Измерение эквивалентной равновесной объемной активности радона

Измерение эквивалентной равновесной объемной активности радона

В воздухе помещения и потоков радона с эманирующих поверхностей

 

Цель работы

Изучить методики измерения и проведения анализа эквивалентной равновесной объемной активности радона в воздухе помещения пассивным и активным пробоотбором, а также потоков радона с эманирующих поверхностей.

Теоретическая часть

Радиоактивный инертный газ радон ²²²Rn образуется при распаде радия-226, входящего в семейство урана-238. Источниками поступления радона в помещение являются: почва под зданием; эксхаляция из строительных материалов; инфильтрация из атмосферного воздуха, поступающего в результате вентиляции; поступление из водопровода с водой и из газопровода с природным газом, используемым для отопления и кухонных нужд.

Самыми эффективными источниками поступления радона в помещении являются почва под зданием и строительные материалы.

Продукты распада, непосредственно следующие за ²²²Rn, представляют собой радионуклиды с коротким периодом полураспада и называют их дочерними продуктами.

Для оценки опасности “загрязнения” помещений радоном-222 и его ДПР введено понятие эквивалентной равновесной объемной активности (ЭРОА) радона. ЭРОА радона – значение объемной удельной активности радона в равновесии с ДПР, которые имели бы такую же потенциальную альфа-энергию на единицу объема, как и существующая смесь [1-3]:

А_Rn^экв = F_Rn × A _Rn = 0,104 A_RaA + 0,514 A_RaB + 0,382 A_RaC, (1)

где A _Rn, A_RaA, A_RaB, A_RaC – объемные активности радона и его ДПР, Бк/м³; F_Rn – коэффициент равновесия между радоном и его дочерними продуктами.

При измерении объемной активности радона в воздухе помещений принимается средний коэффициент равновесия между радоном и его дочерними продуктами распада F_Rn = 0,5.

Эквивалентная равновесная объемная активность радона А_Rn^экв выражается в единицах Бк/м³ (Ки/л), а также в единицах “скрытой энергии” – Дж/л. Эта величина представляет собой сумму объемных активностей короткоживущих дочерних продуктов распада радона, причем каждая берется с коэффициентом, пропорциональным суммарной энергии продукта. Для радона А_Rn^экв = 1 Бк/м³ соответствует уровню скрытой энергии, равной 5,34 пДж/л.

Определение объемной активности радона в помещениях и потоков радона с эманирующих поверхностей осуществляется на установке “Гамма Плюс Р” с использованием сцинцилляционного детектора. Сцинтилляционный метод дозиметрии основан на регистрации вспышек света, возникающих на сцинтилляторе под действием излучения.

 

Практическая часть

Контроль радоноопасности участка

При отводе участков под застройку необходимо исследовать их радоноопасность и определить класс противорадоновой защиты зданий.

Таблица 1

Категория радоноопасности участков под застройку

и требования к противорадоновой защиты зданий

 

Категория радоноопасности	Средняя по площади плотность потока радона, Бк/(м^2×ч) / мБк/(м^2×с)	Требования к проектированию зданий
I	менее 100 / менее 28	Допускается строительство зданий без противорадоновой защиты
II	от 100 до 300 / от 28 до 84	Должна применяться умеренная противорадоновая защита зданий
III	более 300 / более 84	Должна применяться усиленная противорадоновая защита зданий

Контроль объемных активностей радона и ДПР в воздухе помещений

Нормы радиационной безопасности (НРБ-99/2009) устанавливают ограничения на содержание радона и ДПР в воздухе помещений.

При проектировании новых зданий жилищного и общественного назначения [4] должно быть предусмотрено, чтобы среднегодовая ЭРОА радона и ДПР в воздухе помещений не превышала 100 Бк/м³.

В эксплуатируемых зданиях среднегодовая ЭРОА изотопов радона в воздухе помещений [4] не должна превышать 200 Бк/м³. При больших значениях объемной активности радона должны проводиться защитные мероприятия, направленные на снижение поступления радона в воздух помещений и улучшение вентиляции помещений.

 

3.3. Лабораторные приборы:

Гамма-спектрометр “Гамма Плюс Р”,

адсорберы СК-13,

активированный уголь СКТ-3С, емкость для хранения угля,

измерительный контейнер ИК-63,

пробоотборное устройство АЭН-3,

ротаметр для пробоотбора (2 л/мин),

переходники к СК-13,

накопительные камеры НК-32, предохранительные крышки к НК-32,

бытовая электроплита, противень для регенерации активированного угля.

 

Экспериментальная часть

3.4.1. Методика определения эквивалентной равновесной объемной

активности ²²²Rn и его ДПР в воздухе помещений пассивным пробоотбором [5]

Данная методика позволяет определить среднюю объемную активность радона в воздухе помещений в диапазоне от 15 Бк/м³ до 100000 Бк/м³, при этом нижнее значение составляет 15 Бк/м³ при использовании 5 адсорберов; 20 Бк/м³ - 4 адсорберов; 25 Бк/м³ – 3 адсорберов; 35 Бк/м³- 2 адсорберов; 70 Бк/м³- 1 адсорбера. Следовательно, чем больше адсорберов используется, тем выше точность измерений.

