Passzív és aktív radonmérési módszerek

Az utóbbi évtizedekben a radon egészségre gyakorolt káros hatásának vizsgálata mellett felmerült az igény a radonnak való kitettség becslésére, radon szintek mérésére, illetve, ha szükséges, a csökkentésére.

Ha felmerül a gyanú, hogy a lakás légterében jelentősebb mennyiségű radon van, érdemes megméretni annak koncentrációját. Ehhez a szakemberek egy ún. detektort vagy mérőműszert helyeznek el az épületben rövidebb vagy hosszabb időtartamra. A mérések javasolt minimális időtartama 3-5 nap a napszakos ingadozásból adódó különbségek kiátlagolása érdekében a radon feldúsulásának sebességéről szerzett információk alapján. Ez idő alatt javasolt a szellőztetés elkerülése az átlagos radon-koncentráció konzervatív becslése érdekében.

Az időjárásból és lakáshasználat módjából adódó változások jobban kiegyenlítik egymást, ha a mérési időt hosszabbnak választják: a nemzetközi tapasztalatok alapján 3 hónapos, 6 hónapos, illetve 1 éves mérési időtartam javasolt. Ekkora idő azonban gyakran nem áll rendelkezésre a méréshez. Az expozíciós kockázat megbízható becsléséhez azonban mindenképp a hosszú idejű mérésekből származó eredmények használandók.

A beltéri radon-koncentráció évszakos változásait nyomon követő, 1 éven át tartó (4 x 3 hónapos) mérését ún. passzív, integratív detektorokkal érdemes elvégezni. Erről az Országos Radon Program menüpont alatt olvashatnak bővebben.

A kivitelezési mód szempontjából aktív és passzív radon mérési módszereket lehet megkülönböztetni. Az aktív módszerek esetében mérőműszerrel történik a mérés és azonnali az adatfeldolgozás (hátránya, hogy nem ad hosszú távú statisztikai adatokat). A passzív módszernél egy indikátor anyag állapotának megváltozásából következtetünk vissza az expozícióra (hátránya, hogy nem tudunk az adatokból a radon szint változására következtetni), a kiértékelésre utólagosan kerül sor. Radon mérést végezhetünk beltéri levegőből, de történhet talajgázból, vízből vagy külső légtérben.

Passzív radon mérési módszerek

A passzív mérési módszerek közös jellemzője, hogy általában hosszú idejű (minimum néhány hetes, de jellemzően néhány hónapos) méréseknél alkalmazzák, olcsóbbak, és egyidejűleg sok helyszínen megvalósítható velük a mérés. A kiértékelésükhöz laboratóriumi háttérre van szükség. A vizsgálat eredményeként a teljes vizsgált időszakra jellemző összegzett dózist tudjuk meghatározni. Ezt az expozíciót elosztva a vizsgálati idővel kapjuk a teljes mérési időre vonatkozó átlagos radon-koncentrációt. Ily módon ez a módszer a radon-koncentráció gyors időbeli változásáról nem ad információt. A kihelyezés és a begyűjtés időpontját (hónap, nap, óra) gondosan fel kell jegyezni, mert csak így számítható ki az expozíciós idő. A detektorokat a vizsgálat előtt és annak befejezése után védeni kell minden további radon-expozíciótól. A nyomdetektorokat pl. egy, a radon számára nem átjárható, többrétegű alumínium-műanyag fóliába hegesztik a gyártás során. A mérés a fólia felbontásával kezdődik. A begyűjtés után, a visszaküldéshez a detektorokat szintén jól be kell csomagolni (lehetőség szerint alufóliába), hogy a kiértékelésig ne érje őket további radon-expozíció.

A passzív detektorok típusa: nyomdetektorok, elektret ionizációs kamrák, aktív szenes patronok.

A nyomdetektorok

A CR-39 típusú nyomdetektor

A radon-koncentrációk hosszú idejű integráló mérésére elterjedten használják az ún. maratott nyomdetektorokat. A detektor egy 1-2 cm² felületű, allil-diglikol-karbonát anyagú (CR-39),
1-2 mm vastagságú lap, amelyet egy speciális kialakítású, legtöbbször hengeres vagy félgömb alakú műanyag tokban, ún. diffúziós kamrában helyeznek el. A detektorok a mérést megelőzően egy, a radon számára nem átjárható fóliába vannak behegesztve. A kihelyezett detektor kamrájába a radon diffúzióval jut be apró réseken keresztül. A rések kialakítása biztosítja, hogy a radon bomlástermékei nem, csak a radon tud bejutni a kamra belsejébe. A kamra megóvja a detektort más, nem gáznemű alfa-sugárzó részecskék bejutásától. Kialakítása folytán semmilyen sugárzást vagy kémiai anyagot nem bocsát ki magából és nem lép reakcióba a környezetével.

A kamrában lévő radon bomlásakor keletkező alfa-részecskék a detektor lapka felületének ütközve sérüléseket, ún. látens nyomokat hoznak létre azon. A látens nyomok száma arányos a teljes expozíciós idő alatt a kamrába bediffundáló radon mennyiségével. Az expozíciós időtartam ajánlottan 2-3, de minimum 1 hónap. Szükség esetén hosszabb időtartamra (6 hónap – 1 év) is kihelyezhető. A diffúziós kamrákat visszaküldve a laboratóriumba történik a feldolgozásuk, kellő mennyiség összegyűjtése után. A kiértékelés előtt a detektor lapokat a kamrából kivéve 90°C-os, 6,25 mol/l töménységű NaOH oldatban szükséges maratni 4-5 órán keresztül. A maratás során a detektor lap feloldódása a sérült részeken gyorsabb, mint az ép részeken, ami látens nyomok növekedését eredményezi.

