Vizek rádiumtartalom-meghatározási módszereinek vizsgálata

Vizek rádiumtartalom-meghatározási módszereinek vizsgálata Szakdolgozat 2017. január 2. Készítette: Nagy Márton ELTE TTK Fizika alapszakos hallgató Témavezet : Dr. Horváth Ákos EGYETEMI DOCENS ELTE Atom zikai Tanszék

1 Tartalomjegyzék 1. Bevezetés 2 2. Mérési elv leírása 2 2.1. Radon bomlási sorok.............................. 2 2.1.1. 226 Ra, 222 Rn atommagok adatai.................... 3 2.2. A víz radonkoncentrációja a Henry törvény alapján............. 5 2.3. Szekuláris egyensúly.............................. 6 2.3.1. Aktivitás................................. 7 2.4. Mérési elv.................................... 8 3. Mérés leírása 10 3.1. Gázmosópalackok elkészítése.......................... 10 3.2. Vizek pontos térfogatának bejelölése a gázmosópalackokon......... 10 3.2.1. Mérési adatok.............................. 11 3.2.2. Mérés leírása.............................. 11 3.3. Mérés RAD7-el................................. 13 3.3.1. Mérési adatok.............................. 13 3.4. A rendszerben lév térfogatok meghatározása................ 30 3.5. mérési eredmények összefoglalása....................... 35 4. Mérési eredmények kiértékelése 36 4.1. Radonkoncentráció meghatározása....................... 36 4.2. A minták rádiumtartalmának meghatározása................. 36 5. További fejlesztési lehet ségek 37 Ábrák jegyzéke 1. 222 Rn bomlási sor, míg stabil elemmé válik.................. 3 2. 220 Rn bomlási sor, míg stabil elemmé válik.................. 3 3. Szekuláris egyensúly.............................. 8 4. Vázlatosan egy gázmosó palack........................ 12 5. Mérési összeállítás................................ 14 6. szoba leveg 5 5 perces mérés........................ 15 7. W3-as minta 8 15perces mérés....................... 17 8. W1-as minta 48 30perces mérés....................... 20 9. W2-es minta 48 30perces mérés....................... 23 10. W2-es minta els 30 mérés.......................... 24 11. szoba leveg 48 30 perces mérés...................... 27 12. desztilált víz 48 30 perces mérés...................... 30 13. Drystick felépítése................................ 34

2 1. Bevezetés A szagdolgozat során az volt a feladatom, hogy egy pontos mérési összeállítást hozzunk létre, amit kés bb használni lehet vízminták rádiumtartamának mérésére. Ez azért volt fontos, mert a természetes ionizáló sugárzásoknak az emberre gyakorolt hatása, egészségkárosító is lehet. Ezen természetes sugárzásnak nagy része a radon és leányelemeinek sugárzásától származik. Ezek akár a vízekb l, leveg b l vagy a talajból is bejuthat az életterünkbe. Az ivóvízek radontartalmának mérésével következtetünk annak rádiumtartalmára. A méréseink során vízminták radonkoncentrációját határozzuk meg egy REX nev méréshez hasonlóan, majd az így kapott leveg radonkoncentrációból kiszámítjuk a vízminták radonkoncentrációját, amib l pedig meghatározzuk a vízminták rádiumkoncentrációját. 2. Mérési elv leírása 2.1. Radon bomlási sorok A RAD7 -es m szer képes a radon detektálása. Képes megkülönböztetni a különböz bomlási sorokból bomló radioaktív elemeket energiájuknak megfelel en. Ebben a fejezetben a bomlási sorokban elfoglalt helyükr l és a radon és rádium energiáiról lesz szó. Mind három természetes bomlási láncon el fordul a radon valamely izotópja. 1. A 235 U láncán eljuthatunk a 219 Rn- es izotópjához(más néven Actinon). Ebböl a típusból keveset detektálunk, szinte sosem találkozunk vele a természetben ugyanis nagyon kicsi a felezési ideje. 2. A 232 Th bomlási láncán a 220 Rn, (más néven "Toron") izotóp fordul el. Toronból többet lehet detektálni mint Aktinonból. 3. Az 222 238U bomlási lánc része a 222 Rn t. Ez el fordul a beltéri leveg ben kültéri leveg ben és a talajgázokban is detektálható.

3 1. ábra. 222 Rn bomlási sor, míg stabil elemmé válik 2. ábra. 220 Rn bomlási sor, míg stabil elemmé válik 2.1.1. 226 Ra, 222 Rn atommagok adatai 226 Ra adatai: 1. = 23.6686 MeV 2. T 1 =1600 év 7 2 3. bomlási módok: α : 100.00 % 4. leány atommag: 222 Rn

4 = m A c 2 m 12cc 2 12 (1) Energy (kev) Intensity (%) Dose ( MeV/Bq-s ) 4160 2 2.7E-4 1.12E-5 4191 2 1.00E-3 4.2E-5 4340 1 0.0065 2.82E-4 4601 1 6.16 0.2834 4784.34 25 93.84 4.490 1. táblázat. Alfa bomlások valószín ségei különböz energiákra 226 Ra esetén 222 Rn adatai: 1. = 16.3731 MeV 2. T 1 = 3.8235 nap 3 2 3. bomlási módok: α : 100.00 % 4. leány atommag: 218 Po Energy (kev) Intensity (%) Dose ( MeV/Bq-s ) 4826 4? 5.0E-4 2.41E-5 4986 1 0.0780 0.00389 5489.48 30 99.920 5.4851 2. táblázat. Alfa bomlások valószín ségei különböz energiákra 222 Rn esetén Izotópok bomlásainak energiái és valószin ségei: izotóp alfa-energia (kev) Intensity (%) 226 Ra 4784.34 93.84 226 Ra 4601 6.16 222 Rn 5489.48 99.920 222 Rn 4986 0.0780 218 Po 6002.35 99.9789 218 Po 5181 0.001099780 214 Po 7686.82 99.9895 214 Po 6902.2 0.0104 3. táblázat. Alfa bomlások valószín ségei különböz energiákra különböz izotópok esetén

5 2.2. A víz radonkoncentrációja a Henry törvény alapján A zárt rendszerben lév víz és a leveg között radon diundál. Bizonyos id elteltével termikus egyensúlyban a két közeg radonkoncentráció aránya állandó lesz. Jelöljük α -val ezt az arányt. c v c lev = α (2), ahol a c v a víz, a c lev pedig a leveg radonkoncentrációja. A termikus egyensúly feltétele, hogy megegyezzen a két rendszer között : 1. a h mérséklet ( T ) 2. a nyomás ( P ) 3. a kémiai potenciál (µ ). Tekintsünk olyan rendszert, amely V L térfogatú, normál nyomású (P = 105P a) és szobah mérséklet (T = 293K) leveg t és VV térfogatú vizet tartalmaz. Jelöljük : 1. N 0 al a leveg ben található leveg molekulák számát 2. N L el a gáztérben lév radon atomok számát 3. N V vel a vízben lév radon atomok számát. Az ideális gáztörvény: átrendezve N 0 -ra: P V L = N 0 kt (3) N 0 = P V L kt A gáztérben lév radonatomok parciális nyomása: (4) Henry törvény alapján: P Rn = N L N 0 P = N LP kt P V L = N LkT V L (5) X Rn = 1 κ P Rn (6)

6,ahol X Rn a vízben lév Radon koncentráció móltörttel kifejezve, P Rn parciális nyomás a gáztérben, κ = 0, 391 10 7 Hgmm, T = 20 C on radonra vonatkoztatva. Az X Rn az atom és a molekulaszámokkal kifejezve: az 6-es és a 7-es képlet alapján: X Rn = N V N V osszes (7) N V = 1 N L kt (8) N V osszes κ V L,amib l: N V = N LkT V L κ N V osszes (9) A víz radon koncentrációja: C V = N V V (10) Amit a 9.képletbe beírva,azt kapjuk,hogy: A víz radon koncentrációja: C V = N L kt N V osszes V L V V κ Az arányossági tényez re így az α = C V /C L képlet alapján: = C L kt κ ρ V (11) α = kt ρ V = 0.25 (12) κ Ezek szerint szobah mérsékleten α egyensúlyi állandó 0.25, vagyis 4 egység radon van a leveg ben és 1 egység a vízben. 2.3. Szekuláris egyensúly Ennél az elrendezésnél a vízmintából kibuborékoltatott leveg radonkoncentrációját mérjük. A Henry törvényb l tudjuk, hogy a víz és leveg radonkoncentrációja 1:4 arányú, tehát ha a rendszert elég ideig keringeltetjük beáll egy egyensúlyi állapotba, ahol a vízben 1 egység a leveg ben 4 egység radonkocentráció lesz, amikor a leveg radontartartalmát detektáljuk a RAD7 müszerrel. A radonkoncentrációból pedig következtethetünk a víz rádium tartalmára. A detektált radonokból úgy következtetünk a rádium koncentrációra, hogy ha bizonyos ideig (3 hétig) magára hagyjuk lezárva a rendszert. Ez id elteltével, mivel a radon a rádium leányeleme és nagyobb a bomlási állandója ezért beáll a szekuláris egyensúly.

