Después de más de 20 años de operación, el CSN decidió renovar su red de estaciones automáticas de vigilancia de la radiación. Esta renovación se realizó a partir del estado del arte realizado por un grupo técnico creado ad hoc. En el año 2019 se empezó a instalar la nueva red, que se compone de 185 estaciones localizadas en todo el territorio nacional y que tiene la capacidad de realizar análisis espectrométricos en diferentes intervalos de tiempo. La red se terminó de instalar en 2021 y fue complementada con quince estaciones portátiles que solo miden tasa de dosis gamma y que pueden ser colocadas en cualquier punto geográfico, ya que su despliegue es extremadamente sencillo. Los datos medidos por la nueva red se almacenan en bases de datos utilizadas por un programa llamado Network Monitoring Centre (NMC), que es el encargado de presentar los datos, tanto en forma numérica como gráfica, realizar cálculos sencillos y exportarlos a otros formatos para ser tratados con otros programas de cálculo que permiten análisis más complejos. 

Texto: Juan Pedro García Cadierno | Jefe del Área de Coordinación de Operaciones de Emergencia del CSN 

Una de las misiones asignadas al CSN en su Ley de Creación se refiere a la vigilancia y control de los niveles de radiación y contaminación radiactiva, tanto en el interior como en el exterior de las instalaciones nucleares y radiactivas. El incremento sucesivo de centrales e instalaciones nucleares en operación, en cumplimiento del Plan Energético Nacional, llevaron a identificar, a finales de 1985, la necesidad de ampliar la vigilancia de los niveles de radiactividad ambiental y de la posible contaminación de vías de exposición básicas, establecida hasta entonces sólo en las zonas de influencia de las instalaciones nucleares, a otras zonas del país no vigiladas de una manera sistemática. 

En 1986 tuvo lugar un accidente en la central nuclear de Chernóbil. El primer signo de que algo raro estaba ocurriendo fue en la central nuclear de Forsmark (Suecia) en la mañana del 28 de abril de 1986. No estaba claro dónde se había producido la fuga radiactiva pese a que el personal de la planta recurrió a todos sus instrumentos de detección. Lo más lógico fue pensar que la liberación se produjo en el interior de la central nuclear, pero los responsables repasaron todos los sistemas de detección y no había nada debido a Forsmark. 

Un análisis les permitió identificar que las partículas radiactivas encontradas en el césped eran específicas de las centrales nucleares soviéticas. Además, durante el fin de semana el viento había soplado desde el sureste y había llovido en el noreste de Suecia, lo que había contribuido a que las partículas radiactivas se depositaran en la zona por el fenómeno de deposición húmeda y seca. Todas las pruebas apuntaban hacia la Unión Soviética y por la noche, dos días después de la catástrofe, Moscú admitió que había ocurrido un accidente en Chernóbil. Ucrania era en aquel entonces una de las repúblicas de la ahora extinta Unión Soviética. 

Este accidente puso de manifiesto que era necesario disponer de una red de vigilancia radiológica ambiental detallada y permanente. Así pues, los países que componían la Unión Europea se pusieron manos a la obra y empezaron a desarrollar sus redes automáticas de vigilancia radiológica. Además, el Tratado Euratom establece en sus artículos 35 y 36 que los Estados miembros están obligados a crear las instalaciones necesarias a fin de controlar de modo permanente el índice de radiactividad de la atmósfera, de las aguas y del suelo. 

En este contexto, en junio de 1988 se diseñó lo que sería la red de estaciones en continuo que más tarde pasó a llamarse Red de Estaciones Automáticas (REA), las cuales forman parte de la Red de Vigilancia Radiológica Ambiental (Revira). La REA empezó a funcionar en 1991 con la misión de vigilar en continuo la concentración de partículas alfa, beta, radón y radioyodos; además de la medida de la tasa de radiación gamma. Su instalación finalizó en 1992 e inicialmente estaba compuesta por 24 estaciones dentro del territorio nacional y una estación situada en Penhas Douradas (Portugal). Las estaciones de España estaban en puntos donde existía una estación meteorológica automática del Instituto Nacional de Meteorología (INM, hoy Agencia Estatal de Meteorología, AEMET). 

