nio, ya que la forman sólo diez radionu&áeidos secundarios.La
familia del torio representada en la Tabla I I I , tiene una ac-
tividad gamma de 9.1 x 10 " desintegraciones por segundo por
gramo en una geometria de 4 K ; es decir, la radiactividad de
10
!n
T*
11
la familia del torio es sensiblemente menor que lú del ura-
nio, aunque su energía 7 máxima es mayor (Ib. — 2.6 Mev.
U — 2.4 Mev).
La familia del Torio, prácticamente, está siempre
en equilibrio, debido a q.¿.e C6.¡JO va. os en la T8bla I I I , todos
ios ele ¡as ¿"tos radiog.énicos del torio tienen ar, periodo de v i -
da inedia muy coito, por lo -Lue el equilibrio se res tablece -
en unos 60 arios, tiempo insignificante en geología. SI toron,
o Rh , son un periodo de 54 seg. practicamente carece de in
dependencia.
Por otro lado el torio al tener un aólo estado de -
ionización, carece de la gran movilidad que caracteriza al -
uranio en el ciclo geoquímico secundario=
Familia del potasio. íT*"0
De los tres isótopos que forman el potasio común,el
K ° posee radiactividad espontánea. Aunque el contenido de
K7 es sólo de 0.0119 por ciento del potasio to ta l , su activi-
dad tiene gntensidad suficiente para tener interés en geolo-
gía, no sólo por su empleo en geo cronología.
El potasio 40 se desintegra según el esquema s i - -
guie nt e:
12
Es decir a...:ruximadaúierrLe LUÍ 11 / de K7 pasa a
C} p O r captara de un electrón lí, y radiación 7 ; mientras
un 89 fs se transforma por emisión g "", en C'a1^ . La actividad
del poáisio se estima en:
3,5 r/seg. por ¿ramo en 4 -¡r
28,3 p/seg. por gramo en 4f
Relación entre las actividades de las familias del U,Th y K
Como en los métodos empleados en la prospección de
yacimientos de uranio, se utiliza íundauentalmente la radiac-
tividad y , es conveniente establecer al^uri-s relaciones e n —
tre las actividades de laé femilias del U, Th y li, a fin de
poder efectuar estimaciones de deseq.uilibrioe en el propio t_e
rreno de prospección.
La actividad específica de cada una de ls-s tres fa-
milias no se puede establecer de modo absoluto, toda vez que
depende de las condiciones experimentales y sensibilidad del
instrumental empleado para la detección de las radiaciones^ .
Los datos bastante ap20xiirados para cada familia radiactiva
son los siguientes:- o"
Fanilia del uranio en equilibrio 24O.OOO Tf/seg, gramo?, en 4^»
Familia del torio 91.000 7/seg, gramo, en 4'rr •
Familia del potasio 3 ,5^/seg?gramo? en 4"^ •
Es decir, aproximadamente 1 g de K^°, eq.uivale, en actividad^?
a C,85 x 1O~10 g. de Ra en equil ibrio, ó a 2.4 x 10""6 g. de ü
en eq.uilibrio, ó a 0.9 x 10° g. de Th.
La radiactividad 7 q.ue determinemos en una forma=
cic5n geológica, será la suma de las actividades debidas a ca-
da una de las familias, -'¿ue denominaremos sinrplemente ü, T'h y
K, por lo q.ue xjodemos plantear la ecuación:
Actividad 7 = a U % 4- b Th. p 4- c K % (3)
de acuerdu con los datos anteriores los coeficientes de ésta
ecuación valdrán:
a = 1 x 10"4-
b = C.37 x 1O~4
c = 1.5
Evidentemente estos coeficientes tendrán en la prác
tica distintos valores debido a:
- imposibilidad de determinaciones con geometria de
4>.
- autoabsorción de la radiación
14
- discriminación de energías propias del instrumen-
Datos prácticos d.-dos por Ponsford (1) y Jurcin (2)
dan a estos coeficientes los valores si;._uitiites. ;urt un con-
tador tipo GM1' ó G.A.E.
a = 1 x 10""4
b = 0,5 x 10"4
c = 2
De acuerdo con estos coeficientes se puede calcular
la actividad de las rocas, si conocemos su composición. (Ver
tabla IV).
Estas actividades, en medida directa, vendrán irjere
mentadas por el movimiento propio del aparato, debido en su
mayor parte a la actividad del i'ondo cósmico, el ca'¿l normal-
mente se puede estimar que vale 18 c/s AVP 0,009 ILR/E. ES de
c i r , vemos cómo, únicamente un 20 fí de la radiactividad de -
las rocas se debe al uranio.
La contribución a la radiactividad de la familia
del tor io , en los yacimientos uraníferos, es muy variable y
no se pueden establecer normas de trabajo. Sin embargo,en los
minerales que se forman a consecuencia de una movilización,
(1) PGOÍSFOED, D,E.A. (1955). Bull. of Geol of Gxeat Britain no 10P. 24-44
(2) jmíAHÍ, G. (1962) Rapport CE.*. 2154, p. 89 - 92
T A B L A IV
ACTIVIDAD GAIJvíA DE LAS ROCAS FLÜTÓNICAS
Potasio T o r i o U r a n i o Actividad
Rocas granít icas
Rocas intermedias
Rocas básicas
Rocas ultrabásicas
35.000 ppm
20.000 ppm
9.000 ppm
10 ppm
15 ppm 4 ppm 20 c/s = 0,010 MR/E
7 ppm 2 ppm 10 c/s * 0,005
2 ppm 2 ppm 4 c/s = 0,002
0,2 ppm 0,05 ppm 0,1 c/s = 0,00005 Mt/ñ
16
en estado de ionización tetravalente, el uranio y el torio se
asocian por sustitución isomorfa (1) ; por lo que la relación
Th/ü es variable, 5tal ocurre en uraninitas, branneritas, davi_
ditas, etc.)« Mine tras que, en los yacimientos formados a
partir de uranio exavalente, el torio no puede acomplüilr a&
uranio; así, en los yacimientos conocidos como "epitermales",
los minerales de uranio, particularmente los de urañilo, con-
tienen escasa cantidad de torio * Las pechblendas epitermales
tienen normalmente un contenido en torio inferior al 0,5$5 es
decir, la actividad ' debida al torio es solamente un 2 ^ de
la actividad total de la pechblenda, por lo que prácticamente
se puede prescindir de su contribución.
Por eonsiguiente, en el caso de yacimientos petroge
néticos: sedimentarios o detríticos, y para analizar el contj3
nido en uranio en las formaciones geológicas se debe tener en
cuenta la contribución de la familia del torio, y en general
siempre ojie se detecten actividades inferiores a las 100 c/s
A.V.P. ó 0,05
La contribución del potasio es generalmente insigrd
ficante, puesto q,ue el contenido en potasio de las rocas comu
nes rara vez sobrepasa el 5 $» por lo q.ue podemos considerar
que oómo valor máximo, la actividad debida al K ° es de
10 o/s A.V.P. ó 0,005 JSB/ñ. Esta radiactividad es desprecia-
ble cuando estamos ante una anomalía motivada por U ó Th, pe—
( l ) HXHGÁERO, E. (1964) Io tas y Cerníais» Insta Geolo y Minero de España5» 73, p . 174 - 179
ro debe tenerse en cuenta en los itinerarios de prospección*
Por otro lado, existe en l¿,s rocas plutonio as una cierta pro-
porcionalidad entre las concentraciones en uranio y potasio,
cuando el contenido de estos elementos no sobrepasa los valo-
res de 4 r> de K y de 3 ppm de ü (1).
Como norma práctica encontramos q.ue, ante una mine-
ra l i zad ón uranífera, cada choque/segundo AVP, ó cada frac-
ción 0,0005 MS/H, equivale a 1 ppm. de. uranio en equilibrio*
Es decir, aproximadamente:
800 c/s AVP -^0,4 MR/H - 0,1 JÍ de ü Og (4)
después de descontar ei fondo cósmico y la radiactividad pro-
pia de la roca encajante. En general habrá que tener en cuen-
ta el factor de desequilibrio e Ra/ü, la relación Th/XJ (que
se pueden estimar con los equipos de campo) y el coeficiente
propio del instrumental empleado, puesto q.ue la curva de cala,
bración; actividad í/tLOg f°, tiende a hacerse asintótica al
eje de los contenidos en uranio.
II. EQUILIBRIO RADIACTIVO
Se dice q.ue una familia radiactiva está en equili-
brio, cuando las razones entre las cantidades de los radionu-
cleidos que la integran permanecen constantes, durante un
tiempo determinado. Es decir, en el transcurso del tiempo ,
únicamente decrece el número de átomos del elemento cabeza de
la serie, ÍL, y aumenta el número de átomos del elemento fi-
nal estable de la serie N , perikaneciendo constante las ra-
zones:
,..aP etc. • (5)
El número de átomos de un elemento cualquiera, N-j,
existentes en el instante,t ,será igual número de átomos for-
mados a partir del elemento anterior de la serie, menos el nú
mero de átomos q.ue se han desintegrado para formar el elemen-
to siguiente; será por tanto igual a la diferenciación entre
las actividades específicas del ememento anterior y el que -
consideramos. De acuerdo con la ecuación (1) tenemos: para el
elemento 2 de la serie
9
~ — = \ * . - * 2 N (6)dt 1 1 2 2
Esta ecuación permite calcular el número de átomos
20
del elemento 2 de la serie, &2> existentes en el instante t ,
a part i r del número de átomos del elemento cabeza de serie,
N-; puesto que, el número de átomos de un elemento radiactivo
existentes en tiempo t , puede expresarse en función del núme-
ro de átomos que había en el tiempo in ic ia l , t = 0, de acuer-
do con la conocida ecuación:
Nt = N° e'H (7)
Si sustituimos el valor de la ecuación (7), en la
ecuación anterior (6), obtenemos
JÜL. x H ° e - V . x . (8)dS 1 ' 2 ¿
Si tenemos en cuenta que cuando t = 0, N0, = 0? obte
nemos, por integración de esta ecuación (8):
Como N? tiene que ser > 0, la condición necesaria -
para q,ue se establezca el eq.uiliorio es, q.ue la constante de
desintegración x > sea menor que koi o que el periodo de semi
desintegración del elemento que consideramos ü}_ sea menor
que el del elemento anterior de la serie:
x1 < ^ 2 T1 > T2 (10)
Si suponemos que t adquiere un valor suficiente ?
t_ , para que el término e" ^ , sea despreciable comparado
con e l valor de e" ' , l a ecuación anter ior se reduce as
N N° e^^e (n)I
o X +Al sust i tuir de nueve el valor de N. = H e~* ? la
15
ecuación (11) toma la forma:
—i_ = —¿ 1- = constante (12)
De acuerdo con l a s condiciones de equi l ibr io (10)?
podemos suponer, para s impl i f icar l as ecuaciones,que ^ <s£§£ X_,
con lo q.ue la ecuación (12), a l ser X_ - X. 1 = X1» se pie de
simplif icar en:
N1 = X2 N2
Por consiguiente el tiempo t , que hemos supuesto
anteriormente, es el tiempo necesario para q,ue se establezca
el equilibrio radiactivo.
El equilibrio se suele expresar timbién en función
de los periodos de semidesintegracion, para lo cual se ius t i^
tuye por T y obtenemos:
Es decir taeel estado de equili. rio las cantidades
de los elementos radiactivos secundarios de una serie, están
en la misma relación que sus periodos de semidesintegracion:
(15)N± + 1 I± 4- 1
En este cálculo, para simplificar el razonamiento,
se ha supuesto que el equilibrio se efectuaba entre el ele-
mento primario, cabeza de serie y el radionucleido segundo
de la serie, y que se cumplía la condición X <C Xo" ? e r 0 e n
general el número de átomos de un elemento cualquiera de la
serie estará definido por la ecuación:
díL— ; - = x± Ni - * i - 1 N ± - 1 (16)
Cuya integración conduce a una expresión muy compleja, que ,
desarrollada en serie da:
T* Wü"""rrl1™" - " — — mil. «:•». Biii. o a a M . - . . . .,„• •«• n • V i / /
( V) (\ * >
Cómo calcular el valor de la constante de equili
brio y el valor de Ta con el rigor de la ecuación (17) nos
alejaría excesiva:;:©irte de la finalidad de este trabajo, cir-
cunscrito al aspecto práctico de los desequilibrios radiacti-
vos, consideramos únicamente las primeras exponenciales.
Pai-a una primera aproximación puede ser suficiente
conocer el tiempo necesario para qu.e, según se supuso ante-
riormente, (ecuación (11)), el valor de la exponencial
sea despreciable en comparación con el de la exponencial del
e 1 eoient o yrirae ro ,
y analizar este tiempo considerando q.ue el equilibrio se veri.
fica sólo entre dO3 radionucleidos independientes. Sn efecto:
De acuerdo con la definición de periodo de semidesintegracion
sabemos q.ue:
e M = (18)2
es dedir, si el número de átomos de un elemento radiactivo en
el momento inicial (t = 0 ) , es N°, después de transcurrido un
tiempo igual a n periodos, el número de átomos se habrá redu-
cido a
5- (19)
para n = 10
N ~ (20)2 1 1000
Por lo que prácticamente el valor de la exponencial
e~ *"% puede despreciarse después de transcurrido un tiempo
equivalente a unas 10 veces el periodo de semidesintegracion
del elemento considerado, ya que:
= "1000
-3e- MoT = 10
Tiempo práctico de equilibrio
El estado de equilibrio, la razón entre dos elemen-
tos de una serie radiactiva es prácticamente constante, cuan-
do el periodo del elemento primero es mucho más largo que el
periodo del elemento, segundo, lo cual permite suponer que el
número de átomos del elemento cabeza de serie no varía con el
tiempo que consideremos (tiempo geológico 2.000 m.a., tiempo
humano 1.000 años, tiempo de laboratorio 1 día, tiempo físico
o absoluto^ etc*). Este tipo de equilibrio, a escala geológi-
ca, se denomina equilibrio secular. Mientras que si los perlo
25
dos de semidesintegración son de orden de inaginitud análoga,
scuLo se alcanza un estado de equilibrio transitorio. Cuando -
los periodos son iguales no se llega al equilibrio.
Si en la ecuación (9) consideramos N ~ N., es de—
cir q,ue el número de átomos del elemento cabeza de serie no
varía en el transcurso del tirapo considerado» Tenemos que;
- 1 (22)
con lo que la ecuación (9) toma la expresión
12 1 (23)X 2 ~ X 1
En los estudios radiométricos, se prefiere definir
el equilibrio por la razón de actividades, por lo que convie
ne escribir esta ecuación de la manera siguiente:
(24)
puesto q,ue Xi <£. X e l término1 ¿.
xT ~ 1 (25)
se anula, y por tanto,
\ No _ ot= (1 - e 2 ) (26)N \
26
Yernos <iue el equilibrio depende, únicamente, de la
constante de áesintegracion del elemento secundario, y se a l -
canzará precisamente, cuando se anula su exponencial; puesto
xiue, en este tiempo, s& 10 T , se cumplirá la condición -
de etuilibii o (1)
„„£....£_ = i (27)
Si el periodo del primer elemento es tal, q.ue no
permite suponer q.ue el número de átomos permanezca constante
en el transcurso del tiempo, en la misma ecuación (9) tenemos
e"71!* / 1 (28)
pero después de transcurrido un tiempo igual a 10 •'.
no
e
se anulará con lo que la ecuación (9) tendrá el valor:
(.-V) - -"-1--1-, (29)w
por lo que
1 1 2 *"" 1
pos* consiguiente, q.ue en los dos casos, el tiempo rtece
27
sario para que se alcance el equilibrio, depende del periodo
de desintegración del elemento segundo de la serie considera-
da, y que éste equilibrio se alcanza cuando ha transcurrido
un tiempo a.roxirnado a 10 veces el periodo de semi-vida del
elemento 2.