7 2.3.1. Aktivitás Egy adott radioaktív forrás aktivitása megmondja, hogy hány bomlás történik másodpercenként. Mértékegysége a Bq [ Becquerel ], 1 Bq másodpercenként egy bomlásnak felel meg. A radioaktív bomlás teljesen véletlen jelenség, egy adott atommagról nem lehet megállapítani, hogy mikor fog elbomlani, viszont az elbomlásának id beni valószín sége állandó. Egy forrásban a bomlások száma tehát arányos a radioaktív magok számával:,ennek megoldása: A = N t = λn (13) N(t) = N 0 e λt (14), ahol λ a bomlásállandó megadja, hogy mekkora valószín séggel bomlik el egy atommag egy másodperc alatt. A radioaktív magok száma exponenciálisan csökken. T 1 2 = ln 2 λ = λn (15), itt T 1 a felezési id, ami megadja, hogy mennyi id alatt bomlik el átlagosan a radioaktív 2 magok fele. Ismert felezési id -vel meghatározható egy adott forrás aktivitása(a): A = ln 2 N (16) T 1 2 A bomlási sorozatok tagjainak mennyisége egy anyagdarabban, mint az id függvénye, matematikailag dierenciálegyenletek rendszerével írható le. Ha egy sorozat tagjainak láncszer bomlása egy zárt helyen már eléggé régóta folyik (régebben, mint a sorozatban második leghosszabb felezési idej izotóp), akkor a sorozat tagjai között aktivitásegyenl ség alakul ki: minden tag aktivitása egyenl vé válik a sorozatkezd izotóp aktivitásával,ezt nevezzük szekuláris egyensúlynak vagyis: A 1 = A 2 = = A i =... (17) Ez a magok számára nézve egyenérték a következ kifejezéssel: λ 1 N 1 = λ 2 N 2 = = λ i N i =... (18)

8 Ezt az aktivitás-egyenl ségi állapotot szekuláris egyensúlynak nevezik. 3. ábra. Szekuláris egyensúly Ilyen szekuláris egyensúlyi állapotba kerül a rendszerünk amikor lezárjuk a csapokkal és 3 hétig úgy hagyjuk az edényeket. 2.4. Mérési elv A mérésünknél lezártuk a gázmosópalackok csapjait 3 hétig. Ez id alatt beállt a szekuláris egyensúly. Ezenkívül a Henry törvényb l megismert arányokban van jelen a radon aktivitása a leveg ben(a L ) és a vízben(a V ). Négy egység a leveg ben és 1 egység a vízben. A leveg térfogata a zárt rendszerben V L. A V L a gázmosópalack teljes térgatából levonjuk a minták(v V ) térfogatát. A L V L = 4 A V V V (19) a víz akti-,ahol A L a leveg aktivitása,v L a gázmosópalackba zárt leveg térfogata, A V vitása és a V V pedig a vízminta térfogata. Ezek után: A L + A V = A 0 = A Rn (20)

9 Amikor kinyitjuk a csapokat a mérés folyamán a leveg radonkoncentrációja felhigul ugyanis a csövek, a Drystick és a RAD7 detektor leveg jével keveredik, amiknek szintén volt valami aktivitása(a h ). Ezt a térfogatot, amivel megnövekszik a csövekb l, Drystickb l és a detektor saját térfogatából származik (ezen térfogatok összege a V det ). Ez a többlet térfogat (V det és a V L összege adja a rendszerben lév teljes leveg térfogatát, amit V lev -nek nevezünk el. V det + V L = V lev (21), ez lesz a rendszer leveg jének teljes térfogata. A csapok kinyitása után: A többlettérfogatban lév aktivitásra igaz, hogy: A lev = C lev V lev (22) A csapok kinyitása után igaz még az is, hogy: A h = C h V det (23),mivel: A teljes = A lev + A V = A Rn + A h (24) C = A V (25),ezért a koncentrációkra igaz, hoy:,amib l: C lev V lev + C V V V = A Rn + C h V det (26) Ezt rendezve A Rn -re C lev V lev + 1 4 C levv V = A Rn + C h V det (27) C lev (V lev + 1 ) 4 V V C h V det = A Rn (28)

10 Ha ezt leosztjuk a víz térfogatával, akkor ( Vlev C lev + 1 ) V det C h V V 4 V V = A Rn V V = C Rn (29) A szekuláris egyensúly beállta után (3 hét zárt csapokkal) pedig igaz lesz, hogy: C Rn = C Ra (30) Ezek után láthatjuk, hogy a mérés során pontosan meg kell határoznunk a térfogatokat és a radonkoncentrációkat megmérni RAD7 müszerrel. A RAD7 -el megmérjük a szoba C h -át utánna pedig a mintával eggyütt megmérjük a C lev -et. Ezekb l fogjuk számítani a 29.összefüggésb l a radonkoncentrációt, ami megeggyezik a rádiumkoncentrációjával. 3. Mérés leírása 3.1. Gázmosópalackok elkészítése A gázmosópalackokat az egyetem 7.emeletén készítették el rendelésre. Konkrét cs átmér ket nem adtunk meg nekik, csak egy vázlatos rajzot, hogy milyen gázmosópalackokat szeretnénk. 3.2. Vizek pontos térfogatának bejelölése a gázmosópalackokon Ezen mérések céljai: 1. 2016.11.07 - i mérés célja az volt, hogy a gázmosó palackokon bejelöljem a 2 és 3dm 3 - eket 2. 2016.11.14 i mérés célja pedig megvizsgálni, hogy a Rad7 m szer szivattyúja tudjae keringeltetni a leveg t a rendszerben, ha a gázmosópalackokban beletöltjük a mintát. Majd ezután el készíteni a két héttel kés bb történ mérésre. Mér eszközök: 1. analitikai mérleg ( 0,00001 g-ig mér ) 2. mér edény ( 100 ml-es ) 3. ioncserélt víz 4. 3 típusú minta ( W1,W2,W3 ) 5. gázmosó palackok ( GMA, GMK, GMP )

11 6. RAD7 detektor 7. csövek 8. fecskend 3.2.1. Mérési adatok A vízzel feltöltött majd kiürített edény falán maradtak vízcseppek. Ebben a cseppesfalú állapotában letáráztuk a mérleget. Tárázás: -73.1600g mérés sorszáma m [g] m korriglt = m + 0, 0573g[g] 1. +0,0269 +0,0842 2. +0,0315 +0,0888 3. -0,0093 +0,0480 4. -0,0394 +0,0179 5. +0,0345 +0,0918 6. +0,0324 +0,0897 7. +0,0416 +0,0989 8. -0,0573 +0,0000 9. -0,0111 +0,0462 10. +0,0105 +0,0678 n +0,0603 +0,6333 n = n +0,00603 +0,06333 10 4. táblázat. A mér edény falán maradt cseppek tömege Az m korrigált jelentése az, hogy vettem a 8.mérést 0.0000-nak mert a 8.mérés volt a legnagyobb abszolút érték negatív mérés. Azért vannak negatív értékek is mert alapból nedves falú mér edényt táráztuk le és van, hogy ahhoz képest kevesebb csepp maradt az edény falán. De jól látszik, hogy nekünk szükséges 99.757got, ez a kicsiny szórás σ 0.05g nem igazán befolyásolja. Kés bb mikor feltöltöttem a gázmosó palackokat a mintákkal ez a mennyiség a vonal vastagságához képest elhanyagolható volt. 3.2.2. Mérés leírása Analitikai mérleg és mér edény segítségével a szobah mérséklet ioncserélt vízb l kimérünk 99.757got, ez 1dm 3 térfogattal lesz egyenl, ugyanis: ρ = m V (31) Ezek után 99.757g folyadékot kétszer illetve háromszor kimértem és bejelöltem a gázmosó palack falán a vízszintjét alkoholos lccel. A mér edény falán maradt vízcseppek

