SUGÁRZÁSOK
5.1
Radonexpozíció meghatározása nappal használt épületekben Tárgyszavak: beltéri levegő; szellőztetés; radonmérés; nappali–éjszakai koncentrációk.
A tüdőrák kórokai között első helyen a dohányzás áll, közvetlenül utána a radon következik. Radonexpozíció elsősorban olyan épületekben észlelhető, amelyek nagy rádiumtartalmú vagy igen permeabilis talajon helyezkednek el. Kidolgoztak olyan eljárásokat, amelyekkel a legtöbb épületben elfogadható szintre csökkenthető a radonkoncentráció. Norvégiában radoncsökkentő módszereket javasolnak olyan épületekben, ahol az átlagos évi radonkoncentráció nagyobb, mint 200 Bq/m3. Egy épületben a radonkoncentráció jelentősen változhat naponként, hetenként és évszakonként, ezenkívül gyakran függ a meteorológiai viszonyoktól. Ezért Norvégiában a radonkoncentrációt általában passzív α-nyomdetektorral vizsgálják, amely min. 2–3 hónapi időszak átlagos koncentrációját mutatja. Azonban egy több heti vagy havi, átlagos koncentráció megtévesztő képet adhat a radonkoncentrációról, különösen nappal használt épületekben (iskolák, nappali gondozóközpontok, hivatalok), ahol a szellőzőberendezést éjszaka kikapcsolják vagy fokozott természetes szellőztetést alkalmaznak működési idő alatt. Anyagok és módszerek A 24 órás radonméréseket egy folyamatos radonmonitorral végezték, amely számolja a Rn-220/222 α-bomlási események számát adott időközökben, és ennek alapján kiszámítja a koncentrációt. Az integrálási idő ezeknél a méréseknél 1 óra volt, amely folyamatos egyórás radonértékekből álló adatsorozatot eredményezett. A minimális kimutatható jel (nulla felett) 1 órai integrálási idő esetében óránként egy esemény, ami megfelel 8 Bq/m3 radonkoncentrációnak. A nyomáskülönbségi méréseket olyan érzékeny manométerrel végezték, amely min. 0,1 Pa nyomáskülönbséget képes kimutatni, mérési intervalluma ±100 Pa. A légáramlás sebességét egy hődrótos készülékkel határozták meg.
A vizsgált iskola 1998-ban épült, egy már meglevő iskola szárnyaként. Az új épületben működő szellőzőberendezés minden osztályteremben biztosította a légcserét és reggel 7–8-tól délután 5-ig működött. A rendszert hétvégeken teljesen kikapcsolták. Bár az eredeti iskolában, korábban végzett mérések kis radonkoncentrációt mutattak, az új épületben folytatott ellenőrzés (2000. február–április) során egy 1. emeleti osztályban 1200 Bq/m3 radonkoncentrációt észleltek. Ez azért is meglepő volt, mivel az egész épületkomplexum ugyanolyan gránitalapon helyezkedett el. A felmérés céljára kiválasztott nappali gondozóközpont az 1970-es években épült, egy többlakásos bérház részeként. Az épületegyüttes központifűtőrendszerrel volt ellátva, a gőzvezetékek a föld alatt voltak elhelyezve. Néhány lakásban magasabb koncentrációkat észleltek közvetlenül a gőzvezetékek felett. Nemrég szellőzőberendezést szereltek fel a gondozóközpontban, amely a legtöbb szobát ellátta. Ez a rendszer naponta reggel 7 órától délután 6-ig működött. Magas radonkoncentrációt (525 Bq/m3) mértek egy irodahelyiségben – ahol egy szigetelt gőzvezeték állt ki a padlóból –, amely nem volt bekövetve az új szellőzőrendszerbe, így csupán az ablak kinyitása útján lehetett szellőztetni. Ebben az irodában folyamatos 24 órai méréseket végeztek 8 napon át (2000 augusztusában). A radonmonitort egy asztalon helyezték el – kb. 2 m-re az ablakpárkánytól –, így a méréseket nem torzíthatta az ablakon beáramló huzat. Eredmények és értékelés Az osztályteremben végzett, 8 napos mérési eredmények az 1/a ábrán láthatók. Eszerint a vizsgált időszakban az átlagos radonkoncentráció 2205 Bq/m3 volt. Az 1/b ábra mutatja a napi radonkoncentráció ingadozását hétköznapokon (átlag 6 nap) és hétvégén (átlag 2 nap). Az átlagos hétköznapi koncentráció 9–15 óra között 114 Bq/m3, míg éjszaka 4000 Bq/m3 körül volt (vagyis 35-ször több mint napközben). Hétvégén a nappali koncentráció jóval nagyobb volt, kikapcsolt szellőzőberendezés mellett (átlag 3765 Bq/m3). A 8 napos mérési időszakban, a gondozóközpontban észlelt radonkoncentrációk a 2/a ábrán láthatók. Az irodahelyiségben átlag 1915 Bq/m3 értéket mértek. A 2/b ábra mutatja a radonkoncentráció napi ingadozását hétköznapokon és hétvégén a gondozóközponti irodában, amely hasonló eloszlást mutat, mint az iskolában. Az átlagos hétköznapi koncentráció 8–14 óra között 19 Bq/m3 volt (a gondozóközpont hétvégen zárva volt). Itt az átlagos hétköznapi, éjjeli koncentráció 2500–3000 Bq/m3, azaz kb. 130–150-szer nagyobb volt, mint nyitvatartási időben. Hétvégén a szellőzőrendszer működött napközben, de az iroda ablaka valószínűleg zárva volt, és a délután közepén átlag 500 körülire csökkent a koncentráció. Ez a nappali és éjszakai hőmérséklet különbözőségének tulajdonítható.
