A radioaktivitás a környezetünk természetes része, amelyért a Föld keletkezése óta jelen lévő és azóta még el nem bomlott természetes eredetű radioaktív izotópok felelősek. Ezek, legnagyobb mennyiségben, a kőzetekben és a belőlük képződő talajokban találhatók meg. Ezért a hétköznapi értelemben vett sugárzás (radioaktivitás) mindenütt jelen van a környezetünkben kisebb, nagyobb mértékben és az épületekben általában nagyobb érékek mérhetők, mint a szabadban.

A gamma-sugárzás mértékét az egy órányi időtartamra vonatkozó, az adott helyen tartózkodva bennünket érő sugárterhelés (azaz dózis) mennyiségével fejezik ki. Ezt a mennyiséget röviden dózisteljesítménynek mondják és nSv/h vagy µSv/h-ban adják meg. 1 nSv, az 1 sievert dózis egy-milliomod része, vagyis 1 nSv = 10^-9 Sv, míg 1 µSv = 10^-6 Sv.

Valójában mind a szabadban, mind az épületben mérhető dózisteljesítmény a műszer környezetében lévő gamma-sugárzó radioaktív izotópoktól származó dózisteljesítmény és a kozmikus sugárzás dózisteljesítményének az összege.

Magyarországon az átlagos kültéri háttér-sugárzás dózisteljesítményének értéke a talaj felett, 1 m magasan mérve kb. 100 nSv/h. A háttér gamma-sugárzás értékében regionálisan csak kismértékű különbségek mutathatók ki, a mért értékek 90%-a 70 és 120 nSv/h közé esett. A cellarácsonkénti átlagos mérési eredmények eloszlását az alábbi ábra mutatja.

Magyarország háttérsugárzás térképe 2024-ben

Az építőanyagok természetes anyagok felhasználásával készülnek, ezért bennük a természetes izotópok ugyanúgy megtalálhatók. Közülük a mennyiségük és a dózisteljesítmény-járulékuk alapján az ²³⁸U és ²³²Th bomlási sorok elemeinek, valamint a ⁴⁰K-nek a legnagyobb a jelentősége. Az intézetünk által végzett vizsgálatok alapján, összhangban az irodalmi adatokkal, az építőanyagok radioaktivitása típusonként jelentősen változó, de egy-egy anyagfajtán belül szűkebb tartományon belül eső értékeket mutat. Vizsgálataink azt is megmutatták, hogy a különböző típusú építőanyagok radioaktivitása jól jellemezhető a felszínükön mért gamma-dózisteljesítmény értékkel. Tapasztalatunk szerint a beton szerkezetek, a terméskő (mészkő), a gipszkarton és az Ytong falazó elemeknek a legkisebb a radioaktivitása. A felületükön általában 80 és 110 nSv/h (nano Sievert = 10^-9 Sievert) közötti értékek mérhetők. Nagyságrend szerint ezeket követi a sorban a gázszilikát (más néven gázbeton) blokkos falazó elemek, amelynek a felszínén jellemzően 90 és 160 nSv/h közötti értékek mérhetők. Ennél valamivel nagyobb a radioaktivitása az égetett agyagtégláknak. A felszínükön általában 130 és 170 nSv/h közötti dózisteljesítmény értékek mérhetők. A falazó anyagok közül a salakbeton blokkoknak és a vulkáni tufának a legmagasabb a. radioaktivitása. A felszínükön általában 150 – 290 nSv/h értékek mérhetők. Ezt mutatja be az alábbi ábra.

A blokkos gázszilikát falazó anyagokkal kapcsolatban érdemes megjegyezni - ahogyan az alábbi ábra is mutatja -, a felhasználásukkal készült épületekben általában kisebb gamma-sugárzás értékek mérhetők, mint a hasonló méretű és adottságú, de hagyományos égetett agyagtéglából készült épületekben. A gázszilikát anyagot az egyöntetű szürke színéről, a porózus, szivacsra emlékeztető szerkezetéről és a relatív csekély mechanikai keménységéről könnyű felismerni. A gázbetont a ’60-as években kezdték el széleskörűen gyártani és alkalmazni és a ’90-es évek elején hagyták abba a gyártását hazánkban.

Ezzel szemben a salakbeton alkalmazása hazánkban főként az ’50-es, ’60-as és ’70-es évekre esett. Az előre gyártott blokkos és paneles elemek mellett, készültek házilagos és helyszíni csúszózsalus kivitelben is. A felhasznált salak mennyisége és származási helye is változó volt, ily módon a megjelenési formájuk és a radioaktivitásuk is széles skálán mozog. Elmondható, hogy általában magasabb a radioaktivitásuk, mint a hagyományos égetett agyagtégláké és a mechanikai keménységük is sokkal nagyobb.

Építőanyagok és falazó anyagok radioaktivitása

Az építőanyagok közül a legnagyobb radioaktivitást a salakok mutatják, amelyet az 1800-as évek vége óta alkalmaztak feltöltésként elsődlegesen födémekben és a padlástérben szigetelő anyagként. Feltöltésként megtalálhatók a házak aljzatlemeze alatt is vagy közvetlenül a padlóburkolat alatt. A salakfeltöltés közelében mérhető gamma-sugárzás jelentősen függ a beépítésre került salak radioaktivitásától és mennyiségétől, valamint a beépítés módjától.