Grupos radiactivos
Estos conceptos prácticos sobre el equilibrio han
conducido a la división de las familias radiactivas en gru
pos. En efecto, si observamos la tabla de la familia del ura-
nio, vemos que hay una serie de radionucleidos secundarios
con periodos tan cortos, que en las condiciones de observa
ción siempre estarán en equilibrio con su predecesor mientras
que, otros elementos, de periodo más largo, pueden estar fue-
ra de las condiciones de equilibrio con el nucleido inmediata
mente anterior de la serie.
Integran cada grupo, aquellos nucleidos que están
siempre en equilibrio con uno anterior en la serie de periodo
más largo, este radionucleido se considera cabeza de serie
del grupo, ya que todo el grupo se comportará como una unidad
radiactiva, cuyo periodo será el mayor del grupo. Este perio-
do establecerá las condiciones de equilibrio con el grupo an-
terior de la familia.
28
El co,ncepto de grupo es fundamental en geología ,
donde existe una escala de tiempos "bien definida, que permite
despreciar duraaiones cortas y jugar con aproximaciones bas-
tante amplias. Así se puede considerar que la familia del to-
rio está siempre en equilibrio, ya que éste se alcanzará des-
pués de un tiempo de 70 años (10 veces el periodo más largo
de los nucleidos de la familia)duración infinitamente peque—
ña a la escala geológica. •anál o gánente, para los tiempos ante
riores al Cuaternario, la familia del uranio también debería
estar en equilibrio, pues éste, se alcanza después de trans-
currir 800.000 años; pero la diversas naturaleza química de
los elementos, que forman esta familia, hace que su comporta-
miento geoquímico sea muy dispar y se rompa el equilibrio al-
canzado.
Por lo cual la división de las familias radiactivas
se tiene que apoyar tanto en realidades radiactivas, como en
analogías de comportamiento geoquímico de los elementos que
forman los grupos.
Grupos de la familia del uranio
La familia del uranio fue dividida por Rosholt (1)
en cinco grupos perfectamente definidos, tanto por su radiac-
(1) BOÉEOM?, J.I . , Jr. (1959) G«ologioal Su*vey Bulletin 1O&H4 p« 1-10
29
tividad cóiao por su comportamiento geoquímico! Estos grupos
han sido aceptados universal mente y hoy solo se especula con
éstos grupos, q,ue se supone forman unidades indivisibles. Si
bien en trabajos radioq. uímico s de detalle el concepto d@ gru-
po no tiene verdadera entidad.
Grupo del uranio
Forman este grupo, represantado en la Tabla V,el U
denominado en radioquímica UI, el Th2;
/ 234dos isoméricos del Pa , el UX2 y el UX, y eldo clásicamente U II.
238
o UX , los dos nuclejL
denomina—
TAiLA VGrupo dsl Uranio
30
La actividad relat iva del grupo en relación al to-
t a l de la familia del uranio es:
Actividad « 20 $ de 4-15 a 4.71 ííev
Actividad p 39 $> de 0.11 a 2.32 Mev
Actividad ? 2-8 'f de C.09 a 1.50 I-lev
El ecj.uili:. rio de este gru¿.o est-á xe£-.al^do por el ce
riodo ce L UX1 y prácticamente se alcai.^a dss...ués de 5-6 meses,
por lo q-uí¿ en geología siempre se su .one en e^uili^ilo; sin
embargo, e-:i Los proceso^ de lixivicción so pr*oduoe cierto de-
seq^i l i t r io debido al distinto corapor tamie; te qaí:aico del Th
y de i !J en1 medios oxidados.
Grupo del ionio
Este grupo estú formarlo' úi'.ic eme nú e por el Th
nominado tarabi^í; iu-nio. l0 ouyas conutaaies radiactivas esl
representadas ¿n la i ubia VI.
TABLA V I
Grupo del ion io
0,068 Mev/ O , I9O Mev
4,68
8,0 IO4 a
31
La actividad relat iva del ionio es:
Actividad a 11 >: de 4,6 Mev
Actividad ¡3 no tiene
Actividad 7 — O «£ de C.06 a C. 19 Mev.
La individualización del ionio corao gru_po se debe a
su comporta;]delito geoquímico. SI ionio alcanza el equilibrio
con el grupo del uranio después de un tiempo de 5—8-x 1Oíanos
(¿ue permite su util ización en geocronolo¿£a de formaciones re
cientes.
Grupo del radio
E s t a f o r a d o por un s o l o e lemento e l R a ^ * , r e p r e -
s e n t a d o en l a Tabla VII
TABLA VII
Grupo del radio
0,186 Mev
4,7 Mev
1.622 a.
32
La actividad relativa del radio esi
Actividad ce 10 Ú de 4,6 Mev.
Actividad (3 no tiene
Actividad °í C± O % de 0,18 Mev.
Como el periodo de desintegración del Ra es d©
1.6 x 10-* años, su equilibrio con el ionio se establece des-
pués de transcurridos 15.000 años. Aunque esta duración del
desequilibrio es despreciable, en los tiempos geolágLcos, es
suficiente para <iue el radio pueda independizarse de la fami-
lia del uranio durante los procesos supergenióos, y dar lugar
a la formación de depósitos recientes. El comportamiento geo-
químico tan opuesto del radio y del uranio, conduce general-
mente a \&e la familia del uranio se rompa por este elemento;
tanto, que hasta iniciarse los estudios isotópicos de detalle,
se establecieron dos seri®en la familia del uranio, la s e -
rie del uranio y la serie del radio, a las que se asignaban
las propiedades que actualmente definen los grupos radiacti-
vos.
Grupo del radón Rn222
Constituyen este grupo los elementos siguiente^, el
Rn222, el Po 2 1 8 ó Ha A, el Pb 2H 0' Ra B, el Bi2 1 4 ó Ra C, el
Po2'4 ó Ra C y en cantidades ínfimas el As 2 1 8 y el Rn2"'" ,
los cuales están representados en la tabla VIII.
TABLA VlttGrupo dal radón
33
Vi 0 V9
La actividad ielutiva del f.iup
Accividud oí Rn
Ra
Ra
Rñ'
A
0
13 >
1 4 , 1 °r
ifc v
de
de
de
de
0,
6,
5,
7,
49
00
3 i
78
>..ev.
Mev.
¿ev .
í.iev.
Actividad (3 Ka 3
Ra C
10 ;I de C,65 Lev.
31,7 > de 1,65 i-ev (77 P) y de 3,17
Actividad 7 fia B 14 *r- de
. ( 2 3 f : ) -
2 0,419 Mev.
4 0 ,295 Mev.
,_ 0 ,352 Mev.
7 Y / y ^n
V 5=10,2/0,55/1.00
RaC 83,6 $ de y 0,606 Me-v.
?2 0,766 Mev.
*\ 0,933 Mev.
y4 1,120 Mev.
y5 1,238 Mev.
?g 1,379 Mev.
frj 1,520 Mev.
*g 1,761 Mev.
^g 1,820 Mev.
y 2,200 Mev.
y 11 2,420 Mevo
V r2 • • • / ri1 = 9/1,3/1,1/2,6/1,0/0,9/0,7/3,^/0,2/1,0/0,5.
Total del grupo del En
Actividad oí 45 f> del total do la familia del uranio
Actividad j3 42 °/o del total de la familia del uranio
Actividad * 90-97 f del total de la familia del uranio.
Este ¿;rupo alcanza su equilibrio después de trans-
curridas unas cuatro ñoras \¡ se equilibra con el grupo del ra
dio en 38 días (prácticamente 20 días) . El interés de este
grupo en la geología del uranio, radica en que es el princi-
pal emisor garoma de la familia del uranio, por lo que la pro_s
pección radiometrica de los minerales de uranio se "basa en el
equilibrio existente entre el grupo del uranio y este del ra-
don.
35
Pero 3_uizá sea más peculiar, el licuó de que el el_e
oieriüo cabeza de este ¿:rupo, sea un gas inerte de enorme capa
cidad de difasi.'n en s i aii"e y .n el a<ua, lo cual motiva una
pérdida continua de actividad por escaj e de r;.don de los mine
rales uraníferos.
Como el equilibrio entre el ;:.ru o del radón y el
del radio se alcanza ráv. id aporree, en general se suelen unir
los dos grucod y vaiorc.rlüo coiao radio equivalentes-.
Grupo del radio S, Pb21Q
i'oríjian este .-.rupo los ele raen tu a siguientes, repre—
sentados en la Tabla IX: Pb2 1 0 ó Ra D, El Bi2 1 C o' P:a S, el
Po2 1 0 6 Ra F, Ti 2 1 c ó Ha G" y el TI 2 0 8 , se suele incluir en
el ¿ravo ál Ra G ó Pb que as el ele a VIL lo estable ílntil de
la familia del ux cinio .
La actividad rel-..tiv^ del i.rur.o es la siguiente:
Actividad ce Ra E 0 °/l de 4»77 Mev.
R a ? 1 2 , 5 °/o de 5 , 3 0 ;¿ev.
A c t i v i d a d (3 Ra C" 0 % de 1,80 Mev.
Ra D - 0 , 5 96 de 0 , 2 9 Mev.
Ra E 1 8 , 5 fo de 1,17 Mev.
TAMA XX«si ra«aO
EStABLC
Actividad $ íiQ D
Ea F
G, i, de 0,04 Mev.
O fu de 0,8 Mev.
¿s'ce eru-P° t i ene poca ac t iv idad y no se ha desdo "bla
Jv ea dos, «rupa del rsíciio D y grupo del radio P, porque tam-
poco t iene rsjfcrcusion en e l comportamiento geoquímico de la
faaií.lis <3#i iü-$miju. I.'eyliaente está poco estudiado.
Sí
El grupo del Ra D alcanaa su equilibrio después de
unos 30 meses y con el grupo del radon después de "transcurri-
dos unos 200 años, ¿""tos tiempos, irapoai ules de abordar a es-
cala de laboratorio e insignificantes en geología, han motiva
do -¿ue se prescinda en muciio estudios de este grupo, ya que
su contribución a la ac-ividad de la familia del uranio es p_£
quena y fácilmente se puede eliminar.
2^2Familia del Torio, Ih J
La familia del torio se comporta realmente oorao un
grupo definido por el x_>eriodo del Mth-j ó Ra^^c? y alcanza el
equiliorio después de transcurridos 70 años, tiempo geológica
mente despreciable. Por otro lado, el torio tiene una activi-
dad casi nula en el ciclo geoquímico supergénico, lo cual ha-
ce que éste equilibrio no se destruya en los yacimientos de
uranio y torio.
Familia del Actinio o del ui anio 235
Como, en principio, se puede aceptar que la composi_
ción isotópica al uranio es constante,
99,276 ?S
0,0056 io
n235 0,720 io
38
el uranio 235 > q.u.6 encabeza ésta familia estará siempre en
equilibrio con el grupo del uranio, por lo cual debe conside-
rarse q.ue forma parte de él»
El resto de la familia del actinio ha sido definida
por Eosholt como grupo del protoactinio 231» puesto q.ue tiene
todas lt-s propiedades del grupo. El equilibrio entre la fami-
l ia del actinio y 1& del uranio se alcanza cuando el grupo
del protoactinio esté én equilibrio, y éste se consigue des-
pués de transcurridos 3 x 1CP años ( prácticamente 170.000
años)*
El desequilibrio del grupo del protoactinio tiene,
por consiguiente, repercusión en la geocronología de los tiem
pos recientes.
En loa análisis radiométricos no se puede discrimi-
nar la actividad del ^ruoo del protoactinio, debido a q.ue és-
ta representa, dnicaoiente, el 0,046 % de la actividad ^ de
loo írd-iierali-a de uru.;io equilibrio, por lo q.ue se prescinde -
de lo. i'sjjiilia del actinio. No obstsnte la razón Pa¿31/u Q s ¿e
¿ran interés en la interpretación correcta del desequilibrio
el. 1L- í'ai^ilia del uranio, pero BU valoración tiene que efec—
tuarse por técnicas radioquímicas.
Unidades de radiactividad. Equivalente de uranio
Hemos definido el estado de equilibrio de una serie
radiactiva, como el estado en el cual las actividades especí-
ficas, y~E, de todos los nucleidos que componen la familia,
es igual a una constante. Sn la familia del uranio tendremos:
donde U, lo, Ra, Rn y Ra D representan los grupos radiactivos
definidos anteriormente.
Como unidad de actividad se eligió la actividad es-
pecífica del radio y se denominó curio. Este expresa el núme-
ro de desintegraciones que produce en un segundo un gramo de
radio en equilibrio.
7Ra % a = 1 C u r i o
cuando N-n es igual al número de átomos existentes en un gra-
mo de radio, como
226 gr. de Ra ° contienen 6.03 x 1O2^ átomos
1 curio = 3-7 x 10 desintegraciones/segundo.
Sin embargo, generalmente, 3ia interesa definir la
intensidad o actividad de una fuente productora de radiación
sino que se prefiere determinar ésta, en función de los efec-
tos que produce en un volumen de mateiia, con lo cual la dosi
metría es independiente de la energía particular de las desin
tegraciones. Esta unidad es el rontgenio caie expresa la canti_
dad de radiación necesaria para producir una unidad electros-
tática en 1 cm de aire, a 02 C y 760 mm.üde Hg. La unidad de
intensidad de radiación será el rontgenio por hora. Por otra
paite es necesario definir la distancia entre la fuente racñao
tiva y el detector de radiación, ya que ésta decrece propor-
cicrialmente a 1/d . Por lo tanto la unidad de radiación 7 es
el rontgenio/hora-metro.
Su eq.uiv¿ilencia con el curio no es muy rigurosa?nor
malinente se acepta que;
1 curio de Ra226 - 0.97 E/Hm cL 1 R/h m.
Cono esta unidad es muy grande (la dosis máxima per
mitida ai nombre es de C,1 R/iim/día) se emplean el miliront-
genio/hora y el íúicrorontgei'iio/hora.
1 !iR/h = 1 x 10°^ mR/h = 1 x 10"6
En iTai^cia ss emplea, como unidad práctica, el ch£
q.ue/se¿¿undo, q.ue expresa la intensidad de radiaciónque dete£
ta un gaiamametrc AVI 400 situado a 50 cm. de una fuente de
30 a¿. de Ha226.
