43
UNIVERZA V LJUBLJANI PEDAGOŠKA FAKULTETA JERNEJ GORENC RADON IN NJEGOVI POTOMCI DIPLOMSKO DELO LJUBLJANA, 2018

JERNEJ GORENC RADON IN NJEGOVI POTOMCI DIPLOMSKO DELOpefprints.pef.uni-lj.si/5379/1/JG_DN.pdf · V diplomskem delu sem na kratko predstavil radioaktivnost, opisal, kaj je radon in

  • Upload
    others

  • View
    3

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: JERNEJ GORENC RADON IN NJEGOVI POTOMCI DIPLOMSKO DELOpefprints.pef.uni-lj.si/5379/1/JG_DN.pdf · V diplomskem delu sem na kratko predstavil radioaktivnost, opisal, kaj je radon in

UNIVERZA V LJUBLJANI

PEDAGOŠKA FAKULTETA

JERNEJ GORENC

RADON IN NJEGOVI POTOMCI

DIPLOMSKO DELO

LJUBLJANA, 2018

Page 2: JERNEJ GORENC RADON IN NJEGOVI POTOMCI DIPLOMSKO DELOpefprints.pef.uni-lj.si/5379/1/JG_DN.pdf · V diplomskem delu sem na kratko predstavil radioaktivnost, opisal, kaj je radon in

UNIVERZA V LJUBLJANI

PEDAGOŠKA FAKULTETA DVOPREDMETNI UČITELJ, FIZIKA IN MATEMATIKA

JERNEJ GORENC

Mentor: izr. prof. dr. BOJAN GOLLI

Somentor: docent dr. GREGOR BAVDEK

RADON IN NJEGOVI POTOMCI

DIPLOMSKO DELO

LJUBLJANA, 2018

Page 3: JERNEJ GORENC RADON IN NJEGOVI POTOMCI DIPLOMSKO DELOpefprints.pef.uni-lj.si/5379/1/JG_DN.pdf · V diplomskem delu sem na kratko predstavil radioaktivnost, opisal, kaj je radon in
Page 4: JERNEJ GORENC RADON IN NJEGOVI POTOMCI DIPLOMSKO DELOpefprints.pef.uni-lj.si/5379/1/JG_DN.pdf · V diplomskem delu sem na kratko predstavil radioaktivnost, opisal, kaj je radon in

Zahvala

Iskreno se zahvaljujem svoji druţini, ki me je v času študija podpirala in vzpodbujala. Hvala

za tako dobro okolje v času študija.

Najlepša hvala mentorju dr. Bojanu Golliju in somentorju dr. Gregorju Bavdku, da sta me

sprejela pod svoje mentorstvo. Hvala za vso strokovno pomoč, ki sta jo namenila mojemu

diplomskemu delu.

Zahvaljujem se dr. Janji Vaupotič za strokovne nasvete in pomoč pri izvedbi merjenj. Hvala

za izposojeno opremo in vso dobro voljo med sodelovanjem.

Hvala mojemu dekletu Niki Kavšek, ki mi je ves čas stala ob strani in me podpirala. Najlepše

se zahvaljujem za vzpodbudo med časom študija in pisanja diplomskega dela.

Page 5: JERNEJ GORENC RADON IN NJEGOVI POTOMCI DIPLOMSKO DELOpefprints.pef.uni-lj.si/5379/1/JG_DN.pdf · V diplomskem delu sem na kratko predstavil radioaktivnost, opisal, kaj je radon in

Izvleček Namen diplomskega dela je spoznati radioaktivni plin radon (

222Rn) s stališča fizikalnih

lastnosti, merske metode za merjenje radioaktivnosti v prostoru in izvesti meritve. V

teoretičnem delu sta predstavljeni razpadna veriga radona in postopek vzpostavitve

ravnovesja med radonom in njegovimi razpadnimi produkti. Razloţeni so mehanizmi vstopa

radona v okolje in prostor ter kaj vpliva na koncentracijo radona. V merskem delu sta opisani

dve metodi za merjenje razpadov alfa v mešanici zraka in metoda za merjenja razpadov beta

in gama trdnih razpadnih produktov, ujetih v filtru sesalca. Metoda z alfa-scintilacijsko celico

nam da kot rezultat aktivnost alfa mešanice zraka in radona v trenutku, ko je bil ta vzorec

odvzet. Merjenje s kontinuirnim merilnikom nam da serijo odčitkov aktivnosti alfa v enournih

intervalih. Iz teh podatkov lahko izračunamo povprečno dozo, ki jo prejemamo. Zadnja

metoda, s katero merimo aktivnost prašnih delcev na filtru z Geiger-Mullerjevo cevjo (razpadi

beta in gama), je najbolj preprosta, oprema pa je mnogo laţje dostopna. Zanima nas, ali je

moţno s to metodo pridobiti dovolj zanesljivo oceno aktivnosti zaradi prisotnosti radona v

zraku.

Ključne besede: radon, razpadna veriga, razpadni produkt, meritev

Page 6: JERNEJ GORENC RADON IN NJEGOVI POTOMCI DIPLOMSKO DELOpefprints.pef.uni-lj.si/5379/1/JG_DN.pdf · V diplomskem delu sem na kratko predstavil radioaktivnost, opisal, kaj je radon in

Abstract

The aim of my thesis is to describe the physical properties of radioactive gas radon (222

Rn), to

get to know the methods for measuring radioactivity in housesand to preform some typical

measurements. In the theoretical part the radon decay chain is described as well as the

process of establishing equilibrium between radon and its daughter products. The

mechanisms of how radon enters the environment and buildings are explained along with

factors that affect the concentration of radon in the air. In the experimental part of the thesis

two methods for measuring alpha particles in the air are presented and described as well as a

method for measuring beta and gamma particles from solid radon daughter products. With

alpha-scintillation cells we measure alpha activity of radon and its decay products at the time

the sample was taken. By measuring with continuous alpha particle meter we obtain

the information how the activity in the room is changing in time. Using these data we can

calculate average dose of radiation in that room. Finally we measure beta and gamma activity

of solid radon daughter products that got caught up on the filter of a vacuum cleaner using

the Geiger-Muller counter. This is the simplest method for measuring radioactivity in the air.

Comparing this method to the method using alpha-scintillation cells we try to find out if they

are sufficiently well correlated and assess the reliability of the method.

Key words: radon, decay chain, daughter product, measurement

Page 7: JERNEJ GORENC RADON IN NJEGOVI POTOMCI DIPLOMSKO DELOpefprints.pef.uni-lj.si/5379/1/JG_DN.pdf · V diplomskem delu sem na kratko predstavil radioaktivnost, opisal, kaj je radon in

Kazalo vsebine UVOD ..................................................................................................................................................... 1

TEORETIČNI DEL ................................................................................................................................ 3

1. OSNOVNI POJMI RADIOAKTIVNOSTI................................................................................. 3

2. RADON ....................................................................................................................................... 4

2.1. Radon v okolju .................................................................................................................... 4

2.2. Radon v prostoru ................................................................................................................. 6

2.3. Razpadna veriga radona ...................................................................................................... 7

2.4. Ravnovesje radona z njegovimi potomci ............................................................................ 9

EMPIRIČNI DEL .................................................................................................................................. 10

3. METODE DELA....................................................................................................................... 10

3.1. Načrt merjenja ................................................................................................................... 10

3.2. Metode merjenja ................................................................................................................ 10

4. REZULTATI MERITEV .......................................................................................................... 13

4.1. Merjenje absolutne aktivnosti radona z uporabo alfa-scintilacijskih celic ........................ 13

4.2. Merjenje aktivnosti na vzorcih z Geiger-Mullerjevim števcem ........................................ 15

4.3. Meritve s kontinuirnim merilnikom .................................................................................. 22

4.4. Primerjava rezultatov alfa-scintilacijske metode in merjenja s kontinuirnim merilnikom 30

ZAKLJUČEK ........................................................................................................................................ 31

LITERATURA IN VIRI ....................................................................................................................... 32

PRILOGE .............................................................................................................................................. 33

Page 8: JERNEJ GORENC RADON IN NJEGOVI POTOMCI DIPLOMSKO DELOpefprints.pef.uni-lj.si/5379/1/JG_DN.pdf · V diplomskem delu sem na kratko predstavil radioaktivnost, opisal, kaj je radon in

Kazalo slik Slika 1-Razpadna veriga urana ................................................................................................................ 7

Slika 2-tloris kleti v gospodarskem objektu .......................................................................................... 18

Kazalo tabel Tabela 1-Radioaktivne lastnosti radonovih potomcev ............................................................................ 8

Tabela 2-Rezultati merjenja z alfa-scintilacijskimi celicami ................................................................ 13

Tabela 3-Rezultati merjenja z Geiger-Mullerjevim števcem ................................................................ 15

