Детектори іонізуючих випромінювань, дозиметричні і радіометричні прилади

 

§3. Радон.

 

В результаті альфа-розпаду радію в трьох радіоактивних рядах утворюється три ізотопи радону: в ряді урану   (період піврозпаду 3,825 доби), в ряді торію торон   (період піврозпаду 54,5с), в ряді актиурану   (період піврозпаду 3,92с). Для цих ізотопів спостерігається альфа-розпад за схемою

 

                                           (6.17.)

 

Радон є інертним газом і частково звільняється з грунту і гірських порід, в яких він утворюється і виходить в повітря. Вихід радону в повітря називається емануванням радону. Середня концентрація радону на поверхні Землі у відкритому повітрі дорівнює  . Над поверхнею океану концентрація радону приблизно в 10 разів менша, ніж над поверхнею суші.

Радон в 7,5 разів важчий за повітря. Тому його концентрація найбільша на поверхні Землі. Зі збільшенням висоти об’ємна активнівсть радону зменшується і на висоті 7км складає приблизно 7% від питомої активності на поверхні Землі. Особливо велика концентрація радону в місцях, де є поклади урану. Він скоплюється в низинах, підвальних приміщеннях, шахтах, в приміщеннях які слабо провітрюються.

Еманування радону відбувається не тільки з грунту і гірських порід, а також з будівельних матеріалів. Еменування радону характеризується коефіцієнтом еманування  . Він дорівнює відношенню кількості еманації, що виділяється в навколишнє повітря, до загальної кількості еманації, що утворилась за даний час. Коефіцієнт еманування радону і торону для первинних мінералів змінюється від 0,02 (ураніт) до 46% (танталіт). Еменування вивержених і щільних осадочних порід незначне. З гірських порід найбільші коефіцієнти еманування мають пухкі породи. Грунти мають коефіцієнти еманування від 17% до 50%.

Кількість радону що виділяється в навколишнє повітря, пропорціональна добутку коефіцієнта еманування на концентрацію радію в даному матеріалі  . Цю величину називають ефективною питомою активністю. Будівельні матеріали характеризуються такими середніми значеннями ефективної питомої активності в  : глина – 7,0; грунт –4,1; щебінь – 3,5; пісчано-гравійна суміш – 3,4; будівельний розчин – 3,3; тяжкий бетон – 3,1; пісок – 1,9; силікатна цегла – 1,3; штукатурка – 1,0; цегла червона – 0,55; цемент – 0,48; вапняк – 0,18.

Концентрація радону в повітрі приміщень може бути в багато разів більшою, ніж у вільному повітрі. Радон досить добре розчиняється у воді (особливо холодній) і в розчиненому вигляді може переноситись водою. При нагріванні води розчинність радону зменшується і він виділяється в газоподібному вигляді. В місцях, де використовується велика кількість гарячої води (ванни, душові) концентрація радону різко збільшується.

Радон проникає в родовища природного газу, там накоплюється і разом з природним газом попадає на кухні. Це приводить до збільшення концентрації радону.

Радон як газ, якй зумовлює радіоактивність атмосфери, відомий давно. Але його роль в опроміненні людей оцінена тільки в кінці минулого століття, завдяки науковим дослідженням наукового комітету при ООН НКДАР (науковий комітет з дії атомного випромінювання). За даними НКДАР концентрація радону у воді для різних місцевостей може змінюватись в дуже широких межах. За результатами досліджень у Фінляндії радіоактивність в приміщеннях, зумовлена радоном води, має наступні значення: ванна кімната – 8,5  , кухня – 3  , житлові кімнати – 0,2  .

В Канаді проводилось дослідження по визначенню концентрації радону при користуванні душем. При радіоактивності води, зумовленої радоном, в 4400  , і при 7 хвилинному користуванні душем об’ємна активність радону максимальна через 22 хвилини після виключення душу і складає 5500  , в той час як до включення вона складала 148  .

До зачного підвищення концентрації радону можуть привести міри, направлені на економію тепла. При герметизації приміщень і відсутності провітрювання швидкість вентиляції приміщень зменшується. Це дозволяє зберегти тепло, але приводить до збільшення концентрації радону в повітрі. Згідно з даними НКДАР ООН за 1982 рік об’ємна активність радону і його дочірніх продуктів всередині будинків в 90% не перевищувала 50  , тобто приблизно в 25 разів перевищила об’ємну активність радону в зовнішньому повітрі. Радіоактивність перевищувала 100   в декількох процентах випадків. В Швеції, де будинки герметизуються особливо ретельно, а вихід (еманування) радону з грунту значний, більше 30% будинків мають об’ємну активність радону більшу 100  .

Дослідження показали, що природний газ приносить в квартиру радіоактивність 3  , вода – 4  , зовнішнє повітря – 10  , будівельні матеріали і грунт під будинком – 60  .

Провітрювання приміщень приводить до значного зменшення концентрації радону в повітрі. Так, вимірювання показали, що при провітрюванні приміщень об’ємна активність радону зменшилась з 650   до 120  .

Шкідливість радону для людини зумовлена тим, що радон і продукти його розпаду піддають легені внутрішньому опроміненню. Радон, розпадаючись в легенях, які чутливі до опромінення, опромінює їх альфа-частинками, що мають великий радіаційний зважуючий фактор ( ). Продукти розпаду радону являють собою ядра важких металів і також радіоактивні. Якщо розпад радону відбувається в повітрі, то іони радіоактивних продуктів розпаду абсорбуються пилом і утворюється радіоактивний аерозоль. Вдихаючи його,