La eq.uivcO.encia entre el c/s AVP y el P- R/h no es
correcta, sproxi^adamenté
1 c/s AVP corresponde a 0,5 P-
Los escintilometro s tipo CAE emplean.como unidad d@
radiación 7 , el impulso/segundo , de magnitud análoga al cho=
que/segundo AVP; sin embargo, no existe una equivalencia defi
nida entre estas dos unidades do simétricas, debida a que los
aparatos CAE pueden funcionar como sencillos espectrómetros
de radiación "W y discriminan la energía de la radiación que
detectan. Si el calibrado del escintilometro CAE se hace ade-
cuadamente el imp/seg, debe ser igual al c/s AVP»
Equivalente de uranio
Si consideramos que sólo forman la familia del
nio los elementos cabeza de serie, para una actividad del ra-
dio contenido en un curio, tendríamos en la condición de equjL
libr io:
\ N (UI ) = & N (lo) =Xl(Ra) = AN (Hn) = * N(RaD) = 1 curio
Esto equivaldría a que los elementos de la serie es
tuvieran en la proporción siguiente:
3.106g de UI = 51 g de lo = 1 g de Ka = 64.1O"7 g de Rn =
= 13.1O~3 g de Ra D.
Ej. manejo de estas relaciones es mu r poco práctioos
42
principalmente porque se ©omplioee. extraordinariamente al con
siderár todos los nuclsidos secundarios del uranio,, Al mismo
.tiempo los análisis., ©zc@p"feo para el uranio, se realizan por
dosimetrías radi omátri cas d© oc , j3 ó f j loa resultados no
son concordantes debido a la distinta eficiencia j sensibili-
dad de cada aparato contador»
Por otro ladOg en la práctica no interesa distin-
guir entre los isótropos de uranio 9 sino determinar-el uranio
total o Si introducimos en la serie anterior las actividades
de U 34 j ¿ei {j235 tendremos q.ue un curio de radio equivale a
1905 c de U = 1 c de lo = 1 c de Ea = 1 c de Ra = 1 c de Ra D
Isto ha conducido a tomar como unidad la actividad
del uranio to ta l y se define como equivalente de uranio en
equiliorio
X I (U238 + ü 2 3 5 + ü2 3 4) = 1 e U
La condición de equilibrio será ahora;
1 eU = 1 8 lo = 1 8 Ea = 1 e En = 1 e RaD
Análogamente, los nucleidoa del grupo del torio se232
definen como e Ih ? mientras q.ue el grupo del protoactiniose expresa en equivalente de uranio.,
En una muestra en equilibrio debe cumplirse, q,ue el
contenido de uranio, expresado en % de uranio químico , sea -
43
igual al contenido expresado en equivalente de uranio
Ío U químico_ _ . , _ -]
lo e U
Gomo no existen esiados perfectos de equilibrio, el
equivalente de uranio, eü fi de una muestra representa la pro-
porción entre su actividad y la de otra muestra que se supone
muy próxima al equilibrio, que se toma como patrón de referen
cia.
Todo el problema de orden práctico se cifra en cono
cer exactamente la razón
e ü %
U químico
Puesto que el análisis del equilibrio se efectúa -
por comparación a una muestra patrón, debe cumplirse en esta
la condición eU = U ; por lo que en el equilibrio tendremos:
U = eU = elo = eRa = eRn = ©Ra D
y el estado de desequilibrio se expresa por los valores:
eU elo eRa eRn eRaD
-
k estas proporciones habrxa' que aíladir la perturba
44
ción radiactiva ocasionada por el grupo del protosotini© j
por el grupo del t i r io se define por las r
Pefsrminación del equivalente de uranio
Ifundam en talmente? existen dos problensig en la apli-
cación del concepto de equivalente de uranio en la valoración
del equilibrio radiactivos
- determinación de actividades
- compensación de actividades.
. El equilibrio de los minerales de uranio e© debe a
la relación qn. que estén las actividades <* j P d© los ele-
mentos de la familia. La actividad?' está ligada a estas acti^
vidades fundamentales (excepto la radiación f isoméiica del
ÜZ2). Ahora bien, de los 20 nucleidos que constituyen la faaii
lia del uranio, 12 son emisores <£ , 11 emisores P j 10
sores y , las energías de estas radiaciones oscilan?
Emisión oí de 4.18 a 7=68 lev.
Emisión p de 0.11 a 3.17 Mev.
Radiación ? de 0..04 a 2 = 42 Mev.
45
Por lo tanto el equilibrio práctico depende de la
sensibilidad energética que tenga el contador empleado f el
mismo tiempo vemos que se puede hablar con todo rigor de equá.
librio c¿ ? equilibrio § y equilibrio 7.
El equilibrio oí ha de coincidir con el equilibré
isotópico, puesto que los cinco grupos fundamentales son emi-
sores oí , pero la autoabsorción de las partículas de helio ha
ce estas "valoraciones muy complejas.
En el equilibrio P únicaruente participan los gru-
pos del uranio, del radón y del radio D. Finalmente el equiii
brio 7 se debe casi exclusivamente a la contriuución del gru
po del radón? Así tenemos;
eRaD- equilibrio oí
- equilibrio £
- equilibrio
s i ; •
s i *
sis •
eü
ü
eü
Ti
eRn
U
elo
U
eRn
U
• = 1
eRa
U
eRaU
U
eRn
U
Otra causa de ercror en las determinaciones de equi-
l ibrio, no completas, es la compensación de actividades entre
desequilibrios opuestos, l e í es corriente, que el déficit de
actividad por pérdida de Rn se compense aparentemente por las
46
pequeñas trazas de Th -1 , o que el déficit da cualquiera de
los nucleidos secundarios pase desapercibido por la lixivia-
ción del uranio.
Para un estudio correcto es necesario analizar to-
das las razones de equilibrio; Mientras que, para valoracio-
nes de prospección es suficiente conocer el valor de e? ü/ü_.
47
I I I . DESEQUILIBRIO RADIACTIVO
Cuando en un mineral de uranio la radiactividad no
corresponde a la s co naciones expresadas anteriormente, se d i -
ce que está en desequilibrio. Este desequili< rio radiactivo
puede ser decido a las razones siguientes;
12 No haber transcurrido un tiempo suficiente, des-
de la formación del mineral, p^ra que los nuclei-
dos secundarios estén en las proporciones de
equil ibrio. Tiempo i n f e r i d a 5 - 8 x 10-5 años.
22 Porque el equilibrio alcanzado haya sido des-
truido por e l dist into comportamiento geoquímico
de los elementos de la familia durante les proce-
sos supergénicos. Normalmente existe una pérdida
de uranio por l ixiviación y de radon por difu-
sión.
3 2 Porque la radiactividad se debe exclusivamente a
la deposición de alguno de los elementos de la
familia de vida relativamente larga. Generalmen-
te se debe a depósitos de radio.
Este problema se complica porque estrés t res causas
de desequilibrio no son excluyentes y pueden superponerse en
yacimientos de gran actividad geoquímica, coiuo pueden ser
los yacimientos sedimentarios no detr í t icos, tipo "Sureka", ó
los niveles de alteración de yacimientos de impregnación, t i -
po "Pizarras de Salamanca".
Para aclarar las causas de desequilibrio 2& y 3§ ea
necesario analizar las peculiaridades más notables que dist in
guen el comportamiento geoquímico de los grupos de la familia
del uranio.
Uranio
SI comportamiento geoquímico del uranio está carac-
terizado por la facilidad con que este elemento pasa de un es_
tado de ionización IV a un estado de ionización VI, de acuer-
do con la reacción:
ü44" 4- 2 H20 —*> UO 4" 4- 4 H* + 2 ©•"
en la que se desarrolla un cotoncial de E2 = - 0,334 volt ios.
Este br.jo potencial de oxidación haca que el uranio tetrava-
lente pase a uranio exavale rite en una solución norjual de io-
nes ¿e Hidrógeno y cus i¿.ualiü&nte ¿-ueda ser raducido por la
presencia de .uucrios iones. Si compc.radios el potencial de oxi-
dación el ei. aran i o con >.?1 del hierro vemos que ®ste es mucho
ya ;iue según la reacción:
+ 4- e~
49
en la oxidación del hierro se libera un potencial de && =
- 0,771 voltios, por lo -¿ue el simple ion férrico puede ser
un agente precipitante por reducción del ion aranilo de ecuer
do con la reacción:
U(>£+ 4- 2 Fe4"4*4" ~ * U4 + 4- 2 ? e + +
El comoortamierrüo ¿reoquímico del U°^ es muy distin»
to al del IP ' • SI u_ar.io tetravalente es muy poco soluble
¿ex" lo .¿ue tiene escasa actividad q.uíaica; mientras (.¿uesei
uranio exavalente es muy soluble, especialmente en la forma
de ion tuani&o, UOA," 3 y tiene mía gran movilidad y disper-
sión. El ion ursrd.1 o es únicamente estable en medios ácidos
por lo .:ue fácil-ceirbe precipita p-oi1 cambios de pH? sin embar-
go, en medios próximos a pH 7 tiende a formar iones complejos
del t ipo;
[([J02) (20 4 ) 2 J ' y J(üO2) (20 4 ) 3 J
estos complejos, especialmente los sulfúricos y los carbóni-
cos, son "bastante estables y muy solubles, pero son sensibles
a las variaciones del potencial redox. únicamente los coai /le-
jos de ion uranilo y ion fosfórico son insolubles? a a 'u
debe la ab ;ndancia de los minerales de las series de la tor-
ber.-.ixa y metatorbernit a» Sn general caracteriza al arf-.'!'?
su inmovilidad en medios reductores.
50
Torio
SI torio sólo acepta un estado de ionización. El
ion Th^ ae comporta de modo análogo al U^"? y mientras que
el uranio en los procesos supergenicos se moviliza en forma
de U 5 el torio permanece inmóvil en las redes- •orístaliaás
de los minerales que le contienen.
El torio se asocia al uranio por sustitución diadó-
cica en los minerales que se forman en la primera parte del
ciclo geoquímico, yacimientos pe tro genéticos. Pero en los ya-
cimientos hidrogénstieos, como el torio es insoluole? los mi-
nerales uraníferos prácticamente no contienen torioo
Ionio
El comportamiento de este isótopo de torio, no es
exactamente el mismo que el del torio común, debido a su na-
turaleza radiogénica. 11 ionio permanece en los minerales ura
níferos dmaraínte él proceso de lixiviación del uranio. Este he
clso ppis&ite: conocer el valor de la lixiviación. Una pequeña
parte deiionio que pasa a la disolución en los procesos de me
teorización, s© ñidrolisa con facilidad y se concentra en los
nictei-ielss hldrclizados, dando lugar a depósitos independien-
tes de 2
O I
Radio
Las propiedades químicas del radio son muy distin-
tas a las del u_anic, así, contrarianience a las sales de ura—
nilo, el sulfato -J el carbonato de radio son muy insoluoles,
por lo i¿ue el uranio y el radio se separan cuando son oiovili-
zados- en forma de solución.
El radio se moviliza en condiciones reducto ras, en
las :¿ue se -recioixa el uranio. Debido a la gran solubilidad
ál cloruro de radio, este elemento pasa a incrementar el con-
tenido de las a¿uas oceánicas, o se enne entra en las salmue-
ras petrolíferas. Peq_ue:ías cantidades pueden ser fijadas por
adsorción y dar lu¿,ar a depósitos radíferos o
Radon
Por su naturaleza gaseosa el radon tiene un compor-
ta ¿liento totalícente diferente. Químicamente inerte, se difun-
de con facilidad en el aire y se encuentra disperso en toda
la superficie de la t ie r ra . Procede siempre de los minerales
de uranio, de los q.ue se separa con facilidad, ¿.or las dislo-
caciones cristalinas y por las fisuras de las rocas.
El radon es soluble en agua y transportado por las
aguas subterráneas a grandes distancias de la fuente uraníf-3-
52
ra. La radiactividad de la mayor parte de las aguas termales
se debe a su cc-meiiido en radon.
La :-¡atij.-ií;i or~ar¡ó. ena adsorbe con rapidez el radon,
por lo ¿ue se C<~BC¿I, iru SÍ; los productos petrolíferos y carbo_
ÍÍC s auboxiíudos.
ütros nadionucleidos
31 res üo de la tan i l ia del uranio está constituida
;;rinci L-üliuente por isótopos de« polonio, bisüiuto y plomo.
•^stos nucloidüs tienen un periodo de semidesinte—
¿lición muy corto, por lo ~ue no llegan a tener significado
geoquímico, Unicaiaente el radio D, cuya vida se puede estimar
en unos 20C años, :.uede tener interés, pero la proximidad de
propied ...des crio laloquímicas entre el lía y Fb hace q.ue el ra=
dio D sic£ en su evolución al radio.
No obstar-te en los yacimientos uraníferos que con-
tienen luiré ralos de plomo, el radio D junto con el Pb^^ se
acumula a los dinerales de plomo, debido a ojxe e l plomo, prác
tica:.eírte, no se moviliza en régimen supergénico.
53
IV TIFOS DS D33SEQITILI3RIO
Ev id ent silente, los diferentes estados de desequili-
brio se pueden agrupar en tipos característ icos, tanto más
complejos cuanto mayor sea el número de isótopos analizados.
Prescindimos án estas consideraciones de las actividades de
los grupos del protoactinao, del torio y del potasio, cuya
ccntriüución suponemos constante y suficientemente pequeña pa
ra ser despreciada; aunque en algunos casos haora que intro-
ducir los factores de corrección correspondientes.
En el orden práctico nos interesa fundamentalmente
conocer la relación entre el contenido en uranio y el ux anio
que determinamos radiométricamente, tanto con los contadores
úe prospección, como en el laboratorio. Ss decir, el estado
de equilibrio definido por la razón:
e pU e í U
ü U
De acuerdo con este cr i te r io podemos encontrar los siguientes
casos;
eü_— =ü
eüB, <^ 1
ü0 ,
eü
ü> 1 3),
eü
U
> 0
= 0
que definen los tipos de desequilibrio de interés en prospec=
cióru
54
Á? Minerales en equilibrio
Se define como mineral en equilibrio cuanio ae cum-
plen las cond&ásiones;
eü elo eRa eRa eRaD
ü U U U U
Esto se consigue cuando desde la separación del ur_a
nio de sus descendientes en el momento de la precipitación, o
formación del mineral uranífero, ha transcurrido un tiempo su
perior a los 600,000 años. Y si las constantes de l ixiviación
e U, y de enriquecimiento, e 'U, sean iguales o próximas a
la constante de desintegración, X U, del uranio, por lo que
se puede suponer que la cantidad de uranio no varía sensible-
•_•..••] el mineral.
Prácticamente un mireral esta en equi l ib r io cuando
su MU % coincide con el eH $ de una muestB alegida como p a -
trón de referencia.
Minerales en desequilibrio •
B, Se caracterizan por un déficit en el contenido de los nu-=
claidos secundarios o por un exceso en el contenido relativo
de uranio; es decir, por la razón;
eü
ü
55
En la interpretación se ofrecen tres alternativas?
