ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE FAKULTA STAVEBNÍ Katedra konstrukcí pozemních staveb Thákurova 7, 166 29 Praha 6
Návrh metodiky POOVREX Připomínky a komentáře zasílejte na adresu
[email protected]
POSTUP OZDRAVOVÁNÍ OBJEKTŮ S VYSOKOU RADIAČNÍ EXPOZICÍ V OBLASTECH PO UKONČENÉ TĚŽBĚ URANU
Zpracováno v rámci veřejné zakázky ve výzkumu a vývoji č. 8/2006 (zadavatel Státní úřad pro jadernou bezpečnost):
Vývoj a experimentální ověření protiradiačních ozdravných opatření v extrémních podmínkách po historické těžbě stříbra a uranu
Vypracoval: ČVUT v Praze, Fakulta stavební
Praha, 19. listopadu 2008
Návrh MetodikyPOOVREX
2
NÁVRH POSTUPU OZDRAVOVÁNÍ OBJEKTŮ S VYSOKOU RADIAČNÍ EXPOZICÍ V OBLASTECH PO UKONČENÉ TĚŽBĚ URANU Při návrhu protiradiačních opatření do domů s vysokou radiační zátěží je třeba, aby projektant protiradiačního opatření úzce spolupracoval s měřící firmou, se kterou společně vypracují plán doplňkových – diagnostických měření, aby se jednoznačně určily zdroje radonu a dávkového příkonu záření gama v objektu. Důležité zároveň je, aby byla kvantifikována závažnost jednotlivých zdrojů, neboť jedině tak je možné provést opatření cíleně a efektivně. Společný postup projektanta a měřící firmy lze shrnout do několika následujících chronologicky řazených kroků.
1. Studium dostupných podkladů Prvním krokem při přípravě návrhu protiradiačních opatření v objektech postižených těžbou uranu je studium dostupných podkladů. Jedná se zejména o následující zdroje (pokud jsou k dispozici): • • •
výsledky integrálních měření objemové aktivity radonu ve vnitřním ovzduší (krátkodobá či dlouhodobá), pocházející obvykle z vyhledávácí fáze radonového programu, výsledky měření dávkového příkonu záření gama, projektová dokumentace k domu, popřípadě zaměření stávajícího stavu.
Jestliže se jedná o objekt, v němž byla v minulosti provedena nějaká protiradiační opatření, potom k výše uvedeným podkladům je nutno ještě přiřadit: • • • • • •
protokoly radonové diagnostiky, resp. výsledky měření realizovaných před provedením ozdravných opatření, výsledky mezioperačních měření, výsledky závěrečných měřeních, která měla ověřit účinnost ozdravných opatření (krátkodobá měření pro kolaudační řízení i dlouhodobá kontrolní měření), projekt protiradonového opatření, stavební deník, popřípadě zápisy z kontrolních dnů na stavbě, z kterých by bylo možné určit skutečný rozsah stavebních prací, přesný název použitých materiálů (zejména izolačních) atd., dokumentace skutečného provedení stavby (může se jednat o výkresovou dokumentaci nebo fotodokumentaci).
Všechny podklady je nutné hodnotit kriticky, protože kvalita dat je často sporná. Při hodnocení výsledků dlouhodobých měření zpravidla postačí zohlednit podmínky při měření, zejména případné stavební aktivity a změny v objektu během expozice integrálních detektorů. Hodnocení krátkodobých měření a podrobných měření prováděných v rámci radonové diagnostiky je komplikovanější. Podklady bývají neúplné a rozporné - nevhodný výběr měřičských metod, chybějící popis podmínek při měření, rozporné výsledky při využití různých metod, účelová interpretace výsledků apod.
Návrh MetodikyPOOVREX
3
2. Vlastní prohlídka objektu Prohlídku domu provádí projektant společně se zástupcem měřící firmy. Prohlídka se zaměřuje na zjištění skutečného stavebně technického stavu domu, zejména kvality kontaktních konstrukcí, těsnosti obvodového pláště (druh oken), dispozičního řešení, způsobu vytápění (podlahové topení v kontaktních konstrukcích, teplovzdušné rozvody od lokálních kamen) a způsobu větrání (nucená ventilace, větrací štěrbiny atd.). U objektů s instalovanými protiradiačními opatřeními je třeba stanovit rozsah skutečného provedení, přístupnost větracích otvorů u pasivně větraných systémů a u systémů aktivních provozní režim. Cílem prohlídky objektu je shromáždit pokud možno co nejvíce informací o domě, uživatelském režimu, závadách, nedostatcích a chybách (během návrhu, projektu i realizace) a připravit tak podmínky pro: • • • •
identifikaci zdrojů radonu a gama záření v domě, objasnění příčin nedostatečné účinnosti stávajícího opatření, vysvětlení rozporů v měřičských protokolech a identifikaci nevěrohodných výsledků měření, stanovení rozsahu doplňujících měření.
