Advances in materials science and engineering assessment of gamma radiation hazards related to geologic materials: comparison of results by field gamma spectrometry and laboratory methods

Geologic materials are a potential source of external gamma radiation in buildings due to the presence of radioisotopes (K-40 and isotopes from U and Th decay families). The contents of these radioisotopes can be evaluated by laboratory analyses that require the extraction of samples, with associated financial and time constraints, and it is also difficult to perform on materials already applied in existing structures. In this work, portable gamma spectrometry results are compared with laboratory analyses in terms of radioisotopes estimations, and the activity concentration index is calculated from them (which assess the conjoint contribution of the different radioisotopes to the external gamma radiation). The studied objects are rocks and their "in situ" weathering products. The results obtained indicate that despite several problems posed by field measurements with portable gamma spectrometry, namely, in terms of the geometric characteristics of the objects measured, this technique has the potential to identify materials with different hazard levels related to external gamma radiation.The Lab2PT-Landscapes, Heritage and Territory laboratory-AUR/04509 is supported by the Portuguese "Fundacao para a Ciencia e a Tecnologia" (Portuguese funds and where applicable the FEDER co-financing, in the aim of the new partnership agreement PT2020 and COMPETE2020-POCI 01 0145 FEDER 007528). The University Institute of Geology of the University of A Coruna (Spain) received support from Xunta de Galicia with funds from "Consolidacion y estructuracion de unidades de investigacion competitivas-Grupo de potencial de crecimiento" (GPC2015/024). The authors would like to thank A. Pinto, F. Dias, M. Cunha, and P. Pereira for help during the field work

Dados de espetrometria gama portátil e tipologia de espaços interiores

Versão dos autoresNeste trabalho são discutidos resultados de análise multivariada de estimativas obtidas por espectrometria gama portátil em espaços interiores de construções na cidade de Braga, com diferentes proporções de granito, para avaliar uma proposta de tipologia dos mesmosEste trabalho foi desenvolvido no âmbito das atividades do Lab2PT- Laboratório de Paisagens, Património e Território (AUR/04509) financiado pela FCT através de fundos nacionais e quando aplicável do cofinanciamento do FEDER, no âmbito dos novos acordos de parceria PT2020 e COMPETE 2020 – POCI-01-0145-FEDER-007528.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Análise comparativa de resultados de espetrometria gama portátil em afloramentos rochosos

São comparadas estimativas de elementos obtidas por espetrometria gama portátil em afloramentos de rochas metamórficas e ígneas, assim como medições de campo e análises laboratoriais para uma das rochas ígneas consideradas, tendo em vista contribuir para a discussão da utilidade da espetrometria portátil técnica na avaliação dos ma teriaisEste trabalho foi desenvolvido no âmbito das atividades do Lab2PT- Laboratório de Paisagens, Património e Território (AUR/04509) financiado pela FCT através de fundos nacionais e quando aplicável do cofinanciamento do FEDER, no âmbito dos novos acordos de parceria PT2020 e COMPETE 2020 – POCI-01-0145-FEDER-007528.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Algumas considerações sobre o estudo estatístico de medições de dose em grãos de argamassas por luminescência estimulada opticamente

Fundação das Universidades PortuguesasMinisterio de Ciencia e Innovación (Espanha)Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT)Ação Integrada E-141”(Fundação das Universidades Portuguesas)/“Acción Integrada PT2009-0077” (Ministerio de Ciencia e Innovación)/PEst-OE/CTE/UI0697/201

Microscopy studies in support of dating of mortars of historical buildings

Fundação das Universidades PortuguesasMinisterio de Ciencia e InnovaciónFundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT

Geological materials and external gamma radiation

A diretiva 2013/59/EURATOM pretende fixar normas de segurança para a exposição a radiações ionizantes (como a radiação gama), incluindo a regulação da comercialização de materiais de construção, podendo ter efeitos restritivos no aproveitamento económico destes. Esta diretiva define um limite para a contribuição dos materiais de construção (incluindo os materiais geológicos) para a radiação gama externa (contribuição avaliada por um índice baseado em estimativas das concentrações de átomos que emitem radiação gama). São revistos os fatores que influenciam a contribuição dos materiais geológicos para a radiação gama externa de espaços interiores, em termos gerais e no caso de estudo de um granito alterado. Os resultados são confrontados com os critérios da diretiva referida, concluindo-se que a mesma poderá ser excessivamente restritiva para os usos atualmente mais comuns da pedra natural (utilização parcial de revestimentos finos). Em situações envolvendo uma maior aplicação de material (e.g. algumas construções históricas), a perigosidade de atingir níveis de radiação acima do valor de referência indicado na diretiva é maior mas é necessário considerar fatores como o tempo de exposição e o uso de revestimentos com nível de radiação inferior ao do material considerado (com implicações em termos de valorização de materiais e opções construtivas).The directive 2013/59 / EURATOM intends to establish safety standards for exposure to ionizing radiation (such as gamma radiation), including the regulation of building materials trade (it could, hence, have restrictive effects on the economic exploitation of this materials). This directive sets a limit on the contribution of building materials (including geological materials) for external gamma radiation (contribution assessed by an index based on quantitative estimations of atoms that emit gamma radiation). The factors that influence the contribution of geological materials for external gamma radiation in interior spaces are reviewed for the general case and for the case of a weathered granite from Braga. Results are compared with the criteria of the considered directive, concluding that this directive could be excessively restrictive for the currently most common uses of natural stone (partial cladding). In situations involving the use of larger amounts of stone (e.g. some historical buildings), the hazard of reaching a radiation level above the reference level proposed in the directive are higher but one needs to consider factors such as exposure time and the use of coatings with radiation level lower than that of the considered material (this could have implications in terms of materials valorisation and constructive options).Este trabalho foi desenvolvido no âmbito das atividades do Lab2PT- Laboratório de Paisagens, Património e Território (AUR/04509) financiado pela FCT através de fundos nacionais e quando aplicável do cofinanciamento do FEDER, no âmbito dos novos acordos de parceria PT2020 e COMPETE 2020 – POCI-01-0145-FEDER-007528. O grupo de investigação CULXEO de que faz parte J. Sanjurjo-Sánchez é financiado pela Xunta de Galicia através do programa “Consolidación e estructuración de unidades de investigación competitivas — Grupo de potencial de crecimiento” (GPC2015/024).info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Perigosidade radiológica na cidade do presente: a contribuição dos materiais de construção para a dose externa resultante da radiação gama

A radioatividade associada com os materiais de construção (pela presença de átomos radioativos) é um dos potenciais riscos que podem afetar as pessoas que ocupam espaços construídos com esses materiais, quer pela via da inalação quer pela via da dose externa associada com a radiação gama. Nesta comunicação pretendemos fazer uma revisão de informações existentes sobre a contribuição de materiais de construção para a dose externa resultante da radiação gama, considerando sobretudo os materiais geológicos (mas as considerações apresentadas estendem-se aos materiais de construção em geral), nomeadamente no contexto das caraterísticas da cidade do presente. É na cidade do presente que vamos ter uma maior diversidade de estruturas, que vão ter uma perigosidade radiológica variável em função dos materiais utilizados e da tipologia de construção. A diversidade dos materiais encontrados pode ir muito além dos limites regionais e podem existir materiais com níveis muito superiores aos dos materiais locais, em proporções e geometrias muito diversas. O processo de envelhecimento das populações na cidade do presente pode, também, implicar maiores tempos de permanência em espaços interiores, aumentando a dose associada com a radiação gama externa.Este trabalho foi desenvolvido no âmbito das atividades do Lab2PT- Laboratório de Paisagens, Património e Território (AUR/04509) financiado pela FCT através de fundos nacionais e quando aplicável do cofinanciamento do FEDER, no âmbito dos novos acordos de parceria PT2020 e COMPETE 2020 – POCI-01-0145-FEDER-007528. O grupo de investigação CULXEO de que faz parte J. Sanjurjo-Sánchez é financiado pela Xunta de Galicia através do programa “Consolidación e estructuración de unidades de investigación competitivas — Grupo de potencial de crecimiento” (GPC2015/024)