Edad reciente del mineral, < 600.000 años,
lixiviaciónéde los nucleidos secundarios,
enriquecimiento de uranio.
B-; Minerales recientes
Caando la deposición del uranio ha sido más rápida
que el crecimiento radiactivo de sus nucleidos descendientes?
éstos -están en desequilibrio hasta que haya transcurrido un
tiempo superior a los 60C.000 años.
El desequilibrio se caracteriza porque las razones
que lo definen están en la misma proporción, que corresponde
a la cronología del mineral*
eü elo eRa-—= <-j «.-.—._ = ___„«. - .—...__.— = f (edad en años b
u u u u
Bp Enriquecimiento en uranio
Si la deposición del uranio se efectúa lentamente,
no se alcanza el equilibrio mientras no cese el enriquecimien
to de uranio y transcurra un tiempo de 600.000 años.
El valor del equiliorio,cuando existe enriquecimien
to de uranio, depende de la constante de enriquecimiento?§U,
y de la constante de disintegración del uranio & U, así como
de la X del nucleido que cons id eremos. Gomo, en general, el
enriquecimiento se efectúa de modo continuo según una ley ex-
ponencial, podemos aplicar los mismos conceptos que para el
equilibrio; teniendo en cuenta que el número de átomos de
nio en el tiempo t serás
Garacteriz-an este desequilibrio las relaciones
guientess
eü elo eRa
U ü U
> S I o
elo
ala
Bj Lixiviacio'n de nucleidos secundarios
Cuando las condiciones geoquímicas toman valores
adecuados, se puede producir la iixiviacidn de los nucleidos
descendientes, por ejemplo, si la deposición del uranio ,
efectúa por fijación del uranio por P0¿~ ó VO. , éstos iones24- ¿i
se combinan con 11 UOp , pero no con el Ra* *, por loqque esteelemente puede pasar a las aguas a medida que se forma.
En condiciones arbitrarias, puede existir lixivia-
ción de cualquier aadioel emento. Este hechoees frecuente pero
el valor del desequilibrio es muy pequeño.
Las ecuaciones que le definen seránt
eU
U• < 1
e l o
U^ 1
eRa
U
eRn
U•o
eRaD
U
Prácticamente en todos los casos existe, como ya
hemos indicado , una pérdida constante de Rn.
AsíeRa—eRaD
Esta pérdida de gas radon continuamente desequili-
bra los minerales. Según datos de varios autores se puede es-
timar, que en minerales en los que domina el £r , uraninita,
davidita, rannerita, etc., la pe'rdida de radón es del orden
del 0,1 fe, mientras que las pechblendas puede llegar hasta UÜ24-
10 í°i y en los minerales de uranilo, UOp » la pérdida llega
a ser del orden del 20 a/o del radon teórico que deberían tener
por su estado de equilibrio.
58
O, Minerales caracterizados por un déficit en el contenido eai
uranio, en relación con el equivalente de sus descendientes;
es decir que cumplen la condición:
©U
U
' Esta razón puede deberse a
- lixiviación del uranio
- enriquecimiento de los descendientes.
G- Enriijueciíaiento de los nucleidos secundarios
El de aporte o concentración de los nucleidos se-
cundarios es mucho más raro que su lixiviación. Este desequi-
librio está definido cor las relaciones:
eü elo eRa eRaU> 1 — _ > 1 > 1
u u u u
El caso más frecuente es el enriquecimiento de los
yacimientos en lo. Este torio puesto en solución en la lixi-
viación del uranio, se precipita rápidamente en los hidrolizja
dos que circundan a los minerales de uranio, y produce pertur
baciones en la actividad de los minerales denominados "produc
tos negros de uranio" (Coffinita 4» pecnblenda pulverulenta).
59
Co Lixiviación del uranio
La pérdida de uranio por l ixiviación es un hecho
comprobado en todos los minerales estudiados, principalmente
en I03 yacimientos hidrogenézleos cuyo contenido en p i r i t as
es significativo.
11 desequilibrio por l ixiviación de uranio se cara_c
ter iaa por las relaciones siguientes; para una velocidad de
lixiviación arbitrarias
eü elo eRa elo. . > 1 > 1 _____ > 1U U U eRa
La lixiviación puede ser muy intensa en los minera
les de urañilo,en las zonas de alteración de los yacimientos.
En las zonas profundas también existe una pérdida de uranio
que por los análisis efectuados por Kulp (1), Phair y Levine
(2), y Stieff y Stern(3)? se puede estimar arroximadamente en
un 5 $> del uranio t o t a l .
El desequilibrio depende de la velocidad de l ix iv ia
ción, g ' , si suponemos que ésta es constante y sigue una ley
(1) KULP, J.L., G.L. BATE y W.So BROECHER(l954) Asu Journal of Sciences
5«. serie» 252, pp* 345-65
(2) PHAIE Y H, LEVINB (1953) Eoona Geá5l3 48, p« 358=69
(3) STIEPF, L.R. y T«W. STEM (1955) Conf o Intem. de Geneveo Vol. VIpp. 617-24.
sxpoáe&oial; ®@ decir? gu@ el sássr© d@ ¿tomos
proporcional al número d® atoaos ®s±st@nt@@ ®n el
inicial. La pérdida de uranio seguirá la ©éuaeióas
a ésta perdida habrá que sumar la perdida por
por lo que el número de átomos de uranio en el iiaatant
será:
t )
Por lo tanto, las eouaciores de equilibrio que vimos en el
capítulo anterior, vendrán afectadas por la nía ya GOBstant©
(X - e ' ) . Si como estima lurand (1) s u ©a del orden d@ 2=10
veces el valor de XTJ, el estado de equilibrio s©rá poco af©£
tado. Guando sobrepase este l ímite, se cumplirá ia eondioióm
eU> 1
U
mant eni éndo s e t
©lo_____
eü_ *
eRa"1
eü
si la lixiviación es tan rápida como las constantes de desin-
tegración >_ ó X-, no se establecerá ningún equilibrio coa
radioelementos.
(1) EURAND, G. (1963) Eapport C.S.A. H9 2333? P» 41-44
61
Depósitos radíferos
Muchas manifestaciones radiactivos son debidas e x -
clusivamente a la deposición de elementos de los grupos del
lía- Rn y fcaD. Se caracterizan per las ecuaciones:
U s ü , eü > C, elo ^ 0 .
Las razones de equilibrio:
eltn eítáD
eitáe
varían mucho y dependen de la edad de los depósitos.
ES'feos depósitos de radios están en relación salmue-
ras y productos petrolíferos y más rara vez con evaporitas»
SI gísiiesis se debe a co precipitación del radio d i -
suelto en las aguas cloruradas.
Lá radiactividad de las aguas termal.es de debe gene
raímente al conlerido en radon .:j.ue llevan en disolución, el
cual pasa a EaD.
En ningún caso se ha podido establecer una relación
concreta entre los yacimientos uraníferos y los depósitos ra-
díferos, listos tienen una vida efímera, menor de 200 años*
62
Sipos da ¿Qsegiiillfcric Rsaaaant
Si tenemos en cuenca una. «su-.*..TI? los posibles
ajiilibrios entre Ic3 grupos radiactivo t* @j§ la familia dal ura
nio, se pueden establecer los tipos a^a^s^u i l i b r i o 8Íguie&-
tes :
Se prescinde de independizar el gixcpo del re*-^. del
grupo del radio, puesto q.ue la razón e Rn/ e Ra = 1 a& **?u>-
ple transcurridos 20-30 días, y en '. os análisis radióme tricen
el SHn se expresa si empre en eRa¡ ..• -'a-.-' .-• '--. la realidad uai -
yacxmiento se cumpla siempre que:
efín eRn< 1 y -I
U eRa
Tipo A. Mineral en equilibrio
eü elo eRa eRaD= -i . = 1 . = ! .
U ü U U
Tipo B . . Minerales r ec i en t e s (edad 600.000 años)
eü elo eRa ePa 2 3 1
——<1 — — = —"•—-— = ————— s f (edad)ü ü U U
Tipo B2- Minerales enriquecidos en uranio
eü elo eRa elo
ü ü ü eRa
Tipo C.. Minerales l ixiviados en uranio
eü elo eRa elo_ 's. -] s. -I _ "^ 1 _
/T I /^ I / I 1———
U ü U eHa
Tipo B^. Minerales deficiiarios en nuc'cidus secundarios
eü elo eRa eRaD elo< -i _ ^ - - j ^ - j ^ 1
U U U U eRa
§2° I'ünerales Enriquecidos en nucleidos secundarios
eü
ü
e l o
U
eRa
U
eRaD
U
e l o
eRa
Tipo D-. Deposites de radio
U = 0, eü>0? elf^O
Tipo D£. Depósitos de ionio
eloÜ^O eü>0 eIo>D
eRa
V. ME'JODOS DE ES'JUDIO SEL DESEQUILIBRE O
Son muchos los métodos, y variaciones de . 'stos, que
han sido propuestos para analizar el desequilibrio de los mi-
nerales radiac t ivos . Estos métodos, tienden, "bien a determi-
nar el contenido én uranio, sea cual sea el estado de equ i l i -
brio de la muestra y la aportación radiact iva debida al tor io
y a l potasio;o bien, se centran en el aná l i s i s de las re laci£
nes entre los radioelementos naturales , para deducir el es ta-
do de equil ibrio y las ca rac te r í s t i cas genéticas y cronológi-
cas de los yacimientos uraníferos.
Métodos radiómetrieos
Se basan en determinaciones radiométricas de las a£
tividades beta y gamma ( l a autoabsorción oí d i f icu l ta mucho
en el empleo de esta emisión ) de los minerales radiact ivos .
Por su rapidez de aná l i s i s y l a calidad de los resultados es-
tán util izándose con gran profusión en todos los laborato-
r ios de mineralogía, donde actualmente compiten con ventaja
con los métodos de valoraciones químicas. Estos métodos radio
métricos principales son:
El método p-4£>roput.sto por Tommeret en 1949
El método de discriminación de energías 7 de ffitham, 1951
El método de anál is is espectrométrico 7 debido a Humley, 1956
66
Método g - y
Este método fue propuesto en-1949 por Thommeret, se
basa en la determinación simultánea de las actividades p y
emitidas por una muestra. Cimo tanto el grupo del uranio, ce
mo el del radio son emisores beta y gamma, la determinación
de estas actividades permite plantear un sistema de dos ecuj_~
cüones que conduce, bien a valorar e] contenido de uranio en
muestras en desequilibrio exentas de torio, o bien a valorar
los contenidos de uranio y torio, cuando el uranio está en
equilibrio con sus descendentes.
Este método es el más utilizado y ha sido desarro±±
liado principalmente por la escuela francesa siguiendo a :
Thommeret (1) desde 1950, por Lapointe (2) y Eichholz (3) en
Canadá, por Lange (4) en los yacimientos de la Unién Sudafri-
cana y por Baranov y Shumilin (5) en la U.R.S.S.
TOOMMERET, G.G., (4949) J- de Phys. et Sad. 10, p . 249
\¿) LAPCOTTE, C. (1950) Can. líin. and Met. J . No. 46O, p . 465
(3) EICHHQLZ, G.G., J . N. HILB0Í2I y C. MolíAHQN, (1953) Can. J . Phya.31, p . 613.
(4) LAlíGE, P.W. (19$6) Transactions and Procee&ings of tlxe GeologioalSociety of South Africat Volxaae 59, p . 249
(5) SHASKHí, V.L. y I . P . SHTTMTLIN (1958) The Geology of uraniim. Txanslated from Sussian, p« 103-110. ""
67
Metodo7
Conocida la distinta energía de emisión K de las fa
milias del uranio, del torio y del potasio, VHtham (1) propu-
so en 1951 un método que t rata de determinar los contenidos
de estos elementos apoyándose únicamente en la actividad gam-
ma. Las energías de los elementos radiactivos naturales son:
U d e ^ 0 hasta 2.4 Mev
Th de a. 0 hasta 2.8 Mev
Z de 1.45 Mev.
Si se varía la sensibilidad delecontador de c e n t e -
l leo, actuando sobre el voltaje de trabajo, la ganancia o él
discriminador, se obtienen tres velocidactede recuento, que -
permiten plantear un sistema de tres ecuaciones, cuyas tres
incógnitas son los equivalentes de uranio, torio y potasio.
Este método, cuya precisión puede ser muy buena, re
quiere que la familia del uranio esté en equilibrio, por lo
que su utilización es restringida en el análisis de menas,
dando buenos resultados por la sencillez de equipo en estudios
geoquímicos particulares.
(1) WHTBUM D. (1952) Trans. ¿mer. Geophysi&al Uaicsx. V. 33» n» 6,p. 902-911.
68
Su princigpl interés radica en que se puede combinar
el método p - y para efectuar las correcciones por e l con-
tenido en torio y potasio.- Con lo que con un sólo equipo de
contaje se resuelven todos los problemas de orden práctico.
Método H-7
El desarrollo a escala comercial de los espectróme- .
tros de radiación y , ha permitido la utilización del método
propuesto por Hurley en 1956 (1), para analizar los conteni-
dos de U, Th, K y radios, mediante una sola medida dá. espec-
tro de emisión y . Puesto que, el contenido en estos elementos
está en relación con las áreas de los picos dál espectro, co-
rrespondientes a las energías por ellos emitidas.
Este método es muy sensible, y es de gran utilidad
en problemas geoquímicos, o cuando se dispone de pequeñas can
tidades de muestra. Sin embargo, las valoraciones cuanti tat i -
vas absoluta, no son tan buenas como las del método ( 3 - 7 ,
si bien las relaciones entre los contenidos de los radionuclei
dos son más precisas.
En general, ambos métodos, el £-? , y el espectro—
(1) HÜELET, P.M. (1956) Bull. Geol. Soo. ¿jner» 67, p. 395
métrico 7 , dan resultados concordantes, siendo necesario re
currir a éste para análisis mineralógicos precisos, mientras
que el p~ 7 da mejores Besaltados en el análisis de menas.
La precisión en la determinación del uranio median-
te . stos métodos radiornétrieos, es tan grande como la obteni-
da por los métodos químicos, a los que aventaja en reoroducti_
vidad y economía, especialmente el método p - y , cuyo cos"fe>
de instalación no es muy elevado. El error relativo de las d_e
terminaciones depende de la naturaleza de la muestra, de su
actividad total y de la precisión q_ue se pretenda en los aná-
l i s i s sistemáticos, es decir, de las variables o factores de
corrección que se introduzcan al hacer el computo de las vel_o
cidades de contaje. Estimaciones dadas por diversos autores,
coinciden en dar para el método (3-7 un error relativo ( en
coincidencia del 95 f=), éste oscila desde un 3 i- al &fc para
muestras normales.
Esto ha conducido a que éste método sustituye con
ventaja al método químico de valoración del uranio contenido
en las menas, principalmente por su rapidez, economía y por
eliminar prácticamente los errores aleatorios de las determi-
naciones químicas.
