Radon-koncentráció relatív meghatározása Készítette: Papp Ildikó

Átírás

1 Radon-koncentráció relatív meghatározása Készítette: Papp Ildikó Elméleti bevezetés PANNONPALATINUS regisztrációs code PR/B10PI0221T0010NF101 A radon a 238 U bomlási sorának tagja, a periódusos rendszer 86. eleme. A legnehezebb nemesgáz. Izotópjai: a 222 Rn, 220 Rn (toron), a 233 Th, a 219 Rn (aktinon) ez utóbbi három pedig a 235 U bomlási sorának terméke. Az alábbi ábrákon jól látható, hogy a természetes eredető sugárterhelés igen nagy hányadát (mintegy 55%) az építıanyagok sugárzása adja. Ennek oka, hogy a szén kiégetésekor az urán nem ég ki, ezért a visszamaradó salak különösen sok radont tud emittálni. A szabad levegın mért radon aktivitás-koncentráció mérsékelt égövi világátlaga 5 Bq/m 3, a lakóhelyiségekben mért radon-koncentráció világátlaga 50 Bq/m 3. 1

2 Élettani hatásait tekintve a radon bomlástermékei fontosak, mivel ezek nem nemesgázok a levegı aeroszoljaira tapadnak, majd a tüdıbe kerülve bomlásuk során jelentıs károkat okoznak. Jól szemlélteti ezt, hogy a tüdı testszöveti súlytényezıje a második legnagyobb: ( testszöveti súlytényezı: Az effektív dózis számításánál az egyes szervek vagy testszövetek egyenérték dózisának szorzótényezıi (w T ), amelyek a sugárvédelem céljainak megfelelıen figyelembe veszik a különbözı szervek vagy testszövetek eltérı érzékenységét a sztochasztikus hatások kiváltásában.) Testszövet vagy szerv Testszöveti súlytényezı, w T Ivarmirigyek 0,20 Csontvelı (vörös), vastagbél, tüdı, gyomor 0,12 Hólyag, emlı, máj, nyelıcsı, pajzsmirigy 0,05 Bır, csont felszín 0,01 Maradék 0,05 Mivel a bomlástermékek a légköri aeroszolokon tapadnak meg, így annál több bomlástermék jut szervezetünkbe minél több por és füst van a helységben. Ha az aeroszol megtapad a tüdı falán a tüdı belsı felületét borító sejteket közvetlen dózist kapnak. Mivel mind az alfa, mind a béta sugárzás áthatolóképessége kisebb, mintsem, hogy átjuthatna a tüdı szövetein, így energiájukat a tüdı szöveteinek adják le. Az Oxfordi Egyetem kutatásai szerint a zárt terekben felhalmozódó radon felelıs a tüdırákos esetek 9%-áért és az összes rákos megbetegedés 2%- áért. 2

3 A mérés elıkészítése, menete Elsı lépésként összegyőjtjük a méréshez használt eszközöket, melyek: I. porszívó: II. gézlapok: III. Geiger-Müller számláló: A mérés elıkészítésének elsı lépéseként ki kell kísérleteznünk az ideális gézlapszámot a porszívónkra. 3

4 Ez a következı adatok felvételét jelenti: Gézrétegek száma Átlagos beütésszám/perc Látható, hogy két hatás érvényesül itt egyszerre: minél több réteget teszünk a porszívóra, annál több aeroszolt tud megkötni az átszívott levegıbıl a sok gézréteg lefojtja a szívásteljesítményt, csökkenti az idıegység alatt átszívott levegı mennyiségét Így esetünkben az optimális gézréteg szám 4. Ezután a porszívóval körülbelül 4 felezési ideig győjtjük a levegı aeroszoljait. Itt szeretnék kitérni a felezési idıre. Jelen jegyzıkönyvbıl kiderül, hogy 40 perc körüli felezési idıket mérhetünk. Ennek oka, hogy Geiger-Müller számlálónk β-érzékeny, így mi az ólom, és a bizmut bomlását érzékelhetjük. Miután az ólom bomlása után bizmut keletkezik, ennek bomlását újra megmérhetjük. Matematikailag: Levezethetı, hogy: λ ( ) 1 t 2λ2 + λ2 t a t = a 0 e a0 e A fenti exponenciálisokat Taylor-sorba fejtve, és csak a t-ben lineáris tagokat megtartva: 2λ2 a ( t) a0( 1 t) + a0( 1t). Tehát: λ a ( t ) a t. 2 t Mivel ez az a( t) 2a e 2 0 függvény Taylor-sorának kezdete a függvény úgy indul, mintha dupla felezési ideje lenne, mint a kiindulási izotópnak. Azért kell 4 felezési ideig mérnünk, hogy a gézlapokon beálljon az egyensúly; ez azt jelenti, hogy az idıegység alatt megkötött új radioaktív atommagok száma egyenlı lesz a már felhalmozott radioaktív anyagokból idıegység alatt elbomló atommagok számával. 4

5 Mért eredmények Emeleti szoba: T 1/2 =21,25 ± 17,31 perc Pince: T 1/2 = 52,86 ± 19,29 perc Látható, hogy a kezdeti aktivitás a pincehelységben sokkal magasabb. Ennek oka, hogy a radon sőrőbb, mint a levegı, így alacsonyabban fekvı helységben magasabb koncentráció mérhetı. 5

6 Szilikát-tégla épület: T 1/2 =43,35 ± 11,76 perc Szilikát épület: T 1/2 = 33,02 ± 19,71 perc Itt felfigyelhetünk az építıanyagok okozta eltérésekre. A tiszta szilikát épületben kisebb kezdeti átlagos beütésszámot tapasztalhatunk, mint a szilikát-tégla épületben. 6

7 CERN: Sajnos a CERN-ben végzett mérésünk nem adta vissza hibahatáron belül a 40 perc körüli felezési idıt. Valószínőleg a hibát a CERN szellızırendszere okozhatta, amit semmilyen módon nem tudtunk kiiktatni. Tehát az elvégzett mérésekbıl látható, hogy a radon-koncentráció miként függ a magasságtól, illetve az építıanyagoktól. A dolgozatot készítette: Papp Ildikó (Budapesti Mőszaki és Gazdaságtudományi Egyetem III.éves. mérnök fizikus hallgatója. 7