Порядок проведения работы

Проводится подготовительная работа. Активированный уголь регенерируется на противне и бытовой электроплите при температуре нагрева 100-160 °С и продолжительности десорбции - 1 ч. При этом толщина слоя угля на противне не должна превышать 5 мм. По окончании десорбции уголь пересыпается в герметично закрывающуюся термостойкую емкость (объемом не более 1 л) для остывания и хранения. После остывания регенерированный уголь засыпается в адсорберы (высота слоя угля в адсорбере составляет 4,5 ± 0,2 см), которые плотно закрываются крышками.

Определяют число адсорберов, подлежащих одновременному экспонированию в обследуемом помещении для достижения необходимой точности измерений.

На лабораторных весах определяют начальную массу (m_н, г), закрытого адсорбера с регенерированным углем.

В обследуемом помещении необходимое число адсорберов без верхних крышек размещают на 2-7 суток в вертикальном положении на высоте 1-2 м от пола, вдали от источников тепла, влаги, сквозняков (адсорберы размещают в разных точках помещения).

По окончании экспонирования адсорберы плотно закрывают крышками и упаковывают в полиэтиленовый пакет, после чего доставляют в лабораторию. На лабораторных весах определяют конечную массу (m_к, г), закрытого адсорбера, которая будет заметно отличаться от (m_н).

Рассчитывают прибавку к массе адсорберов (М, г) за время экспонирования по формуле:

М = 1/n × (m_{к j} – m_{н j}), (2)

где: m_{к j} – масса j-го адсорбера после экспонирования; m_{н j} – масса j-го адсорбера перед экспонированием; n – число адсорберов, одновременно экспонировавшихся в одном помещении (от 1 до 5).

Из адсорберов, одновременно экспонировавшихся в одном помещении активированный уголь пересыпают в измерительный контейнер ИК-63 и на гамма-спектрометре проводят измерение средней объемной активности радона в воздухе помещений.

Измерение средней объемной активности радона в воздухе помещений допускается выполнять сразу после окончания экспонирования. Временной интервал между окончанием экспонирования и началом измерений не должен превышать 24 ч.

Для расчетов эквивалентной равновесной объемной активности радона (ЭРОН) значение средней объемной активности радона умножается на 0,5. Полученный результат сравнивается с нормативными величинами. Результаты измерений оформляются в виде табл. 2.

Таблица 2

Определение эквивалентной равновесной объемной активности радона (ЭРОА) в воздухе помещений при использовании пассивного пробоотбора

 

№ адсорбера

Число адсорберов

Дата и время

Начальная масса адсорбера, mн, г

Конечная масса адсорбера, mк,г

Привес М,г г

Активность сорбента, Бк

Средняя объемная активность, Бк/м^3

Объемная активность радона, Бк/м^3

ЭРОА радона, Бк/м^3

Адрес помещения

начала экспонирования

окончания экспонирования

начала измерений

 

3.4.2. Методика определения эквивалентной равновесной объемной

активности радона в воздухе помещений активным пробоотбором [5]

Данная методика позволяет определять объемную активность в воздухе помещений в следующем диапазоне: от 15 Бк/м³ до 100000 Бк/м³, при этом нижнее значение составляет 15 Бк/м³ при использовании 3 адсорберов и продолжительности пробоотбора 25 минут; 25 Бк/м³ – 2 адсорберов и продолжительности пробоотбора 15 минут; 160 Бк/м³ – 1 адсорбера и продолжительности пробоотбора 2,5 минуты.

Предел допустимой основной относительной погрешности составляет не более ± 30 %.

Порядок проведения работы

Проводится подготовительная работа в соответствии с п. 3.4.1).

Определяют число подготовленных адсорберов (от 1 до 3), подлежащих установке, для достижения необходимой точности.

Берут необходимое число подготовленных адсорберов и собирают сорбционную колонку, последовательно соединив адсорберы между собой переходными трубками, соединяют ее с пробоотборным устройством, а затем сверху устанавливают ротаметр на сорбционную колонку. Пробоотборное устройство включают в сеть.

В течение отбора контролируют расход воздуха по ротаметру. Поплавок ротаметра должен находиться в пределах отметок на шкале индикатора (между двумя рисками). При несоответствии показателей ручкой регулятора производительности пробоотборного устройства устанавливают поплавок в нужное положение.

По истечении времени отбора выключают пробоотборное устройство, разбирают сорбционную колонку и плотно закрывают адсорберы крышками.

Интервал времени между окончанием пробоотбора и началом измерений составляет от 3 до 24 ч. По истечении этого времени из адсорберов активированный уголь пересыпается в измерительный контейнер ИК-63. После этого происходит определение объемной активности радона на гамма-спектрометре “Гамма Плюс Р”. Результаты измерений оформляются в виде табл. 3.