Métodos radioquímicos
Estos métodos no van encaminados a la determinación
del desequilibrio entre el grupo del uranio y el grupo del ra
70
" ' . ; 5 como los métodos radiómetro, eos directos. Los análisis
•'. sotópicos de los métodos radiquíraicos tratan de analizar las
=;¿unes entre los diversos radionucleidos de las series ra-
... activas naturales y el contei ido en uranio expresado como eü,
Son estudios de más alta precisión encaminados a
resolver los problemas de génesis y evolucionéde ios yacimien
u¿ J uraníferos, o la distribución geoquímica de ios raái onu-
oleldos.
Aunque sen muclios los ciE.fo.ore3 que han abordado el
-. •- •-1 .¿'"codo ha sido establecido en sus l íreas generales
pi. r lo'-r.'clt, (1)» Este autor ha dado la marcha analítica pa-
3 analizar los isótopos mas característicos, que permiten ur,.
L-C'locimitínxo be.socj.ite completo de ls distribución de las s e -
ries radiactivas naturales.
El método se basa en la copsecipi^ ación o arrastre
por cuerpos no activos de los diversos isótopos, cuya valora-
ción, se efectúa d i r se t^s r te por- el contaje de las partículas
emitidas, o se recurre al análisis del espectro ce para -
la identificación de los diverass isótopos.
La técnica es muy compleja, laboriosa y muy costo-
sa, tanto por reactivos de la coprecipitación, como por el
(1) BOSHOLT, JJJ. (1954) Anal. Chemistry, v. 26, p. 1307-1311
(1957) Anal. Chemistry, v. 29, p, 1398-1408
71
equipo necesario, ya que ademas de un buen espectrómetro de
actividad <x , es muchas veces necesario recurrir a calculado^
ras electrónicas sencillas. Todo esto htice Que el empleo de
estas técnicas tenga que ser muy restringido.
En la programación de trabajos del Labs de Mineral£
gía de la J.E.N. hemos tratado de abordar todos estos métodos
de desequiliorio, puesto que su estudio se considera impres-
cindible para un conocimiento adecuado de las manif estacione s
radiactivas y yacimientos de uranio.
Por el momento se están utilizando únicamente los
métodos radiométricos en valoraciones sistemáticas,puesto que
la escasez de personal del Labs de Mineralogía de la J.E.N.,
que puede dedicarse a estas cuestiones, ha retrasado la pues-
ta a punto de los métodos radioquíniicos. No obstante se es-
tán efectuando valoraciones sencillas.
A continuación damos cuenta del métodos que utiliz_a
mos para la valoración radiomltrica del U, Th y K y la razón
de desequilibrio Ra/U.
Próximamente daremos a conocer los resultados obte-
nidos por el métodos espectro métrico , que se ha desarrollad)
utilizando el espectrómetro 7 de la División de Física de la
J.EsN.
73
YI. MÉTODO ft- y
Determinación de los contenidos aparentes de uranio
Se puede conocer e l contenido en uranio de una inues.
t ra radiactiva, ¿or comparación de su acti \ idad p - 7 con lá
actividad radiactiva de una muestra patrón de referencia, cu-
yo contenido en uranio se conoce por métodos químicos. De
acuerdo con las ecuaciones:
fi muestraP= x Ü3O0 <fí del patrón x 4 x a (32)
|3 patrón
7 muestra Peso patrónf= - . x • x UÍOQJÉ patrón x q.'xcr'(33)
7 patrón PBso muestra
en las q.ue p j 7 representan las velocidades de recuento ex
presadas en impulsos por minuto regostados en la "escala",
q. y q.1 son coeficientes auxiliares que dependen de la pendien
te de la recta de calibración del instrumento. Generalmente
se puede conseguir q,ue q. = q.1 = 1. <J y C • son los coeficim
tes de auto absorción, expresados en diferencia de densidades.
En el contaje p , se suprima la corrección por dife
rencia de peso entre la muestra y el patrón,debido a que la m
toabsorción de partículas $ es muy significativa, por lo que
no existe proporcionalidad entre el peso de una muestra y su
74
actividad (3 . Para subsanar este inconveniente ae trabaja con
una muestra y patrón de espesor mayor de 9-10 milímetros, con
lo cual se puede considerar que para la emisión |3 , el espe#
sor de las muestras es infir.ito y por consiguiente su veloci-
dad de contage independiente del peso de las Muestras.
Para el contage Y ocurre todo lo contrario, aquí-
la autoabsorción es dezireciabre, para los espesores normales
de la muGstra, y el ndnjero de impulsos cedidos es proporcio-
nal al peso de la muestra. Por esta razón es necesario intro-
ducir un factor de corrección, que r.uede determinarse en el
gráfico I,
Es necesario introducir el factor de densidad C ,
cuando existe una diferencia, mayor de un 20 'f, entre la den-
sidad de la muestra y la densidad del patrón. SSta diferencia
de densidad puede ser debida a la distinta composición entre
muestras y patrones, diferencia que modifica el valor de la
autoabsorción de radiaciones P y V ; o puede ser debida a -
distinto grado de molturadón, pues al variar el tamaño de
los granos de los minerales que forman las muestras, VEría el
índice de. empaquetado, ocasionando variaciones fundamentales
en la autoabsorción y en la superficie específica de emisión.
Para los trabados sistemáticos se debe conseguir
que las muestras y el patrón reúnan las condiciones de:'
- igualdad de composición
- igualdad de tamaño de las partículas
- igualdad de índice de empaquetamiento.
75
En estas condiciones las ecuaciones (32) y (33) pue_
den escribirse
Up = (3n . Q Ur = rn . Qt (34)
Si la muestra está en el mismo estado de desequili-
brio q.ue el patrón de referencia, deberá cumplirse la condi-
ción
U = Up = üy (35)
donde U representa el contenido real de uranio expresado en
u3o6.c'c.
Al no cumplirse la condición de equilibra o,Up y Uy
representan únicaiuente el contenido aparente de uranio expre-
sado en equivalentes de uranio ¡3 ó t . Los valores reales
se alejan excesivaraente de la condición (35)» tanto v¿ue en la
práctica, se ha prescindido de t ra ta r de valorar el uranig
contenido por simples contages f3 ó 7 . La discrepancia de
valores es motivada por:
- desequilibrio en la familia del uranio
- contenido en torio
- contenido en potasio
Puesto q.ue en la mayor parte de los casos los cont_e
nidos en torio y potasio no son representativos, en los yaci-
mientos uraníferos beneficiables de España, suponemos que las
76
anomalías de valoración radiométrica, se deben exclusivamente
el desequilibrio en la familia del uranio.
Valoración del contenido en ui-anio cuando la muestra está en
desequilibrio radiactivo.
Anteriormente hemos supuesto que la radiactividad
de una muestra era debida sólo a las contribuciones |3 y 7 de
las series del uranio yéedel radio. Lo cual podemos expresar
como:
Pt =
donde U y R representan a todos, o cualquiera de los radionu-
cleidos emisores P ó 7 , que forman las series del uranio y
del radio. 'Posteriormente analizaremos esta cuestión.
Si comparamos las ecuaciones (3S) con las ecuacio-—
nes (34) podemos escribir:
Ufi = a U 4- bRP (37)
U7 = a U 4- n R
donde U y R son los contenidos reales de uranio y de radio
(o familias) espresados en unidades de uranio equivalentes ;
ás decir, los coeficientes a, b, m, n, expresan las propo$cio
77
nes en que cada familia contribuye a la activí dad p _ 7 de -
la muestra radiactiva. De modo ,ae¿
a 4- b - 1 y m 4- n - 1 (38)
á i d e t a ¿ r : . j . " a r , i C i •• x±« i : : ; L I Í - Í : ; ^ - - e l /¡; ;.-.o¿- d e l o s
oo&fic'LGir^es, el sistema áu ec aci -ne:¿ (37) pued-- ser resuel-
to , ya que sólo contiene dos incógnitas U y R. Analizado el
sistema tenemos que:
eü (1 i k; Uj3 - küv (39)
eE = {'• 4- k») Uo -k k"üy (40)
doiüe k -•- - - • •— «y i:¡ - —•-—•— = 1 - k (41)n - "b m - a
Si? como suponen al¿uno¿- autores» la coniribución a
la actividad 7 del ;-,rupo del ui ar:io es despreciable (< 3 f~) j
en el sistema de ecuaciones (37) tendríamos que:
m = 0, y, de acuerdo con (38), n = 1
Los coeficistitea (41) de las ecuaciones (39) y (4-C) temarían
el valor de
b b ak = „.«„-.- - „„„ y ¿i = _ „ _ = „ 1 (42)
1 - fe a -a
Gon lo q.ue la ecuación (40) se simplificaría ens
eR = U r (43)
78
Lo que equivale a dec i r q.ue la rad iac ión 7 es debi_
da únicamente a l grupo del r ad io . .Es to es prácticamente c i e r -
to en los t r aba jos de prospección, pero no en e l l a b o r a t o r i o ,
donde l a ac t iv idad 7 debida a l grupo del uranio no se puede
el iminar to ta lmente . Por otro lado no vale l a pena i n t roduc i r
un e r ro r s i s t emát ico , ya q.ue la s impl i f i cac ión de l a s ecuaci£
nes es más aparente q.ue r e a l .
La ecuación (39) es vá l ida sea cual sea e l estado
de desequ i l ib r io de la muestra con respecto a l pat rón. En ef®
tos
En estado de e q u i l i b r i o (muestra-patrón) para l a -
emisión p tenemos?
eR bR R "b.—__. - i; lusgo =. 1 y —— = r; siendo r = -—- (44)
U dü U a
Si hay desequilibrio (muestra-patpon) para emisión £ tenemos:
eR bR R db
¿ d / 1; luego — - = d ' , . y f— = dr = — (45)ü aü U a
Análogamente para l a r ad iac ión y tenemos:
(46)U U m
y si
eR R dn— - = d / 1 — = ds = — - (47)U U m
eR_—— =U
R
us ; siendo s =
n
m
79
siendo d igual para la emisión p , que para l a radiación 7 ,
En caso de desequilibrio? e l sistema de ecuaciones anter ior ,
f37), tendrá que ser modificado de acuerdo con l a s condicio-
!~?s (45) y (47), y tonará l a forma
Uo = a U 4> d b RP (48)
Uy = m U 4- d n R
Los coeficientes k y k! de las ecuaciones (39) y
valdrán en este casos
db b ak = _ _ _ - . - = — — — y k« = — — (49)
dn - db n - b m -• a
Es decir, en cualquier estado de desequilibrio se
cuuple la ecuación;
U 96 = (1 •?> k) Up - k üy (50)
El ^alor del coeficiente k depende de l as condicio-=
nes instrumentales de valoración, los contenidos aparentes de
uraaio por actividades p ó f , y del estado de desequil ibrio
de l a muestra tomada como patrón de referencia»
C 3 I c ¿ o _ -icl valor de dessgu i 1 ib r io d de ina muestra»
21 estado de desequil ibr io se define por la razóns
eE eR— ~- — = ó (51)-)ü Ü
8C
donde B represen ta a l a s e r i e del radio y U a l grupo de l u r a -
n i o .
El desequ i l ib r io de una muestra sólo se puede cono-
cer por rad iometr ía , comparando su v&locidad de emisión {3 y 7
conalas velocidades de r ad i ac ión P y 7 de una muestra, cuyo
e q u i l i b r i o sea comprobado, o, simplemente, se toma como r e f e -
.rencia r e g i o n a l .
Si l a muestra pat rón de e q u i l i b r i o es l a misma q.ue
se u t i l i z ó en l a s ecuaciones (32) y (33) , l a comparación en-
t r e l a s ac t iv idades fi y 7 , quedó r e a l i z a d a a l c a l c u l a r lm
equivalentes aparentes de uran io , por tanto sólo nos queda di,
v i d i r l a s ecuaciones (39) y (40) en t re s í
eR (1 + k«) U« - k'U'y
U (1 4- k) Up - kUy
Si considerásemos desprec iab le la r ad iac ión 7 del
grapo del uranio , l a ecuación (52) puede s imp l i f i ca r se , para
un cá lculo aproximado, en
Uyde= - i - (51)
U
Vemos, como para conocer el contenido real en u r a -
nio de una muestra, y el valor del desequilibrio, entre la fa
milia del radio y el grupo del uranio, únicamente, es necesa-
rio efectuar un sencillo contage simultáneo de las actividad
des p y 7 de las muestras rafiiactivas. El contare debe efec-
tuarse simultáneamente, porque en las muestras en desequili-
brio, las intensidades relativas de radiactividad P y 7 cas
bian continuamente. El desequilibrio se determina para el in£
tante en q.ue se efectúa la valoración de las velocidades de
contage de las emisiones..
Oalculo de los coeficientes
a, coeficientes Q y Q' de la ecuación (34)
Si las condiciones de trabajood© los instrumentos
de medida de las actividaáes p y 7 fueran muy precisas, las
velocidades de recuento de impulsos p y 7 de la muestra pa——
trón serían constantes y valdría la pena calcular los coefi-
cientes Q y Q1, pero como existen variaciones diarias en las
velocidades de recuento, es más preciso utilizar directanent©
las ecuación (32) y (33)»
pj coeficientes k y k 1 de las ecuaciones (39) y (40)
Para calcular estos coeficientes basta eoncear ©1
valor de las relaciones de proporcionalidad a, b9 m, j
Si se dispon© de ua patrón d@ radio ©n equilibrio9
82
se puede determinar el valor de b/n, puesto que las ecuacio
nes (37) quedan reducidas a:
de donde
Uy =
b
n
b
n
ü
u
B
R
y(54)
Análogamente, en una muestra que contenga sólo el
grupo, del uranio, se puede determinar el cociente ^/m; ya que
las ecuaciones (37) toman la forma:
U o = a U
U „ = m U
por tanto
----- -- — - - (55)m U y
Las ecuaciones (54) y (55) unidas a las ecuaciones
(38) forman un sistema de cuatro ecuaciones con cuatro ingóg-
nitas que se resuelve con facilidad.
Si no se dispone de un patrón de radio en equili—
brio, se pueden calcular los coeficientes a, b, m, y n a par-
t i r de una muestra de mire ral de uranio en equilibrio, y de
83
un patrón de uranio (el grupo del uranio está en equilibrio).
A part ir de las ecuaciones (37) tenemos?
Ha = a ü 4- b RPeehblenda en equilibrio
üy = m U 4- b R
Patrón de uranio en equilibrio p
UM y = m U
restando las velocidades de recuento £ y f , y teniendo en
cuanta que el contenido de uranio real de la pechblenda es
igual al del patrón de uranio, y que ü = R; puesto que R ex-
presa el equivalente en uranio de muestras en equilibrio. Ob-
tenemos;
Uy - UMy = nR
Luego podemos conocer -—- , puesto qu©b
, y b . J£__E_- (56)
j teniendo en cuenta (34)
Uwg 0 uranio
a pech- f uranio
Análogas® nt©
y uranio(58)
"üy - U"y y peeli- 0 órenlo
Conocemos por consiguiente;
a m— = x ; ~ = y1) n
459)a 4- b = 1 m + n = 1
Estos dos sistemas de-ecuaciones nos conducen al valor de as
b, m, y n. El valor de k y kü se determina mediante las ecua~
ciones (41).