3. Výběr podrobných doplňujících měření Po důkladném prostudování dostupných podkladů a po podrobné prohlídce stavby se ve spolupráci s projektantem ozdravných opatření stanoví rozsah podrobných doplňujících měření pro konkrétní objekt. Vedle platných metodických a legislativních pravidel je nutné respektovat normy ČSN 73 0601 Ochrana staveb proti radonu z podloží a ČSN 73 0602 Ochrana staveb proti radonu a gama záření ze stavebních materiálů. Cíl podrobných doplňujících měření je zřejmý - získat co nejpodrobnější informace o zdrojích radonu a gama záření, ať už je to podloží nebo stavební materiály a poskytnout tak nezbytné informace pro návrh a dimenzování ozdravných opatření. Pro doplňující měření jsou obecně k dispozici metody využívané v radonové diagnostice. Výběr závisí na typu objektu, na typu provedených opatření a popřípadě i na typu zamýšlených opatření. Minimální rozsah je uveden dále. Důraz musí být kladen na dynamiku transportu – za smysluplné lze ve všech případech považovat kontinuální měření objemových aktivit radonu, které umožňuje posoudit změny vnitřního prostředí v různých režimech a při změnách vnějších podmínek: rozdílná ventilace, krátkodobé změny užívání objektu, změny vytápění, meteorologické změny, změny v odvětrávání podloží, pokud je možné je nastavit, apod. Kontinuální monitory se umisťují nejen do obytných místností, jak je tomu u běžných objektů, ale dle konkrétní dispozice i do dalších částí budovy (sklepy, štoly a kontaktní místnosti, kde tato důlní díla ústí do objektu, chodby, schodiště). Pro vyhledávání netěsností se využívají kouřové trubičky a zařízení k měření rychlosti proudění vzduchu. Další cennou metodou je odběr vzorků vzduchu z „podezřelých míst“ (praskliny, spáry, prostupy, šachty a další) a následné stanovení objemové aktivity radonu v odebraném vzorku. Výsledek měření kvalitativně popisuje komunikaci podezřelého místa s podložím, kvantitativně pak charakterizuje významnost zdroje radonu, případně přísunové cesty.
Návrh MetodikyPOOVREX
4
Pro sledování časových změn v geologickém podloží a v kontaktním prostředí (změny objemové aktivity radonu, tlakové změny, teplotní změny) slouží sondy, zabudované do kontaktního prostředí nebo do podloží v bezprostředním okolí objektu, případně do odvětrávacího systému. Umožňují také posoudit plynopropustnost kontaktního prostředí, parametr potřebný pro návrh odvětrávacích systémů. Ovlivnění objemových aktivit radonu a tlakových diferencí aktivitami uvnitř stavby a uživatelskými zvyklostmi je charakteristikou kvality kontaktních konstrukcí a jejich funkčnosti jako bariéry proti přísunu radonu z podloží. Pro podrobná doplňující měření je nutné mít k dispozici metodické a přístrojové vybavení alespoň pro měření následujících veličin: •
objemová aktivita radonu ve vzduchu, resp. v půdním vzduchu (opakovaná okamžitá měření vzorků odebraných v bezprostředním okolí objektu v různých hloubkových úrovních, resp. v kontaktním prostředí pod objektem, měření vzorků odebraných v místech potenciálních netěsností; kontinuální, integrální, případně okamžitá měření ve vnitřním ovzduší),
•
plynopropustnost (stanovuje se zpravidla ve shodných odběrových bodech – odběrovém mikroprostoru - v jakém byly odebírány vzorky pro stanovení objemové aktivity radonu v půdním vzduchu),
•
dávkový příkon záření gama (měření pole záření gama v objektu v případě podezření na zvýšený obsah radionuklidů ve stavebních materiálech, měření v místě instalace elektretových dozimetrů – korekce naměřených hodnot objemové aktivity radonu),
•
objemová aktivita radonu ve vodě (v dodávané pitné vodě nebo v pitné vodě ze soukromých studní).