Tabela 4-Primerjava alfa-scintilacijske metode z metodo merjenja aktivnosti na filtru ....................... 16

Tabela 5-Rezultati merjenja aktivnosti na filtru v kleti ......................................................................... 19

Tabela 6-Rezultati merjenja aktivnosti na filtru v kraškem poţiralniku ............................................... 20

Kazalo grafov Graf 1-Rezultati merjenja z alfa-scintilacijskimi celicami .................................................................... 14

Graf 2-Primerjava alfa-scintilacijske metode z metodo merjenja aktivnosti na filtru ........................... 16

Graf 3-Rezultati merjenja s kontinuirnim merilnikom - soba Matjaţ ................................................... 22

Graf 4-Rezultati merjenja s kontinuirnim merilnikom - kuhinja........................................................... 23

Graf 5-Rezultati merjenja s kontinuirnim merilnikom - kmečka soba .................................................. 24

Graf 6-Rezultati merjenja s kontinuirnim merilnikom - kopalnica ....................................................... 26

Graf 7-Rezultati merjenja s kontinuirnim merilnikom - soba Jernej ..................................................... 27

Graf 8-Rezultati merjenja s kontinuirnim merilnikom - hodnik spodaj ................................................ 28

Graf 9-Rezultati merjenja s kontinuirnim merilnikom - spalnica ......................................................... 29

Graf 10- Primerjava rezultatov alfa-scintilacijske metode in merjenja s kontinuirnim merilnikom ..... 30

Page 9: JERNEJ GORENC RADON IN NJEGOVI POTOMCI DIPLOMSKO DELOpefprints.pef.uni-lj.si/5379/1/JG_DN.pdf · V diplomskem delu sem na kratko predstavil radioaktivnost, opisal, kaj je radon in

Univerza v Ljubljani – Pedagoška fakulteta Gorenc Jernej; diplomsko delo

1

UVOD

Radon (222

Rn) je radioaktivni ţlahtni plin, ki nastane pri alfa razpadu radija (226

Ra). Količine

radioaktivnosti v prostoru zaradi radona so v zadnjih časih predmet mnogih raziskav, ki

kaţejo na velik interes po oceni kontaminacije z radonom v prostorih, v katerih preţivljamo

največ časa. Povečana radioaktivnost zaradi radona je neposredno posledica povečane

količine plina radona v tistem okolju, saj je radioaktivni razpad spontan dogodek in nanj ne

vplivajo pogoji okolja. Koncentracije radona in njegovih kratkoţivih potomcev so začeli bolj

aktivno preučevati takrat, ko je več rudarjev zbolelo za pljučnim rakom. Ugotovili smo, da je

bil razlog njihovega obolenja prekomerna koncentracija radona in njegovih potomcev v

jamah, v katerih so delali. Nadaljnje raziskave so pokazale, da je prekomerna koncentracija

radona v prostoru lahko doseţena tudi v bivalnih in delavnih prostorih, kar je sproţilo večje

zanimanje in povečalo aktivnost raziskovalcev na tem področju. V okviru projekta »Slovenski

projekt radon« so bile ţe med letoma 1990 in 1992 izvedene meritve koncentracij radona v

vseh 730 vrtcih in 890 osnovnih in srednjih šolah po Sloveniji. Rezultati meritev so bili

presenetljivi in nič kaj vzpodbudni. Izkazalo se je, da je bila preseţena drţavna meja

koncentracije aktivnosti radona 400 Bq/m3 (enota Becquerell je pojasnjena v naslednjem

poglavju) v kar 45 vrtcih in 78 šolah [1]. Svetovna organizacija za zdravje (WHO - World

health organization) pravi, da je pribliţno 14 % vseh rakavih pljučnih obolenj posledica

prekomerne koncentracije radona [2], kar ga uvršča na drugo mesto, takoj za kajenjem [3].

Svetovna organizacija, ki se ukvarja s posledicami radiacije zaradi radona UNSCEAR trdi, da

v povprečju radon prispeva 42 % deleţ celotne radiacije, ki jo prejme človek zaradi naravnih

in umetnih virov. Za razliko od kozmične ali katere druge oblike radiacije lahko koncentracijo

radona v prostorih, kjer ţivimo, opazno zmanjšamo. Mnoge drţave imajo določene referenčne

meje za koncentracijo aktivnosti radona od 74 Bq/m3 v ZDA do 4000 Bq/m

3 v Češki republiki

in kot ţe prej omenjeno 400 Bq/ m3 v Sloveniji. Če rezultati izvedenih meritev preseţejo

referenčno mejo, se na tem mestu izvajajo ukrepi za zmanjševanje koncentracije [2].

V diplomskem delu sem na kratko predstavil radioaktivnost, opisal, kaj je radon in izpostavil

njegove fizikalne značilnosti. Razloţil sem proces razpadanja radona na razpadne produkte,

opisal razpadno verigo radona in razpadne čase posameznih radonovih produktov. Razloţil

sem vzpostavitev ravnovesja radona z njegovimi razpadnimi produkti, zakaj je pomembno, da

vemo, kdaj je ravnovesje vzpostavljeno in kako se vzpostavi. V empiričnem delu sem nato

izvedel tri tipe meritev in primerjal rezultate med njimi. Metode, ki sem jih uporabil, so

Page 10: JERNEJ GORENC RADON IN NJEGOVI POTOMCI DIPLOMSKO DELOpefprints.pef.uni-lj.si/5379/1/JG_DN.pdf · V diplomskem delu sem na kratko predstavil radioaktivnost, opisal, kaj je radon in

Univerza v Ljubljani – Pedagoška fakulteta Gorenc Jernej; diplomsko delo

2

merjenje aktivnosti radona s pomočjo alfa-scintilacijskih celic, merjenje aktivnosti radona s

kontinuirnim merilnikom in merjenje aktivnosti prašnih delcev na filtru. Vsaka od teh meritev

ima določene prednosti in slabosti, rezultati pa omogočijo bralcu bolj realen pogled v

poznavanje problema.

Page 11: JERNEJ GORENC RADON IN NJEGOVI POTOMCI DIPLOMSKO DELOpefprints.pef.uni-lj.si/5379/1/JG_DN.pdf · V diplomskem delu sem na kratko predstavil radioaktivnost, opisal, kaj je radon in

Univerza v Ljubljani – Pedagoška fakulteta Gorenc Jernej; diplomsko delo

3

TEORETIČNI DEL

1. OSNOVNI POJMI RADIOAKTIVNOSTI

Radioaktivnost je pojav, pri katerem jedra elementa razpadajo v manjša jedra. Pri tem se

zmanjša mirovna energija jedra, razliko energije pa atom izseva v prostor. Ta izsev je lahko:

- foton pri razpadu gama,

- elektron ali pozitron pri razpadu beta,

- helijevo jedro pri razpadu alfa.

Elementu, ki nastane ob razpadu nekega jedra, pravimo potomec elementa, iz katerega

nastane, skupek vseh potomcev v razpadni verigi nekega elementa pa razpadni produkti.

Aktivnost nekega vzorca nam pove število razpadov na časovno enoto. Po francoskemu

fiziku Henriju Becquerelu imenujemo en razpad na sekundo Becquerel in ga označimo z Bq.

Aktivnost zraka merimo glede na število razpadov na prostorsko enoto zraka, torej v Bq/m3

[4]. Kako hitro nek element razpada lahko opišemo bodisi z njegovo razpadno konstanto λ, ki

nam pove verjetnost razpada, ali z njegovim razpolovnim časom ⁄, to je čas, v katerem

razpade polovica atomov nekega elementa [5]. Med seboj sta nasprotno povezani z enačbo

.

Aktivnost elementa je odvisna zgolj od količine elementa in njegove razpadne konstante.

Aktivnost se s časom spreminja po enačbi

.

Tu je aktivnost ob času . Razpadne produkte zato smiselno delimo na kratkoţive

(nekaj ur) in dolgoţive (nekaj let).

Page 12: JERNEJ GORENC RADON IN NJEGOVI POTOMCI DIPLOMSKO DELOpefprints.pef.uni-lj.si/5379/1/JG_DN.pdf · V diplomskem delu sem na kratko predstavil radioaktivnost, opisal, kaj je radon in

Univerza v Ljubljani – Pedagoška fakulteta Gorenc Jernej; diplomsko delo

4

2. RADON

Radon v okolju 2.1.

Večina radona nastane globoko pod površjem Zemlje kot razpadni produkt radija (226

Ra), ki je

del razpadne verige urana (238

U). Uran je dolgoţiv radioaktivni element, saj je njegova

razpolovna doba 4,5 milijarde let. To pomeni, da ga je od nastanka Zemlje razpadlo pribliţno

pol in se njegova aktivnost s časom skoraj ne spreminja (podrobneje je razpadna veriga

opisana v poglavju 2.3). Skupaj z ostalimi zemeljskimi plini se radon zaradi konvekcijskega

toka giblje proti površju.