¿Qué representan las incógnitas U y R del método ft - 7 ?
Si seguimos aceptando la hipótesis de q.ue la radia£
tividad debida al Ih y K en los minerales es despreciable» Es
ta se deberá exclusivamente a 4a que aparten los grupos de la
familia del uranio, q,ue podemos resumir % .
Grupo del uranio, U I ó U ^ productor de radiación oí , p , 7
Grupo del ionio lo ó Th230 " " " g , ( y )
Grupo del radio Ra ó Ra226 " " " cC > ( 7 )
Grupo del radon Rn ó Rn222 " " " QC , § f, 7
Grupo del r dio D RaD ó Rb210 M » » u , p , y
Por consiguiente, mediante valoraciones por el méto_
do j3 - 7 , no se obtiene información alguna de los grupos déL
lo y del Ra, puesto q.ue prácticamente sólo emiten partículasoc
85
Luego veremos como el contenido en eRa se puede determinar a
partir del©© cont eniáo en SRn.
De acuerdo con esto, las incógaitas U y E de las
ecuaciones del método $ - K ;q.ue representaban la contrifeucicb.
de las sufamilias de uranio (grupos del DI y lo) y del radio
(grupos del Ra, Rn y RaD), pepresentan realmente;
U = UI por la actividad UXjy HX2
Ra = Rn, por actividad de RaB y RaC, más RaD por actividad de
Ral,
Generalmente, los grupos del radón, y del radio D
están en desequilibrio, puesto que, además de las razones geo_
químicas ya apuntadas y la difusión natural del radón, existe
una pérdida de radón producida durante la trituración y iiomo~
genéización de las muestras, que se debe afectuar para una
correcta medida de su radiactividad. Es decir, reálcente en~
contraremos una cierta cantidad de RaD procedente de radon?
que ya no existe en la muestra (el equilibrio entre estos gru
pos se alcanza después de un tiempo de 100-200 años).
Por tanto,para aplicar el método p - Y es necesario
eliminar la contribución radiactiva de uno de los dos grupos?
puesto q.ue no se pueden valorar conjuntamente los desequili—=
eRn eRaDtrios y — — — s. Gomo la actividad del grupo del radio D
U Ues menor, se recurre a su eliminación y se valora áni
el equivalente de Rn.
86
Para eliminar la contribución p del radio D, es ne
cesario eliminar por f i l t raje las emisiones ¡3 de energía -
igual a 1,17 Mev., que posee la emisión p del Ha E. Con este
f i l t ra je se eliminan además las emisiones (3 del DX , RaB
y RaD.
La radiación 7 no es necesario filtrarla, puesto
que la contribución del grupo del radio D es despreciable.
La información que por el m:-'todo (3 - 7 se puede ob
tener del estado de desequilibrio radiactivo de los minerales
queda circunscrito a
eUI = incógnita U del método (3 - 7
eRa = ¿incógnita R del método (3 - V
9*0 f\
Determinación de la concentración de Ra
El problema de establecer la correspondencia er
equivalentes enxre el Ra1** que determinamos y el Ra que quere-
mos conocer, estriba en que el equilibrio se efectúa por in-
termedio del radón, el cual como hemos indicado se pierde con
tínuamente por difusión en el aire y de un modo aleatorio du-
rante la trituración y homogeneización de las muestras. Por
es~;a razón la radiactividad (3y 7 de las muestras varía conti-
nuamente desde la toma de la muestra en el terreno, hasta que
87
esta'alcanza el equilibrio eRn/eRa = 1. Esta es la razón por
la cual el contaje de las actividades (3 y V se tiene que -
efectuar simultáneamente.
El sistema m¿s sencillo de valoración del Ra consij3
tira en cerrar herméticamente las muestras después de su homo
geneización y esperar .que transcurran unos 20 días (teórica—
mente 38 días) para que se estalbezca el equilibrio:
E Ra - (20d) = e Rn = (3 H) = e Ra C
de este modo el equivalente radiactivo del Ea 0 es igual &h
e Ra G q_ue determinamos por el contaje p - y ,
Si éste sis terna no es posible, por la rapidez que
requieren los análisis sistemáticos, se puede determinar el
contenido en radio, apoyándonos en dos puntos de la curva ce
crecimiento de la actividad 7 de las muestras mediante dos
lecturas espaciadas en cierto tiempo, mayor de 24 h, de acuer
do con la ecuación
e Ra io = Rno 4- — — (60)1 __ A A. u
donde Rn0 y Rn son las concentraciones de radon, calculadas
con la ecuación (40) en la primera lectura y después de trans
currido un tiempo t , X ©s la constante de desintegración del
radon.
Como el ténaino e~ está tabulado , Ü cálcalo á;6n
contenido en radio se obtiene con relativa facilidad, áu-5QQ.iae
para deteriAinacioiies precisas es tí^n^eii-iefixté' efectuar una
c "tiputacion- de va-rias lecturas efectuadlas en diversos-:í-3a
los de tiempo.
89
VII. UNIDAD DE MEDIDA
El equipo de radiometría p - y utilizado ha sido non
tado en el Labs de Mineralogía y por la Sección de Electróni-
ca de la J.S.K., ji atpMgue de momento no reúne las caracterís-
t icas que consideraos óptimas para una correcta determina-
ción de actividades p y y de los minerales, si tiene una
precisión suficiente para garantizar los resultados»
La detección de partículas £ se efectúa con un tu-
bo Geiger (o t res tubos en paralelo) AMPEX 100 RD de 3.8 m8
de diámetro efectivo, de "Halogen Guenching" con ventana de
mica de 3-4 mg/cm , suficiente para egitar el contaje de par-
t ículas oí . Este tubo, que tiene un tiempo muerto de 2CCf¿seg
está acompliado a un contador decimal Telnuc E2DZ0 ( l i e . JoE»N)
que tiene un tiempo de revolución variable de 20 a 200 V- seg.
La medida de radiación Y se rel iza con un contaée-^
de centelleo formedo por un c r i s t a l de lia I (TI) de 3>8 cml?
de diámetro y 2.5 cm. de al tura, tipo S de Cuarzo Sílice »
acoplado ópticamente a un fotomultiplicador DLJMONT 6292, a
una Escala de 100. J.E.N. E6B y un Amplificador y discrimina-
dor de impulsos J.E.N. A-3.
Ambas unidades están alimentadas por corriente a l te r
na estabilizada por un regulador de tensión Sorentsen 1Q0lí So
9o
Las muestras se introducen entre las das tubos con-
tadores en un castillete formados por anillos de .plomo de 9cm
de espesor. La distancia entre la muestra y el criásl de Na I
es variable y permite un ángulo de detección BTeJor1 d-e 902 con
un filtra je te tal ¡incluyendo las , planchetas "de- aluminio de
0,35 mg/cm . La separación entre la muestra, y el tubo.de be-
tas es variable, normalmente es de 1 cm. , lo ¿ue percj.ite la m
ión del filtro de 0,26 mg/cm necesario para elimina*
la radiación p del RaE.
Se¿ún sea la actividad de dos mu" stras y la disponi
bilidad de material,se ucan distintos tipos de portamuestras.
Fara actividades equivalentes a una concentración mayor de -.
0,C8 fi de U,Cn se utilizan port&musstras cilíndiieos de plás-
tico de 3,8 cm. de diámetro y 1 cm. de altura que suponen un
peso normalizado de ^ gr. de muestra.
Para actividades menores se emplean portamuestras
do aluminio de 9 cm. de diámetro por 1,5 cm. de altura'y un
milímetro de espesor, que supone un r. eso medio de apr o ainada-
mente ¡05 gramos de üjrxío+ra, Cuando ae utilizan estos porta-
muestras -je ce.-i.bia el diopesitivo de contaje de actividad p ,
sustituyendo el tubo Geiger empleado para portamue stras peq.ue_
ño, por tres tubos iguales montados en paralele.
Estos portamuestras son precintados,' para impedir
la pérdida d,-e radon, con Parafilm.
91
ESQUEMA DE L& UNIDAD D€ RADIOMETRÍA BETA-GAMMA
TUBOS GEIGER
FILTRO
MUESTRA
CRISTAL
FOTO3*UIT1R.¡CA8C8
PREAMPUFICA0C8
A . T E W S t O » ESCALA
REGULADOR
A.TENSIÓN ESCALA
AMPLIFICADORHDISCRIMINADOR
sí.
Equipo de radiometría fS - t del Labs de Mineralogía
92
Determinación de 1& velocidad de emisión
Si , como henos indicado repe t idas veces, considera-
dos despreciables- l a s velocidades ds¿ e l i s i ó n de p a r t í c u l a s de
birlas a pos ib les contenidos de t o r i o y potasio y s í , anal' ¿ra-
ma rite, sazónennos Cj.ua ~e cumple l a condición: ePaw-^ /aU - 1 ;
l a velocidad de recuento del oaoo G-alger 3d de.be fu-.-lrxi^nt a l -
laer/be a 1& eiüi "ion ¡3 d.- I03 nucleides •
Grupo del uranio, UX-], ÜX0 * ^
Grupo del radoni Ra3, RsC
Grupo del radio D, RaD, Rae
La intensidad r^J a t iva de emisión de cada uno de es
Les grupos depende de la e f i c i e n c i a , q.ue el tubo de tec tor ten
ga para l a s d i s t i n t a s energías de emisión. Estas intensidades
r e l a t i v a s es tán expresadas en e l cuadro s igu ien te ;
ír•:..!• ens Ldad r e l a t i v a de emisión A
Coulomb) 1) Shaslikirj.( 2) Labfi Mineralogía
Material
L) i o" ~¿_
Ba 3 4- Ra C
iía E
Total
2 3Lg/
39
42
18
100
cm
,5
r >
,c
5—6 mg/cüi
30,8
49,7
11,5
100,0
3-4 rag/em2
38,5
51,0
10,5
260 mg/cm2
51,1
• 47,6
1,3
100,0
(!) COULOMB, E. GEERAED, P. GCLDSZTEQí, I¿. Informe del C.TJ.A», No pucli-cado o
(2) SIÍAStf£E7, V.L., SHof Uranium. pp. 111-118.
I .? , y , (1958) The
S3
Las intensidades relativas de los demás radionuclei-
dos de la familia tienen poca importancia, puesto <iu.e única,
mente representan un 3 $ de la emisión total,y prácticamente
igual a cero cuando se filtra la emisión p con 260 mg/cm .
En las gráficas 1 y 2 se representa la respuesta de
nuestra unidad de áosimetría §, frente a distintas densida-
des de los filtros de aluminio intercalados entre la muestra
y el tubo detector. El gráfico 1 representa el valor de la
transmisión para las cantidades de energía asociadas a las
emisiones P de la familia del uranio. Puede observarse como
varía la eficiencia de la velocidad de recuento para las ener
gías.p o
En el gráfico 2 se representa el comportamiento de
los tres grupos emisores $„ Como puede observarse, el tubo
utilizado no reone las características adeauadas, para una co
rrecta eliminación de la emisión £ del RaE. El filtro de alu
minio empleado corresponde a una densidad de 260 mg/cm » Con
este filtrare, la contribución del EaE representa sólo un
1,3 fí de la emisión beta fotal de la familia del uranio.
Estos tubos van a ser sustituidos en breve por
otros de mejor respuesta.
El cómputo de partículas oí es prácticamente nulo,
..-• -,., U-Í .radiación 7 os menos del 0,8 $>, en las condiciones de;..r&ba¿ o.
94
TRANSMISIÓN DE LAS RADIACIONES j3
o, i
Gráfico 1
O,l O2 0,3 0,4 Q3 O,B
ESPESOR DE LO3 FILTROS DE ALUMINIO EM go/cm8
ABSORCIÓN DE LA RADIACIÓN
Gráfico 2
IOO
5O
ESPESOR ALUMINIO EN g / cm'
95
Se ha comprobado q.ue la velocidad ;;de recuento es
prácticamente independiente del peso de la muestra, cuando e_s
ta tiene un espesor de 10-11 mía. por lo q.ue no se efectúa la
corrección correspondiente.
Determinación de la radiación gamma
En los contadores de centelleo, la amplitud del im-
pulso de salida es proporcional a la cantidad de energía aso-
ciada al fotón gamma, q.ue incide en el cristal detector. Esta
cualidad permite distinguir las energías de las radiaciones
gamma de los cuerpos radiactivos.
Los fotones Y transformados en fotones luminosos
por el cristal de centelleo, son transformados de nuevo, en
electrones por el fotoraultiplicador; la ampllt&d de los impul
sos de salida con proporcionales a la energía de la radia
dión 7 y a la tensión de trabajo del fotomultiplimador, por
lo q.ue se puede efectuar una discriminación de energías va-
riando la alta tensión de alminetación.ln el gráfico 3 vemos,
por ejemplo, que con una tensión de trabajo de 700 voltios,
únicamente se detectan las radiaciones 7 de energía superior
a 0,08 Mev.
Sin embargo, para conseguir una buena reproductivi-
dad, en los resultados analíticos, es necesario op-rar dentro
96
de la llamada zc na de "plateau" de la curva que representa la
variación del minero de impulsos registados, en función del
voltaje aplicado al fotomultiplicador; puesto ^ue , e:. esta
zona horizontal las pe-^e^s v-¿rit c: cr^s de voltaje no a fec -
tan a la velocidad de recaer..^ de les insulsos gamma.
f V , . i -
asociada a la radiación
r-fi-- anglúf.:" la ca:.i ici..;d de e;i..rjía
, ¿c :.icoisc utilizar un circuito-
¿ i s c r ü r de iiüpulsos". ..s-s R..S t r a i t e c r.-L.-.;r ú-icar^n
te les impulsos de amplitud aup--ri^- a ls_ fijada e r: el discri
mirador, y prescindir de a fe l ios i t . ^ l s ^ de : enor amplitud,
o ríidiacionos ^ de menor cs^iñ? d de energía.
,2ste circ.iit.0 di scilr. i ÍT ¿cr se come;- c-n ana ara-
c-lificciór: li-ie^l de imi^.lsos, para conse^ir una mejor ada£
VOLTIOS PREAMPLIFICAOOW —
97
tación de los impulsos de salida del preampli fieador a los in
térvalos de amplitud deláár discriminador»
En el gráfico 4 se puede observar el comportamiento
de nuestra unidad de trabajo, para fuentes de radiación 7 ELO
no-energéticas.
La relación entre las intensidades de radiación 7
de los grupos de la familia del uranio es, aún hoy día? obje-
to de controversia» Los emisores 7 de la familia del uranio
son principalmente el grupo del uranio y el grupo del radón*
En una reciente publicación Coulom (H) estima una intensidad
relativa de 7 , ess
Grupo del uranio 2S1 # (de 0o09 a 1,5 Mev)
Grupo del radon 97 j 9 1° (de 0,184 a 2S42 Mev)
por lo que prácticamente se puede eliminar la radiación 7 de
"bida al grupo del uranio, del computo general de radiación .