Para dar cobertura legal a la creación de la red de estaciones automáticas, en la ley 14/1999, de Tasas y Precios Públicos por Servicios Prestados por el Consejo de Seguridad Nuclear, se modificó su disposición adicio nal primera con las funciones asignadas al CSN en la Ley 15/1980, de Creación del Consejo de Seguridad Nuclear, atribuyéndole, en relación con la vigilancia radiológica ambiental, las funciones siguientes:

• Evaluar el impacto radiológico ambiental de las insta laciones nucleares y radiactivas y de las actividades que impliquen el uso de radiaciones ionizantes, de acuerdo con lo establecido en la legislación aplicable
• Controlar y vigilar la calidad radiológica del medio ambiente de todo el territorio nacional, en cumplimiento de las obligaciones internacionales del Estado español en la materia, y sin perjuicio de la competencia que las distintas administraciones públicas tengan atribuidas.
• Colaborar con las autoridades competentes en materia de vigilancia radiológica ambiental fuera de las zonas de influencia de las instalaciones nucleares o radiactivas.

 

Para cumplir ese mandato, el CSN desarrolla su función de vigi lancia radiológica ambiental de forma directa con medios propios, mediante acuerdos con otras instituciones y requiriendo, en el marco de su actividad regu ladora, a los titulares de las instalaciones el desarrollo y mantenimiento de planes de vigilancia radiológica ambiental en su entorno. Adicionalmente a esta red, el CSN dispone de acuerdos específicos con las administraciones autonómicas para ampliar su cobertura dentro de las comunidades autónomas valenciana, catalana, vasca y extremeña.

La antigua Red de Estaciones Automáticas La antigua REA del CSN estaba integrada por 25 estaciones idénticas, distribuidas según se muestra en el mapa que aparece en la figura 1. Las estaciones de la REA se situaban, por acuerdo entre el INM y el CSN, junto a estaciones automáticas de la agencia meteorológica, compartiendo con ellas la infraestructura (instalaciones, alimentación eléctrica y línea de teléfono) y el sistema de comunicaciones, a excepción de las estaciones situadas en el Ciemat (Madrid) y en Penhas Douradas (Portugal), esta última situada en el mismo emplazamiento que una estación de la red automática de vigilancia radiológica de Portugal. Las estaciones que conformaban esta REA, así como su entrada en servicio se muestran en la tabla 1. 

Cada una de las estaciones que integraban la REA del CSN se componía de una estación radiológica automática (ERA) y un discriminador selectivo inteligente de comunicaciones (DSIC). Además, junto a la ERA estaba situada una estación meteorológica automática (EMA) de la red automática del INM. 

La EMA dispone de instrumentación para medir temperatura, humedad relativa del aire, dirección y velocidad del viento, precipitación y en algunas de ellas presión atmosférica.

La ERA disponía de instrumentación para medir radiación gamma ambiental (tasa de dosis equivalente ambiental) y concentración de aerosoles ambientales: partículas alfa y beta, radón y radioyodos. 

La radiación gamma ambiental se medía con una sonda gamma compuesta por dos detectores Geiger-Müller de baja y alta tasa de dosis, que permitían estimar tasas de dosis equivalente ambiental en el rango 10 nSv·h^-1-10 Sv·h^-1. El detector de baja tasa medía tasa de dosis hasta 2 mSv.h^-1 y el detector de alta, hasta 10 Sv.h^-1 estando las dos sondas solapadas en una década. La sonda estaba situada en el exterior del edificio o caseta donde se encuentra la ERA. 

Los aerosoles se medían aspirando aire del exterior del edificio con una bomba de un caudal aproximado de 5- 6 m³ ·h^-1. Este aire se hacía pasar por un calentador para eliminar la humedad antes de atravesar un filtro de papel continuo y un filtro estático de carbón activo. Dichos filtros estaban enfrentados a los respectivos detectores de centelleo de ZnS(Ag) (partículas alfa y beta) y NaI(Tl) (radioyodos). Los resultados de la medida de aerosoles se expresaban en concentraciones de actividad en volumen (Bq·m^-3) de partículas alfa, partículas beta y radioyodos. 

La ERA estimaba la presencia de descendientes de radón a partir de los contajes alfa y beta y mediante un método de pseudo coincidencias basado en la desintegración del 214Po. En la tabla 2 se muestra un resumen de las características que poseían los antiguos sensores de la REA.
 