3
2000.06.09. 00:00
2000.06.08. 00:00
2000.06.07. 00:00
2000.06.06. 00:00
2000.06.05. 00:00
2000.06.04. 00:00
2000.06.03. 00:00
2000.06.02. 00:00
2000.06.01. 000:00
2000.05.31. 00:00
2000.05.30. 00:00
radon, Bq/m
dátum/idő
radon, Bq/m
3
a)
b) hétköznap
hétvége
1. ábra a) Radonkoncentráció az idő függvényében nappal kiegyensúlyozott szellőzőberendezéssel ellátott iskolateremben; b) radonkoncentráció napi változása hétköznapokon és hétvégén
2. ábra a) Radonkoncentráció az idő függvényében egy gondozóintézeti irodában kiegyensúlyozott szellőzőberendezés nélkül; b) radonkoncentráció napi változása hétköznapokon és hétvégén
Csupán a passzív α-nyomdetektorral végzett mérések alapján olyan eljárásokra lenne szükség mindkét épületben, amelyek a radonkoncentrációt biztonságos szintre csökkentenék. Azonban mindkét helyszínen 24 órás mérések 200 Bq/m3 alatti koncentrációkat mutattak hétköznapokon, napközben, amikor az épületek használatban voltak. Azonban az éjszakai értékek elég magasnak bizonyultak. Ez arra utal, hogy az itt tartózkodók radonexpozíciója jóval kisebb, mint ahogy ezt a passzív α-nyomdetektoros mérések indokolnák. A tapasztalt éjszakai–nappali koncentrációarányok jóval nagyobbak, mint az irodalomban közölt értékek. Megfigyelték, hogy ha egy kisáruházban bekapcsolják a légkondicionáló rendszert munkakezdés előtt 4 órával, akkor a nappali radonkoncentráció az éjszakai érték (1500 Bq/m3) 12%-ára csökkenthető. Egy légkondicionált kórteremben éjszaka 4-6-szor nagyobb radonszintet mértek, mint nappal, ha a szellőzőrendszer be volt kapcsolva. Azonban az éjszakai átlagértékek a 200 Bq/m3-es szint alatt voltak. Egy folyamatos, 24 órás mérési sorozat folyamán egy szellőzetlen alagsori helyiségben (Malajzia) 185 Bq/m3-os maximumot mértek hajnal előtt, míg napközben csak ennek 20%-át. Mások folyamatos, óránkénti mérések során megállapították, hogy éjszaka 2– 3-szor nagyobb a radonkoncentráció a vizsgált épületben, mint nappal. Az egyszerű épületfizika alapján a radonkoncentráció emelkedik éjjel és csökken nappal a természetes szellőzésű házakban. A radonnak épületekbe jutásának hajtóereje az épület és a környezet közötti nyomáskülönbségből adódik. A belső–külső nyomásgrádiens egyik forrása a belső és külső hőmérséklet eltérése: nagyobb hőmérséklet-különbség nagyobb nyomásgrádienst eredményez. Így a radonkoncentráció éjjel és télen várhatóan nagyobb, mint nappal és nyáron. Számos norvégiai házban mérték a napi nyomásgrádienst és megállapították, hogy a nappal–éjszakai különbség tipikusan kb. 0,5 Pa. Ezenkívül meghatározták a napi radonkoncentráció változásait szellőzetlen, használaton kívüli házban is, és kiderült, hogy nappali koncentrációk általában az éjszakai értékek 50%-a körül voltak. Azonban egy épület mesterséges szellőztetése a nap egy részében jelentősen bonyolítja a képet. A mesterséges szellőzőrendszer „kiegyensúlyozásának” célja a be- és kimenő légáram összehangolása. A légárammérési módszerek hibahatára épületekben általában 10%-ra becsülhető. Ez a bizonytalanság egy elkerülhetetlen nettó pozitív vagy negatív nyomást eredményez a „kiegyensúlyozott” rendszerben, amely általában ugyanakkora vagy nagyobb, mint a „természetes” napi hőmérséklet-változások által okozott nyomásgrádiens-változás. Ez a nettó nyomáskiegyensúlyozatlanság hozzáadódik a természetes nyomáshoz – vagy ellene hat – mialatt a szellőzőrendszer működik. Így nehéz elkülöníteni a „természetes” hatásokat a mechanikai hatásoktól olyan épületekben, amelyben csak a nap egy részében működik a szellőzőberendezés.
