Мерење ексхалације грађевинских материјалаdzz.org.rs/wp-content/uploads/2017/10/ujic_DZZ_2017.pdf · 27.9.2017 Симпозијум ДЗЗ СЦГ,

Мерење ексхалације радонa из грађевинских материјала

Предраг УјићИгор Челиковић, Ахмед Авхида, Борис Лончар,

Гордана Пантелић, Ивана Вуканац, Предраг Коларж, Александар Кандић, Мирјана Ђурашевић, Милош Живановић

27.9.2017 Симпозијум ДЗЗ СЦГ, Сребрно Језеро 2017. 1

Садржај

• Појмови • Мотивација • Преглед метода мерења• Досадашња мерења у Србији и поређење са другим мерењима

27.9.2017 Симпозијум ДЗЗ СЦГ, Сребрно Језеро 2017.

Појмови


Еманација радона Ексхалација (одисање)

Коефицијент еманације ε [%]Дифузиона дужина 𝐿 = 𝐷τ� [m]

D – коефицијент дифузије радона у датом материјалуτ – средње време живота радона

Мотивација

• Nordic, 2000:

𝐼' =𝐶)*

200(𝐵𝑞𝑘𝑔34)

• Austrian Standard ÖNORM S 5200 “Radioactivity in Construction Materials”

𝐼 =𝐶)*880 1 + 0.07𝜀𝜌𝑑 +

𝐶>?530 +

𝐶B8800 ≤ 1

• Israeli Standard SI 5098 “Content of Natural Radionuclides in Building Products”

𝐼 =𝐶)*𝐴4

1 − 𝜀 +𝐶)*𝐴F

𝜀 +𝐶>?𝐴G

+𝐶B𝐴H≤ 1


• Доза услед излагања радону који потиче из грађевинског материјала, може да буде већа од дозе излагања радијуму из истог грађевинског материјала (Ujic et al., 2010; Petropoulos et al., 2002).

• Mustonen,1984 дао нормализовану брзину ексхалације радона из 15 cm дебелог бетонског зида: 0.38 (Bq m-2 h-1)/(Bq kg-1). Овај коефицијент указује на исти, горе поменути закључак. 1 mSv/y гама → ~ 7 mSv/y радон

• У ери унапређења енергетске ефикасности, повећава се и ефективна изложеност радону (укључујући и екхалираном радону), (Yarmoshenko et al., 2014).

Ексхалација радона је ретко регулисана, а и кад јесте онда је то индеректно:

𝐼 =𝐶)*

300(𝐵𝑞𝑘𝑔34) +𝐶>?

200(𝐵𝑞𝑘𝑔34) +𝐶B

3000(𝐵𝑞𝑘𝑔34) ≤ 1Гамаиндекс(ЕС,1999):

Метод акумулационе коморе


Са активним инструментом

( ) ( ) tt

eff

effeff eCeVEAtC ll

l-- +-= 01

С – концентрација радона Е – брзина ексхалацијеА – површина узоркаV – запремина комореС0 – концентрација радона за t=0

bleff llll ++=

λ – вероватноћа распада радонаλl – вероватноћа цурењаλb – „back-diffusion“

AbVE =

Краткотрајно мерење:Линеарна апроксимација

b - нагиб криве


Метод акумулационе комореСа нуклеарним траг детекторима

( )teff

efftr

effetkAV

El

l

lr---

=111

ρtr је густина трагова на траг детекторуk је калибрациони коефицијент

Интегрална једначина

• Добра осетљивост• Нема информације о цурењу• Нема информације о почетној концентрацији радона

Мерењеканистримасаактивнимугљем

27.9.2017 СимпозијумДЗЗСЦГ,СребрноЈезеро2017.

fffr DCtE

BGC -=

ACC

E fr·=

1) Свиатомирадонбивајуадсорбовани

2) Cr·Cf јефлуксадсорпцијерадонаиједнакјеукупнојексхалацијирадонаизузорка

Cr – концентрацијарадонаG– укупанодбројВ– фонt – времеизлагањаEf – ефикасностдетектораCf – калибрационифакторбрзинеадсорпцијерадона

2/1

693.0T

t

f

s

eD-

=ts – „полу-време“збиравременаизлагањаипочеткамерења

ADtEBGEff

-=

Гама метод


- За разлику од уобичајеног мерења не постоји униформност концентрације

- Потребно знати коефицијент ефикасности за сваки слој dx, односно функцију η(х)

- EFFTRAN омогућава налажење трансфер коефицијента ефикасности за пик i (рецимо 295 keV) η(i)

Δх(х) за слој коначне дебљине Δх на удаљености х

- Трансфер коефицијента ефикасности се ради на стандарду сличне геометрије

х

Δх

( ) ( )xxCDxJ

¶¶

-= ( ) ( )LHLDCJE Ra /tanh0 re==

Први Фиков закон

ρ - густина материјала

Awhida etal.,2016

Гама метод


х

Δх

- Функција ηΔх(х) се добија фитовањем на полином (10 реда)

- Мора бити нормализована, иначе би коефицијент ефикасности зависио од дебљине Δх

- Две једначине конволуције концентрације и ηΔх(х)

( ) ( ) ( )[ ] ( )

( )ò

ò

D

D --+= H

ix

Hix

sealedposiRa

posi

dxx

dxxHLxLxLH

CC

0

)(

0

)(

,1),(

1),( /cosh/sinh/tanh1

h

hee

( ) ( ) ( )[ ] ( )