12 tömege átlagosan ±0.05g nagyságrendbe esett, ez a tömeg elhanyagolható volt, ugyanis amikor kimértem a 2 és 3 dm 3 -eket és berajzoltam a vonalakat azok vastagsága nagyobb volt, mint ez a pontosság, tehát ha ennyivel több vagy kevesebb vízmintát tettem volna bele nem t nt volna fel. A GMA és GMK gázmosó palackok elég nagyok voltak, hogy bejelöljem a 2dm 3 és 3dm 3 -t, de a GMP kisebb volt és ezen csak az 1dm 3 -t tudtam bejelölni. 4. ábra. Vázlatosan egy gázmosó palack Miután meghatároztuk a térfogatokat és bejelöltük azokat, megnéztük, hogy képes lesz-e átszivattyúzni a vizet a gázmosó palackon a RAD7. Feltöltöttük a GMP gázmosó palackot vízzel úgy, hogy körülbelül 13 cm magason álljon a cs ben a folyadék. majd bekötöttük a rendszerbe és elindítottuk a RAD7-et SNIFF üzemmódban. Azt tapasztaltuk, hogy sikerül a RAD7-nek átszivattyúzni a vízoszlopon a leveg t. Körülbelül 13 cm magas volt a víz szintje, ami azt jelenti, hogy : P hidrosztatikai A mértékegysége a nyomásnak a pascal ami: = ρgh = 1 g cm 1000cm 13cm = 13000 g (32) 3 s2 cms 2,tehát: [ N ] [P a] = = m 2 [ kgm ] [ kg ] = m 2 s 2 ms 2 (33) 13000 g kg = 1300 = 1300P a (34) cms2 ms2

13 A normál égnyomás P 0 = 105P a, a túlnyomás legalább 1300P a. Erre biztosan képes a RAD7 m szer szivattyúja. Ezután felöltöttük a gázmosó palackokat a mérend mintákkal: Palack GMK GMA GMP Minta W1 W2 W3 5. táblázat. Palackok a hozzájuk tartozó minta kódjával Ezek a minták ( W1/W2/W3 ) évek óta (2011.11.14 óta) le voltak zárva a m anyag palackjaikban és most bontottuk fel ket. A mintákat feltöltöttem a vonalakig (amiket a mérés elején bejelöltem 2 és 3 dm 3 -ig). Majd lezártam a gázmosó palackok csapjait és a nyakát leszigeteltem. Betettük a szekrénybe, amihez képest 2 hét múlva kerül sor a mérésre. Ekkor a gázmosó palackokban a rádium és radon szekuláris egyensúlyban lesz. Ezután az id leteltével a RAD7 müszerrel megmértük a radonkoncentrációkat. 3.3. Mérés RAD7-el RAD7 Üzemmódok : SNIFF (szippantás): Gyors válaszadás és gyors hasznosítása az adatoknak radon mérése THORON: Radont és toront mér id ben egymástól függetlenül NORMAL: Nagy érzékenység AUTO: Automatikus váltás SNIFF után NORMAL üzemmódra miután három órát futott a SNIFF GRAB: a minták elemzése(megragadása) WAT: Automatikus elemzése a vízmintáknak (RAD H2O tartozék szükséges) A menüben kiválasztva a Cycle-el megtudjuk adni, hogy egy mérés meddig tartson, a Recycle-el pedig, hogy hányszor mérjen a RAD7. Miután a m szer befejezte a méréssorozatot a RAD7 Capture nev programmal lehetett leszedni az adatokat róla. Automatic download nev paranccsal leszedtem a megfelel adatokat. Ezek lettek a RAD7 1621 12-14-16.raw és RAD7 1621 12-14-16.cdt leok. Exportáltam ezeket.txt kiterjesztés le-á, ez lett a RAD7 1621 12-14-16(CommaDelineated).txt. Ezt már lehetett kezelni egyszer en a szükséges adatokat kijelöltem és bemásoltam egy excell le-ba. Ott számoltam velük. 3.3.1. Mérési adatok dátum: 2016.12.05. helyszín: P22 terem RAD7 sorszáma: 1621 Az összes mérést egy összesített táblázatban foglaltam össze:

14 mérés sorszáma Recycle Cycle (perc) minta gázmosópalack 1.a mérés 5 5 szoba leveg nincs 1.b mérés 8 15 W3 GMP 2.a mérés 3 5 szoba leveg nincs 2.b mérés 48 30 W1 GMK 3.a mérés 3 5 szoba leveg nincs 3.b mérés 48 30 W2 GMA 4.a mérés 3 10 szoba leveg nincs 4.b mérés 48 30 szoba leveg nincs 4.c mérés 48 30 desztilált víz GMA Mérési elrendezés: 6. táblázat. Összefoglaló táblázat 5. ábra. Mérési összeállítás A RAD7-es m szerben lév szivattyú keringelteti a leveg t a zárt rendszerünkben. Az Outlet kivezetésb l a leveg t a gázmosópalackba pumpálja a gumicsövön keresztül, így a gázmosópalack aljára vezet üvegcs átpumpálja a leveg t a vízen buborékoltatva azt. A leveg a gázmosópalackból a másik gumicsövön át a Drystickbe jut, ahol a leveg nedvesség tartalma lecsökken. Innen pedig a RAD7 Inlet kivezetésébe csatlakozik a gumics. Itt bejutva a RAD7be a leveg a m szer detektálja a beütéseket. 1. mérés: A 3-szor 5 perces háttérmérés után a W3 mintát mértük meg. A W2-es mintát 8-szor negyed óráig mértük. 1.a mérés: cél: szoba leveg és egyben a RAD7 belsejében lév leveg radonkoncentrációjának meghatározása, ez lesz a háttérkoncentráció (C h ).

15 ciklus 5 5 perc, üzemmód: SNIFF, Inlet: üres, Outlet: üres minta: szoba leveg eredmények: (lename(nagymarci-2016dec12.xls, RAD7 1621 12-14-16.raw)) id pont C lev (Bq/m3) C lev (Bq/m3) Total Counts Live Time % Counts (A) A beüt [DB] 2016.12.05 15:31 70,00 180, 23 4,6 8,7 2,001 2016.12.05 15:36 30,00 160, 13 4,6 7,7 1,001 2016.12.05 15:41 100,00 200, 20 4,6 15 3 2016.12.05 15:46 0,00 110, 21 4,6 0 0 2016.12.05 15:51 100,00 200, 18 4,6 16,7 3,006 Ezeket ábrázolva. 7. táblázat. szoba leveg 5 5 perces mérés 6. ábra. szoba leveg 5 5 perces mérés

16 Lineáris egyenest illesztve: f(x)=a*x+b,ahol a = 3 ± 16.03 (534.4%) b = 51 ± 53.17 (104.3%) paramétereket kaptam. Az átlagos Radonkoncentráció: 60 Bq/m 3 A mért értékek empírikus szórása: 44,16 Bq/m 3 A mért értékek (2σ) bizonytalanságainak átlaga: 170,0 Bq/m 3 Az átlag bizonytalansága: 38,2 Bq/m 3 Az A csatornában lév detektálások összege: 9,008 db 1.b mérés: cél: W3 vízminta radonkoncentrációjának meghatározása, ez lesz a zárt rendszerben lév leveg nek a felhígult radonkoncentrációja (C lev ). ciklus: 8 15 perc, üzemmód: SNIFF, Inlet: nagy Drystick+cs, Outlet: cs + GMP palack (1 dl) minta: W3 1 dl GMP palackban Ezután a GMP nev gázmosó palackban lév mintát vizsgáltuk. A GMP palackban W3 típusú minta volt. Ebben a palackban 1 dl víz volt lezárva. A RAD7 szivattyúzta a leveg t gázmosópalackon és a Drysticken keresztül. Ezt a mérést 2016.12.05 16:12 perckor indítottam el és 8-szor 15 percig tartott. eredmények: (lename(nagymarci-2016dec12.xls, RAD7 1621 12-14-16.raw)) id pont C lev (Bq/m3) C lev (Bq/m3) Total Counts Live Time % Counts (A) A beüt [DB] 2016.12.05 16:12 93,00 90, 69 14 11,6 8,004 2016.12.05 16:27 210,00 120, 85 14 21,2 18,02 2016.12.05 16:42 170,00 120, 75 14 20 15 2016.12.05 16:57 220,00 130, 104 14 18,3 19,032 2016.12.05 17:12 93,00 90, 92 14 8,7 8,004 2016.12.05 17:27 150,00 110, 94 14 13,8 12,972 2016.12.05 17:42 200,00 120, 92 14 18,5 17,02 2016.12.05 17:57 190,00 120, 86 14 18,6 15,996 Ezeket ábrázolva. 8. táblázat. W3-as minta 8 15perces mérés

17 7. ábra. W3-as minta 8 15perces mérés Lineáris egyenest illesztve: f(x)=a*x+b,ahol a = 5.2619 ± 8.055 (153.1%) b = 142.071 ± 40.68 (28.63%) paramétereket kaptam. Az átlagos Radonkoncentráció: 165,75Bq/m 3 A mért értékek empírikus szórása: 50,02 Bq/m 3 A mért értékek (2σ) bizonytalanságainak átlaga: 112,50 Bq/m 3 Az átlag bizonytalansága: 19,9 Bq/m 3 Az A csatornában lév beütések összege 2 óra alatt: 114 db 2. mérés: A 3-szor 5 perces háttérmérés után a W1 mintát mértük meg. A W1-es mintát 48-szor fél óráig mértük. 2.a mérés: háttér 3 5perc cél: szoba leveg és egyben a RAD7 belsejében lév leveg radonkoncentrációjának meghatározása, ez lesz a háttérkoncentráció (C h ).