A legmagasabb értékek rendszerint padlószinten mérhetők akkor, ha a salakfelöltésre közvetlenül tették rá a fából készült padlóburkolatot (párnafa, vakpadló, parketta). Vizsgálataink alapján az itt mért értékek zöme 160 és 400 nSv/h közötti volt. Ennél alacsonyabb, jellemzően 140 és 250 nSv/h közötti értékek mérhetők a salakfeltöltést tartalmazó mennyezet alatt. Ilyenkor a felső födémet alkotó anyag leárnyékolja a beépített salak lefele irányuló sugárzását.

Általában jelentősen csökkenthető a beltéri gamma-sugárzás, ha a padlóban lévő salakfeltöltést legalább néhány cm-es vastagságú betonréteg fedi. Az ilyen esetekben mért értékek hasonló eloszlást mutattak, mint a salakos mennyezet alatti esetekben mértek. Ezt mutatja be az alábbi ábra.

Salakos helyiségekben mért gamma-sugárzások statisztikái

A salakok kapcsán fontos megjegyezni, hogy bár a salakbeépítést nem tartalmazó épületekhez képest általában magasabb beltéri gamma-sugárzás értékeket mérünk, de ezek a fentebb hivatkozott, származtatott referenciaszinthez képest alatta, egy elfogadható szinten belül maradnak. Ily módon a legtöbb salakos épületben sugáregészségügyi szempontból nincs szükség beavatkozásra. A salakok sugárzásának nagyságáról a legcélravezetőbb egy megfelelő érzékenységű, mérésügyi hivatal által bevizsgált mérőműszerrel végzett, helyszíni felmérés keretében meggyőződni egy vizsgálatban jártas szakember bevonásával.

Salakos és salak nélküli épületekben mért átlagos gamma-sugárzások

Felhasznált irodalom:

Farkas Tibor, Miért Félünk a gázszilikátos házaktól? Az igazság a gázbetonról, BKIK XV. kerület, 2011. február 11.

Homoki Zs., Szigeti Á., Beltéri gamma-sugárzás mérések tapasztalatai és javaslat az értékelés módszerére, Sugárvédelem, XVI. 1. pp 1-16 (2023)

Az épületekben mért dózisteljesítmény legfőbb forrása az épület szerkezeti elemeit alkotó építőanyagokban lévő radioizotópok gamma-sugárzása. A beltéri gamma-sugárzás nagyságát elsődlegesen a felhasznált építőanyagok mennyisége, radioaktivitása és az épület szerkezeti kialakítása határozza meg. Az értéke egy adott pontban lényegében állandó, nem változik az idővel emberi léptékben a radioaktív bomlási sorok elején lévő izotópok nagyon lassú bomlási sebességének (milliárd éves felezési idejének) köszönhetően. A beltéri gamma-sugárzási szint tehát egy kvázi állandó érték, ami csak az épületszerkezeti elemeket és a burkoló anyagokat érintő felújítás eredményeként változhat meg. Egy épületen vagy lakáson belül azonban helyről-helyre változhat az értéke, ha a padlót, mennyezetet és falakat alkotó vagy burkoló építőanyagoknak jelentősen különböző a radioaktivitása. Ez a gyakorlatban azt jelenti, hogy a nagyobb radioaktivitású anyag közelében magasabb gamma-sugárzás értékek mérhetők.

A hazai épületekben mérhető gamma-sugárzás átlagos értéke kb. 150 nSv/h, ami a szabadban mérhető értéknek kb. a 1,5-szerese. Ennek oka az építőanyagokban lévő természetes izotópok nagyobb koncentrációja és a térfogatarányosan vett nagyobb (beépített) mennyisége, valamint az hogy mind a négy térszög irányából körülvesz bennünket. A vármegye szintű, átlagos beltéri gamma-sugárzásokról elmondható, hogy nem voltak megfigyelhető érdemi különbségek az átlagos szintekben. A vármegyénkénti átlagos értékek 135 és 168 nSv/h közötti tartományba estek.

Az egyes épületekben mérhető gamma-sugárzás értékek egyedül a beépített építőanyagok radioaktivitásától függnek. Az egymás mellett álló épületekben vagy akár egy épületen belül is jelentősen eltérőek lehetnek. Ily módon a regionális elhelyezkedésnek nincs befolyása a mérhető értékre. Az egyes épületekre meghatározott átlagos értékek 90%-a 80 és 220 nSv/h közötti tartományba esett.

A lakóépületen belüli gamma-dózisteljesítmény megengedhető szintjére nincs meghatározott határérték, sem referenciaszint. A 2/20022 (IV. 29.) OAH rendelet foglalkozik a most forgalomba hozható építőanyagok gamma-sugárzásnak megengedhető mértékével. A rendelet értelmében csak olyan építőanyagok árusíthatók, amelyekre teljesül, hogy a belőlük készült épületben a természetes háttérszintnek megfelelő érték feletti többlet külső sugárterhelés nem nagyobb, mint 1 mSv/év (mili Sievert: 10^-3 Sievert, 1 mSv = 10⁶ nSv).