Na količino radona, ki vstopi na površje (in tudi v prostor), vplivajo naslednji dejavniki:

vsebnost urana v kamninah,

velikost in sestava zrn kamnine,

tektonske in seizmične značilnosti,

prisotnosti fluidov,

poroznost kamnin,

vlaţnost kamnin,

temperaturne in tlačne razlike med kamninami in zunanjim zrakom [6].

Zgoraj omenjeni dejavniki vplivajo na splošno spreminjanje koncentracije plina na površju

Zemlje. Ugotovitve so pokazale, da prihaja tako do opaznih sezonskih sprememb

koncentracije radona kot tudi dnevnih in urnih sprememb [2]. Sonce, ki ogreva Zemljo,

povzroči večje turbulence. Slednje vpliva na hitrejše gibanje radona v stran od Zemljinega

površja. Kot posledica temperaturnih sprememb v jutranjih urah lahko nastane temperaturna

inverzija, ki močno zmanjša mešalne sposobnosti ozračja, zato se tedaj radon zadrţuje bliţje

tlom. Ti pojavi vplivajo na dnevne in urne spremembe koncentracije radona v ozračju, ki se

lahko razlikujejo tudi za faktor 10 [7].

Radon se v okolju hitro meša z zrakom. Tedaj aktivnosti zaradi radona na prostem znašajo

pribliţno 5 Bq/m3 [5].

Aktivnost se zaradi radona na globini 1 m običajno giblje med 100 in 500 kBq/m3, v ozračju

pa le redko preseţe 50 Bq/m3 zraka [6].

Page 13: JERNEJ GORENC RADON IN NJEGOVI POTOMCI DIPLOMSKO DELOpefprints.pef.uni-lj.si/5379/1/JG_DN.pdf · V diplomskem delu sem na kratko predstavil radioaktivnost, opisal, kaj je radon in

Univerza v Ljubljani – Pedagoška fakulteta Gorenc Jernej; diplomsko delo

5

Ugotavljanje koncentracij radona v okolju je izhodišče za izvajanje meritev v zaprtih

prostorih [7].

Page 14: JERNEJ GORENC RADON IN NJEGOVI POTOMCI DIPLOMSKO DELOpefprints.pef.uni-lj.si/5379/1/JG_DN.pdf · V diplomskem delu sem na kratko predstavil radioaktivnost, opisal, kaj je radon in

Univerza v Ljubljani – Pedagoška fakulteta Gorenc Jernej; diplomsko delo

6

Radon v prostoru 2.2.

Kot smo ţe omenili, so koncentracije radona v zemlji velike, tako je smiselno, da največ

radona vstopi v zgradbe prek tal. V prostor lahko radon vstopi preko razpok v tlakih, skozi

katere ga vsrkava podtlak v zgradbah, ali prek difuzije. Oba mehanizma sta posledici

temperaturnih ter tlačnih razlik med notranjim zrakom in zrakom v okolju. Na tlačne razlike

vpliva tudi Venturi pojav, ki ga ustvarja veter, ko piha preko dimnikov, odprtin in razpok.

Vsrkavanje v prostor zaradi zgornjih vplivov največ prispeva h koncentraciji radona v

prostoru [7]. Ker največ radona v prostor vstopi prek tal, je razumljivo, da se ga največ nahaja

v kletnih prostorih. Poleg tega so takšni prostori navadno slabo prezračevani, kar še dodatno

vpliva na povišano koncentracijo radona [5]. Direktiva Evropske unije iz 5. decembra 2013

narekuje, da v vseh članskih drţavah povprečna letna koncentracija radona v prostoru in

delovnem okolju ne sme presegati 300 Bq/m3

[8]. Slovenija se bo najverjetneje v kratkem

pridruţila tej ureditvi in spremenila trenutno mejo, ki je 400 Bq/m3.

Nekateri gradbeni materiali emanirajo radon v prostor (plin uhaja iz kamnine). Ta mehanizem

je predvsem posledica razpada radija v materialih vulkanskega izvora. Poleg vsebnosti radija

je za emanacijo v prostor nujna poroznost materiala, ki omogoča izhajanje plina iz trdnine.

Primeri takšnih kamnin so poro beton, mavčne plošče in tuf (vrsta sedimentne kamnine).

Našteti materiali lahko opazno vplivajo na koncentracijo radona v prostoru [7].

Tretji mehanizem vstopa radona v prostor, kot tudi v okolje, je prek vode, s katero skupaj

potuje iz globin na površje. Med vode, ki nosijo s sabo radon, štejemo zaloge, ki potujejo

skozi oziroma so shranjene na območjih z bogato koncentracijo urana v kamninah.

Koncentracija radona, ki pride v okolje skupaj z vodo, se lahko še bolj poveča ob dobri

pretočnosti ali uparevanju. Tovrstne probleme so odkrili v pralnicah, kjer so koncentracije

radona visoko presegale dovoljene vrednosti, ki jih določa WHO [7]. Znanstveniki so izvedli

meritve radona, ki vstopi v prostor prek vode med tuširanjem. V tem času je zelo dobra

pretočnost vode. Prišli do ugotovitev, da lahko nastopijo kratkotrajna povišanja koncentracije

radona [9]. Velja pripomniti, da iz mešanice v vodi izstopi samo plin radon in ne tudi njegovi

potomci, ki so trdni delci. To pomeni kratkotrajno neravnovesje med radonom in njegovimi

razpadnimi produkti (več o ravnovesju je zapisano v poglavju 2.4).

Page 15: JERNEJ GORENC RADON IN NJEGOVI POTOMCI DIPLOMSKO DELOpefprints.pef.uni-lj.si/5379/1/JG_DN.pdf · V diplomskem delu sem na kratko predstavil radioaktivnost, opisal, kaj je radon in

Univerza v Ljubljani – Pedagoška fakulteta Gorenc Jernej; diplomsko delo

7

Razpadna veriga radona 2.3.

Pri opisu razpadne verige ţelimo obrazloţiti razpad in mehanizem razpada posameznega jedra

atoma, saj je za pravilno interpretacijo meritev pomembno poznati in razumeti ravno ta

proces. Glavni cilj je poznavanje zaporedja razpadnih produktov in njihove razpolovne čase.

Slika 1-Razpadna veriga urana [11]

Na sliki je prikazana celotna razpadna veriga urana. Slika prikazuje proces radioaktivnega

razpadanja elementov od urana (238

U) do radija (226

Ra), ki večinoma razpadajo v zemeljski

skorji, od radona (222

Rn) do vključno polonija (214

Po), ki jih lahko zaznamo z merjenjem in

Page 16: JERNEJ GORENC RADON IN NJEGOVI POTOMCI DIPLOMSKO DELOpefprints.pef.uni-lj.si/5379/1/JG_DN.pdf · V diplomskem delu sem na kratko predstavil radioaktivnost, opisal, kaj je radon in

Univerza v Ljubljani – Pedagoška fakulteta Gorenc Jernej; diplomsko delo

8

nazadnje od svinca (210

Pb) do svinca (206

Pb), ki je stabilen. Radij z razpadom alfa razpade v

radon, ki se kot plin giblje proti površju. Pri merjenju aktivnosti v zraku bomo torej zaznali

prisotnost radona in njegovih razpadnih produktov, medtem ko prisotnosti radija in ostalih

predhodnikov ne bomo zaznali.

O radonovih potomcih pravimo, da so kratkoţivi zaradi relativno kratkih razpolovnih dob.

Tabela prikazuje, kolikšna je razpolovna doba posameznega radonovega produkta in kakšen

je njegov mehanizem razpada. Elementi, ki jih zaznavajo naprave za merjenje, so v tabeli

osenčeni.

element razpolovna doba mehanizem razpada

radon 222

Rn 3,8 dni α

polonij 218

Po 3,1 min α

svinec 214

Pb 26,8 min β

bizmut 214

Bi 19,7 min β

polonij 214

Po 164 μs α

svinec 210

Pb 21 let β

bizmut 210

Bi 5 dni β

polonij 210

Po 138 dni α

svinec 206

Pb stabilen

Tabela 1 Radioaktivne lastnosti radonovih potomcev

Page 17: JERNEJ GORENC RADON IN NJEGOVI POTOMCI DIPLOMSKO DELOpefprints.pef.uni-lj.si/5379/1/JG_DN.pdf · V diplomskem delu sem na kratko predstavil radioaktivnost, opisal, kaj je radon in

Univerza v Ljubljani – Pedagoška fakulteta Gorenc Jernej; diplomsko delo

9

Ravnovesje radona z njegovimi potomci 2.4.