Таблица 3

Определение эквивалентной равновесной объемной активности радона

в воздухе помещений при использовании активного пробоотбора

 

№ адсорберов	Число адсорберов, подлежащих одновременной прокачке	Дата и время	Продолжительность	Активность сорбента, Бк	Объемная активность, Бк/м^3	ЭРОА, Бк/м^3	Место отбора (адрес)
окончания отбора	начала измерений	отбора, мин.	хранения, ч

 

Порядок проведения работы

Проводится подготовительная работа в соответствии с пунктом 3.4.1.

Для достижения необходимой точности берут нужное число накопительных камер. Для каждой камеры нужно подготовить по два адсорбера.

Исследуемый участок земной поверхности очищают от предметов, препятствующих установке камер.

Берут два подготовительных адсорбера, из одного пересыпают активированный уголь в сборник так, чтобы уголь был равномерно распределен на поверхности сетки, а на другой “защитный” адсорбер надевают предохранительную крышку и вставляют его в горловину камеры. Аналогичным образом подготавливают требуемое число камер

Измерения плотностей потоков радона проводят в контрольных точках методом “конверта” в зависимости от категории потенциальной радоноопасности участка [5] согласно табл. 4.

Таблица 4

Шаг сетки расположения контрольных точек

 

Категория потенциальной радоноопасности участка	Минимально допустимый шаг сетки, расположения контрольных точек, м
	на незастраиваемой площади участка	на участке, под застройку зданий
I	–	12,5´12,5
II	100´50	12,5´6,25
III	50´25	6,25´6,25

 

Накопительные камеры вдавливают до упора в исследуемую поверхность грунта (в случаях твердых поверхностей нижний край необходимо загерметизировать с исследуемой поверхностью).

Время экспонирования не должно превышать 10 ч. По окончании экспонирования отсоединяют от накопительной камеры “защитный” адсорбер, а на его место устанавливают адсорбер, из которого был пересыпан активированный уголь. Снимают камеру с исследуемой поверхности и пересыпают уголь обратно в адсорбер, который затем плотно закрывают крышками.

Интервал времени между окончанием пробоотбора и началом измерений составляет от 3 до 24 ч. По истечении этого времени из адсорберов активированный уголь пересыпается в измерительный контейнер ИК-63. После этого проводятся измерения средних за время экспонирования потоков радона с исследуемой поверхности на гамма-спектрометре “Гамма Плюс Р”. Результаты измерений оформляются в виде табл. 5

Таблица 5

Определение потоков радона с эманирующих поверхностей

 

№ адсорбера	Число накопительных камер	Дата и время	Активность сорбента, Бк	Значение среднего потока радона с эманирующих поверхностей, мБк/(м^2×с)	Место отбора	Примечание
начала экспонирования	окончания экспонирования	начала измерений

Содержание отчета

Пробоотбора

1. Указать теоретическую часть, цель работы, последовательность ее выполнения.

2. Привести формулу для определения привеса к массе адсорберов за время экспонирования.

3. Результаты измерений оформляются в табл. 2.

4. Выводы и оценка полученных результатов производится со ссылками на нормативные документы.

 

Поверхностей

1. Указать цель работы, последовательность ее выполнения.

2. Результаты измерений оформляются в табл. 5.

3. Выводы и оценка полученных результатов производится со ссылками на нормативные документы.

 

5. Контрольные вопросы:

1. Основные источники поступления радона в помещения.

2. Что такое эквивалентная равновесная активность радона? Единицы измерения ЭРОА?

3. С какой целью определяют ЭРОА?

4. Какова формула определения ЭРОА?

5. Основные отличия пассивного и активного пробоотбора при определении ЭРОА.

6. От чего зависит погрешность в данных методах измерений?

7. Как устанавливаются накопительные камеры при измерениях потоков радона с эманирующих поверхностей?

 

Библиографический список:

1. Сидельникова О.П., Козлов Ю.Д. Влияние активности естественных радионуклидов строительных материалов на радиационный фон помещений: Учебное пособие. – М.: Энерготомиздат, 1996. – 160 с.

2. Сидельникова О.П. Радиационный контроль в строительной индустрии: Учебное пособие. – М.: АСВ, 2002. ­– 321 с.

3. Сидельникова О.П. Радиационная безопасность в зданиях: Справочник – М.: Энерготомиздат, 2006. – 328 с.

4. Нормы радиационной безопасности НРБ-99/2009. Санитарно-гигиени- ческие нормативы СанПиН 2.6.1.2523-09). – М. Утв. 02.07.2009 г. – 66 с.

5. Методические рекомендации Госстандарта РФ, Измерения мощности доз, эманации радона и эффективных удельных активностей материалов. – М.: ВНИИФТРИ, 1998. – 56 с.

 

 

Измерение эквивалентной равновесной объемной активности радона