Esto le permite simplificar las ecuaciones para el cálculo
del contenido en uranio de las muestras y de la razón
(puesto q.ue consiguen q.ue m = 0, ecuación (37). Valores
gos emplean varios autores ya citados.
Las determinacioís s ©feotuadas en el Iab§ d© Miraraesa*
log£a¡, están más de acuerdo con las sup@sioionss
Scteslikin (&) j otros autores que estiman qu© la
(•)
98
r e l a t i v a clel •••xv..o del uranio, es del orde;. de un 6-9 ."' de l a
radiación 7 bota! de la :a_.i l iu del uri-ir-lu.
Kuesirs unic-ac! de ¿üdi ia no reúne l a s c a r a c t e r i s t i -
cas para en tr:. r •?.-. esr.-. >]: scesión. Las determinaciones efec-
tutidbs dan un v J o r &.3_o del c,4 7'' par» la radiación 7 debi-
da al grupo del ui-anio.
de ]¿ oo ma-i !:-. el óu ^ del araii
Sn los ¿i-¿íicos 5> se ->._ resa la v^iá:- ciori ^i; ] s v_e
locid;.d ie c-ntr^je r&r;.i aistir .Los v.v..loi'HS de:
- volt-.:j e ••"•£• tra-; ; jo del rotoi'¡ult,i olicador
- volt.-...Ja de disci ini intción
- gf.-riiirj.cict tr. 1H am_clij:ic;:*ci ón
para una aiuesti-a de uecübier-du en equ i l i ' r i u , q.ue contiene e l
0,14 * de U OQ, y XJ&Í'& ^- í'undo del iris ii\¡tof r¡u. . -:n v.stos ¿;rá
fieos observamos:
- q.U€ el voitvíje de tr^.&;-.j o ¡uún adecu: oo es el :.e
1.300 v o l t i o s .
- --iue la elimi n-v,ci ón de los ÍILC-VISO s de^.idus &.1 m-a
nio se consigue discriminando a 20-30 vo l t ios , coa
una ganancia 6.
- Sn es tas condiciones (Dis. 20/gan. 8/1300 v . ) l a s
99
UNEA BASE
Gráfico 4
L
1
SrcvMDt
\
,r,...ísM 6
. n
E3 F?
f»iOf»«««o*a es9 O S «rcinsa
- O9" ir«- <^r
- 147
I.«O
fe1-A í1
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Gráfico 6
100
Gráficos 5
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Oonencia e tFondo
1SCO
/
i .
VOLTIOS
Discri:Ain:'.;ción de energif-is gamma de, fondo
Discrimin^ción de energías amuia de oechblenda
t
k y
/ •
t»—--
1— ——i ii—
, - — —
Discriminación de energías gamma de uranio
101
pendientes de las curvas, imp/mto. versas alta
tensión, son inadecuados para una buena reproduc-
tividad dé los resultados, y la eficiencia exeesrl
vamente baja.
Por iodo lo cual se ha prescindido de eliminar la
contri oución y , del grupo del uranio. Los resultados práctji
eos han comprobado q.ue, empelando la ecuación completa, los
resultados tienen mejor reproductividad.
La velocidad de recuento 7 es función de la canil
dad de materia de las muestras, por lo q.ue ha sido necesario
introducir un factor de corrección, por diferencia de peso en
tre las muestras y el patuon de referencia. Este factor de pe
so se calcula con los monogramas adjuntos, Gráfico 6, con lo
§ual todas las determinaciones se refieren a la misma-canti-
dad de materia: 1,5 g« cuando se emplean portamuestras peq.ue-
fios y un sólo tubo G-eiger, y 105 g. para los portamue stras
grandes y tres tubos. La deferencia de densidad entre las
muestras y el patrón debe ser siempre menos del 20 <?c9 Para
densidades normales se emplea como diluyente de los patrones
el cuarzo y para densidades mayores se ha empleado pirita no
radiactiva.
En el gráfico 7 se representan las curvas de valora
ción del contenido en uranio y cá&culo de los coeficientes.
00o
oo•H
CONTENIDO APWKENTE DE (RortarmtMfras <te Kgramca)
103
Preparación de la muestra
Antes de su análisis radiómetro.co las muestras son
moliágw hfcwtfc un tamaño aproximado de 0,06 mm. de diámetro y
homogeneizadas. Si el material es muy granuloso, la homogénea,
zación se efectúa con auxilio de una dilución alcohólica de
adesivo.
Los pprtamue stras son rellenos hasta su enrase y o,e
rrados herméticamente con una delgada lámina de plástico para
finado y almacenados durante 20 días, para conseguir que se
establezca el equilibrio entre los grupos del radon y del ra-
dio. Si la demanda de los análisis no permite demorar los ana
lisis se realizan dos determinaciones especiales 24 horas pa=
ra calcular el contenido de radio.
Resultado a
La precisión del método en nuestro laboratorio, no
pus de ser estimada en su totalidad, puesto que los contenidos
de uranio de las muestras,y su desequilibrio, hasta ahora ana
lizadas no cubren las posibilidades del método.
Las estimaciones realizadas hasta la fecha dan loa
siguientes errores relativos:
104
Conteiiidc Error rel_a f-- de .;;ue_s Error reía-U-jCo ¿I . . t ivo -•}.> - tra *" tivo medio
.15 . - 2 . 5 (15 ¿O 0 - 5 o54 . 9
5 - 1C 15
C, 1 - C,15 (105 5) C - 5 73
0,1 - -o,15 (1:5 i) C - 5 78
5 ~ 10 21 4,7
1í - 15 1
r r o c . — c 1 ¡ ' i ^ ^ •••) 0 -
y ~"
1C -
15 -
10
15
2C
52
39
6
3
C C c*
iü;rt-:ic:-;!¿-3trá-3 de 15 g . 1 t u t e Gei¿er de 0 ,05 a 5 y- de U- Og
:au&stras de 105 g. 3 tubos Geise r de 0,002 a 1 ;. de U-
Estos errores r e l a t i vos concuerdan con los datos e_s
ti:uadoa ei, la hiulio.^r-f ía c i t ada . Los d i s t i n t o s autores e s -
tan de acuerdo en afirmar q.ue la precisión de este método ra=
diométrico P - 1 es mucho mejor q.ue la que se obtiene en. te
análisis químicos de rutina»
El método radiomltrico elimina los errores a lea to-
rios del analista y oor su gran economía pueden repetirse fá-
cilmente varias veces hasta poder tener la máxima confianza
en el análisis, Realmente el único problema en la exactitud
de los análisis radica en el análisis de Ia3 muestras patrón?
principalroente cuando es necesario estimar las pequeñas canti
dades de torio y su estado "real" de equilibrio»
107
APÉNDICE
Resul tados Ana l í t i cos efectuado como ensayo en e l sec to r de
©áceres .
lo Determinación del contenido en U-.0o
En las tablas adjuntas incluimos los resultados de
los análisis del contenido en uranio expresado en U Og efeo=
tuados en el laboratorio del Sector de cáceres? por métodos
químicos convencionales (los resultados corresponden a varios
años de trabajo, en los cuales sekhan modificado las técnicas
analíticas) y los efectuados en el Labs de Mineralogía por el
método p *= 7 . Para eleoual se ha tomado como patrón de va-
loracións una muestra procedente de la mina El Berrocal? ana=
liz&da por la Div» de Materiales ¡y una muestra de la mina fraa
c@sa d@ La Crouzille? analizada por la Divl de Química,
Los resultados han sido proyectados en ®1 gráfico
adjunto, para poder observar rápidamente, la correlación e&~
tr@ los Sos resultado so
1Co
8-E•
i
8
t
• •
% : : .
•
r
t
Ií í
Estirr¡ajnos ?ue la divergencia existente entre estos
resultados '.e-3 bastante 'kucna. prati oa larraente, si tejemos en
cuenta que, tanto' en los anóllsio quita i ce c c ; o on los r&dio-
Dié-i-icos p- >• ,.- s^ t-i-ata'de Vr.lori".cioxj£ s unitai-ias; no de va-
leres jnedios. Por ©sta' rezón desistimos, po; el aiomcaito , do
efectuar el correspor^io-nt s tvh tá-üiento estadístico «para de-
iTíOatce.r 1 a precisriwi.. - -¿ .¿.ste ui íLodo de valoración del contení
do en U-,Op.
A¿r&decenios sino^^-¿aien'üe a los compañeros del s e c -
tor de CÚee.;'í¿, les í'aci l i ludes .u.'. encontra'aos para revo]L
ve.- l.¡a aradvos i r tesar e^untos datos han ¿sido .oreciso s.
109
A Í Í Í L L I S I S DE UEA3SI0 POR 5 1 MÉTODO g - 7
Referencia U3O8 $ U.gg fe e R a / n
químico B ~ 7
3062 Expl. Carretona C.20-0.24 0.20 1.03
3266 Sspl. Carretona 0.40-0.60 0.42 1.'i3
3067 Expl. Carretona 0.30-0140 0.40 1.03
3080 Expl. Carretona O.4O-C.5O 0.43 0.96
3081 Expl. Carretona 0.12-0.16 0,16 0.95
3085 Expl. Carretona 0.08-0.12 0.09 0.97
3176 Expl. Carretona 0.24-0.28 0.24 1.03
3355 Los Ratones 0.30 0.30 1.16
3357 Los Ratones 0.80 0.77 0.80
3558 Los Ratones 0.30-0.40 C.38 O.85
3643 Mina Carretona 0.24-0.26 0.24 1.00
3719 Sxpl. Carretona C.3O-O.4O 0.36 1.16
3785 Casa del Gallo 2.OO-3.OO 2.86 0.88
3806 Expl. Carretona 0.24-0.30 0.24 O.85
3974 Caáa del Gallo 0.40 O.41 1,08
4172 Expl. Carretona 0.12-0.16 0.13 1.06
4187 M-j_na Carretona 0.20-0.30 0.20 1017
ANÁLISIS LE URANIO POR 5L MÉTODO p
110
4188
4189
4197
4220
4221
4695
4777
4778
4792
4793
48O4
4848
4879
5203
5205
5326
5424
Referencia
Mina Garretona
Mina Carretona
Casa del Sallo
Expl. Carretona
Sxpl. Carretona
Los Ratones
Toril del Qenteno
Toril del Centeno
Pedro Negro
Pedro Negro
Pedro Negro
Los Ratones
Pedro Negro
Pedro Negro
Pedro Negro
Bos Ratones
Los Ratones
u3y
cniímico
0.16-0.20
0.30
0.12-0.16
C,06-0.08
0.12-0,16
0.12
0.20-0.24
O.4O-C.6O
0.16-0.20
0.12-0.16
0.30-0.40
0.60
0.20
0.08
0.16-0.20
0.12
0.60
U3°8 *p - y
0.22
0.3
0.1c
0.05
0.10
0,14
0.21
0.48
0.18
0.13
0.38
0.60
0.22
0.08
0.18
0.13
0.57
eRa/ü
0.97
0.93
2.27
1.32
1.11
0.95
1.03
1.18
1.06
1.01
1.01
0.91
1.07
1.08
1.16
9.95
1.08
111
ANÁLISIS DE URANIO POR EL MÉTODO ft-V
5425
5505
5698
5699
5972
5973
7294
7513
7535
7537
7569
7596
8179
8680
9003
9005
9006
Referencia
Los Ratones
Pedro Negro
Los Ratones
Los Ratones
Los patones
Los Ratones
Los Ratones
Ratones Pozo Norte
Ratones Pozo Norte
Ratones Pozo Norte
Ratones Pozo Norte
Ratones Pozo Norte
Ratones Pozo Norte
Los Ratones
Expl. Carretona
Expl. Carretona
Expl. Carretona
u 3 o 8 i°químico
0.60
0.60-0.80
2.00
0.40
3.920
1.308
0.149
0.387
0.137
1.241
1.122
0.887
1.06
0.188
0.167
0.165
0.219
u 3 o 8 lo
0.61
0.52
2.03
0.37
4.00
1.299
0.17
0.37
0.14
1.24
1.11
0.84
1.01
0.19
0.16
0.16
0.24
eRa/U
1.16
1.16
1.10
1.23
1.01
0.81
0.95
0.85
0.85
0.72
0.86
0.98
1.13
1.07
0.85
0,95
0.95
112
ANÁLISIS DE UltAflIO POR EL M33PDC 0 - 7
Referencia $8^ y_6* eRs/ü
9043 Expl. Carretona
9118 Expl.. Carretona
9119 Expl. Carretona
9124 Expl. Carretona
9195 Expl. Carretona
9196 Expl. Carretona
9197 Expl. Carretona
9200 Expl. Carretona
9201-Expl. Carretona
9203 Expl. Carretona
9205 Expl. Carretona
9251 Expl. Carretona
9252 Expl. Carretona
£255 Expl. Carretona
9256 Expl. Carretón
9257 Expl. Carretón
9262•Expl. Carreto na
9264 Expl.•Carretona n.23O -0.23 0.91
0.227
0.185
0.154
0.176
O.141
0.145
O.148
0.188
0.186
0.163
0.107
0.115
0.147
0.179
0.284
0.228
0.238
0.21
0.22
0.14
0.21
0.16
0.18
0.17
0.21
0.198
0.16
0.10
0.10
0.16
0.21
0.28
0 3.1
1.18
0.76
0.96
0.90
0.80
1.01
1.02
•0*87
0,9:5
1.41
1.-10
-0,41
.0,86
0.96
1.08
0.-8T
ANÁLISIS DE URANIO POR EL MÉTODO P
Referencia
9300-1 Expl. Carretona
9302-3 Expl. Carretona
9306-7 Expl. Carretona
9308-9 Expl. Carretona
9310=11 Expl. Carretona
9312-13 Expío Carretona
9314-15 Expl. Carretona
9542 Expl. Carretona
9549 Expl. Carretona
9626 Expl. Carretona
9631 Expl. Carretona
9632 Expl. Carretona
9766 Valdelayegua
9767 Valdelayegua
9772 Expl. Carretona
9773 Expl. Carretona
9779 Expl. Carretona
9786 Valdelayegua
u 3 o 8 <?>q.uímico
0.199
0.150
0.113
0.130
0.119
0.131
0.137
0,180
0.167
0,188
0.146
0.173
0,208
0,071
0.147
0.172
0.134
0.144
u3o8$p - y
0.18
0.18
0.11
0.13
0.13
0.16
0.12
0117
0.16
0.22
0.12
0.13
0.23
0.07
0.14
0.16
0.16
0.15
&
ela/ü
1.07
0.81
0.91
0.88
0,81
0.85
1,03
1.08
1.01
0.78
1.30
1=43
1.02
1.08
1.06
1.05
0,75
0*82
114
II<• Determinación del estado de equilibrio radiactivo
Es prematuro establecer conclusiones sobre el esta-
do de desequilibrio radiactivo© de los yacimientos estudiada
del Sector de Caceres. Las muestras analizadas, como hemos in
dicado anteriormente, proceden del archivo del Laboratorio
químico del Sector jj^cáceres, y corresponden a desmuestres
efectuados en los frentes de avance y calicatas para el cálcu
lo de las Reservas_de uranio. Estas muestras representan con-
tenidos medios, y carecen de historial mineralógico preciso
(éste consta en los datos del estudio geológico, pero no se
ha poáádo efectuar una correlación efectiva).