Metode merjenja aktivnosti oziroma razpadov niso izolirane na merjenje radioaktivnosti

radona, temveč so povezane tudi z radioaktivnostjo njegovih potomcev in ostalih sevalcev. To

je razumljivo, saj lahko z napravo zaznavamo denimo razpade alfa, ti pa so lahko produkt

različnih sevalcev. Cilj je torej poznati oziroma predvidevati, kateri so ti sevalci in kolikšne

deleţe prispevajo k skupni radioaktivnosti v prostoru. Iz znanih razpolovnih časov radona in

njegovih potomcev ter njihovih mehanizmov razpada lahko določimo, kateri elementi

prispevajo k skupni aktivnosti v prostoru.

Denimo, da se v prostoru pojavi radon, njegovih razpadnih produktov pa še ni (podoben

primer dobimo, ko radon vstopi v prostor prek vode). Pravimo, da je radon v neravnovesju s

svojimi potomci. Če bi tedaj izmerili radioaktivnost, bi bila ta manjša kot nekoliko kasneje,

tedaj namreč seva samo radon. Čez nekaj časa del radona razpade in tako bi hkrati imeli dva

sevalca alfa (222

Rn in Polonij 218

Po). Nato bi nekaj polonija razpadlo na svinec (214

Pb), ki je

prav tako radioaktiven (sevalec beta). Tedaj bi bili v prostoru ţe trije sevalci. Podobno se

razpadna veriga nadaljujejo vse do svinca (210

Pb), ki ga pri merjenju smatramo kot stabilnega

zaradi dolge razpolovne dobe.

Za natančno merjenje radioaktivnosti, ki je posledica radona in za korektno interpretiranje

rezultatov je nujno poznati postopek vzpostavitve ravnovesja med radonom in njegovimi

razpadnimi produkti. V ravnovesje z radonom dokaj hitro pride 218

polonij, čigar razpolovni

čas je le 3,1 minute, nekoliko kasneje v ravnovesje vstopi 214

svinec (razpolovni čas: 26,8

min). Za njim skoraj hkrati vstopita v ravnovesje 214

bizmutij in 214

polonij, saj ima 214

polonij

izjemno kratek razpolovni čas (164 μs). Naslednji v razpadni verigi radona je 210

svinec, ki ga

zaradi relativno dolge razpolovne dobe obravnavamo kot stabilnega [10]. Ker je prispevek

radioaktivnosti svinca 210

Pb minimalen, je tudi prispevek njegovih razpadnih produktov 210

Bi

in 210

Po zanemarljiv. Čas vzpostavitve ravnovesja med radonom in njegovimi razpadnimi

produkti je pribliţno 3 ure.

Po treh urah imamo torej tri alfa sevalce (222

Rn, 218

Po in 214

Po), od katerih vsak prispeva enak

deleţ alfa razpadov [5]. Prav tako imamo štiri beta sevalce (214

Pb, 214

Bi, 210

Pb in 210

Bi), ki so

tudi v ravnovesju.

Page 18: JERNEJ GORENC RADON IN NJEGOVI POTOMCI DIPLOMSKO DELOpefprints.pef.uni-lj.si/5379/1/JG_DN.pdf · V diplomskem delu sem na kratko predstavil radioaktivnost, opisal, kaj je radon in

Univerza v Ljubljani – Pedagoška fakulteta Gorenc Jernej; diplomsko delo

10

EMPIRIČNI DEL

3. METODE DELA

3.1. Načrt merjenja

V diplomskem delu sem izvedel tri tipe meritev. Izmeril sem trenutno aktivnost radona in

njegovih potomcev v svojem domu z uporabo alfa-scintilacijskih celic. Za tem sem v istih

prostorih opravil meritve s kontinuirnim merilnikom, ki vrednosti aktivnosti alfa odčita vsako

uro. Opazoval sem spreminjanje koncentracije radona tekom dneva in izračunal kolikšna je

povprečna koncentracija radona v posameznem prostoru. Tretji tip meritev sem opravil z

merjenjem aktivnosti vzorca prahu na HEPA filtru (prašni filter za mikrodelce) z Geiger-

Mullerjevo cevjo. Po opravljenih meritvah sem ugotavljal, ali je sevanje, ki ga je zaznal

Geiger-Mullerjev števec, posledica radonovih razpadnih produktov.

V Hrastovem Dolu, kjer ţivim, je sredi vasi kraški poţiralnik. Na tem mestu sem izmeril

aktivnost na HEPA filtru zunaj in znotraj poţiralnika. Ugotavljal sem, ali lahko aktivnost

pripišemo radonovim razpadnim produktom. Podobno meritev sem izvedel tudi v domači

kleti, ki je ločena od hiše.

3.2. Metode merjenja

3.2.1. Merjenje koncentracije radona z alfa-scintilacijskimi celicami

Na Institutu Joţef Stefan mi je dr. Janja Vaupotič omogočila izposojo alfa-scintilacijskih

celic. Cilj merjenja je bil ugotoviti, kolikšne so aktivnosti alfa zaradi radona v mojem domu

ob času odvzema vzorca. Vzorčni postopek je precej enostaven. Najprej sem moral zagotoviti

ustrezne pogoje za odvzem vzorcev zraka. Prostore sem zaprl za nekaj več kot 6 ur (v

splošnem jih je najbolje zapreti ponoči). Nato sem vzel oštevilčeno alfa-scintilacijsko celico,

za katero sem pred tem ţe ugotovil aktivnost ozadja. S pomočjo tlačilke sem izmenjal zrak iz

prostora v celico. Poskrbel sem, da se je izmenjalo vsaj 5 volumnov zraka. Za našo tlačilko je

to pomenilo 30 stiskov. Zapisal sem vzorčevalno mesto in čas odvzema. V vzorcu zraka, ki

sem ga zajel, še ni bilo vzpostavljeno ravnovesje med radonom in njegovimi potomci, zato

sem moral pred analizo vzorcev počakati 3 ure.

Page 19: JERNEJ GORENC RADON IN NJEGOVI POTOMCI DIPLOMSKO DELOpefprints.pef.uni-lj.si/5379/1/JG_DN.pdf · V diplomskem delu sem na kratko predstavil radioaktivnost, opisal, kaj je radon in

Univerza v Ljubljani – Pedagoška fakulteta Gorenc Jernej; diplomsko delo

11

Posamezno alfa-scintilacijsko celico sem postavil na merilnik, ki prešteva razpade alfa. Celica

je iz notranje strani prevlečena s cinkovim sulfidom, spodaj pa je nalepljeno steklo. Njeno

delovanje je podobno delovanju foto-pomnoţevalke. Na merilniku sem nastavil čas štetja na

10 min in pričel preštevanje razpadov. V tabelo sem zapisal čas meritve in rezultat v obliki

števila razpadov/10 min. Vsak vzorec sem preštel dvakrat in izračunal povprečje izmerjenih

aktivnosti. Merilna metoda je precej natančna, hitra in je odlična baza za nadaljnje merjenje,

vendar pa nam rezultat (kot bomo spoznali pri merjenju s kontinuirnim merilnikom) ne poda

povprečne prejete doze radioaktivnosti zaradi radona (v splošnem nas ta podatek veliko bolj

zanima). Zavedati se moramo, da nam rezultat pove radioaktivnost vzorca v tistem trenutku,

ta pa je zaradi 6-urne zaprtosti prostora najverjetneje pretirana.

3.2.2. Aktivnost vzorca na filtru

Na konec cevi sesalca sem namestil filter, na katerega se veţejo mikrodelci (prah), nato sem

vklopil sesalec in 2 minuti prečrpaval zrak skozi filter. Na filtru so se nabrali prašni delci, z

njimi tudi trdni razpadni produkti radona, ki se veţejo na te delce. Po izteku dveh minut sem

sesalec izklopil in filter postavil pod Geigerjev števec. Za izbran časovni interval sem zapisal

prešteto število razpadov. Zavedati se je potrebno, da Geigerjev števec beleţi razpade gama in

beta sevalcev, ki jih v razpadni verigi radona predstavljata 214

Pb in 214

Bi. Ta metoda ni najbolj

primerna za merjenje aktivnosti radonovih potomcev, saj radon razpada z razpadom alfa.

Sevanji beta in gama, ki ju zaznamo, ne izvirata nujno iz razpadnih produktov plina radona;

lahko sta posledica kozmičnega sevanja ali kakšne druge oblike sevanja. Odločil sem se, da

preverim, ali obstaja kakšna opazna povezava med izmerjenim gama in beta sevanjem ter

koncentracijo radona; z drugimi besedami, ali sta gama in beta sevanje v hiši preteţno

posledica radona. Hkrati sem z isto metodo pomeril tudi aktivnosti na dveh zanimivih

lokacijah (vkopana klet in kraški poţiralnik). V primeru dobrega ujemanja rezultatov iz

prvega dela z rezultati merjenja z alfa-scintilacijskimi celicami lahko izračunamo umeritveni

koeficient in tako rezultate iz drugega dela (merjenje v poţiralniku in kleti) pretvorimo v

aktivnost.