18 ciklus 3 5 perc, üzemmód: SNIFF, Inlet: üres, Outlet: üres minta: szoba leveg 2016.12.05 18:06 perckor indítottam a következ mérést. Ez 3-szor 5 percig tartott, hogy a RAD7-ben lév Radon leányelemek (Po218) elbomoljanak és ne detektáljam a következ mérésnél ezeket az energiákat. A szoba leveg jét SNIFF üzemmódban mértem, ezalatt az id alatt. eredmények: (lename(nagymarci-2016dec12.xls, RAD7 1621 12-14-16.raw)) id pont C lev (Bq/m3) C lev (Bq/m3) Total Counts Live Time % Counts (A) A beüt [DB] 2016.12.05 18:06 100,00 220, 22 4,6 18,2 4,004 2016.12.05 18:11 70,00 180, 25 4,6 8 2 2016.12.05 18:16 0,00 110, 24 4,6 0 0 9. táblázat. szoba leveg 3 5 perces mérés Az átlagos Radonkoncentráció: 56,67 Bq/m 3 A mért értékek empírikus szórása: 51,32 Bq/m 3 A mért értékek (2σ) bizonytalanságainak átlaga: 170,0 Bq/m 3 Az átlag bizonytalansága*: 23 Bq/m 3 Az A csatornában lév detektálások összege: 6 db * A beütések számából (N=6) számolva, Poisson-eloszlás feltételezésével. 2.b mérés: cél: W1 vízminta radonkoncentrációjának meghatározása, ez lesz a zárt rendszerben lév leveg nek a felhígult radonkoncentrációja (Cm). ciklus 48 30 perc, üzemmód: SNIFF, Inlet: nagy Drystick+cs, Outlet: cs + GMK palack (1 dl) minta: W1 1 dl GMP palackban 2016.12.05 18:55-kor elindítottam egy egész napos mérést. A RAD7 48*30 perces mérést készített. A GMK nev gázmosópalackban lév W1-es jel mintát mértem. Az elrendezés hasonlóan a W3-as minta mérési elrendezéséhez történt, azzal a különbséggel, hogy most a GMK palackot kötöttük a rendszerre. Ezeket az adatokat a következ táblázat tartalmazza. eredmények: (lename(nagymarci-2016dec12.xls, RAD7 1621 12-14-16.raw))

19 id pont C lev (Bq/m3) C lev (Bq/m3) Total Counts Live Time % Counts (A) A beüt [DB] 2016.12.05 18:55 210,00 80, 192 28 19,3 37,056 2016.12.05 19:25 290,00 90, 202 28 24,3 49,086 2016.12.05 19:55 150,00 70, 196 28 13,8 27,048 2016.12.05 20:25 210,00 80, 196 28 17,9 35,084 2016.12.05 20:55 200,00 80, 188 28 18,1 34,028 2016.12.05 21:25 150,00 70, 177 28 14,7 26,019 2016.12.05 21:56 270,00 90, 207 28 22,2 45,954 2016.12.05 22:26 220,00 90, 193 28 19,2 37,056 2016.12.05 22:56 210,00 80, 182 28 19,8 36,036 2016.12.05 23:26 120,00 70, 163 28,1 12,3 20,049 2016.12.05 23:56 120,00 70, 178 28 11,2 19,936 2016.12.06 0:26 230,00 90, 203 28 19,2 38,976 2016.12.06 0:56 230,00 90, 188 28 20,2 37,976 2016.12.06 1:26 200,00 80, 204 28 16,2 33,048 2016.12.06 1:56 150,00 80, 190 28 13,7 26,03 2016.12.06 2:26 230,00 90, 189 28 20,1 37,989 2016.12.06 2:56 260,00 100, 213 28 20,7 44,091 2016.12.06 3:26 100,00 60, 147 28,1 11,6 17,052 2016.12.06 3:56 200,00 80, 184 28 17,4 32,016 2016.12.06 4:26 200,00 80, 160 28,1 20 32 2016.12.06 4:56 190,00 80, 182 28 17,6 32,032 2016.12.06 5:26 110,00 70, 169 28 11,3 19,097 2016.12.06 5:56 220,00 90, 197 28 18,3 36,051 2016.12.06 6:26 160,00 80, 177 28 14,7 26,019 2016.12.06 6:56 160,00 80, 175 28,1 16 28 2016.12.06 7:26 130,00 70, 189 28 11,1 20,979 2016.12.06 7:56 210,00 90, 183 28 18,6 34,038 2016.12.06 8:26 170,00 80, 189 28 14,8 27,972 2016.12.06 8:56 190,00 80, 203 28 15,3 31,059 2016.12.06 9:26 110,00 70, 160 28,1 11,9 19,04 2016.12.06 9:56 200,00 80, 169 28 18,4 31,096 2016.12.06 10:26 190,00 80, 187 28 16,6 31,042 2016.12.06 10:56 220,00 90, 198 28 18,7 37,026 2016.12.06 11:26 150,00 80, 154 28,1 15,6 24,024 2016.12.06 11:56 160,00 80, 178 28 15,2 27,056 2016.12.06 12:26 150,00 80, 209 28 12,5 26,125 2016.12.06 12:56 170,00 80, 163 28,1 16,6 27,058 2016.12.06 13:26 140,00 70, 157 28,1 15,3 24,021 2016.12.06 13:56 150,00 80, 163 28 15,3 24,939 2016.12.06 14:26 190,00 80, 184 28,1 16,3 29,992 2016.12.06 14:56 160,00 80, 181 28 14,4 26,064 2016.12.06 15:26 170,00 80, 187 28 13,9 25,993 2016.12.06 15:56 110,00 70, 172 28 11,1 19,092 2016.12.06 16:26 160,00 80, 166 28 15,7 26,062 2016.12.06 16:56 210,00 90, 186 28 17,8 33,108 2016.12.06 17:26 160,00 80, 177 28 14,7 26,019 2016.12.06 17:56 140,00 80, 179 28,1 12,9 23,091 2016.12.06 18:26 170,00 80, 179 28 15,1 27,029 Ezt ábrázolva: 10. táblázat. W1-as minta 48 30 perces mérés

20 8. ábra. W1-as minta 48 30perces mérés Itt is lineáris egyenes egyenletét illesztettem az adatokra. egyenlete f(x)=a*x+b, ahol a = -1.1409 ± 0.4234 37.11%) b = 207.119 ± 11.92 (5.754%) paramétereket kaptam. Az illesztett egyenes eresztés extrapolálás Az illesztett egyenesnek van egy kisebb csökkenése. Valószín leg ereszthetett a rendszer, ezért extrapolálással meghatároztam (tengelymetszet) a C lev - et. Ezt az értéket használtam kés bb számításaim során, nem pedig az átlagot használtam. Extrapolált Radonkoncentráció: 207 Bq/m 3 Az átlagos Radonkoncentráció: 179 Bq/m 3 A mért értékek empírikus szórása: 43,26 Bq/m 3 A mért értékek (2σ) bizonytalanságainak átlaga: 80,0 Bq/m 3 Az átlag bizonytalansága: 5,79 Bq/m 3 Az A csatornában lév detektálások összege: 1429,654 db

21 3. mérés: A 3-szor 5 perces háttérmérés után a W2 mintát mértük meg. A W2-es mintát 48-szor fél óráig mértük. 3.a mérés: háttér: 3 5 perc cél: szoba leveg és egyben a RAD7 belsejében lév leveg radonkoncentrációjának meghatározása, ez lesz a háttérkoncentráció (Ch). ciklus 3 5 perc, üzemmód: SNIFF, Inlet: üres, Outlet: üres minta: szoba leveg 2016.12.06 18:33-kor újabb 3*5 perces mérés következet, hogy a leányelemek elbomoljanak. Ekkor a szobaleveg jét SNIFF üzemmódban mértük. eredmények: (lename(nagymarci-2016dec12.xls, RAD7 1621 12-14-16.raw)) id pont C lev (Bq/m3) C lev (Bq/m3) Total Counts Live Time % Counts (A) A beüt [DB] 2016.12.06 18:33 70,00 220, 29 4,6 10,4 3,016 2016.12.06 18:38 100,00 230, 30 4,6 13,3 3,99 2016.12.06 18:43 70,00 180, 16 4,6 12,5 2 11. táblázat. szoba leveg 3 5 perces mérés Az átlagos Radonkoncentráció: 80Bq/m 3 A mért értékek empírikus szórása: 17,32 Bq/m 3 A mért értékek (2σ) bizonytalanságainak átlaga: 210,0 Bq/m 3 Az átlag bizonytalansága: 60,62 Bq/m 3 Az A csatornában lév detektálások összege: 9,006 db 3.b mérés: cél: W2 vízminta radonkoncentrációjának meghatározása, ez lesz a zárt rendszerben lév leveg nek a felhígult radonkoncentrációja (Cm). ciklus 48 30perc, üzemmód: SNIFF, Inlet: nagy Drystick+cs, Outlet: cs + GMA palack (1 dl) minta: W2 3 dl GMA palackban 2016.12.06 19:14-kor egy másik egynapos mérést indítottam. Ez is 48*30 perces mérésekb l állt. A GMA nev gázmosópalackban lév W2 típusú vízmintát mértük, az el z mintákhoz hasonló elrendezésben. eredmények: (lename(nagymarci-2016dec12.xls, RAD7 1621 12-14-16.raw))