Minimální rozsah měření: •
kontinuální měření objemové aktivity radonu ve vnitřním ovzduší objektu (nejen v obytných místnostech vybraných s ohledem na distribuci radonu v objektu, ale i v dalších výše uvedených prostorách),
•
měření objemové aktivity radonu ve vzorcích vzduchu odebraných na místech předpokládaných netěsností v kontaktním prostředí objekt – podloží,
•
měření dávkového příkonu záření gama (měření v domě nejprve v indikačním režimu – ve vybraných liniích s krokem nejvýše 0,5 m standardní měření ve výšce 1 m nad podlahou a ve vzdálenosti alespoň 0,5 m od stěn),
•
v případě zjištění zvýšených dávkových příkonů záření gama (záleží na zkušenostech hodnotitele, velikosti přirozeného pozadí a konkrétní situaci; zpravidla je možné považovat dávkový příkon záření gama 0,4 µGy/h, a vyšší, za „podezřelý“), se pořizuje rozměrová mapa dávkových příkonů s krokem ne větším než 0,3 m,
•
v případech, kdy má dojít k odstraňování omítky nebo zdiva ve větším rozsahu (hodnocení rozsahu se provádí podle ekonomických (nákladových) kritérií), se odebírají odděleně vzorky omítek a zdiva pro spektrometrickou analýzu prováděnou v laboratoři; zjišťují se hmotnostní aktivity přírodních radionuklidů a hodnotí se zejména obsah 226Ra; při hodnocení se přihlíží k jeho celkové aktivitě (rozsahu kontaminace) a formě kontaminovaného stavebního materiálu (součinitel emanace radonu),
•
při masivní kontaminaci stavebního materiálu bývá při vysokých dávkových příkonech záření gama obtížné lokalizovat zdroje; v takových případech se zvyšuje
Návrh MetodikyPOOVREX
5
rozsah vzorkování stavebních materiálů pro laboratorní spektrometrickou analýzu a cenným podkladem mohou být i prostorové mapy dávkových příkonů záření gama, •
měření objemové aktivity radonu ve vodě (v dodávané pitné vodě nebo v pitné vodě ze soukromých studní),
•
v případě realizace nového, nebo úpravy stávajícího odvětrávacího systému podloží se provádějí okamžitá měření objemové aktivity radonu v půdním vzduchu a měření plynopropustnosti v kontaktním prostředí pod objektem v různých úrovních.
Speciální metody, které mohou být použity jako doplňkové: •
vyhledávání netěsností s použitím kouřových trubiček,
•
řízené ventilační experimenty – umožňující získat celkové hodnoty rychlosti přísunu radonu do místnosti a zhodnotit aktuální násobnost výměny vzduchu,
•
blower door diagnostická metoda umožňující stanovit průvzdušnost kontaktních konstrukcí a objemový tok vzduchu z podloží stavby do interiéru za přesně definovaných podmínek a jeho závislost na tlakových poměrech,
•
stanovení výměny vzduchu v místnostech nebo částech budovy s použitím stopovacích plynů,
•
měření tlakových změn (tlakové diference, např. mezi vnitřním a vnějším prostředím na úrovni kontaktních podlah, mezi drenážní vrstvou či vzduchovou mezerou v kontaktní konstrukci a interiérem ap.),
•
stanovení vlhkosti vzduchu, teploty vzduchu a dalších meteorologických parametrů (atmosférický tlak, rychlost a směr větru, srážky) a jejich změn - od jednoduchého subjektivního pozorování až po použití meteostanic,
•
užití nekontaktní termografie (analýza netěsností, nekontaktní měření teploty pro stanovení rozložení teplotních polí na povrchu různých objektů, posouzení netěsností podlahových konstrukcí, pláště budovy, ap.),
•
gamaspektrometrická analýza vzorků použitých stavebních materiálů v laboratoři, nebo na místě,
•
měření rychlosti plošné exhalace radonu z povrchu podlah, stěn, nebo obecně stavebních konstrukcí,
•
kontinuální měření objemové aktivity radonu v půdním vzduchu.
Poznámka. S časovým harmonogramem podrobných doplňujících měření je nutné seznámit majitele a uživatele objektu s cílem vyhnout se nepředvídaným zásahům a situacím.