Az 1 mSv/év-nek 250 nSv/h gamma-dózisteljesítmény feleltethető meg H*(10) egységben kifejezve. Mivel az átlagos magyarországi háttér-sugárzás kb. 100 nSv/h, ehhez hozzáadva a 250 nSv/h többletet kapjuk, hogy 350 nSv/h származtatható a beltéri gamma-dózisteljesítmény referenciaszintjeként környezeti dózisegyenértékben kifejezve.

A hazai épületekben és a szabadban mérhető gamma-sugárzások

Forrás: Homoki Zs., Szigeti Á., Beltéri gamma-sugárzás mérések tapasztalatai és javaslat az értékelés módszerére, Sugárvédelem, XVI. 1. pp 1-16 (2023)

Felhasznált irodalom:

Homoki Zs., Szigeti Á., Beltéri gamma-sugárzás mérések tapasztalatai és javaslat az értékelés módszerére, Sugárvédelem, XVI. 1. pp 1-16 (2023)

Az épületekben mérhető természetes sugárzási terek (gamma-sugárzások) nagysága jóval kisebb, mint az iparban, vagy gyógyászatban használt mesterséges radioaktív források, illetve ionizáló sugárzást előállító berendezések környezetében mérhető sugárzási szintek. Ezért a beltéri gamma-sugárzás vizsgálatokhoz alacsony méréstartománnyal és megfelelő érzékenységgel bíró eszközt kell használni.

A padló, a falak és a mennyezet felszínén gyakran eltérő értékeket mérhetünk, tőlük távolodva pedig csökkenőt a radioaktivitásuk függvényében. Így egy-egy helyiség különböző pontjaiban mért eredmények összehasonlításával információt kapunk az építőanyagok radioaktivitásáról és a dózistér eloszlásáról. Az emberi test sugárterhelésének meghatározásához az 1 m magasságban mért értékeket szokás alapul venni.

Geiger-Müller (GM) csöves számlálók

A GM csövek az ionizáló sugárzások (α, β, γ-sugárzás) intenzitás mérésének egyik leggyakoribb és legismertebb eszközei. A proporcionális gáz-ionizációs detektorok családjába tartoznak és alkalmasak radioaktív anyagok jelenlétének kimutatására. Felépítését tekintve általában vékony falú hengeres fémcső, melynek közepén egy vékony drót található. A cső fala és a drótszál közé feszültséget kapcsolnak úgy, hogy a drótszál a pozitív pólus (azaz az anód) és a cső fala a negatív pólus (azaz a katód). A cső alacsony nyomású nemesgázzal van töltve (például argonnal). A nemesgázok nagyon jó szigetelők, ezért alap esetben az áramkörben nem folyik áram. Az ionizáló sugárzás részecskéi a műszer és a henger falán keresztül lépnek be a cső belsejébe. Ha a belépő részecske elegendő energiával rendelkezik, akkor ionizálja a nemesgázt - pozitív gázionokat és szabad elektronokat hozva létre. A sugárzás által keltett elektronok és ionok a pólusokra kapcsolt feszültség hatására az elektródák felé vándorolnak. Az elektronok átadva a töltésüket az anódnak, elektromos áram impulzust hoznak létre az áramhurokban. A csőben kialakuló áramimpulzusokat megszámlálva az adott radioaktív forrás erősségével arányos beütésszámot kapunk.

Szcintillációs detektorok

A gamma-sugárzás mérhető ún. szcintillációs detektorral, amelyben szerves vagy szervetlen szcintilláló ásványok a töltéssel rendelkező sugár részecskék mozgási energiáját fényfelvillanássá alakítják át. Fontos tulajdonságuk, hogy az ionizáló részecskék energiájával arányos a felvillanás intenzitása, tehát spektroszkópiai (egyes izotópok megkülönböztető kimutatása) célra is használhatók. A sugárzásnak fényenergiává való átalakítása közvetlenül valósul meg gyors töltött részecskék (pl.: protonok, alfa-részecskék és elektronok) esetében. Az elektromosan semleges gamma-fotonokból álló gamma-sugárzás hatására azonban közvetlenül nem keletkeznek detektálható fényjelek. Ezért a gamma-sugárzás detektálása a különböző folyamatok során az általa keltett elektronok révén lehetséges.

A szcintillációs detektor két fő részből áll:

• Szcintillátor: az ionizáló sugárzás hatására fényvillanásokat produkál. Lehet szilárd, folyadék vagy gáz.
• Fotoelektromos sokszorozó: a szcintillátorhoz optikailag csatolt fotoelektromos eszköz, amely a fényjelet elektromos jellé alakítja és felerősíti. A fotokatódjára jutott fényimpulzus intenzitásával arányos nagyságú elektromos impulzust szolgáltat.

Felhasznált irodalom:

2/2022. (IV. 29.) OAH rendelet Az ionizáló sugárzás elleni védelemről és a kapcsolódó engedélyezési, jelentési és ellenőrzési rendszerről