22 id pont C lev (Bq/m3) C lev (Bq/m3) Total Counts Live Time % Counts (A) A beüt [DB] 2016.12.06 19:14 95,00 60, 148 28,2 10,8 15,984 2016.12.06 19:44 110,00 70, 164 28,2 11 18,04 2016.12.06 20:14 69,00 60, 143 28,2 9,1 13,013 2016.12.06 20:44 130,00 70, 155 28,2 12,9 19,995 2016.12.06 21:14 97,00 70, 156 28,2 10,3 16,068 2016.12.06 21:44 150,00 80, 146 28,2 16,5 24,09 2016.12.06 22:14 81,00 60, 136 28,2 9,6 13,056 2016.12.06 22:44 74,00 60, 155 28,2 8,4 13,02 2016.12.06 23:14 110,00 70, 140 28,2 12,9 18,06 2016.12.06 23:44 120,00 70, 166 28,2 11,5 19,09 2016.12.07 0:14 140,00 80, 157 28,2 14,7 23,079 2016.12.07 0:44 100,00 70, 124 28,2 12,9 15,996 2016.12.07 1:14 100,00 60, 162 28,2 9,9 16,038 2016.12.07 1:44 58,00 60, 143 28,2 7 10,01 2016.12.07 2:14 150,00 80, 149 28,2 15,4 22,946 2016.12.07 2:44 100,00 70, 168 28,2 10,1 16,968 2016.12.07 3:14 150,00 80, 179 28,2 12,9 23,091 2016.12.07 3:44 91,00 70, 139 28,2 10,8 15,012 2016.12.07 4:14 92,00 70, 152 28,2 9,9 15,048 2016.12.07 4:44 110,00 70, 154 28,2 11,7 18,018 2016.12.07 5:14 100,00 70, 169 28,2 9,5 16,055 2016.12.07 5:45 140,00 70, 159 28,2 13,8 21,942 2016.12.07 6:15 120,00 70, 138 28,2 13,1 18,078 2016.12.07 6:45 110,00 70, 170 28,2 10,6 18,02 2016.12.07 7:15 73,00 60, 142 28,2 8,5 12,07 2016.12.07 7:45 130,00 80, 196 28,2 11,2 21,952 2016.12.07 8:15 93,00 60, 163 28,2 8,6 14,018 2016.12.07 8:45 120,00 70, 158 28,2 12 18,96 2016.12.07 9:15 130,00 70, 156 28,2 12,8 19,968 2016.12.07 9:45 93,00 70, 165 28,2 9,1 15,015 2016.12.07 10:15 92,00 70, 165 28,2 9,1 15,015 2016.12.07 10:45 40,00 50, 156 28,2 5,8 9,048 2016.12.07 11:15 76,00 60, 129 28,2 9,3 11,997 2016.12.07 11:45 85,00 60, 139 28,2 10,1 14,039 2016.12.07 12:15 59,00 50, 134 28,2 6,7 8,978 2016.12.07 12:45 62,00 50, 147 28,2 6,8 9,996 2016.12.07 13:15 62,00 50, 139 28,2 7,2 10,008 2016.12.07 13:45 20,00 40, 135 28,2 3,7 4,995 2016.12.07 14:15 40,00 50, 118 28,2 5,9 6,962 2016.12.07 14:45 66,00 60, 144 28,2 7,7 11,088 2016.12.07 15:15 68,00 60, 128 28,2 9,4 12,032 2016.12.07 15:45 69,00 60, 131 28,2 8,4 11,004 2016.12.07 16:15 66,00 60, 141 28,2 7,1 10,011 2016.12.07 16:45 20,00 50, 157 28,2 4,5 7,065 2016.12.07 17:15 85,00 70, 131 28,2 11,5 15,065 2016.12.07 17:45 30,00 50, 129 28,2 3,9 5,031 2016.12.07 18:15 40,00 50, 140 28,2 5,7 7,98 2016.12.07 18:45 55,00 50, 130 28,2 6,9 8,97 Ábrázolva: 12. táblázat. W2-es minta 48 30 perces mérés

23 9. ábra. W2-es minta 48 30perces mérés Ez nem egy egyenletes trend, nem követi az adatokat a trendvonal, csak az els 30 mérést vesttem gyelembe.

24 10. ábra. W2-es minta els 30 mérés Itt szinte semmilyen eresztés nem gyelhet meg. Lineáris egyenest illesztve: f(x)=a*x+b,ahol a= 0.175 ±0.5014 (286.5%) b= 104.555 ± 9.19 (8.79%) paramétereket kaptam. Az átlagos Radonkoncentráció: 107 Bq/m 3 A mért értékek empírikus szórása: 33,69 Bq/m 3 A mért értékek (2σ) bizonytalanságainak átlaga: 69,03 Bq/m 3 Az átlag bizonytalansága:6,3 Bq/m 3 Az A csatornában lév detektálások összege: 701,984 db 4. mérés Desztillált víz-minta rádiumkoncentrációjának meghatározása Az el z mérésekhez összehasonlításként megmértünk egy olyan vízmintát, amiben nagy valószín séggel egyetlen rádiumatom sincs. Ehhez egy desztillált víz mintát

25 használtunk. Elvileg ennek rádiumkoncentrácója zérus, de minden vízmintába kerülhet rádium. A desztillálás során nem jut be a desztillált vízbe rádium, de ezután, amikor palackkoba töltik, akkor kis szennzey dések mindig el fordulhatnak. Mindazonáltal ezt a mintát tekintjük az úgynevezett vakpróbának, ami a mérési eljárás detektálási küszöbének meghatározását teszi lehet vé. A desztillált vizes mérés hátterének megállapításához kétszer vizsgáltuk a szobaleveg radonkoncentrációját, ezzel a RAD7 kamrájában lév radonkoncentrációt, ami igazából a kamrában lév szilicium detektorban érzékelt beütésszámokat jelenti. A kett közötti különbség akkor adódhat, amikor az el s mérésb l még megmarad 218 P o atom a detektor felületén. Ezek 15 perc alatt bomlanak el, ezért az els háttér mérésben itt 3-szor 10 percig vizsgáljuk, hogy tényleg elbomlott-e minden 218 P o, és utána kezdjük a tényleges háttérmérést, amit ebben az esetben 48-szor fél óráig, azaz egy napig végzünk. 4.a mérés: 2016.12.12 17:22-kor indítottam 3 darab 10 perces mérést SNIFF üzemmódban, csak a szoba leveg jét mérve, hogy a leányelemek elbomoljanak. Inlet: üres, Outlet: üres. eredmények: (lename(nagymarci-2016dec12.xls, RAD7 1621 12-14-16.raw)) id pont C lev (Bq/m3) C lev (Bq/m3) Total Counts Live Time % Counts (A) A beüt [DB] 2016.12.12 17:22 60,00 160 32 6,3 6,3 2,016 2016.12.12 17:32 60,00 120 41 9,4 7,3 2,993 2016.12.12 17:42 60,00 120 43 9,3 7 3,01 13. táblázat. szoba leveg 3 10 perces mérés Az átlagos Radonkoncentráció: 60 Bq/m 3 A mért értékek empírikus szórása: 0,0 Bq/m 3 A mért értékek (2σ) bizonytalanságainak átlaga: 133,33 Bq/m 3 Az átlag bizonytalansága: 38,49 Bq/m 3 Az A csatornában lév detektálások összege: 8,019 db 4.b mérés: háttér 48 30 perc cél: szoba leveg és egyben a RAD7 belsejében lév leveg radonkoncentrációjának meghatározása, ez lesz a háttérkoncentráció (Ch). ciklus 48 30 perc, üzemmód: SNIFF, Inlet: üres, Outlet: üres minta: szoba leveg 2016.12.12 18:35-kor, egy egynapos leveg radonkoncentrációt mértem. Ez is 48*30 perces mérések sorozata volt. Az elrendezés azonos a leveg mérésekkel csak SNIFF üzzemódban a kívánt ideig mér a RAD7 a drystickket bekötve, de gázmosó palack nélkül.