4. Návrh protiradiačních opatření Na základě výsledků podrobných doplňujících měření a informací o stavebně technickém stavu domu vypracuje projektant protiradiační opatření. Opatření musí být navrženo tak, aby bylo dosaženo účinnosti podle požadavků ČSN 73 0601. Je-li zdrojem radonu pouze podloží postupuje se při návrhu opatření podle následujících zásad. •
Proti radonu z podloží se vždy musí navrhnout opatření kombinované, tj. zpravidla kombinace protiradonové izolace s aktivním odvětráním podloží nebo s aktivním odvětráním vzduchových vrstev v kontaktních konstrukcích. Pasivní odvětrání není dostatečně a trvale účinné.
Návrh MetodikyPOOVREX
6
•
Odvod vzduchu z podloží nebo ze vzduchových mezer v kontaktních konstrukcích musí být zajištěn stoupacím potrubím ústícím do vnějšího prostředí nejlépe nad střechou domu. Na toto stoupací potrubí se osazuje ventilátor, který v podloží nebo ve vzduchových mezerách vytváří podtlak. Není-li možné instalovat stoupací potrubí, umístí se ventilátor v exteriéru domu na obvodové stěně nebo na pozemku v blízkosti domu.
•
Průduchy v obvodových stěnách přivádějící vzduch do podloží nebo do vzduchových mezer nemusí být zřizovány, jsou-li ale navrženy, musí být vybaveny zpětnou klapkou, která průduch automaticky uzavře při provozu ventilátoru a opět jej otevře, je-li ventilátor v klidové periodě. Zpětná klapka zamezuje nasávání studeného vzduchu do podloží nebo podlah a eliminuje tak riziko promrzání v zimním období.
•
Odvětrání podloží nebo podlahových vzduchových mezer jen pomocí průduchů v obvodových stěnách je zcela nepřípustné.
•
Odsávací ventilátor musí být schopen vytvářet podtlak 150 až 250 Pa při objemovém průtoku 100 až 300 m3/h.
•
Účinnost stávajících protiradonových opatření založených na pasivním odvětrání podloží nebo vzduchových mezer v kontaktních konstrukcích lze zvýšit přeměnou pasivního odvětrání na odvětrání aktivní. Ventilátor se přednostně osazuje na stávající stoupací potrubí nebo na stoupací potrubí nově zřízené. Není-li toto možné, připojí se větrací systém podloží nebo vzduchová mezera v podlaze k ventilátoru osazenému vně domu. Průduchy v obvodových stěnách přivádějící vzduch do podloží nebo do vzduchových mezer musí být zaslepeny nebo vybaveny zpětnými klapkami.
•
Je-li podstatou stávajícího protiradonového patření pouze nová podlahová konstrukce, zvýší se účinnost opatření instalací nuceného odvětrání podloží bez výměny podlah. V tomto případě se jako odsávací prostředek zvolí perforované drenážní trouby zavrtané pod podlahy jednotlivých místností buď z exteriéru nebo ze sklepa (u budov částečně podsklepených). Trouby se následně připojí k odsávacímu ventilátoru.
•
U podsklepených domů je nutno zamezit proudění vzduchu ze sklepa těsnými dveřmi a instalovat odvětrání sklepa.
•
Štoly ústící do domu, musí být od interiéru odděleny těsnými dveřmi nebo jejich ústí musí být trvale neprodyšně stavebně uzavřeno. Prostor štoly se doporučuje podtlakově odvětrávat do exteriéru.
•
Nucená ventilace vnitřního vzduchu s rekuperací tepla je vzhledem k provozním nákladům opatření méně vhodné. Takovéto opatření lze instalovat pouze v případech, kdy je možné předpokládat, že bude skutečně využíváno. Navíc kontaktní konstrukce musí být v dobrém stavu.
Jsou-li stavební materiály zdrojem radonu a záření gama, řídí se návrh protiradiačních opatření následujícími zásadami. •
Množství radonu pronikajícího ze stavebních materiálů i dávkový příkon záření gama lze významně snížit odstraněním aktivního materiálu. Je však nutno počítat s tím, že se zpravidla nepodaří odstranit všechen aktivní materiál (např. zdící maltu). Další snížení dávkového příkonu je pak možné navržením stínící konstrukce z materiálu o vysoké objemové hmotnosti (plné cihly, beton). Vzhledem k vyšším pořizovacím nákladům na tato opatření se doporučuje jejich účelnost ověřit cost-benefit analýzou.
Návrh MetodikyPOOVREX
7
•
Snižování exhalace radonu ze stěn a stropů pomocí neprodyšných povrchových úprav (nátěry a tapety) je zcela neúčinné.