Como la composición mineralógica es compleja, los
datos de desequilibrio pueden conducir a errores muy especta-
c alare a. Por lo q_ue rogamos se consideren como valores medios
sin significado mineralógico. Se están efectuando estudios
más precisos sobre minerales individuales, que daremos a cono
c er oróximament e.
Sin embargo, a continuación, damos algunos de los
resultados obtenidos, que más que resolver problemas vienen a
plantearlos. Con ello nos proponemos mostrar estos problemas,
un poco olvidados, y ofrecer la colaboración del LahS. de Mine
ralogía para su resolución.
115
MINA LOS RATONES
Ref.
3355
3357
4695
4846
4848
4871
4937
5325
5326
5424
5425
5697
5698
5699
5972
5973
6488
7294
7296
7690
8024
863S
8680
Situación
Calicata
Calicata
Nivel -80
Nivel -40
Nivel -40
Nivel -40
Nivel -40
Nivel -40
Nivel -40
Nivel -80
Nivel -80
Nivel -40
Nivel -40
Nivel -40
Nivil -40
Nivel -40
Nivel -Í0
Sondeo -213
Sondeo -215
Nivel -40
Nivel -40
Nivel -122
Nivel -122
0.28
0.54
0.11
4.09
0.46
1.34
0.59
1.30
í>.10
0.51
0.60
0.18
1.85
0.40
3.39
1.10
0.71
0.13
0.13
0.03
0.37
O..38
0.17
0.27
0.36
0.09
3.37
0.36
1.11
0.04
1.30
0.08
0.46
0.54
0.13
1.54
0.32
2.90
0.88
0.57
0.11
0,13
0.03
0.30
0.35
0.15
ü3°8 *
0.30
0.77
O.14
4.99
0.59
1.63
1.29
1.27
0.13
0.57
0.67
0.24
2.24
0.52
4.00
1.39
0.89
0.17
0.13
0.03
0.45
0.43
0.19
eRa/eü
1.16
0.80
0.95
0.97
0.91
0.97
0,42
1.27
0.95
1.08
1.07
0.86
0.97
0.91
1.01
0.97
0.95
0.95
1.27
1.08
0.95
1.08
1.07
116
MINA RATONES'POZÓ • NORffE
Ref.
7513
7533
7535
7537
7556
7569
7515
7596
7610
7611
7887
7898
7899
8177
8178
8179
Situación
Pozo - 1.50
Nivel - 25
Nivel - 25
Nivel - 25
Nivel - 25
Nigel - 25
Nivel - 50
Nivel - 50
Nivel - 25
Nivel - 25
Nivel - 50
Nivel - 50
jjivel - 50
Nivel - 50
Nivel - 50
Nivel - 50
e n 3 ° e *
0.24
1.19
0.10
0.97
0,69
0.83
0.45
O..68
1.27
0.40
0.46
1.17
0.17
0.52
0.54
1,08
0,19
0.93
0.07
0.70
0.54
0.61
0.37
0,57
0.99
0.32
0.42
0.94
0.12
0.45
0.47
0.90
0.29
1.53
0.14
1.31
0.88
1.11
0.54
0.83
1.62
0,51
0.52
1.46
0.24
0,61
0.64
1.32
eRa/eü
0.96
0.31
0.85
0.85
0.91
0.86
0.97
0.98
0.91
0.92
1.07
0.93
0.81
1.01
1.01
0.97
117
MINA CASA DEL GALLO
Ref.
3785
3974
4197
4472
Situación
Calicata
Pocito -
Pocito -
Pocito -
5 m.
11 m.
17 m.
2,
0 .
0 .
0 .
66
34
08
11
•naos*r
2.50
0.29
0.07
0.07
u 3 o 8 i»
2.85
0.41
0.09
0.15
eRa/eü
0.88
1.08
2.27
1.62
MINA PEDRO NEGBO
Ref.
4792
4793
4804
4879
5203
52Q5
5325
5505
Situación
Calicata
Calicata
Calicata
PocitO 12 -
Pocito 22 -
Pocito - 5
Pocito - 12,
Pocito - 15
2
2
5
m
,5 m.
,5 m.
m.
•
.u3oatp
0.24
0.10
0.32
0.19
0.07
0.17
0.17
0.51
éü^OQfoy U3O8 1o
C.16
0.09
Co28
0.18
0.07
0.16
0.13
0.51
0.34
0.12
0.38
0.22
0.08
0.18
0.22
0.52
eRa/eü
0.80
1.01
1.01.
1.07
1.08
1.16Ü.9C "
1.21
118
MINA LA CABRETCNA
Ref.
3643
3644
4187
4188
4189
Situación
Nivel - 40
Nivel - 40
Nivel - 20
Nivel - 20
Nivel - 20
eü3O8* p
0.19
0.21
0.18
0.18
0.25
0.17
0.16
0.18
0.15
0.20
U3O8 1°
0.23
0.28
0119
0.22
0.31
eRa/eü
1.00
0.91
0.17
0.97
0.93
TORIL DEL CENTENO
Ref. Situación el Ogfcp el^Og^ 7 U3O8 $> eRa/eü
4777 Calicata 0.42 0.36 C.48 1.03
4778 Calicata 0.19 C.2C 1.18
VALDELAY3GÜA
Ref. S i t uac ión eU-jOg^ p eUiOo/c 7 XJ-^Oafo eRa/eü
9766 Calicata
9767 Calicata
9786 Calicata
0
0
0
.19
.06
.13
0.17
0.06
C110
0
0
0
.23
.07
.17
1
1
0
.02
.08
.91
119
Mina "Los Ratones"
En la relación adjunta, pueden leerse los resulta-
dos obtenidos en los análisis de muestras seleccionadas de
distintas zona3 de la mina "Los Rabones".
Los desequilibrios radiactivos medios se distribu—
yen de la forma siguiente:
eRa/ü N2 de muestras
Nivel 0 m. (calicatas) ... 0.98 2
Nivel - 40 m. (galerias ) ... 0.97 110*99
Nivel - 40 m. (galeria 40').. 1.01 3
Nivel - 80 m. (galerias ) ... 1.03 3
Nivel -120 m. (Valerias ) ... 1.07 2
Nivel =-215 m. (sondeos) ...1.11 2
Como las muestras fueron elegidas tan espaciadamen-
te como fue posible, estos valores pueden representar el va-
lor medio del desequilibrio en los distintos niveles del yací
miento.
Conviene resaltar, q.ue el patrón de equilibrio toma
do para estos análisis del sector de Caceres, es precisamente
una pechblenda pura, prácticamente no alterada, del nivel
- 40 m. de la mina "Los Ratones", a la cual se le asignó el
valor uno para la razón ela/ü; •&unq.ue su estado de equilibrio
no es exactamente igual al definido p.or esta razón.
120
La principal cu^ciáción, y üi¡y import-nte pDr c i e r -
to , -,;-u 1.-.. J'uerte li:<j viaciori de uranio - ue e s i s t e en los niv_e
les iní'eriOi LJC Je Is üii.raral i l ac ión : aproximadi-aiiente , del
2.5 ^ en -1 ÍÍÍ\ fe] - c:-C m. . del 7 >'•' en e l nivel -120 m. y del
9,5 ^ en los te óticos de so uu 6u a -215 cu " i en t ra s que en las
'¿.ori.v.a 3Uivr f i c i : i . o , el enri iueci¡¡¡Je¡i ;.o, si ex is te , (puade
oouir i r K:U>-: he.y» -¡j i ¡ - ¿-...i _ s r io : eut-es), as muy- peque:, o.
_Ldte renoii.'i.-r:o de deíje^ i l i - r i o pbi-ece ser debido a
IÓÍ ¡a-esehci-. de óxidos riG¿'2x»s (fundiré nt almente coff in i ta ) de
r-Hciente 'le_; o si cien, puesto .:ue los ejemplares de pecñblenda
y de salea t;;- •*.••-. :J. i> v.ríc s están en e<iuilii..-rio.
Loa ancílisis de ración efectuados han dado un coefi-
ciente de eriiariaciür;, para l as pechol endys de /Los Ratones"?
del 0,67 /•' a l 0.32 ,: , lo ^ue aupone a/.-roximadaiiiente una pérdi_
da üe i.-_..¡en áe ~ , c x 1O~ ¿5/2111. .Je ¡zjirfcral del 100^ de U- Og.
La coi-relación entre loa análisis químicos y las
del cent ÜI: i do en U3C3 V0*' este método p - 7 es
rtiuy ini'orlo^ a i., ottorjíde en los cóu:vutC3 efectuados en el
á i ü i á de la áiina "La Cai-r^toná" y "Ratones Pozo Norte".
Luna "Los fa;ton¿ s-Ic¿o i-iorte"
En 1& relación adjunta, pueden leerse los resultados
obtenidos en los análisis üe aut stras sel;: ccicnaGas de distin
tas £'--nas de la ;,ina "Los 1."teras - Poso Norte".
121
eRa/ü
0.89
0.97
N2 de muestras
6
8
Los desequilibrios radiactivos medios corresponden
a los valores siguientes:
Nivel - 25 m. (galerias)
Nivel - 50 m. (galerías)
Estos resultados concuerdan con los encontrados en
la mina /Los Ratones". Vemos como, el desequilibrio del nivel
- 50 es igual al desequilibrio - 40 m. da Rejones. En la gal_e
ría 40! existe menos desequilibrio poi- tratase de un len-
te jón cerrado, aislado en la fractura general de movilización,
En el nivel - 25 de la mina "Pozo Norte y ya se puede hablar
de un claro enriquecimiento en uranio.
Mina-La Oarretona
Las pocas muestras analizadas con situación exacta
en la mina están incluidas en la relación adjunta. Los dese~
quilibrios medios corresponden a valores?
eRa/ü N§ de muestras
Nivel - 20 m. (galerías) 1.02 3
Nivel - 40 m. (galerías) 1.95 2
Vemos como los desequilibrios de la mina,
tuida fundamentalmente por minerales de urañilo (secundarios
están isrertldes con relacióa. a la misa HL©@ Batonas"
122
existe lixiviación en los niveles superiores, mientras que en
el nivel - 4-C in. p.o puede definir'se un enriquecimiento en ura
ni o.
Si efectuamos la distribución de frecuencia de los
valores de desequilibrio, dados en la tabla anterior cíe valo-
ración del contenido en U^Cn ?-, observamos como existen cua-
tro m-'xLinos perfectamente definidos, que corresponden a los
desequilibrios:
eRa/U = 0,80
n2 de Muestras = 16 £
0,86
12
= 0,95 = 1.C3
25 ;C 34 £
MINA " LA CARRETONA1
VALOR DEL DESEQUILIBRIO ORo/U
Es imposible dar una interpretación categórica con
sólo el valor de la razón eHa/U; SÍBH embarco, oarece muy pr£
bable que se trata de lo siguiente:
- máximo de eRa/U = 0,80. Este máximo tan agudo debe corres-
ponder al estado de desequilicrio de minerales recientes,
123
de edad aproximada de 200.000años. Nótese como la pendien-
te es más suave hacia los desequilibrios mayores (minerales
más modernos).
- máximo de eRa/ü = 0.86. Es notable como existiendo tan poca
diferencia entre este máximo y el anterior no existe ningún
valor entre ellos. Este hecho debe ser interpretado como de
bido a dos épocas de formación de minerales de uranie-lo (au
tunita, fosfuranil i ta . . . ) . Este máximo corresponde a minera
rales de edad comprendida entre los 200.00C años y los
300.000 años.
- máximo de eRa/ü = 0.95° Este valor es de dudosa interpreta-
ción; puede tratarse del valor del desequilibrio de los re_s
tos de pechblenda existerr.e-;.. ja que este valor está muy
próximo al de los niveles ¡¿ü.peviores de "Los Ratones" y "Po
zo Norte"; o bien, puede corresponder a las miner al i z acio-
nes en óxidos negros formadas en la zona de reducción lo
cal, nivel - 40 m.
- máximo de eRa/XS = 1,03. Este máximo representa la l ixivia-
ción del uranio, que se está produciendo en los niveles su-
periores de la mineralización, obsérvese como es mucho m&
ancho que los otros máximos y como se prolonga hasta un de-
sequilibrio del 1»43> que representa una lixiviación de un
30 $ del uranio cont enido.
las muestras se han elegido de modo que repre-
sentas a todos los macizos explotados, podemos estimar
124
aproximadamente un 50 $ de la miner-aliz ación ha sido lixivia-
da en un cinco por ciento de su contenido en uranio.
Este esquema de interpretación de la variación de
estado de equilibrio de les minerales aue fo mían un yacimien-
to, muestra por sí sólo la necesidad de realizar un estudio
sistemático del desequilibrio de todos los yacimientos de ¿'s-
paña, estudio q_ue se está iniciando en el laboratorio de *!ine
ralogía de la J.E.K.
Madrid, 29 de octubre, 1964
J.E.N. 167-SIG/l 5 J.E.N. 167-SIG/l 5
Junta de Energía Nuclear, División de Geolegía. Hadrid.
"Desequilibrio Radiactivo. I. Método D eterminación de la razón eRa/U. Valoración del contenido en
HINGARRO MARTIN, i . (1967) 123 pp. 25 f i gs .
Se analizan los principales problemas del desequilibrio radiactivo de los
minerales y se estudia el método de contaje simultáneo de actividades/3 y f
para resolver algunos tipos de equi l ibr io .
Junta de Energía Nuclear, División de Geología, Hadrid.
"Desequilibrio Radiactivo. I. Metodoy'ár - « . Determinación de la razón eRa/U. Valoración del contenido en U3Og"
MIN6ARR0 MARTIN, E. (1967) 123 pp. 25 f i gs .
Se analizan los principales problemas del desequilibrio radiactivo de los
mineral es. y se estudia el método de contaje simultáneo de actividades/?? y Y
para resolver algunos tipos de equi l ibr io.
J.E.N. 167-SIG/l 5 J.E.N. 167-SIG/l 5
Junta de Energía Nuclear, División de Geología. Madrid. ...."Desequilibrio Radiactivo. I. MetodoyO - Y . D e
terminación de la razón eRa/U. Valoración del contenido en
MINGARRO MARTIN, E. (1967) 123 pp. 25 f igs .Se analizan los principales problemas del desequilibrio radiactivo de los
minerales y se estudia el método de contaje simultáneo de actividades/? y ipara resolver algunos tipos de equi l ibr io .
Junta de Energía Nuclear, División de Geología, Hadrid.
"Desequilibrio Radiactivo. I. Método /o - Y . De-terminación de la razón eRa/U. Valoración del con-tenido en U3Og"HINGARRO MARTIN, E. (1967) 123 pp . 25 f i g s .
Se analizan los principales problemas del desequilibrio radiactivo de losminerales y se estudia el método de contaje simultáneo de act iv idades/^ y /para resolver algunos tipos de equi l ibr io. /