Energy Analysis of Bare Electrodynamic Tethers

The design of an electrodynamic tether is a complex task that involves the control of dynamic instabilities, optimization of the generated power (or the descent time in deorbiting missions), and minimization of the tether mass. The electrodynamic forces on an electrodynamic tether are responsible for variations in the mechanical energy of the tethered system and can also drive the system to dynamic instability. Energy sources and sinks in this system include the following: 1) ionospheric impedance, 2) the potential drop at the cathodic contactor, 3) ohmic losses in the tether, 4) the corotational plasma electric field, and 5) generated power and/or 6) input power. The analysis of each of these energy components, or bricks, establishes parameters that are useful tools for tether design. In this study, the nondimensional parameters that govern the orbital energy variation, dynamic instability, and power generation were characterized, and their mutual interdependence was established. A space-debris mitigation mission was taken as an example of this approach for the assessment of tether performance. Numerical simulations using a dumbbell model for tether dynamics, the International Geomagnetic Reference Field for the geomagnetic field, and the International Reference Ionosphere for the ionosphere were performed to test the analytical approach. The results obtained herein stress the close relationships that exist among the velocity of descent, dynamic stability, and generated power. An optimal tether design requires a detailed tradeoff among these performances in a real-world scenario

Cíes Islands: a wind trap in the Ria of Vigo (Galicia, Spain) at the end of the Last Glacial

Las Islas Cíes han constituido un obstáculo para los intensos vientos costeros del Atlántico Norte, especialmente durante las fases glaciares del Cuaternario. Al final del último glaciar el mar descendió más de 100 m por debajo de su nivel actual. Este descenso transformó el archipiélago en un relieve emergido de 300 m de alto, capaz de deflectar el viento y atraer, al mismo tiempo, sedimentos eólicos procedentes de una franja de plataforma continental también emergida. Bajo esta hipótesis, estos materiales eólicos se depositaron cubriendo el contorno de Cíes. Un ejemplo de estos episodios de acreción eólica es el afloramiento de eolianitas situado en la Isla de Monteagudo (Islas Cíes, Galicia, España), interpretado como una duna rampante que estuvo activa desde el final del Pleistoceno Superior, cubriendo parcialmente la vertiente oriental. Con un espesor de más de 3 metros y una edad (OSL) de 35 ka (b2k) en el muro y de 17 ka en el techo de la formación, este depósito es una prueba de la eolización desarrollada en la costa de Galicia durante miles de años, interrumpida al cesar los aportes durante el postglaciar holocenoCies Islands have been an obstacle to the intense coastal winds from the North Atlantic, especially during the Quaternary glacial cycles. At the end of the Last Glacial period, the local sedimentary-record shows that sea-level decreased more than 100 m below present level. This sea-level drop transformed the archipelago into an emerged relief 300 m high, which probably deflected the wind and, at the same time, was able to capture aeolian sediments coming from a strip of the continental shelf also emerged. Under this hypothesis, these aeolian materials were deposited covering the contour of Cies Islands. An example of these aeolian accretion processes is the eolianites outcrop located at Monteagudo Island (Cies Islands, Galicia, Spain) interpreted as a climbing-dune which was active from the end of the Upper Pleistocene, partially covering the eastern slope. This deposit more than 3 meters thick with an OSL age of 35 ky (b2k) at the base and 17 ky at the top, is an evidence of the aeolisation developed in the Galician coast for thousands of years, finally disrupted when aeolian-supplies were suspended during Holocene post-glacia

Post-depositional processes of elemental enrichment inside dark nodular masses of an ancient aeolian dune from A Coruña, Northwest Spain

This paper focuses on a residual ancient aeolian climbing dune from Punta Penaboa (A Coruña, Northwest Spain) showing evidence of post-depositional weathering, particularly the presence of dark brown nodular masses. The partitioning of trace elements between nodular masses and host sand during post-depositional weathering of the dune is investigated in this work, with the main objective of studying the elemental enrichment patterns in the dark masses. Data of the concentrations of chemical elements were obtained by instrumental neutron activation analysis (INAA) and complemented by mineralogical and microchemical studies, using X-ray powder diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) / energy dispersive X-ray spectrometry (EDS). The dune was dated by optically stimulated luminescence (OSL) , yielding an age of 300ka B.P.. The dark nodular masses preserved the dune sand structure, without defined concentric layers, suggesting an early stage of formation. They consist mainly of quartz grains cemented by clay materials enriched in the majority of the elements studied, especially in Mn, Co, Ba, Sb, Ce, Tb, Th, As, Zr and Hf. The post-depositional transformations of the dune were most likely influenced by migration of chemical compounds from the surrounding slope deposits and granitic rocks, as well as microbial activity that promoted metals concentration in the solutions percolating through the pore network of the dune. Seasonal changes in the redox potential were required to produce the accumulation of Mn and other trace elements in the dune pore network and to promote the fractionation between Ce4+ and trivalent rare earth elements that was observed in the geochemical patterns