26 eredmények: (lename(nagymarci-2016dec12.xls, RAD7 1621 12-14-16.raw)) id pont C lev (Bq/m3) C lev (Bq/m3) Total Counts Live Time % Counts (A) A beüt [DB] 2016.12.12 18:35 200,00 1000 7,00 0,90 3,14 0,2198 2016.12.12 19:07 82,00 60 134,00 28,00 9,00 12,06 2016.12.12 19:37 50,00 50 137,00 28,00 5,10 6,987 2016.12.12 20:07 60,00 60 163,00 28,00 5,50 8,965 2016.12.12 20:37 54,00 50 125,00 28,00 6,40 8 2016.12.12 21:07 40,00 50 136,00 28,00 4,40 5,984 2016.12.12 21:37 40,00 50 136,00 28,00 4,40 5,984 2016.12.12 22:07 30,00 40 126,00 28,00 3,20 4,032 2016.12.12 22:37 30,00 50 115,00 28,00 4,40 5,06 2016.12.12 23:07 30,00 40 142,00 28,00 2,80 3,976 2016.12.12 23:37 20,00 31 131,00 28,10 2,30 3,013 2016.12.13 0:07 6,00 34 121,00 28,10 1,70 2,057 2016.12.13 0:37 10,00 36 110,00 28,10 1,80 1,98 2016.12.13 1:07 20,00 37 124,00 28,10 3,20 3,968 2016.12.13 1:37 10,00 27 97,00 28,10 2,10 2,037 2016.12.13 2:08 40,00 40 107,00 28,10 5,60 5,992 2016.12.13 2:38 40,00 50 125,00 28,10 4,80 6 2016.12.13 3:08 40,00 50 122,00 28,10 5,80 7,076 2016.12.13 3:38 30,00 50 128,00 28,10 5,50 7,04 2016.12.13 4:08 53,00 50 135,00 28,10 5,90 7,965 2016.12.13 4:38 66,00 60 119,00 28,10 9,30 11,067 2016.12.13 5:08 63,00 50 139,00 28,10 7,20 10,008 2016.12.13 5:38 50,00 50 131,00 28,10 5,40 7,074 2016.12.13 6:08 40,00 50 153,00 28,10 5,20 7,956 2016.12.13 6:38 40,00 40 122,00 28,10 4,90 5,978 2016.12.13 7:08 73,00 60 141,00 28,10 7,80 10,998 2016.12.13 7:38 60,00 60 127,00 28,10 7,10 9,017 2016.12.13 8:08 60,00 60 148,00 28,10 6,10 9,028 2016.12.13 8:38 40,00 50 122,00 28,10 4,90 5,978 2016.12.13 9:08 53,00 50 138,00 28,10 5,80 8,004 2016.12.13 9:38 40,00 40 130,00 28,10 4,60 5,98 2016.12.13 10:08 30,00 50 117,00 28,10 5,10 5,967 2016.12.13 10:38 80,00 60 123,00 28,10 9,80 12,054 2016.12.13 11:08 40,00 40 137,00 28,10 4,40 6,028 2016.12.13 11:38 20,00 50 133,00 28,10 3,00 3,99 2016.12.13 12:08 50,00 50 144,00 28,10 4,90 7,056 2016.12.13 12:38 40,00 50 110,00 28,10 6,40 7,04 2016.12.13 13:08 30,00 40 134,00 28,10 3,70 4,958 2016.12.13 13:38 30,00 40 96,00 28,10 4,20 4,032 2016.12.13 14:08 30,00 50 123,00 28,10 4,90 6,027 2016.12.13 14:38 30,00 40 106,00 28,10 3,80 4,028 2016.12.13 15:08 20,00 35 117,00 28,10 3,40 3,978 2016.12.13 15:38 30,00 50 132,00 28,10 3,80 5,016 2016.12.13 16:08 30,00 40 135,00 28,10 3,70 4,995 2016.12.13 16:38 40,00 50 132,00 28,10 4,60 6,072 2016.12.13 17:08 9,00 25 123,00 28,10 1,60 1,968 2016.12.13 17:38 30,00 50 137,00 28,10 3,70 5,069 2016.12.13 18:08 2,00 11 126,00 28,10 0,80 1,008 2016.12.13 18:38 59,00 50 126,00 28,10 7,20 9,072 14. táblázat. szoba leveg 48 30 perces mérés

27 Ábrázolva: 11. ábra. szoba leveg 48 30 perces mérés Az illesztett egyenes egyenlete f(x)=a*x+b, ahol a = -0.238602 ± 0.1921 (80.51%) b = 45.0427 ± 5.575 (12.38%) paramétereket kaptam. Az átlagos Radonkoncentráció: 39 Bq/m 3 A mért értékek empírikus szórása: 18,54 Bq/m 3 A mért értékek (2σ) bizonytalanságainak átlaga: 45,96 Bq/m 3 Az átlag bizonytalansága: 3,32 Bq/m 3 Az A csatornában lév detektálások összege: 287,8418 db 4.c mérés: cél: desztilált vízminta radonkoncentrációjának meghatározása, ez lesz a zárt rendszerben lév leveg nek a felhígult radonkoncentrációja (C lev ). Ez lesz a vakpróba.

28 ciklus 48 30 perc, üzemmód: SNIFF, Inlet: nagy Drystick+cs, Outlet: cs + GMA palack (1 dl) minta: desztilált víz 3 dl GMA palackban 2016.12.13 19:45 kor a desztilált vizet mértük meg. Ez a mérés is egy napig tartott 48*30 percig mért a RAD7. A GMA gázmosó palackból kiöntöttem a W2 típusú mintát majd a GMA palackot kiöblítettem és desztiláltvízzel és a 300-as jelzésig feltöltöttem. Ezt buborékoltatva mért a gép egy napig. eredmények: (lename(nagymarci-2016dec12.xls, RAD7 1621 12-14-16.raw))

29 id pont C lev (Bq/m3) C lev (Bq/m3) Total Counts Live Time % Counts (A) A beüt [DB] 2016.12.13 19:45 20,00 39 125,00 28,00 2,40 3 2016.12.13 20:15 30,00 50 118,00 28,00 5,10 6,018 2016.12.13 20:45 20,00 39 117,00 28,00 2,60 3,042 2016.12.13 21:15 40,00 50 124,00 28,00 5,70 7,068 2016.12.13 21:45 40,00 50 133,00 28,00 6,80 9,044 2016.12.13 22:15 30,00 40 132,00 28,00 3,80 5,016 2016.12.13 22:45 90,00 60 151,00 28,00 9,90 14,949 2016.12.13 23:15 140,00 70 157,00 28,00 14,00 21,98 2016.12.13 23:45 170,00 80 158,00 28,00 1,17 1,8486 2016.12.14 0:15 93,00 60 158,00 28,00 9,50 15,01 2016.12.14 0:45 79,00 60 151,00 28,10 8,60 12,986 2016.12.14 1:15 79,00 60 151,00 28,10 9,30 14,043 2016.12.14 1:45 150,00 80 186,00 28,00 12,09 22,4874 2016.12.14 2:15 81,00 60 160,00 28,10 8,80 14,08 2016.12.14 2:45 40,00 50 144,00 28,10 4,90 7,056 2016.12.14 3:15 50,00 50 160,00 28,10 5,60 8,96 2016.12.14 3:45 73,00 60 178,00 28,00 6,80 12,104 2016.12.14 4:15 85,00 60 142,00 28,10 10,60 15,052 2016.12.14 4:45 59,00 50 144,00 28,10 7,00 10,08 2016.12.14 5:15 84,00 60 139,00 28,10 10,10 14,039 2016.12.14 5:45 90,00 60 142,00 28,10 10,60 15,052 2016.12.14 6:15 63,00 50 138,00 28,10 7,30 10,074 2016.12.14 6:45 30,00 40 124,00 28,10 5,70 7,068 2016.12.14 7:15 30,00 40 132,00 28,10 5,30 6,996 2016.12.14 7:45 20,00 36 148,00 28,10 2,00 2,96 2016.12.14 8:15 40,00 50 123,00 28,10 5,70 7,011 2016.12.14 8:45 20,00 40 142,00 28,10 2,80 3,976 2016.12.14 9:15 50,00 50 148,00 28,10 5,40 7,992 2016.12.14 9:45 46,00 50 121,00 28,10 6,60 7,986 2016.12.14 10:15 10,00 36 133,00 28,10 2,30 3,059 2016.12.14 10:45 20,00 50 118,00 28,10 4,20 4,956 2016.12.14 11:15 40,00 50 115,00 28,10 7,00 8,05 2016.12.14 11:45 62,00 50 142,00 28,10 7,10 10,082 2016.12.14 12:15 40,00 50 141,00 28,10 5,00 7,05 2016.12.14 12:45 20,00 40 127,00 28,10 3,90 4,953 2016.12.14 13:15 56,00 50 118,00 28,10 7,60 8,968 2016.12.14 13:45 40,00 50 143,00 28,10 5,60 8,008 2016.12.14 14:15 20,00 40 137,00 28,10 3,70 5,069 2016.12.14 14:45 4,00 29 130,00 28,10 2,30 2,99 2016.12.14 15:15 30,00 50 117,00 28,10 5,10 5,967 2016.12.14 15:45 52,00 50 133,00 28,10 6,80 9,044 2016.12.14 16:15 30,00 40 146,00 28,10 4,10 5,986 2016.12.14 16:45 55,00 50 136,00 28,10 7,40 10,064 2016.12.14 17:15 30,00 40 112,00 28,10 4,50 5,04 2016.12.14 17:45 20,00 35 121,00 28,10 3,30 3,993 2016.12.14 18:15 40,00 40 133,00 28,10 5,30 7,049 2016.12.14 18:45 30,00 40 123,00 28,10 4,10 5,043 2016.12.14 19:15 30,00 50 118,00 28,00 6,80 8,024 Ábrázolva: 15. táblázat. desztilált víz 48 30 perces mérés