El DSIC era un equipo de comunicaciones que tenía como función transmitir los parámetros de control del sistema, almacenar y preparar la información obtenida por la ERA y la EMA para su transmisión al Centro de Supervisión y Control (CSC) de la REA a través de la red telefónica conmutada o telefonía GSM. Estaba compuesto por una CPU, una placa de comunicaciones con modem incorporado, una fuente de alimentación y baterías. 

El Centro de Supervisión y Control (CSC) de la red estaba situado en la Sala de Emergencias del CSN (Salem). Estaba compuesto por un terminal informático desde el que se accede al sistema de gestión y comunicaciones de la REA. Este sistema constaba de un conjunto de programas de adquisición y trata miento de los datos obtenidos en las estaciones automáticas radiológicas y meteorológicas. Se trataba de un sistema distribuido y orientado a una red de ordenadores con una estructura cliente/servidor, donde el servidor tenía la misión de adquirir y almacenar los datos recibidos y el cliente, por medio de un explorador HTTP (con soporte Java), accedía al servidor para realizar las tareas relacionadas con la operación y gestión de la red. Los datos almacenados en este sistema permitían hacer cálculos estadísticos sencillos, a la vez que su exportación a la plataforma europea EURDEP (EUropean Radiological Data Exchange Platform).

El grupo de trabajo para la renovación de la REA

Después de más de veinte años de operación, el CSN decidió en 2009 modernizar dicha red de acuerdo con el estado del arte de este tipo de redes, ya que los equipos que la componían empezaban a estar obsoletos. Para ello, se creó un grupo de trabajo en el cual estaban representados el CSN, las comunidades autónomas de Valencia, Cataluña, País Vasco Extremadura, junto con sus apoyos tecnológicos, y el Ciemat (Centro de Investigaciones Energéticas, Medio Ambientales y Tecnológicas). Los apoyos tecnológicos en el caso de la Generalidad de Cataluña fueron la Universidad Rovira i Virgili y la Universidad Politécnica de Cataluña, en el caso del Gobierno Vasco la Universidad del País Vasco y en el caso de la Junta de Extremadura, la Universidad de Extremadura. Para avanzar en los trabajos se crearon siete subgrupos encargados de trabajar en las distintas características que debía tener la nueva red. Estos subgrupos se encargaron de: 

• G1 “Requisitos funcionales de la nueva red (vigilancia y emergencias)”
• G2 “Tipos de radiación, radionúclidos y sensores en función del tipo de red”
• G3 “Transmisión de datos y software de tratamiento de datos”
• G4 “Niveles de alarma y actuaciones”
• G5 “Integración de la RAR en la nueva red. Viabilidad de la integración”
• G6 “Evaluación de las distintas soluciones de estaciones piloto. Valoración económica y comercial”
• G7 “Propuesta de recomendaciones sobre el nuevo modelo de REA. Informe final” 

En el grupo G1 se definieron las características funcionales que debía poseer la nueva REA, que fueron las siguientes: 

• Conceptualmente la nueva red se debería clasificar como mixta entre una red de emergencias y una de vigilancia radiológica en tiempo real, si bien la versatilidad en su diseño debe permitir mover su punto de equilibrio de concepto de red.
• La nueva generación de estaciones de la red debe tener las mismas características analíticas y funcionales, tanto en las estaciones ubicadas en el entorno próximo a las centrales nucleares (zona IA de planificación de emergencias), como en las ubicadas lejos de este entorno, salvo alguna excepción que se indica en el punto 2 de esta propuesta. 
• El objetivo de la nueva red debe ser la detección de las alteraciones puntualmente temporales que registre en sus medidas de concentraciones radiactivas o dosimétricas y no la evaluación del término fuente que las ha producido.
• Todas las estaciones deben cuantificar la tasa de dosis con sondas de alta sensibilidad y de nueva generación, así como la concentración radiactiva en aire mediante espectrometría multicanal efectuada sobre filtro continuo para la retención de aerosoles.
• Las estaciones ubicadas en las zonas próximas a las centrales nucleares antes definidas podrían dotarse adicionalmente de capacidad espectrométrica complementaria que permitiese registrar emisiones en condiciones de inversión atmosférica que impidiese la precipitación de aerosoles. Por otra parte, podrían instalarse adicionalmente estaciones de medida también con capacidad espectroscópica capaces de medir la concentración radiactiva en las aguas procedentes de las centrales, localizando al menos una de ellas lo más próximo posible al punto de evacuación. 
• La capacidad analítica de la red debe posibilitar la detección, entre otros, de los isótopos que se analizan normalmente en los PVRA. 
• Se descarta en definitiva continuar midiendo los valores de actividades alfa y beta totales, así como el nivel del radón, por su bajo significado demostrado durante la experiencia adquirida en la explotación de las redes actuales.  
• El objetivo inicial de nivel mínimo de detección debe situarse en el entorno de los 5 Bq/m³ de actividad en los aerosoles. Por otra parte, los niveles mínimos de detección en agua podrían relacionarse con los establecidos para permitir su consumo. 
• La propuesta de la elección de los radionúclidos de mayor interés y en qué estaciones aplicarían se determinará en el Subgrupo G2. A modo orientativo se indican los siguientes:  