Page 20: JERNEJ GORENC RADON IN NJEGOVI POTOMCI DIPLOMSKO DELOpefprints.pef.uni-lj.si/5379/1/JG_DN.pdf · V diplomskem delu sem na kratko predstavil radioaktivnost, opisal, kaj je radon in

Univerza v Ljubljani – Pedagoška fakulteta Gorenc Jernej; diplomsko delo

12

3.2.3. Merjenje s kontinuirnim merilnikom

Kontinuirni merilnik Radon Scout je merilnik sevanja alfa, ki v daljšem časovnem obdobju

vsako uro zapiše po eno meritev. Cilj merjenja s kontinuirnim merilnikom je bil ugotoviti,

kakšna je povprečna aktivnost zaradi radona v prostoru in tudi kakšna so nihanja

koncentracije tekom dneva. Rezultat meritve je predstavljen kot graf odčitanih aktivnosti na

vsako uro. Iz teh posameznih rezultatov sem lahko izračunal povprečno aktivnost radona in

njegovih potomcev v prostoru. Meritev navadno poteka vsaj nekaj tednov, še bolje pa celo

leto. Na ta način so zajeta vsa dnevna in sezonska nihanja koncentracij, rezultati pa so najbolj

realni. Sam sem meritve izvajal po dva dneva v vsakem prostoru, saj sezonska nihanja

koncentracije radona niso predmet moje raziskave. Bolj me je zanimalo, kako koncentracija

radona niha tekom dneva in kako je odvisna od prezračevanja.

V mojem primeru sem dva merilnika prestavljal po osmih prostorih hiše, kot rečeno v prostor,

za dva dneva. Pri takem načinu merjenja je nujno predvidevanje rezultatov za posamezen

prostor. Merilnike moramo namreč premikati od prostora z najniţjo do prostora z najvišjo

koncentracijo. Tako se izognemo kontaminaciji merilnika, ki bi lahko v primeru, da ga

premaknemo iz prostora z višjo koncentracijo v prostor z niţjo koncentracijo, dajal napačne

(previsoke) rezultate. Tu sem si pomagal s prej izmerjenimi absolutnimi aktivnostmi radona

in njegovih potomcev s pomočjo alfa-scintilacijskih celic.

Page 21: JERNEJ GORENC RADON IN NJEGOVI POTOMCI DIPLOMSKO DELOpefprints.pef.uni-lj.si/5379/1/JG_DN.pdf · V diplomskem delu sem na kratko predstavil radioaktivnost, opisal, kaj je radon in

Univerza v Ljubljani – Pedagoška fakulteta Gorenc Jernej; diplomsko delo

13

4. REZULTATI MERITEV

4.1. Merjenje absolutne aktivnosti radona z uporabo alfa-

scintilacijskih celic

Z metodo merjenja absolutne aktivnosti z alfa-scintilacijskimi celicami sem izmeril in

izračunal aktivnosti v osmih različnih prostorih hiše. Te meritve so predstavljale osnovo za

nadaljnje merjenje s kontinuiranim merilnikom. Iz priloţenih skic pritličja in prvega

nadstropja v prilogah 1 in 2 so razvidna mesta odvzetih vzorcev. Te sem kasneje analiziral na

Institutu Joţef Stefan.

Tabela 2 prikazuje rezultate merjenja. V vrstici tabele so po vrstnem redu zapisani

vzorčevalno mesto, število celice, konstanta celice, število impulzov vzorca, čas merjenja

vzorca, število impulzov ozadja, čas merjenja ozadja, rezultat, absolutna napaka in nazadnje

povprečje dveh rezultatov ter povprečje napak. Čas odvzema vzorca in analiziranja le-tega sta

izvzeta iz tabele za namen večjega prikaza vseh ostalih podatkov. Bralec lahko vzame na

znanje, da je v povprečju od odvzema vzorca do analize minilo 8 ur. Celotna tabela je

priloţena v prilogi 3.

vzorčevalno

mesto

št.

celice

b

[Bq/m3]

Nv

[imp]

t0

[s]

N0

[imp]

t0

[s]

A

[Bq/m3]

ΔA

[Bq/m3]

A

[Bq/m3]

Δ A

[Bq/m3]

Kopalnica 810 0,00129 96 10 21 10 100 15

111 14 810 0,00129 113 10 21 10 123 14

Soba mami 811 0,00131 510 10 13 10 653 29

650 29 811 0,00131 506 10 13 10 648 29

Hodnik

spodaj

820 0,00125 242 10 21 10 305 22 306 22

820 0,00125 243 10 21 10 307 22

Kabinet 821 0,00132 509 10 22 10 638 29

645 29 821 0,00132 520 10 22 10 653 29

Kmečka soba 834 0,00121 416 10 23 10 563 29

557 29 834 0,00121 407 10 23 10 550 29

Soba Matjaž 835 0,00128 138 10 13 10 169 16

159 16 835 0,00128 122 10 13 10 148 15

Soba Jernej 838 0,00127 124 10 14 10 151 15

147 15 838 0,00127 119 10 14 10 144 15

Kuhinja 839 0,00126 120 10 7 10 157 15

159 15 839 0,00126 123 10 7 10 161 15

Tabela 2 – Rezultati merjenja z alfa-scintilacijskimi celicami

Page 22: JERNEJ GORENC RADON IN NJEGOVI POTOMCI DIPLOMSKO DELOpefprints.pef.uni-lj.si/5379/1/JG_DN.pdf · V diplomskem delu sem na kratko predstavil radioaktivnost, opisal, kaj je radon in

Univerza v Ljubljani – Pedagoška fakulteta Gorenc Jernej; diplomsko delo

14

Graf 1 – Rezultati merjenja z alfa-scintilacijskimi celicami

Komentar:

Rezultati so me sprva presenetili. Pričakoval sem, da bo v spodnjih prostorih povečana

koncentracija radona, v zgornjih pa nekoliko manjša. V dveh sobah in kabinetu se rezultati

ujemajo s pričakovanji. Hiša je namreč stara in nepodkletena. Tla so zagotovo razpokana, kar

povzroča večje prepuščanje radona v prostor. Na hodniku je bila aktivnost manjša. Ta rezultat

je pričakovan, saj je le-ta direktno povezan z zgornjim prostorom, kar zmanjša razmerje med

površino tal in volumnom prostora. Nadvse presenetljivi sta se mi sprva zdeli meritvi vzorcev

iz kuhinje in kopalnice, saj sta tam aktivnosti znatno manjši kot aktivnosti ostalih prostorov

pritličja. Tekom analiziranja sem se spomnil, da sta bila prav ta dva prostora pred nekaj leti

prenovljena. Med prenovo smo tla izravnali z izravnalno maso, ki je očitno zelo dobro zaprla

pore v tleh. Menim, da je lahko to dobra smernica za ukrepanje k zmanjševanju koncentracije

radona v ostalih prostorih pritličja. V zgornjem nadstropju so rezultati smiselni glede na

rezultate merjenja v spodnjih prostorih. Aktivnost je pribliţno štirikrat manjša.

111

650

306

645

557

159 147 159

Bq/m3

100 Bq/m3

200 Bq/m3

300 Bq/m3

400 Bq/m3

500 Bq/m3

600 Bq/m3

700 Bq/m3

800 Bq/m3

Kopalnica Soba mami Hodnik spodaj Kabinet Kmečka soba Soba Matjaž Soba Jernej Kuhinja

P R O S T O R

Rezultati meritev z alfa-scintilacijskimi celicami

Page 23: JERNEJ GORENC RADON IN NJEGOVI POTOMCI DIPLOMSKO DELOpefprints.pef.uni-lj.si/5379/1/JG_DN.pdf · V diplomskem delu sem na kratko predstavil radioaktivnost, opisal, kaj je radon in

Univerza v Ljubljani – Pedagoška fakulteta Gorenc Jernej; diplomsko delo

15

4.2. Merjenje aktivnosti na vzorcih z Geiger-Mullerjevim števcem

Izmerjene aktivnosti na vzorcih z Geigerjevim števcem sem primerjal z izmerjenimi

aktivnostmi radona, določenimi z alfa-scintilacijsko metodo. Za merjenje sem poskušal

zagotoviti podobne pogoje kot pri vzorčenju zraka v alfa-scintilacijskih celicah pred tem.

Postavil sem konstantni čas sesanja (2 min) in čas štetja razpadov z Geigerjevim števcem (100

s). Izmerke sem zapisal v spodnjo tabelo. Pri analizi podatkov moramo biti previdni, saj nas

lahko številke zavajajo v razmišljanje o linearni korelaciji med izmerjeno aktivnostjo in

dejansko koncentracijo aktivnosti radona.