30 12. ábra. desztilált víz 48 30 perces mérés Az illesztett egyenes egyenlete f(x)=a*x+b, ahol a= -1.05205 ± 0.3386 (32.19%) b = 77.2544 ± 9.531 (12.34%) paramétereket kaptam. Az átlagos Radonkoncentráció: 51 Bq/m 3 A mért értékek empírikus szórása: 35,37 Bq/m 3 A mért értékek (2σ) bizonytalanságainak átlaga: 49,67 Bq/m 3 Az átlag bizonytalansága: 3,585 Bq/m 3 Az A csatornában lév detektálások összege: 410,373 db 3.4. A rendszerben lév térfogatok meghatározása A mérések után az összes csövet szétszedtem az illesztéseknél. Megmértem az egyes csövek átmér jét (d), hosszát (l), és ha összevoltak illesztve akkor az illesztéseknél menniyt kell levonni a a cs hosszából(l 1, l 2 ). A leolvasásból származó hibákat d -vel és l -el jelöltem. Ezeket két táblázatba rendeztem, mivel a kisebb méret GMP palacknál más csöveket használtam mint a másik kett nél (GMA,GMK). A kisméret palacknál használt csövek:

31 n d[mm] d[mm] l[mm] l[mm] l 1 [mm] l 1 [mm] l 2 [mm] l 2 [mm] 2 4 0,25 250,5 0,25 6 0,25 11 0,25 3 4 0,5 37,5 0,25 0 0 8 0,25 4 5,5 0,25 1047,5 0,25 13,5 0,25 5 0,25 5 3,5 0,25 157 0,25 0 0 0 0 6 5,5 0,25 25 0,5 6 0,25 7 0,25 7 1 4 0,5 15 0,5 0 0 0 0 7 2 6 0,5 30 0,5 0 0 0 0 8 8 0,5 72,5 0,5 20 0,5 23 0,25 9 1 4 0,5 15 0,5 0 0 0 0 9 2 6 0,5 30 0,5 0 0 0 0 10 8 0,5 67,5 0,5 27 0,5 20 0,5 11 2 0,25 11 0,5 0 0 0 0 15 4 0,25 649 0,25 0 0 0 0 16 0 0 0 0 0 0 0 0 17 3 0,25 21 0,25 0 0 7 0,25 16. táblázat. A kisebb méret gázmosópalacknál (GMP) használt csövek átmér i, hosszai és azok hibái A 7 1, 7 2, 9 1, 9 2 jel mérések a táblázatban, egy-egy m anyag csatlakozót jelentenek, ezek két részb l áltak, mint két különálló cs. Így is számoltam velük. A nagyméret palackoknál használt csövek: n d[mm] d[mm] l[mm] l[mm] l 1 [mm] l 1 [mm] l 2 [mm] l 2 [mm] 1 6 0,5 206 0,25 14 0,25 7 0,25 3 4 0,5 37,5 0,25 0 0 8 0,25 4 5,5 0,25 1047,5 0,25 13,5 0,25 5 0,25 5 3,5 0,25 157 0,25 0 0 0 0 6 5,5 0,25 25 0,5 6 0,25 7 0,25 7 1 4 0,5 15 0,5 0 0 0 0 7 2 6 0,5 30 0,5 0 0 0 0 8 8 0,5 72,5 0,5 20 0,5 23 0,25 9 1 4 0,5 15 0,5 0 0 0 0 9 2 6 0,5 30 0,5 0 0 0 0 10 8 0,5 67,5 0,5 27 0,5 20 0,5 11 2 0,25 11 0,5 0 0 0 0 12 6 0,25 891 0,5 7 0,25 10 0,25 13 3 0,25 52 0,5 0 0 0 0 14 4 0,25 342 0,25 10 0,25 7 0,25 17. táblázat. A nagyobb méret gázmosópalackoknál (GMA,GMK) használt csövek átmér i, hosszai és azok hibái A 7 1, 7 2, 9 1, 9 2 jel mérések itt is ugyanazt jelentik, mint az el z táblázatban.

32 Ezekb l az értékekb l a következ a következ képletek szerint számoltam térfogatot és hibát. A henger térfogatának képlete: V henger = π d2 4 (l l 1 l 2 ) (35),ahol d az átmér,l a cs hossza amikb l le kell vonni l 1 -et és l 2 -t, amik a csatlakozásoknál lév átfedések. A hibaszámítás közvetett mérések esetén, az adatokból ismert függvénykapcsolat alapján számítjuk. A cs átmér jét d-t és hosszát l- et mérem d és l hibával mérjük, majd a V henger = π d2 (l l 4 1 l 2 ) összefüggésb l számoljuk a térfogatot. Ekkor a kvadratikus hiba: V = ( V d d ) 2 + ( V l l ) 2 + ( V l 1 l 1 ) 2 + ( V l 2 l 2 ) 2 (36) Miután a parciális deriválásokat elvégeztük, a képletben az álltalunk mért mennyiségekb l meghatározható az abszolút hiba: V = a relatív hiba: (πd(l l1 l 2 ) 2 ) 2 ( πd 2 ) 2 ( πd d + 4 l 2 ) 2 ( πd + 4 l 2 ) 2 1 + 4 l 2 (37) V V = ( 2 d ) 2 ( + d l ) 2 ( l ) 2 ( 1 l ) 2 2 + + (38) l l 1 l 2 l l 1 l 2 l l 1 l 2 A négyzetes hibaterjedés helyett az ennél egyszer bb hibabecslést alkalmazzuk, ekkor a relatív hibákat adjuk össze, és ez egy fels becslés, ami nagyobb értéket ad a relatív hibára: V V = ( 2 d d + l l l 1 l 2 + l 1 l l 1 l 2 + l ) 2 l l 1 l 2 (39) Ezek alapján a képletek alapján számolva, a következ táblázatokat kaptam.

33 n V henger [mm 3 ] V abshiba [mm 3 ] V relhib ] 2 2934,25 366,82 0,13 3 370,71 92,78 0,27 4 24447,28 2222,50 0,09 5 1510,52 215,80 0,14 6 285,10 29,72 0,17 7 1 188,50 47,54 0,28 7 2 848,23 142,08 0,18 8 1482,83 189,15 0,17 9 1 188,50 47,54 0,28 9 2 848,23 142,08 0,18 10 1030,44 135,96 0,20 11 34,56 8,78 0,30 15 8155,57 1019,45 0,13 16 0,00 0,00 0,00 17 98,96 16,68 0,20 összesen 42423,67 4676,89 2,73 18. táblázat. A kisebb méret gázmosópalacknál (GMP) használt csövek térfogatai és azok abszolút- és relatív hibái n V henger [mm 3 ] V abshiba [mm 3 ] V relhib 1 5 230,75 871,88 0,17 3 471,24 92,78 0,27 4 24 886,81 2 222,50 0,09 5 1 510,52 215,80 0,14 6 593,96 29,72 0,17 7 1 188,50 47,54 0,28 7 2 848,23 142,08 0,18 8 3 644,25 189,15 0,17 9 1 188,50 47,54 0,28 9 2 848,23 142,08 0,18 10 3 392,92 135,96 0,20 11 34,56 8,78 0,30 12 25 192,43 2 059,39 0,08 13 367,57 61,36 0,18 14 4 297,70 510,54 0,13 összesen 71 696,15 6 777,10 2,83 19. táblázat. A nagyobb méret gázmosópalacknál (GMA,GMK) használt csövek térfogatai és azok abszolút- és relatív hibái Az egyes mérési elrendezések (GMA,GMK,GMP) a leveg jének a térfogata, a V henger térfogatoknak az összege, a RAD7 belsejében lév (7dm 3 ) és a Drystickb l adódó leveg

34 térfogatok eggyüttes térfogata adja meg. Az el z két táblázatban a csövek összes térfogata szerepel hibákkal. A RAD7 bels detektorának térfogata 0,7 literes félgömb. A Drystick térfogatát meghatározni bonyolult volt. A következ ábra a Drystick sematikus ábrája. 13. ábra. Drystick felépítése A rózsaszínnel jelzett térfogat (4. jel az ábrán) egy rózsaszínes porózus, darabos anyaggal volt töltve. Itt azt a közelítést alkalmaztam, hogy fele leveg a térfogatnak. A következ táblázat a Drystick méreteit tartalmazza. Jel L [mm] L[mm] d 4 0,5 l 35 0,5 D 55 5 L 1 27 5 L 2 190 5 L 3 55 10 20. táblázat. A Drystick méretei A csövekhez hasonlóan számoltam itt is térfogatokat és hibákat. Ezeket a következ táblázat foglalja magába.