Az előkészítés után a nyomok leszámlálása legtöbbször egy optikai mikroszkóp és egy képelemző program segítségével történik. A beállított mérési protokoll határozza meg, hogy milyen formájú és méretű nyomok kerülnek leszámlálásra. A detektor által mért radon-koncentráció a kapott nyomsűrűség [nyom/mm²], kalibrációs faktor (CF, [(kBq·h/m³)/(nyom/mm²)]) és az expozíciós idő [h] alapján számítható. A nyomsűrűség leszámlálása többször megismételhető, így annak eredményeiből szórás számítható. A már maratott detektor többé nem használható fel újból helyszíni mérésre.

LR-115

A CR-39 mellett a másik általánosan használt detektortípus az LR-115-tel jelölt cellulóz nitrát. A detektor felülete sokkal nagyobb: 8,5 cm² (34×25 mm). A detektor lapot elhelyezhetik zárt kamrában és használják nyitottan is. A zárt kamrában 2 detektort helyeznek el, amelyeket egy 20 µm vastagságú alumíniummal bevont polikarbonát fólia tart össze. Ezen még képes áthatolni az alfa-részecske. A nyitott elrendezésű detektornál a kamra sík kialakítású, a mérés a kamra kinyitásával kezdődik meg. A detektor működési és a kiértékelési módjának elve azonos a CR-39 detektoroknál leírtakkal.

Elektret ionizációs kamra

Az elektret ionizációs kamrák működése azon alapul, hogy egy speciális kialakítású, előre feltöltött kondenzátort kisüt a fegyverzetei között elbomló radon és leányelemeitől származó alfa- és béta-sugárzás. A töltésvesztés mértéke arányos a bejutó radon koncentrációjával.

Az E-Perm elektret ionizációs kamra két részből áll. Az egyik komponense egy elektromosan vezető plasztikból készített, speciális kialakítású és formájú ionizációs kamra. A mérőegység másik komponense az elektret, ami egy elektromosan vezető plasztik tartóba épített pozitív töltésű speciális teflon lemez.

A mérés során az elektretet az ionizációs kamrába helyezik be. Az elektret és az ionizációs kamra fala közötti potenciálkülönbség hatására a kamrában statikus elektromos erőtér jön létre. Az expozíciós időtartam alatt a levegő diffúziós áramlással jut az ionizációs kamrába egy filteren keresztül, amelynek feladata a radon bomlástermékeket hordozó aeroszolok kiszűrése.

Az ionizációs kamrába bejutó, levegőben lévő radon és annak bomlásából származó leányelemei a bomlásuk során alfa- és béta-részecskéket bocsátanak ki, amelyek ionizálják a levegőt pozitív és negatív töltésű ionokat hozva létre. A negatív töltésű ionok a pozitív töltésű teflon lemez (anód) felé mozdulnak el és átadva töltésüket arányos mértékben kisütik azt. A kisülés mértéke (az elektromos töltés csökkenése) arányos az expozíciós idővel és a bejutó radon koncentrációjával.

Ez a típusú detektor minimum 1 hetes, de akár több hónapos méréshez is használható. Az expozíció végén légmentesen le kell zárni a kamrát és visszajuttatni a kiértékelést végző laboratóriumba. Az elektret töltöttségének kiolvasására egy voltmérő szolgál. A töltöttséget a kihelyezés előtt és után is meg kell mérni. A radon-koncentráció a töltés csökkenéséből számítható az előzetesen meghatározott kalibrációs faktor (CF, [(V/h)/(Bq/m³)]) segítségével.

A módszer elvéből következik, hogy a detektor érzékeny a környezeti gamma-sugárzásra is, mivel az ionizációs kamrán keresztül áthatoló gamma-sugárzás is képes ionizálni a levegőt, ami szintén az elektret kisülését eredményezi. A radon méréssel egyidejűleg a gamma-dózisteljesítményt is mérni kell és korrekcióba venni a radon-koncentráció számításakor.

Aktív szén patronos mérés

A radon könnyen adszorbeálódik az aktív szén felületén. Ezt a tulajdonságát használják ki a levegő radon tartalmának monitorozásához. Ezen detektorok használata leginkább az USA-ban terjedt el.

A méréshez használt aktív szenet egy tartóedényben, egy zárható szén patronba töltik bele, amelynek fala nem átjárható a radon számára (pl. fém). A mérés előtt érdemes az aktív szenet kifűteni, majd a tartót légmentesen lezárni. Annak érdekében, hogy a mérés kezdetéig radon gáz ne kerülhessen be a patronba, a fedél és a tartó csatlakozását szilikon alapú szalaggal biztosítják.

A mérés a tartó fedél levételével kezdődik. Az expozíciós idő leteltével a tartót légmentesen vissza kell zárni. Az expozíciós idő általában 7 nap, de lehet 2 hét is. A minta elemzése a laboratóriumban gamma-spektrometriai módszerrel történik. A mérés célja a béta- és gamma-bomló radon leányelemek (²¹⁴Pb, ²¹⁴Bi) koncentrációjának meghatározása. A mintavétel befejezése és a mérés között minimum 3 órának (200 perc) kell eltelnie a radon és leányelemei közötti egyensúly beállásához. A radon-koncentráció a mérési eredményként kapott, adott energia tartományba eső beütésszám gyakoriságból egy kalibrációs faktor (CF, [(1/s)/(Bq/m³)]) alkalmazásával számítható.

Az aktív szén töltet egy hónap pihentetés után újra használható, mert ennyi idő alatt kellő mértékben lebomlanak benne a ²¹⁴Pb, ²¹⁴Bi radioizotópok.

Passzív radon mérési módszerek összehasonlítása