Najprej sem izmeril aktivnost ozadja, ki je znašala 23 impulzov v 100 s. Pri vseh naslednjih

podanih rezultatih sem aktivnost ozadja ţe odštel, torej lahko bralec upošteva, da se rezultati

nanašajo na aktivnost vzorca.

Splošni podatki, ki se nanašajo na vse meritve:

Čas prečrpavanja zraka: 120 s

Čas štetja vzorcev: 100 s

Prešteti impulzi ozadja (100 s): 23 imp

4.2.1. Rezultati merjenja aktivnosti na filtru z Geiger-Mullerjevim števcem

Prostor N [imp]

Kopalnica 331

Soba mami 632

Hodnik spodaj 356

Kabinet 980

Kmečka soba 390

Soba Matjaţ 72

Soba Jernej 87

Kuhinja 370

Tabela 3 – Rezultati merjenja z Geiger-Mullerjevim števcem

Page 24: JERNEJ GORENC RADON IN NJEGOVI POTOMCI DIPLOMSKO DELOpefprints.pef.uni-lj.si/5379/1/JG_DN.pdf · V diplomskem delu sem na kratko predstavil radioaktivnost, opisal, kaj je radon in

Univerza v Ljubljani – Pedagoška fakulteta Gorenc Jernej; diplomsko delo

16

4.2.2. Primerjava alfa-scintilacijske metode z metodo merjenja z Geiger-

Mullerjevim števcem

Ţelel sem primerjati rezultate meritev z alfa-scintilacijsko metodo in rezultate meritev

aktivnosti na filtrih z Geiger-Mullerjevim števcem. Ker je rezultat merjenja z alfa-

scintilacijskimi celicami podan v Bq/m3, rezultat merjenja z Geigerjevo cevjo pa samo v

impulzih in nam ne pove dejanske aktivnosti v zraku, ju ne moremo neposredno primerjati. V

ta namen sem seštel vse rezultate in izračunal, kolikšen del aktivnosti predstavlja izmerjena

aktivnost v posameznem prostoru.

Prostor N [imp] delež [%] Δ A [Bq/m3] delež [%]

Kopalnica 331 10,3 111 4,1

Soba mami 632 19,6 650 23,8

Hodnik spodaj 356 11,1 306 11,2

Kabinet 980 30,5 645 23,6

Kmečka soba 390 12,1 557 20,4

Soba Matjaţ 72 2,2 159 5,8

Soba Jernej 87 2,7 147 5,4

Kuhinja 370 11,5 159 5,8

Skupaj 3218 100,0 2734 100,0

Tabela 4 – Primerjava alfa-scintilacijske metode z metodo merjenja aktivnosti na filtru

Graf 2 – Primerjava alfa-scintilacijske metode z metodo merjenja aktivnosti na filtru

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

Kopalnica Sobamami

Hodnikspodaj

Kabinet Kmečkasoba

SobaMatjaž

SobaJernej

Kuhinja

Del

ež [

%]

Prostor

Primerjava deležev

Aktivnost na filtru Alfa-scintilacijska metoda

Page 25: JERNEJ GORENC RADON IN NJEGOVI POTOMCI DIPLOMSKO DELOpefprints.pef.uni-lj.si/5379/1/JG_DN.pdf · V diplomskem delu sem na kratko predstavil radioaktivnost, opisal, kaj je radon in

Univerza v Ljubljani – Pedagoška fakulteta Gorenc Jernej; diplomsko delo

17

Komentar:

Iz zgornjega grafa je razvidno, da pri obeh merjenjih dobimo podobne relativne aktivnosti za

posamezen prostor. To pomeni, da lahko izračunamo koeficient med obema seštevkoma in ga

uporabimo za določitev pribliţne aktivnosti v spodnjih dveh meritvah, kjer merimo aktivnost

na filtru za kraški poţiralnik in klet. Izračunamo koeficient, iz grafa pa vemo, da bo potrebno

upoštevati kar veliko napako.

Iz izračuna je razvidno, da se konstanta nanaša na čas štetja 100 s.

Meritev z različnima metodama nisem izvajal hkrati, zato je to še dodatni dejavnik, ki vpliva,

da se deleţi ne ujemajo popolnoma. Razlike med rezultati so lahko posledica 'slabe' metode,

gotovo pa koncentracija potomcev v zraku ni bila popolnoma enaka pri obeh merjenjih. V

prihodnosti upam, da bom lahko meritve ponovno izvedel in bolj natančno preveril korelacijo

med rezultati po obeh metodah.

Page 26: JERNEJ GORENC RADON IN NJEGOVI POTOMCI DIPLOMSKO DELOpefprints.pef.uni-lj.si/5379/1/JG_DN.pdf · V diplomskem delu sem na kratko predstavil radioaktivnost, opisal, kaj je radon in

Univerza v Ljubljani – Pedagoška fakulteta Gorenc Jernej; diplomsko delo

18

4.2.3. Kletni prostor v gospodarskem objektu

Kletni prostor v gospodarskem objektu je skoraj v celoti vkopan v zemljo in ima zgolj eno

majhno okno. Talno površino predstavlja tanka plast betona, ki izgleda precej porozen. V

prostoru je večje število razpok, ki so lahko potencialne vstopne točke radona. Prostor je

večino časa zaprt, zato je prezračevanje minimalno (v prostor vstopimo v povprečju trikrat

tedensko).

Vzorčenje:

1. Znotraj kleti

2. Pred vhodom v klet

Skica prostora:

Slika 2 – Klet v gospodarskem objektu

Page 27: JERNEJ GORENC RADON IN NJEGOVI POTOMCI DIPLOMSKO DELOpefprints.pef.uni-lj.si/5379/1/JG_DN.pdf · V diplomskem delu sem na kratko predstavil radioaktivnost, opisal, kaj je radon in

Univerza v Ljubljani – Pedagoška fakulteta Gorenc Jernej; diplomsko delo

19

Rezultati:

Opomba: Čas vzorčenja in preštevanja je enak kot v prvem delu merjenja (tv=120 s, tp=100 s).

Vrednosti N v tabeli je ţe odšteto ozadje 32 imp.

Lokacija vzorca N [imp] A [Bq/m3]

Znotraj kleti 5872 4991

Pred vhodom v klet 98 83

Tabela 5 – Rezultati merjenja aktivnosti na filtru v kleti

Izračunana aktivnost:

Opomba: Iz postopka izračuna koeficienta v prejšnjem razdelku (razdelek 4.2.2.) izvemo, da

je podatek N število impulzov v 100 s.

Komentar:

Izračunana aktivnost v kleti je precej visoka. Od meritev v hiši se razlikuje za faktor 10, hkrati

pa tudi močno presega mejno vrednost, ki je v Sloveniji 400 Bq/m3. Kljub temu je strah pred

vstopom v tak prostor nepotreben, saj se v njem ne zadrţujemo veliko časa in tako le malo

vpliva na dnevno dozo radioaktivnosti, ki jo prejmemo.

Page 28: JERNEJ GORENC RADON IN NJEGOVI POTOMCI DIPLOMSKO DELOpefprints.pef.uni-lj.si/5379/1/JG_DN.pdf · V diplomskem delu sem na kratko predstavil radioaktivnost, opisal, kaj je radon in

Univerza v Ljubljani – Pedagoška fakulteta Gorenc Jernej; diplomsko delo

20

4.2.4. Kraški požiralnik na sredi vasi

Kraške jame so predmet mnogih raziskav na področju merjenja radona. Tudi sam ţelim

izkoristiti priloţnost in pomeriti aktivnost v lokalnem poţiralniku. Ta je valjaste oblike s

premerom pribliţno 1 metra, v globino pa sega 3 metre. Vzorec je bil merjen tik nad dnom

poţiralnika. Poleg tega sem pomeril aktivnost vzorca na oddaljenosti 5 metrov od poţiralnika

in jih primerjal med seboj.

Vzorčenje:

1. Tik nad dnom poţiralnika

2. Zunaj poţiralnika

Skica požiralnika:

Slika 3 – Kraški požiralnik

Rezultati:

Lokacija vzorca N [imp] A [Bq/m3]

Na dnu poţiralnika 9037 7681

Zunaj poţiralnika 41 35

Tabela 6 – Rezultati merjenja aktivnosti na filtru v kraškem požiralniku

Page 29: JERNEJ GORENC RADON IN NJEGOVI POTOMCI DIPLOMSKO DELOpefprints.pef.uni-lj.si/5379/1/JG_DN.pdf · V diplomskem delu sem na kratko predstavil radioaktivnost, opisal, kaj je radon in

Univerza v Ljubljani – Pedagoška fakulteta Gorenc Jernej; diplomsko delo

21

Komentar:

Aktivnost na dnu poţiralnika je ogromna, čeprav ima poţiralnik na zgornji strani majhno

odprtino. Rezultat potrjuje naša teoretična izhodišča, ki pravijo, da je kraška pokrajina bolj

izpostavljena višjim koncentracijam radona zaradi poroznosti kamnin.