Egy kiegyensúlyozatlan szellőzőrendszer jelentős túlnyomást (10–20 Pa) is eredményezhet olyan épületben, amely gátolhatja a szennyeződés bejutását és csökkentheti a koncentrációkat, ha a rendszer működik. Hasonlóképpen az atmoszféra alatti nyomás fokozhatja a szennyeződések bejutását és növelheti a koncentrációkat, ha a rendszer be van kapcsolva. Azonban a nyomáskülönbség-mérések – az iskola és a környezet között – arra utalnak, hogy a rendszer jól ki van egyensúlyozva, és 1–2 Pa az atmoszféra alatti nyomás az épületben a környezethez és a padló alatti térhez viszonyítva, ha a szellőztetés működik. Ez a mért extra atmoszféra alatti nyomás nappal nagyobb, mint éjjel a hőmérsékleti hatások következtében. Így a napi nyomásgrádienskülönbségek valószínűleg nem járulnak hozzá az iskolai radonkoncentrációk nappali csökkenéséhez. A nappali gondozóközpontban a rendszer hasonlóképpen bonyolult. A be- és kimenő légáramsebességek enyhe kiegyensúlyozatlansága elég ahhoz, hogy egy nappali nyomásgrádiens alakuljon ki az épület és a környezet között, míg éjszaka „természetes”, termikusan kiváltott atmoszféra alatt nyomás jön létre az épületben. A kezdeti radonkoncentráció és a légcsere sebességének ismeretében – a szellőzés fokozódása előtt és után – megállapítható a radonkoncentráció várható csökkenése. Az iskolában az építkezési vállalkozó által tervezett szellőzési sebesség 1200 m3/h volt. Az osztálytermek térfogata kb. 180 m3 és a légcsere sebessége 6–7/h, ha a berendezés működik. Ha az éjszakai radonkoncentráció 4000 Bq/m3 és a nappali 100 Bq/m3, akkor az éjjeli légcseresebesség 0,15– 0,18 csere/h kikapcsolt berendezés mellett. Ez arra utal, hogy egyedül a fokozott hígulási hatások okozhatják a mért, viszonylag kis nappali radonkoncentrációt. Egyetlen elszívó ventilátorban mért légáramlási sebesség a gondozóközpont irodájában 30 m3/h volt, ami egy kb. 60 m3 térfogatú szobában 0,5/h légcseresebességet jelent. Az irodai dolgozó tudott az emelkedett radonkoncentrációról, ezért amikor dolgozott, mindig félig nyitva tartotta az ablakot. A számítások alapján egy 3000 Bq/m3 állandósult, éjszakai radonkoncentráció – 0,5/h légcseresebesség esetén – csökkentéséhez a szellőzési sebességet 75 csere/h-re kellene növelni, hogy az állandósult radonkoncentráció az észlelt, átlagos 19 Bq/m3 értékre csökkenjen. Ez egy kivételesen nagy légcseresebesség, különösen friss levegőt biztosító szellőzőberendezés nélküli helyiségben. Ezenkívül rendkívül nehéz a légcseresebesség változásának megbízható meghatározása az irodában – ahol az ablak nyitva van – keresőgázmódszeres mérések nélkül. Egy nyitott ablakon való áramlás függ a nyílás területétől és a hőmérséklet (nyomás)-különbségtől a helyiségben és azon kívül. Egy félig nyitott ablak nappal, nyáron Norvégiában nem eredményez jelentős légáramlást.