a) Relacionados con liberaciones de material radiactivo procedente de accidentes o incidentes en centrales nucleares: Kr-85, Kr-88, Xe-133, Xe-135, I-131, I-132, I-133, I-135, Te-132, Cs-134, Cs-137, Co-58, Co-60, Mn-54. 

b) Relacionados con determinadas prácticas radiológicas no identificados en el punto anterior: Ir-192, Se-75, Am-241. 

c) Relacionado con un dato de referencia de control de calidad de la medida de los equipos como por ejemplo el Be-7 si fuera posible u otro alternativo. 

 

La nueva REA del CSN  

Después de más de veinte años de operación se propuso acometer la modernización de la red, teniendo en cuenta:

— Los avances tecnológicos disponibles. 

— Las conclusiones del Grupo Técnico para la renovación de la Red de Estaciones Automáticas (GTREA).

— Las lecciones aprendidas tras el accidente de Fukushima.  

Esta nueva red, a diferencia de la anterior, se ha diseñado para atender a situaciones de emergencia, aunque puede usarse para la vigilancia radiológica de todo el territorio nacional en situaciones normales. 

Esta red está complementada con un conjunto de quince estaciones portátiles que podrán ser usadas en caso de emergencia nuclear o radiológica, y pueden ser usadas en cualquier localización geográfica, ya que son de fácil montaje e instalación. La modernización incluye una ampliación del número de estaciones así como una renovación tanto del equipamiento radiométrico como de las conexiones y comunicaciones automáticas con la Sala de Emergencias (Salem) del CSN. 

La justificación del cambio venía motivada por las siguientes razones:

— Tener una red de estaciones automáticas de acuerdo con el estado del arte de este tipo de redes.

— Poseer una red más densa sobre el territorio nacional, que permita una caracterización radiológica en detalle en caso de emergencia radiológica o nuclear, tanto de la población como del medio ambiente.

— Poseer una red homogénea a otras estaciones instaladas en otros países europeos.

— Tener una red que permita cumplir, de una manera más adecuada, los compromisos adquiridos por el CSN relativos al intercambio de datos obtenidos mediante las redes de vigilancia automáticas, tal como se indica en la plataforma EURDEP de la Unión Europea.

— Disponer de una red propia de estaciones en el entorno de las nuevas zonas de planificación para emergencias, la cual sería gestionada íntegramente por el CSN en caso de emergencia nuclear, sin depender de servidumbres de terceras partes.

— Poseer una red de estaciones portátiles fácilmente desplegables en cualquier punto geográfico que pudieran realizar una caracterización radiológica en cualquier zona del territorio nacional en la cual no hubiese cerca una estación fija. 

Así pues, se diseñó una nueva red de estaciones automáticas compuesta por 185 estaciones fijas con capacidad espectrométrica y quince estaciones portátiles. Estas estaciones están divididas en cuatro subgrupos:

— 141 estaciones que poseen sondas de cristal de centelleo NaI (1.5” x 1.5”).

— 24 estaciones que poseen sondas de cristal de centelleo NaI (3.0” x 3.0”).

— 20 estaciones que poseen sondas de cristal de centelleo Br3 La (1.5” x 1.5”)

— 15 estaciones portátiles que tienen sondas Geiger-Müller de baja y alta tasa de dosis, junto con un sensor de pluviometría.