Page 30: JERNEJ GORENC RADON IN NJEGOVI POTOMCI DIPLOMSKO DELOpefprints.pef.uni-lj.si/5379/1/JG_DN.pdf · V diplomskem delu sem na kratko predstavil radioaktivnost, opisal, kaj je radon in

Univerza v Ljubljani – Pedagoška fakulteta Gorenc Jernej; diplomsko delo

22

4.3. Meritve s kontinuirnim merilnikom

Grafi prikazujejo spreminjanje aktivnosti radona in njegovih produktov v enournih časovnih

intervalih. Komentar posameznega grafa bo pomagal bralcu razumeti izrisane krivulje. Za

vsak prostor sem izračunal tudi povprečno aktivnost radona in njegovih alfa sevajočih

razpadnih produktov v tem prostoru. Grafi so urejeni po vrsti. Najprej so prikazani rezultati

meritev merilnika RS67 in nato rezultati merilnika RS695.

Merilnik RS67

Soba Matjaž (od 6. 6. 2018 do 8. 6. 2018)

Graf 3 – Rezultati merjenja s kontinuirnim merilnikom - soba Matjaž

Povprečna aktivnost: (289 ± 20) Bq/m3

Komentar: Ţe pri prvi meritvi lahko opazimo, da aktivnost, za katero vemo, da je posledica

koncentracije radona, v prostoru niha. Največje vrednosti dobimo v jutranjem času, najmanjše

pa v popoldanskem. Ponoči koncentracija naraste. Dodatna zanimivost je ta, da smo lahko pri

meritvah absolutne koncentracije radona s pomočjo alfa-scintilacijskih celic ugotovili enako

koncentracijo radona tako v Matjaţevi sobi, kot v kuhinji, in sicer 159 Bq/m3. Pri meritvah s

kontinuirnim merilnikom smo zaznali precej višje vrednosti.

0

100

200

300

400

500

600

12:00:00 0:00:00 12:00:00 0:00:00 12:00:00 0:00:00

Soba Matjaž

Page 31: JERNEJ GORENC RADON IN NJEGOVI POTOMCI DIPLOMSKO DELOpefprints.pef.uni-lj.si/5379/1/JG_DN.pdf · V diplomskem delu sem na kratko predstavil radioaktivnost, opisal, kaj je radon in

Univerza v Ljubljani – Pedagoška fakulteta Gorenc Jernej; diplomsko delo

23

Kuhinja (od 8. 6. 2018 do 10. 6. 2018)

Graf 4 – Rezultati merjenja s kontinuirnim merilnikom - kuhinja

Povprečna aktivnost: (259 ± 21) Bq/m3

Komentar: Graf, ki prikazuje aktivnost radona v kuhinji, je nekoliko manj reprezentativen.

Razlog za to je najverjetneje ta, da kuhinja povezuje različne prostore in je večkrat tudi

neposredno povezana z zunanjim pritokom zraka, saj so vrata proti hodniku le redko zaprta.

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

12:00:00 0:00:00 12:00:00 0:00:00 12:00:00 0:00:00

Kuhinja

Page 32: JERNEJ GORENC RADON IN NJEGOVI POTOMCI DIPLOMSKO DELOpefprints.pef.uni-lj.si/5379/1/JG_DN.pdf · V diplomskem delu sem na kratko predstavil radioaktivnost, opisal, kaj je radon in

Univerza v Ljubljani – Pedagoška fakulteta Gorenc Jernej; diplomsko delo

24

Kmečka soba (od 10. 6. 2018 do 12. 6. 2018)

Graf 5 – Rezultati merjenja s kontinuirnim merilnikom - kmečka soba

Povprečna aktivnost: (401 ± 18) Bq/m3

Komentar: Aktivnost v kmečki sobi je precej konsistentna. Popoldne vidimo zmanjšano

aktivnost, ponoči pa aktivnost naraste. Razlog je verjetno ta, da podnevi prostor zračimo v

hodnik, kjer je manjša aktivnost radona, ponoči pa je navadno ta prostor zaprt ali pa vsaj

priprt.

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

12:00:00 0:00:00 12:00:00 0:00:00 12:00:00 0:00:00

Kmečka soba

Page 33: JERNEJ GORENC RADON IN NJEGOVI POTOMCI DIPLOMSKO DELOpefprints.pef.uni-lj.si/5379/1/JG_DN.pdf · V diplomskem delu sem na kratko predstavil radioaktivnost, opisal, kaj je radon in

Univerza v Ljubljani – Pedagoška fakulteta Gorenc Jernej; diplomsko delo

25

Kabinet (od 12. 6. 2018 do 14. 6. 2018)

Povprečna aktivnost: (780 ± 16) Bq/m3

Komentar: Aktivnost radona v kabinetu je precej visoka. To ni presenetljivo, saj je prostor le

malo zračen, tlaki v prostoru pa so stari. V prostor ne zahajamo veliko, kadar pa vanj

vstopimo (to je bilo na začetku in na koncu grafa), se tamkajšnji zrak hitro premeša z zrakom

v spalnici, saj je kabinet zelo majhen. Nihanja v osrednjem delu grafa ne znam z gotovostjo

pojasniti, najverjetneje pa je to odraz sprememb v temperaturi in tlaku tekom dneva.

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

12:00:00 0:00:00 12:00:00 0:00:00 12:00:00 0:00:00

Kabinet

Page 34: JERNEJ GORENC RADON IN NJEGOVI POTOMCI DIPLOMSKO DELOpefprints.pef.uni-lj.si/5379/1/JG_DN.pdf · V diplomskem delu sem na kratko predstavil radioaktivnost, opisal, kaj je radon in

Univerza v Ljubljani – Pedagoška fakulteta Gorenc Jernej; diplomsko delo

26

Merilnik RS695

Kopalnica (od 6. 6. 2018 do 8. 6. 2018)

Graf 6 – Rezultati merjenja s kontinuirnim merilnikom - kopalnica

Povprečna aktivnost: (125 ± 31) Bq/m3

Komentar: Spreminjanje aktivnosti radona v kopalnici je smiselno. V večernem in nočnem

času se aktivnost poveča. Preko dneva pa je zaradi zračenja in uporabljanja prostora aktivnost

manjša.

0

50

100

150

200

250

300

12:00:00 0:00:00 12:00:00 0:00:00 12:00:00 0:00:00

Kopalnica

Page 35: JERNEJ GORENC RADON IN NJEGOVI POTOMCI DIPLOMSKO DELOpefprints.pef.uni-lj.si/5379/1/JG_DN.pdf · V diplomskem delu sem na kratko predstavil radioaktivnost, opisal, kaj je radon in

Univerza v Ljubljani – Pedagoška fakulteta Gorenc Jernej; diplomsko delo

27

Soba Jernej (od 8. 6. 2018 do 10. 6. 2018)

Graf 7 – Rezultati merjenja s kontinuirnim merilnikom - soba Jernej

Povprečna aktivnost: (142 ± 31) Bq/m3

Komentar: Tudi v svoji sobi sem opazil, da je aktivnost podnevi precej manjša kot ponoči.

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

12:00:00 0:00:00 12:00:00 0:00:00 12:00:00 0:00:00

Soba Jernej

Page 36: JERNEJ GORENC RADON IN NJEGOVI POTOMCI DIPLOMSKO DELOpefprints.pef.uni-lj.si/5379/1/JG_DN.pdf · V diplomskem delu sem na kratko predstavil radioaktivnost, opisal, kaj je radon in

Univerza v Ljubljani – Pedagoška fakulteta Gorenc Jernej; diplomsko delo

28

Hodnik spodaj (od 10. 6. 2018 do 12. 6. 2018)

Graf 8 – Rezultati merjenja s kontinuirnim merilnikom - hodnik spodaj

Povprečna aktivnost: (280 ± 23) Bq/m3

Komentar: Najniţjo aktivnost smo v hodniku zasledili v poznem popoldnevu. To je

smiselno, saj smo tedaj vsi doma in najbolj zračimo hodnik skozi vhodna vrata. Desetega

junija lahko vidimo porast aktivnosti od desete ure dalje, kar je tudi čas, ko prenehamo

odpirati vhodna vrata. Zanimivo je, da je v noči iz 11. 6. na 12. 6. aktivnost pričela naraščati

šele po prvi uri zjutraj. Spomnil sem se, da smo se tisti dan druţili pred vhodom, kar je tudi

pomenilo podaljšano zračenje prostora.