Ezért nehéz magyarázni az észlelt, drámai, nappali radonkoncentrációcsökkenést csupán egy nyitott ablak fokozott hígító hatásának eredményeként. Egy kézenfekvő magyarázat lehet az, hogy a be- és kimenő légáram a szellőzőberendezésben nem volt jó kiegyensúlyozva, és az egész épületben pozitív nyomás jött létre a külső környezethez viszonyítva. Ez egy fokozott keresztszellőzési hatást eredményezhetett azokban az időszakokban, amikor a szellőzőrendszer be volt kapcsolva, és az ablak nyitva volt az irodahelyiségben. Következtetés A 2–3 hónapon át végzett, passzív α-nyomdetektoros méréseket használják általában Norvégiában annak meghatározására, hogy az épületben a radonexpozíció veszélyes szinten van-e, és így szükséges-e remediációs intézkedések alkalmazása. Egy iskolában és egy nappali gondozóközpontban végzett, 24 órás mérések azt mutatják, hogy igen nagy radonkoncentrációk észlelhetők éjjel és igen alacsony értékek mutathatók ki nappal. A csak nappal használt épületekben ez azt jelenti, hogy az ott tartózkodók nincsenek szükségképpen kitéve veszélyes radonszintnek, és a koncentráció csökkentésére irányuló intézkedések nem szükségesek. Ilyen épületekben a radonexpozíció megbízható megítélésének egyedüli módja a radonkoncentráció mérése az épület használatának idején. A vizsgálat során egy iskolában észlelt napi koncentrációváltozások elég nagyok voltak, de egybevágtak a változó szellőzési sebesség hatásaival. Azonban a gondozóközpont irodáiban mért, nappali koncentrációcsökkenés jóval nagyobb volt a vártnál – légcsere fokozódása nyitott ablakon át –, ami valószínűleg az épület többi részét ellátó szellőzőrendszerből származó nyomáshatásnak tulajdonítható. (Dr. Pálfi Ágnes) Rydock, J. P.; Naess-Rolstad, A.; Brunsell, J. T.: Diurnal variations in radon concentrations in a school and office: implications for determining radon exposure in day-use buildings. = Atmospheric Environment, 35. k. 16. sz. 2001. jún. p. 2871–2877. Riley, W. J.; Robinson, A. L.; Gadgil, A. J.; Nazaroff, W. W.: Effects of variable wind speed and direction on radon transport from soil into buildings: model development and exploratory results. = Atmospheric Environment, 33. k. 14. sz. 1999. jún. 2157–2168.
EGYÉB IRODALOM M Gy.; T E.: Urán-nyílak zápora Koszovó felett. = Magyar Tudomány, 46. k. 2. sz. 2001. p. 222–223. Vajda Gy.: Az atomerőművek kilátásai. = Fizikai Szemle, 50. k. 1. sz. 2000. p. 5–8.
Saltbones, J.; Foss, A. stb. Threat to Norway from potential accidents at the Kola nuclear power plant. Climatological trajectory analysis and episode studies. (Norvégia fenyegetettsége a Kola nukleáris erőmű esetleges balesetétől. Klimatológiai pályaelemzés és kapcsolt tanulmányok.) = Atmospheric Environment, 34. k. 3. sz. 2000. p. 407–418. Somlai J.; Kanyár B.; Nényei Á.: Sugárdózisok szénsalakot tartalmazó környezetben. = Magyar Kémiai Folyóirat, 107. k. 3. sz. 2001. p. 116–124. Marx Gy.: Urán-nyilak záporoztak Koszovóban. = Fizikai Szemle, 51. k. 2. sz. 2001. p. 65– 67. Bada G.; Horváth F.; Tóth L.: Radioaktív hulladékok elhelyezésének szeizmotektonikai problémái. = Földtani Közlöny, 130. k. 4. sz. 2000. p. 585–610. Baratta, E. J.; Mackill, P.: Determination of isotopic uranium in food and water. (Uránizotópok meghatározása élelmiszerben és vízben.) = Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 248. k. 2. sz. 2001. máj. p. 473–475. Cosma, C.: Some aspects of radioactive contamination after Chernobyl accident in Romania. (Radioaktív szennyeződés néhány vonatkozása Csernobil után Romániában.) = Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 251. k. 2. sz. 2002. p. 221–226. Harder Singh Virk; Vastagh Gy.: Földrengés-előrejelzés és radonmérés. = Fizikai Szemle, 52. k. 2. sz. 2002. p. 53–55. Bárdossy Gy.: A radioaktív hulladékok elhelyezése. = Magyar Tudomány, 46. k. 11. sz. 2001. p. 1320–1323. Veres Á.: A hosszú életű nukleáris hulladékok átalakítása és hasznosítása. = Magyar Tudomány, 46. k. 11. sz. 2001. p. 1324–1330.