35 Jel V henger [mm 3 ] V abshiba [mm 3 ] V relhib 1. 439,82 110,14 0,26 2. 439,82 110,14 0,26 3. 64147,39 16647,63 0,37 4. 225703,80 82929,33 0,21 5. 130670,62 33599,30 0,36 összesen 421401,46 133396,53 1,47 21. táblázat. A Drystick részeinek térfogatai és azok abszolút- és relatív hibái A táblázat 4. jelölés térfogatánál megszoroztam 0,5 -el (porozitás közelítés) az értéket és az így kapottat írtam bele a táblázatba. Ezek után megvan a rendszer összes elemének a térfogata, amiket már csak össze kell adni. V lev = V csvek + V RAD7 + V Drystick + V L (40) V L a radonexhalációs mérésnél ismert jelölés a radonkamra (itt gázmosópalack) teljes térfogatából kivonva a minta térfogatát. Ezt nem tudta megmérni, így megbecsültem. Palack neve V L [mm 3 ] V L [m 3 ] GMP 37000 0,000037 GMK 48000 0,000048 GMA 50000 0,00005 desztv 50000 0,00005 22. táblázat. Az általam becsült értékek A becslést úgy végeztem, hogy a fényképeket amiket készítettem arányosítottam a bennük lév vízoszlop magasságához, aminek ismert volt a térfogata. ez a becslés csak nagyságrendileg jó nem pontos. A rendszer össztérfogatának nagyon kicsi részét adják. Ezek után a térfogatok táblázatba foglalva: V lev [m 3 ] V V [m 3 ] V det [m 3 ] V L [m 3 ] GMP 0,001200825 0,0001 0,00116 0,000037 GMK 0,001241098 0,0003 0,00119 0,000048 GMA 0,001241098 0,0003 0,00119 0,00005 desztiláltvíz 0,001241098 0,0003 0,00119 0,00005 23. táblázat. Az eggyes elrendezéseknél használt térfogatokl 3.5. mérési eredmények összefoglalása A 3.b mérésnél kapott eredményeknél megállapítottam, hogy eresztés volt ezért csak az els harminc értéket vettem gyelembe. A 2.b mérésnél is eresztés volt meggyelhet ott fokozatosan eresztett a rendszer, ezért ott az extrapolált értéket vettem gyelembe.

36 V lev [m 3 ] V V [m 3 ] V det [m 3 ] V L [m 3 ] C lev [Bq/m 3 ] C h [Bq/m 3 ] GMP 0,001197 0,0001 0,00116 0,000037 166 60 GMK 0,001238 0,0003 0,00119 0,000048 207 57 GMA 0,001240 0,0003 0,00119 0,00005 107 80 desztiláltvíz 0,001240 0,0003 0,00119 0,00005 51 39 24. táblázat. térfogatok és beütések az egyes elrendezéseknél 4. Mérési eredmények kiértékelése 4.1. Radonkoncentráció meghatározása A 3.5.pont táblázatában szerepl C lev -et, C h -t, V V -et, V det -et és V L -et beírva 29.képletbe a következ eredmények születtek. minta C Rn [Bq/m 3 ] C Rn [%] W3 1332,52 0,762964 W1 679,87 0,407707 W2 151,68 1,422622 desztiláltvíz 68,85 1,034596 25. táblázat. 29.összefüggésb l számított C Rn értékek és relatív hibák 4.2. A minták rádiumtartalmának meghatározása A radondetektálások elött 3 hét várakozási id a szekuláris egyensúly beállásának kivárása miatt volt. Mivel kivártuk ezt az id t, ezért a radon és rádium koncentrációja a rendszernek egyenl volt. minta C Ra [Bq/l] C Ra [%] W3 1,333 0,762964 W1 0,678 0,407707 W2 0,152 1,422622 desztiláltvíz 0,069 1,034596 26. táblázat. Eggyes minták rádiumkoncentrációja és relatív hibák Diszkusszió A W2 -es mintánál a hiba nagyobb mint a mért érték. A többi mérésnél úgy t nik, hogy megfelel a mérés. Valószín leg azért ilyen nagyok a hibák, mert a háttér mérések nem voltak elég hosszúak és a radon leányelemei még nem bomlottak el nagy valószin séggel. Ezeket a leányelemeket detektálva nagyobb háttérértéket kaptunk aminek köszönhet en kisebb lett a radon és rádiumkoncentrációnk. Mindezek után ez egy jó mérés volt a vízben lév rádiumkoncentráció meghatározására. Több id re lett volna szükség az ennél pontosabb méréshez. A desztillált vizes mérésnél a hiba 100% fölött van, ennek örülünk, hiszen

37 azt várjuk, hogy nincs benne radon. A desztiláltvizes vakpróba szórásának háromszorosa a detektációs limit. Ez az érték körülbelül 0, 210bq/l körüli érték tehát a W1 -es és W3 -as mintánál nagyobb értékeket detektáltunk, valószínüleg jól. A táblázatból jól látszik, hogy a w3 -as mintának volt a legnagyobb a rádium tartalma a W1 -es mintának nagyjából a fele a W2-esnek pedig a W3 -as tizede lett. 5. További fejlesztési lehet ségek 1. Több ideig mérni a háttérkoncentrációkat, pontosabb C h -eket kapnánk. 2. Kivinni az egész mérést a szabad leveg re. Akkor a C h háttérb l származó radonkoncentrációt le lehetne csökkenteni. 3. A Gázmosópalackban maradt leveg térfogatot csak megbecsültem ennek pontosabb lemérése mégpontosabbá tehetné a térfogatmérést. 4. A palackok lezárásához használt csapok, folyadékhoz voltak kitalálva. Ezeket lecserélni esetleg precízebb csapokra, mellyek jobb szigetelést biztosítanak. Hivatkozások [1] H. Ákos: REX mérési leírása, A Radonexhaláció vizsgálata cím mérés leírása, (2016), url = http://atomzika.elte.hu/akos/orak/sab/rex.pdf, [2] D. Nikolett: Deák Nikolett szakdolgozat, Természetes radioaktivitás mérése vízben, A Henry törvény és a radon vízb l való detektálásának egyes törvényei, (1995), url = http://atomzika.elte.hu/akos/tezisek/szd/deaknikoletta.pdf, [3] RAD7 RADON DETECTOR: RAD7 Manual, A RAD7 -es m szer adatai, a gép m ködésének leírása, képek, (2016), url = http://www.durridge.com/documentation/rad7%20manual.pdf, [4] RAD7 RADON DETECTOR: RAD7 perifériái, A RAD7 -es m szer adatai, egyéb mérési elrendezések, képek, (2016), url = http://www.durridge.com, [5] Wikipédia: Szekuláris egyensúly, Szekuláris egyensúly, képek, (2016), url = https : //hu.wikipedia.org/wiki/szekul%c3%a1ris e gyens%c3%baly, [6] Fizipédia: Hibaszámítás, Hibaszámítások elmélete, képletek levezetések, (2016), url = http://zipedia.bme.hu/images/9/92/hibaszamitas.pdf, [7] Nudat: Radioaktív elemek, Radioaktív elemek adatai, (2016), url = http://www.nndc.bnl.gov/nudat2/,

[8] Fábián Margit, Osán János, Dr. Zagyvai Péter: Bomlási sorok, Bomlási sorok, szekuláris egyensúly, képek (2012), url = http : //www.tankonyvtar.hu/hu/tartalom/tamop412a/2010 0017 6 0 m agfizika/ch03s03.html, 38