0

100

200

300

400

500

600

700

12:00:00 0:00:00 12:00:00 0:00:00 12:00:00 0:00:00

Hodnik spodaj

Page 37: JERNEJ GORENC RADON IN NJEGOVI POTOMCI DIPLOMSKO DELOpefprints.pef.uni-lj.si/5379/1/JG_DN.pdf · V diplomskem delu sem na kratko predstavil radioaktivnost, opisal, kaj je radon in

Univerza v Ljubljani – Pedagoška fakulteta Gorenc Jernej; diplomsko delo

29

Spalnica (od 12. 6. 2018 do 21. 6. 2018)

Graf 9-Rezultati merjenja s kontinuirnim merilnikom - spalnica

Povprečna aktivnost: (243 ± 27) Bq/m3

Komentar: Ko sem pomeril aktivnost radona v spalnici z alfa-scintilacijskimi celicami, sem

dobil precej visoke vrednosti. Za razliko od kmečke sobe in kabineta, kjer so bili rezultati

prav tako visoki in kjer se ne zadrţujemo veliko časa, je ta prostor dnevno bolj v uporabi s

strani moje mame. Posledično sem kontinuirno meritev v tem prostori izvajal dlje časa z

namenom, da bi dobil bolj verodostojne rezultate. Merjenje je pokazalo zelo zanimive

vrednosti. V prvih dveh dneh je bila aktivnost radona v prostoru relativno visoka (okrog 700

Bq/m3). Zatem je bila aktivnost vseskozi izjemno nizka (okrog 150 Bq/m

3). Dejavnik, ki

vpliva na ta rezultat, je nedvomno prezračevanje. Prva dva dneva merjenja mame ni bilo

doma, soba pa je bila večinoma zaprta. Takoj po njeni vrnitvi vidimo upad aktivnosti. Ker

mama redno zrači svojo sobo podnevi in ponoči, je aktivnost radona precej pod mejno

vrednostjo, kot jo določa nova evropska direktiva (300 Bq/m3). Na tem primeru lahko vidimo,

Page 38: JERNEJ GORENC RADON IN NJEGOVI POTOMCI DIPLOMSKO DELOpefprints.pef.uni-lj.si/5379/1/JG_DN.pdf · V diplomskem delu sem na kratko predstavil radioaktivnost, opisal, kaj je radon in

Univerza v Ljubljani – Pedagoška fakulteta Gorenc Jernej; diplomsko delo

30

kolikšen vpliv ima zračenje prostora na dozo radioaktivnosti, ki jo prejme človek zaradi

radona. Rezultat, ki je bil pred tem malce zaskrbljujoč za zdravje, se je pokazal za popolno

nerealnega, pod pogojem, da prostor dobro zračimo.

4.4. Primerjava rezultatov alfa-scintilacijske metode in merjenja s

kontinuirnim merilnikom

Primerjal sem rezultate, ki sem jih dobil pri merjenju z uporabo alfa-scintilacijskih celic in

povprečne vrednosti, ki sem jih izračunal iz rezultatov kontinuirnega merjenja. Ker je rezultat

obeh meritev podan v enoti Bq/m3, lahko aktivnosti direktno primerjamo. Iz grafa je razvidno,

da so rezultati za posamezen prostor pribliţno enaki, lahko pa se tudi razlikujejo. Na rezultat

močno vpliva zračenje prostora. To se je izkazalo v sobi moje mame. Povsod drugod, kjer

prostore manj zračimo, ni bilo takšnih odstopanj.

Graf 10 – Primerjava rezultatov alfa-scintilacijske metode in merjenja s kontinuirnim merilnikom

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

Kopalnica Mami Hodnik Kabinet Kmečka Matjaž Jernej Kuhinja

A [

Bq

/m3 ]

Prostor

Primerjava rezultatov

Povprečje kontinuirnih meritev Alfa-scintilacijska metoda

Page 39: JERNEJ GORENC RADON IN NJEGOVI POTOMCI DIPLOMSKO DELOpefprints.pef.uni-lj.si/5379/1/JG_DN.pdf · V diplomskem delu sem na kratko predstavil radioaktivnost, opisal, kaj je radon in

Univerza v Ljubljani – Pedagoška fakulteta Gorenc Jernej; diplomsko delo

31

ZAKLJUČEK

Prebrana literatura mi je pomagala razumeti, kako je koncentracija radona povezana z

naravnimi vplivi. Poznavanje mehanizmov vstopa radona v okolje in prostor ter vplivov, ki te

mehanizme okrepijo ali pa koncentracijo zmanjšujejo, je ključno za dobro razumevanje in

interpretiranje merskih rezultatov.

Z opravljenimi meritvami sem doumel velik spekter variabilnosti rezultatov meritev. Lahko

rečem, da je merjenje aktivnosti radona precej nekonsistentno prav zaradi dnevnih variacij in

pogojev merjenja. Rezultati, ki jih dobimo pri merjenju absolutne koncentracije, ne

predstavljajo doze radiacije, ki jo prejemamo od radona. Ta je namreč pogojena tudi z

ţivljenjskimi navadami. Za natančno določitev prejete doze sevanja od radona in njegovih

potomcev bi bilo potrebno izvesti dolgotrajne kontinuirne meritve, katerih rezultati bi

zajemali urne, dnevne in sezonske variacije.

Page 40: JERNEJ GORENC RADON IN NJEGOVI POTOMCI DIPLOMSKO DELOpefprints.pef.uni-lj.si/5379/1/JG_DN.pdf · V diplomskem delu sem na kratko predstavil radioaktivnost, opisal, kaj je radon in

Univerza v Ljubljani – Pedagoška fakulteta Gorenc Jernej; diplomsko delo

32

LITERATURA IN VIRI

[1] Vaupotič J, Kobal I. (2005). Radon exposure in Slovenian kindergartens and schools.

International Congress Series 1276: 375-6.

[2] Tsapalov A, Kovler K. (2017). Indoor radon regulation using tabulated values of temporal

radon variation. Journal of Environmental Radioactivity: 59-72.

[3] Yong-jun Y, Yun-feng Z, Xio-tao D, De-xin D. (2017). A universal laboratory method for

determining physical parameters of radon migration in dry granulated porous media.

Journal of Environmental Radioactivity:135-41.Burian I, Otahal P. (2009). Radon and its

decay products in outdoor air. Applied Radiation and Isotopes 76: 881-3.

[4] Likar, A. (1994). Radon. Presek, 1994, 6, 342-345.

[5] Vaupotič J, Kobal I. (1995). Radon v naravi in v našem okolju. W: Lah A. Ur. Kemizacija

okolja in ţivljenja – do katere meje? Projekt Evropskega leta varstva narave. Ljubljana:

Slovensko ekološko gibanje, (1997): 125-144.

[6] Vaupotič J, Gregorič A. (2013). Radioaktivni ţlahtni plin radon. Didakta, letn. 22: 21-22.

[7] Effects of ionizing radiation (2006). United Nations Scientific Committee on the Effects

of Atomic Radiation. Unscear: Report to the General Assembly with Scientific Annees,

Vol II, Annex E.

[8] Council directive 2013/59/EURATOM (2013), Official Journal of European Union,

[9] Hopke P. K, Raunemaa T, Datye V, Kuuspalo K, Jensen B. (1995). Assessment of

exposure to radon and its decay products from showering in radon-laden watter. W: Indor

air An Integrated Approach: 107-110,

[10] Likar, A. (1994). Radon v okolju. Obzornik za matematiko in fiziko. 1994, 2, 59-63.

[11] Rad Elec Inc. Pridobljeno s: https://www.radelec.com/radondecay.html <25.5.2018>

Page 41: JERNEJ GORENC RADON IN NJEGOVI POTOMCI DIPLOMSKO DELOpefprints.pef.uni-lj.si/5379/1/JG_DN.pdf · V diplomskem delu sem na kratko predstavil radioaktivnost, opisal, kaj je radon in

Univerza v Ljubljani – Pedagoška fakulteta Gorenc Jernej; diplomsko delo

33

PRILOGE

Priloga 1 – Tloris pritličja

Page 42: JERNEJ GORENC RADON IN NJEGOVI POTOMCI DIPLOMSKO DELOpefprints.pef.uni-lj.si/5379/1/JG_DN.pdf · V diplomskem delu sem na kratko predstavil radioaktivnost, opisal, kaj je radon in

Univerza v Ljubljani – Pedagoška fakulteta Gorenc Jernej; diplomsko delo

34

Priloga 2 – Tloris prvega nadstropja

Page 43: JERNEJ GORENC RADON IN NJEGOVI POTOMCI DIPLOMSKO DELOpefprints.pef.uni-lj.si/5379/1/JG_DN.pdf · V diplomskem delu sem na kratko predstavil radioaktivnost, opisal, kaj je radon in

Univerza v Ljubljani – Pedagoška fakulteta Gorenc Jernej; diplomsko delo

35

Priloga 3 – Tabela merjenja z alfa-scintilacijskimi celicami