En la figura nº 3 se presenta la ubicación de las 185 estaciones, de acuerdo con el tipo de cristal de centelleo que poseen. La fase de instalación de las 185 sondas duró desde 2019 hasta 2021. En el primer año se sustituyeron 44 estaciones correspondientes a las equipadas con cristal de LaBr3 y NaI (3.0” x 3.0”). En el año 2020 se instalaron 71 estaciones con cristal NaI (1.5” x 1.5”) y en el año 2021 se terminaron por instalar las 70 estaciones restantes con cristal NaI (1.5” x 1.5”). Las quince sondas portátiles se tuvieron a finales de 2018. 

Las estaciones de cristal de centelleo (Sondas SARA-ENVINET)  

Las estaciones que poseen cristal de centelleo de Br₃ La están situadas dentro de las zonas de planificación de emergencias de las centrales nucleares españolas y situadas en los sectores hacia los cuales sopla el viento de acuerdo con los Estudios de Seguridad de dichas centrales. En cada central existen cuatro estaciones de este tipo, salvo en la zona de Ascó-Vandellós donde existen sectores que comparten estaciones. Existe además otra estación en el entorno de la central Santa María de Garoña, que actualmente se encuentra en proceso de desmantelamiento.

Las estaciones que poseen el cristal de centelleo de NaI (3.0” x 3.0”) están situadas principalmente en las ubicaciones de las antiguas estaciones que conformaban la REA inicial.

La estaciones que poseen el cristal de centelleo de NaI (1.5” x 1.5”) están situadas por el resto del territorio nacional. Principalmente están ubicadas en:

— Las zonas de planificación de las centrales nucleares (al menos una por sector de la rosa de los vientos), salvo en aquellos sectores en las que exista sensor de LaBr₃ . Además se han instalado este tipo de sondas en la fábrica de combustibles de Juzbado, el centro de almacenamiento de residuos de media y baja actividad El Cabril y en una localidad próxima a la central nuclear Santa María de Garoña.

— En capitales de provincia en las que no exista una estación con sensor de NaI (3.0” x 3.0”).

— Núcleos de población importantes. 

Este detector gamma espectroscópico in situ autónomo está diseñado para medir y analizar en línea y de forma continua los espectros gamma en condiciones ambientales. SARA es capaz de detectar incluso cambios menores en la composición de los espectros nucleares en el medio ambiente. 

Esto mejora significativamente el reconocimiento de isótopos artificiales. No solo admite la detección rápida de radiación artificial, sino que también puede identificar los isótopos nucleares. Está diseñado para uso en exteriores incluso en entornos hostiles y para un funcionamiento continuo sin ningún tipo de mantenimiento. La unidad detectora sellada herméticamente garantiza una protección óptima para el detector y la electrónica contra las condiciones ambientales. El detector de centelleo basado en NaI(Tl) o LaBr₃ (Ce), junto con el MCA (analizador multicanal) proporcionan una alta resolución de energía en condiciones de funcionamiento a temperatura ambiente. El Linux-PC incorporado e integrado a la sonda permite la identificación de isótopos on line y el fácil intercambio de datos a través de varias interfaces. El protocolo estandarizado ANSI N42.42 permite el uso de muchos programas de software de evaluación de espectros. SARA mide la tasa de dosis gamma total y específica de cada radionúclido en unidades de la tasa equivalente de dosis ambiental H*(10). Para un rango extendido de tasa de dosis gamma, se puede integrar como opción un detector Geiger-Müller (GM) adicional o un espectrómetro de alta tasa de dosis, que es la opción instalada en las sondas.

Los datos técnicos más reseñables de las estaciones que poseen cristal de centelleo se presentan en la tabla 3. 

Las estaciones portátiles (MIRA – ENVINET)

La estación MIRA es un sistema de monitorización de tasa de dosis gamma altamente versátil y muy flexible que mide la tasa de dosis ambiental equivalente H*(10). MIRA se puede utilizar para instalaciones fijas o temporales, así como para aplicaciones móviles. Una característica particular además de su diseño modular es su capacidad de operación autónoma debido al consumo de energía extremadamente bajo. Por lo tanto, puede funcionar durante muchas semanas con su batería integrada o durante un tiempo de funcionamiento ilimitado con el panel solar integrado. Utilizando las tecnologías inalámbricas de transmisión de datos, la comunicación de datos entre MIRA y el Centro de Monitoreo (NMC) utiliza el servicio GPRS/LTE de redes móviles, un enlace de radio (RF) o incluso comunicación satelital Iridium donde se requiere una transmisión redundante o extremadamente confiable.

