Mierzenie i obniżanie stężenia radonu

Do wyznaczanie zawartości radonu w powietrzu (jak również w wodzie, glebie, gazie ziemnym czy matriałach budowlanych) służą metody radiometryczne, które opierają się, tak samo jak inne pomiary promieniowania, na jonizacyjnym oddziaływaniu wyrzucanych cząstek z materią. Tutaj nie będziemy analizować fizycznych zasad działania mierników, ale skoncentrujemy się na stronie praktycznej i przedstawimy kilka najpopularniejszych metod pomiarowych, m.in. te które są powszechnie używane w kopalniach i w mieszkaniach.

Prostą i tanią metodą jest metoda węgla aktywnego. Komory dyfuzyjne z węglem aktywnym są detektorami pasywnymi. Wykorzystuje się tu zdolność adsorpcji radonu przez węgiel aktywny. Określenie stężenia radonu odbywa się poprzez ekspozycję odpowiednio przygotowanej komory dyfuzyjnej w miejscu, w którym chcemy zmierzyć stężenie radonu. Po zakończeniu ekspozycji rejestruje się w laboratorium widmo promieniowania gamma produktów rozpadu radonu pochłoniętego przez detektor. Na podstawie analizy widma wylicza się stężenie radonu w miejscu ekspozycji. Jedna komora dyfuzyjna może być użyta wielokrotnie.

Istnieją też wyspecjalizowane mierniki z rozbudowaną elektroniką, pozwalające mierzyć i rejestrować stężenia radonu w sposób quasi-ciągły, które potrafią równocześnie mierzyć czynniki klimatyczne i dokonywać automatycznie skomplikowanych analiz. Jednym z producentów takich mierników jest niemiecki Genitron.

w kopalni

Górnicy pracujący w kopalniach są szczególnie narażeni na duże stężenia radonu. Pomiary koncentracji radonu i jego produktów rozpadu mówią nie tylko o narażeniu zdrowia górników, ale i o sprawności wietrzenia kopalni. Takie wietrzenie jest zresztą kosztowne, a pomiary m.in. stężenia pierwiastków radioaktywnych pozwalają na minimalizację kosztów wietrzenia przy zachowaniu określonych norm bezpieczeństwa. W polskich kopalniach najpopularniejsze są radiometry górnicze skonstruowane w Instytucie Chemii i Techniki Jądrowej w Warszawie. Dla przykładu opiszę tu, na podstawie materiałów reklamowych IChTJ, radiometr górniczy typ RGR-40. Jak widać na zdjęciu, jest to urządzenie przenośne. Z futerałem i akumulatorem waży ok. 4 kg. Pomiar trwa 15 minut, z czego przez pierwsze 5 minut powietrze jest pobierane przez pompę membranową (2 l powietrza na minutę) i przepuszczane przez filtr. Przyczepione do cząstek pyłu radioaktywne produkty rozpadu radonu-222 osadzają się razem z cząsteczkami pyłu na filtrze. Po zakończeniu pompowania powietrza przez filtr dokonywany jest pomiar aktywności osadzonych produktów rozpadu (promieniowania alfa) za pomocą detektora półprzewodnikowego, w dwóch interwałach czasu - po upływie 1 minuty od zakończenia pompowania przez 3 minuty, oraz po upływie 7 minut od zakończenia pompowania również przez trzy minuty. Na tej podstawie wyznaczana jest energia potencjalna alfa produktów rozpadu oraz koncentracja tychże produktów: Po-218, Pb-214 i sumy dwóch izotopów Bi-214 i Po-214. Sam radon, jako gaz, nie osadza się na filtrze i jego koncentracja nie jest bezpośrednio mierzona.

w mieszkaniu

Do pomiarów stężenia radonu w mieszkaniach najczęściej jest używane są pułapki z węgla aktywnego. Należy pamiętać, że ilość zaabsorbowanego radonu zależy od warunków środowiska, w którym umieszczono detektory-pułapki, a konkretnie od temperatury (im wyższa temperatura, tym mniej złapanego radonu), od wilgotności (również im wyższa wilgotność, tym mniejsza absorpcja) i od ruchów powietrza. Temperatura i wilgotność powietrza w czasie pomiaru powinna być znana i uwzględniona przy obliczaniu koncentracji radonu, natomiast wpływ ruchów powietrza może być zminimalizowany przez odpowiednie zaprojektowanie pułapki.