( )ò

ò

D

D-+= H

ix

Hix

sealedposiRa

posi

dxx

dxxLxLxLH

CC

0

)(

0

)(

,2),(

2),( /cosh/sinh/tanh1

h

hee

I:

II:

FindRoot[{Integrate [(1+Eman *Tanh[118/L]*Sinh[x/L]- Eman *Cosh[x/L])*layers295[118- x],{X/0,118}]/Integrate[layers295[118-x],{x,0,118}]==0.5816,Integrate[(1+Eman *Tanh[118/L]*Sinh[x/L]- Eman *Cosh[x/L])*layers295[x],{x,0,118}]/Integrate[layers295[x],{x,0,118}]==0,5703},{Eman,0.2},{L,100}]

( ) ( )LHLDCJE Ra /tanh0 re==

Mathematica 10:

Eman → 0.43534, 𝐿 → 354.3Резултат:

нормализација

Функција концентрације Трансфер коефицијент ефикасности


Интеркомпарација метода и процена дозе

E = 30.6 mBq s-1 m-2

L = 0.31 ± 0.03 m→ D=(2.0 ± 0.4)10-7 m2 s-1

ε =0.45± 0.02CRa = 175 ± 2 Bq kg-1

vr

rRn V

EACl

=

Концентрадија радона у просторији

Аr/Vr=1,6 ; λv=(0,2 – 2,0) h-1, геом. средина 0,63

λv = 0,63 h-1, CRn ~ 200 Bq/m3 (~ 5mSv/y)λv = 0,2 h-1, CRn ~ 600 Bq/m3 (~ 15mSv/y)

Awhida etal.,2017

Мерења у Србији


Stajić & Nikezić, 2015 Ujić et al., 2010 4 10-4 – 0,24 mBq m-2 s-1 <0,02 – 0,3 mBq m-2 s-1

Petropoulos et al., 2002: 0,1 – 6,2 mBq m-2 s-1

Stoulos et al., 2002: 0,008 – 1,9 mBq m-2 s-1

Tuccimei et al., 2006: 0,01 – 10,6 mBq m-2 s-1

Закључак


• Постоје озбиљне индиције да је доза која потиче од ексхалираног радона у просеку већа од дозе услед изложености радијуму из грађевинског материјала од којег тај радон потиче

• Потребна је опсежнија студија о овој теми, јер поставља питање основаности досадашњих ограничења и гама индекса препорученог од стране Европске комисије (ЕС, 1999)


• A. Awhida, P. Ujić, I. Vukanac, M. Đurašević, A. Kandić, I. Čeliković, B. Lončar, P. Kolarž, (2016) Novel method of measurement of radon exhalation from building materials, Journal of Environmental Radioactivity 164, 337-343

• A Awhida, P Ujić, G Pantelić, P Kolarž, I Čeliković, M Živanović, A Janićijević, B Lončar (2017), Ad-hoc intercomparison of four different radon exhalation measurement methods, Radiation Protection Dosimetry, https://doi.org/10.1093/rpd/ncx096

• Petropoulos, N. P., Anagnostakis, M. J. & Simopoulos S.E. (2002). Photon attenuation, natural radioactivity content and radon exhalation rate of building materials. Journal of Environmental Radioactivity 61(3), 257–269

• Mustonen, R. (1984). Natural radioactivity in and radon exhalation from Finnish building materials. Health Physics, 46(6), 1195-1203.

• Ujić, P., Čeliković, I., Kandić, A., Vukanac, I., Đurašević, M., Dragosavac, D., & Žunić, Z. S. (2010). Internal exposure from building materials exhaling 222 Rn and 220 Rn as compared to external exposure due to their natural radioactivity content. Applied Radiation and Isotopes, 68(1), 201-206.

• Yarmoshenko, I. V., Vasilyev, A. V., Onishchenko, A. D., Kiselev, S. M., & Zhukovsky, M. V. (2014). Indoor radon problem in energy efficient multi-storey buildings. Radiation protection dosimetry, 160 (1-3), 53-56.

• ÖNORM S 5200, Austrian Standard. Radioactivity in construction materials. Austrian Standards Institute; 2009.• SI 5098, Israeli Standard. Content of natural radionuclides in building products. The Standards Institution of Israel: Tel-Aviv,

Israel; 2009.• Nordic, 2000. Naturally Occurring Radiation in the Nordic Countries—Recommendations. The Flag-Book Series, The Radiation

Protection Authorities in Denmark, Finland, Iceland, Norway and Sweden, Reykjavik.• J. M. Stajic & D. Nikezic (2015), Measurement of radon exhalation rates from some building materials used in Serbian

construction, Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry 303 (3), 1943–1947• P.Tuccimei et al., (2006), Simultaneous determination of 222Rn and 220Rn exhalation rates from building materials used in

Central Italy with accumulation chambers and a continuous solid state alpha detector: Influence of particle size, humidity and precursors concentration, Applied Radiation and Isotopes 64, 254–263

• S. Stoulos , M. Manolopoulou, C. Papastefanou (2003), Assessment of natural radiation exposure and radon exhalation from building materials in Greece, Journal of Environmental Radioactivity 69 (2003) 225–240

Референце:


Documents

Мерење ексхалације грађевинских материјалаdzz.org.rs/wp-content/uploads/2017/10/ujic_DZZ_2017.pdf · 27.9.2017 Симпозијум ДЗЗ СЦГ,