•
Koncentraci radonu v interiéru pocházející ze stavebních materiálů lze snížit i instalací nucené ventilace vnitřního vzduchu. Problematičnost tohoto opatření však spočívá ve vyšší energetické náročnosti.
5. Kontrola realizace protiradiačního opatření Projektant by měl vždy za přítomnosti dodavatele a dozoru investora kontrolovat důležité fáze realizace opatření. Kontrola je nezbytně nutná po dokončení následujících technologických etap. •
Instalace větracího systému podloží - kontroluje se zejména tloušťka drenážní vrstvy, frakce štěrku, geometrie systému, průměry potrubí, jejich vzájemná vzdálenost a odstup od obvodových základů a osazení jednotlivých odsávacích prostředků. Až po této kontrole je možné drenážní vrstvu přebetonovat.
•
Vytvoření vzduchové mezery v podlaze - je nutné ověřit výšku vzduchové vrstvy, způsob propojení mezer mezi jednotlivými místnostmi, napojení mezery na stoupací potrubí a těsnost napojení ke svislým konstrukcím.
•
Osazení ventilátoru – kontroluje se umístění, typ a výkon a funkčnost regulace.
•
Položení protiradonové izolace – zjišťuje se zejména její celistvost, typ, tloušťka a zda způsob provedení spojů a detailů odpovídá navrhovanému řešení. Teprve po této kontrole opatří dodavatel izolaci ochranou proti jejímu poškození při provádění navazujících stavebních činností.
O výsledcích kontrol by měl být proveden zápis do stavebního deníku.
6. Mezioperační měření Mezioperační měření má své opodstatnění v případě rozdělení realizace ozdravných opatření do dvou nebo více etap. V tomto případě může být žádoucí posoudit účinek již realizované úpravy na distribuci radonu v objektu, resp. na snížení dávkového příkonu záření gama (např. po odstranění kontaminovaných omítek). Rozsah mezioperačního měření vychází z projektu dodatečných ozdravných opatření a měl by být náležitě zdůvodněn. Za opodstatněná lze považovat následující mezioperační měření: •
po instalaci aktivního odvětrání podloží pouze v části domu pro zjištění, zda rozsah systému je dostatečný nebo musí být rozšířen i na další části domu,
•
snižuje-li se dávkový příkon záření gama, pak vždy po každé etapě, tj. po odstranění omítek a proškrábání spár a po odstranění násypů podlah a stropů by mělo být provedeno nové mapování dávkových příkonů a zhodnocení stupně a dostatečnosti provedeného zásahu (mapa dávkových příkonů záření gama se po takovém zásahu změní a může se stát, že měření odhalí další významné kontaminace, které byly skryty v pozadí),
•
po provedení nových omítek a nových podhledů, popřípadě po instalaci stínících konstrukcí musí být opět provedeno mapování dávkových příkonů záření gama.
Návrh MetodikyPOOVREX
8
7. Měření realizovaná po instalaci opatření Závěrečná měření realizovaná po instalaci opatření je vhodné rozdělit do dvou etap. V první etapě se krátkodobým kontinuálním (případně integrálním) měřením objemové aktivity radonu ve vzduchu ověřuje účinnost realizovaných opatření. Měření se provádí zpravidla v obytných místnostech, případně i v dalších místnostech vybraných s ohledem na distribuci radonu v objektu (sklepy, štoly, vyústění důlních děl do objektu, apod.). Režim měření závisí na typu realizovaného ozdravení – např. v případě instalovaného aktivního odvětrání se stanovují jak průměrné hodnoty odpovídající stavu zapnuto/vypnuto, tak i rychlost nárůstu a poklesu hodnot objemové aktivity radonu při vypnutí/zapnutí systému. Pokud bylo součástí ozdravných opatření i odstranění kontaminovaných stavebních materiálů, je nutné ověřit účinnost sanace opakovaným podrobným měřením dávkových příkonů záření gama. Ve druhé etapě se provádí dlouhodobé (zpravidla roční) integrální měření objemové aktivity radonu ve vybraných obytných místnostech, obvykle v režimu běžného užívání budovy.
8. Seřízení aktivních systémů Na základě výsledků závěrečných měření provede dodavatel protiradonového opatření trvalé nastavení pracovního režimu nucené ventilace. K tomuto účelu se využijí kontinuální záznamy koncentrace radonu v domě zachycující časové průběhy koncentrace při zapnutí a vypnutí systému. Z rychlosti poklesu a nárůstu koncentrace se nastaví periody cyklického režimu.