Takie pomiary są obecnie bardzo popularne w Stanach Zjednoczonych, zwłaszcza przy sprzedarzy domu. Koszt najprostszego pomiaru wynosi ok. 10$ [3]. Procedura jest bardzo prosta. Zainteresowany otrzymuje listownie dozymetr, otwiera i umieszcza go w badanym pomieszczeniu na cztery do siedmiu dni, a następnie zamyka ten dozymetr, zapisuje potrzebne dane (np. czas zakończenia ekspozycji, temperatura w pomieszczeniu), wysyła i czeka na wyniki. Jeżeli stężenie radonu jest duże, potrzebne są dalsze, bardziej szczegółowe pomiary. Kupujący albo firmy obracające nieruchomościami wymagają zbadania poziomu radonu, podobnie jak testów dotyczących zagrożenia termitami.

W Polsce jest to (jeszcze?) bardzo mało popularne. Badania takie wykonuje m. in. Państwowy Zakład Higieny w Warszawie, Zakład Badań Radiologicznych [7]. Zainteresowany dostaje niewielkie, plastikowe naczynka, otwiera i zostawia na parę dni. Potem te naczynka zakręca i musi jak najszybciej dostarczyć je do PZH, zwykle osobiście albo przesyłką dworcową (tzw. pocztą konduktorską). Koszt całości, który obejmuje kilka dozymetrów, wynosi 320 zł (marzec 2001). PZH nie podchodzi do tych badań w sposób komercyjny, jak to czynią amerykańskie firmy, które namawiają klientów strasząc wyolbrzymionym zagrożeniem ze strony radonu. Podejście pracowników PZH było bardzo uczciwe. Nie namawiali oni do przeprowadzenia badań, przeciwnie, wydawali się zdziwieni tym pomysłem.
Pomiary stężeń radonu wykonuje także Zakład Fizyki Środowiska i Transportu Promieniowania Instytutu Fizyki Jądrowej im. Henryka Niewodniczańskiego w Krakowie.

obniżanie koncentracji radonu w mieszkaniu

Istnieje kilka metod obniżania stężenia radonu. Na początku uważano, że podstawowym sposobem obniżania zawartości radonu jest wentylacja. Stężenie radonu jest w przybliżeniu odwrotnie proporcjonalne do szybkości wymiany powietrza w mieszkaniu. Ale zwiększona wymiana powierza stoi w sprzeczności z tendencją do docieplania domów i oszczędzania energii, która jest podyktowana względami zarówno ekonomicznymi, jak i ekologicznymi. Ponadto większy wpływ na stężenie radonu mają inne czynniki, przede wszystkim koncentracja radu w glebie, przepuszczalność tej gleby i różnica ciśnień na zewnątrz i w budynku, a w niektórych przypadkach znaczący wpływ ma zawartość radonu w dostarczanej do domu wodzie i użyte materiały budowlane. Dlatego obecnie większą wagę przykłada się do usuwania źródeł promieniowania.

Są dwie podstawowe metody. Pierwsza to wysysanie, które obniża ciśnienie gazu w ziemi, zapobiegając przenikaniu radonu do budynku [1]. Realizuje się to przez zainstalowanie w ziemi systemu rur i obniżeniu w nich ciśnienia przez zastosowanie wentylatora albo konwekcji. Drugą ważną metodą jest uszczelnienie podstawy mieszkania. Chodzi tu o szczeliny w podłodze i ścianach piwnicy, złączenia podłogi ze ścianami, różne otwory w ścianach czy studzienki w podłodze. Obie metody mogą być stosowane równocześnie. Jeśli nawet to nie okaże się wystarczająco skuteczne, pozostaje tylko zwiększenie wentylacji.

Potencjalnie prostszym podejściem jest usuwanie produktów rozpadu radonu przez filtrację powietrza w mieszkaniu, jednak ta metoda nie zyskała powszechnej akceptacji. Chociaż takie urządzenia usuwają część produktów rozpadu Rn z powietrza, to nie do końca wiadomo jaki ma to wpływ na otrzymywaną dawkę skuteczną. Jednocześnie bowiem może być zwiększana ilość produktów rozpadu Rn nie przyczepionych do cząstek kurzu i aerozoli, a osobne atomy dostarczają większej dawki skutecznej niż taka sama ilość atomów przyczepionych do aerozoli.