MIRA puede funcionar con 5 V CC, desde una unidad de alimentación de un teléfono móvil estándar o puede funcionar de forma autónoma con su batería integrada o sistema de células solares. Se puede fijar fácilmente en un poste o en una pared. En combinación con un trípode, MIRA funciona como una estación de monitoreo móvil y puede implementarse rápidamente en situaciones de emergencia. En consecuencia, MIRA posee un receptor GPS integrado que permite el reconocimiento automático de la nueva ubicación después del despliegue. 

Las múltiples capacidades de comunicación de datos permiten numerosas posibilidades de operación y usos. 

Para diferenciar los picos de lavado artificial de los naturales, está disponible un sensor de lluvia integrado en la parte superior de la carcasa del detector que no requiere mantenimiento. 

Dos detectores Geiger-Muller (GM) le proporcionan un amplio rango de detección desde el fondo natural hasta >10 Sv/h. El detector de tasa de dosis baja (LD) permite la detección de cambios menores en la radiación a niveles de fondo dentro de ciclos de detección cortos. El segundo detector (HD) se utiliza para medir tasas de dosis más altas. La carcasa del detector sellada herméticamente protege la electrónica y los detectores de las condiciones externas. Los datos técnicos generales de estas sondas se presentan en la tabla 4.

Las sondas poseen baterías solares que proporcionan una autonomía eléctrica de al menos siete días, y pueden conectarse a la red eléctrica a través de la conexión USB que poseen.

El programa de gestión y control de la red (NMC – ENVINET)

NMC es una solución GIS basada en la web para el monitoreo en tiempo real de parámetros ambientales de las sondas SARA y MIRA, aunque también pueden integrarse otro tipo de sondas de otras marcas comerciales. Su diseño modular con funciones de alarma, estadísticas e intercambio de datos permite un ajuste detallado de las actividades de monitoreo del día a día así como la preparación y respuesta a emergencias. NMC soporta acceso a varias bases de datos SQL.  

NMC recopila datos continuos y discontinuos de un número ilimitado de estaciones de vigilancia radiológica. La funcionalidad GIS amplía las posibilidades de presentación más allá de las numerosas opciones para tablas y gráficos. Se pueden ver todas las estaciones de vigilancia en un mapa, incluidos los valores de medición actuales y el estado en el cual se encuentran todas las estaciones.

Desde el mapa es fácil el acceso a los valores temporales de una determinada estación y se pueden ver los valores máximos y los mínimos. Para cada valor se puede obtener el espectro radiométrico medido por el equipo. Esto se puede realizar para los tres intervalos de muestro definidos en el software (en el caso del CSN dichos intervalos de muestreo son diez minutos, una hora y un día).

El software NMC permite diseñar alarmas para cada estación y cada radionúclido medido. La generación de informes se realiza de forma rápida, fiable y automatizada, así como la importación y exportación de datos e información, y permite el intercambio de datos entre los sistemas y otros actores externos. Además, el software permite hacer cálculos estadísticos sencillos y programar tareas repetitivas, como el envío horario de los datos a EURDEP. Si es necesario hacer cálculos más complejos, los datos se pueden exportar fácilmente a hojas de cálculo. En las figuras 6, 7 y 8 se presentan las distintas representaciones gráficas que NMC es capaz de hacer con un solo clic.

Pinchando con el ratón en cualquier punto de las estaciones se muestra el último valor de tasa de dosis y al pinchar sobre ese valor se muestra la evolución temporal de la tasa de dosis en la estación elegida. Como puede verse en la figura 7, el intervalo temporal puede cambiarse para visualizar más o menos intervalo de tiempo. Al pinchar con el ratón en un determinado punto de la gráfica, se obtiene el espectro obtenido por la sonda (Figura 8).

El espectro obtenido se puede descargar fácilmente en formato ANSI N42.42, para poder ser interpretado en otros programas de análisis de espectros más detallados.