RADON A LAKÁSBAN

Lennart Samuelsson
Physics Department, Lingköping Egyetem, Svédország

A radon nemesgáz, de radioaktív. Sok helyen előfordul a természetben. Színtelen, szagtalan, íztelen. A radon az urán (²³⁸U) radioaktív bomlásakor keletkezik. Nagy koncentrációban található urántartalmú talajokban és sziklákban.

Ionizációs sugárzásnak mindig és mindenhol ki vagyunk téve. Ebből a világűrből érkező és testünk atomjaiból származó természetes sugárzásból évente nagyságrendileg 1 mSv dózist kapunk. Életmódunknak köszönhetően létrehoztunk extra sugárforrásokat, mint az orvosi röntgensugárzás és az atomenergia, de ilyen sugárforrás saját házunk is. Lakásunkban az ionizációs sugárzást a radon a-sugárzása okozza.

Anyag	Urán tartalom g/t	Sugárzás mSv/év
gránit (főleg kvarc) agyagpala AlK(SO4)2 rétegelt lemezes agyagban, finom szemcsés hordalék	2-40 10-350	0,25-3 0,5-11

²³⁸U²²⁶Ra²²²Rn

=1600 év mind lerögzítve a talajban

=3,8 nap nemesgáz szabadon mozogva

1. ábra Ionizációs sugárzás környezetünkben. A sugárdózis átlag értéke mSv/év-ben (Svédországban)

2. ábra Az otthoni levegő radon és bomlástermékei bejutnak a tüdőbe, a sugárzásuk rákot okozhat.

Az 1. és a címkép ábrákból láthatjuk, hogy az otthoni sugárzás adja a környezeti ionizációs sugárzás legnagyobb részét. Némely házakban, az úgynevezett RADON HÁZAKBAN, a sugárzási szint sokkal magasabb lehet, néha még a kritikus 50 mSv/év értéknél is magasabb (lásd a címképen.)

Az otthoni radon koncentráció bonyolult módon függ:

3. ábra Az ²³⁸U radioaktív család, magába foglalva ²²²Rn és bomlástermékeit.

A radon gáz áramlása a lakásban elsődlegesen a benti és kinti kis légáramláskülönbségtől függ, amit a szél, a belső és külső hőmérsékletkülönbség vagy a légkondicionálás okoz. Az otthon lévő radon mennyisége ²²²Rn koncentrációjának (CRn) a mértékével jellemezhető, vagy mint Svédországban a sugárzási termékek koncentrációjához viszonyított radon koncentrációval (EEDC).

4. ábra Radon és radon-leánymagok.

EEDC-egyensúly ekvivalens sugárzási-termék koncentráció. Egy szellőzetlen szobában a radon és bomlástermékei egyensúlyba jutnak. (A bomlástermékeket leánymagoknak nevezik.) Egy szellőztetett szobában azonban a radon leánymagjainak mennyisége kisebb az egyensúlyi értéknél. Ilyen szobában az EEDC értéke az a fiktív radon-koncentráció, amely leánymagjaival egyensúlyban ugyanazt a teljes energiát sugározza, (vagyis ugyanakkora kockázatot jelentene), mint amekkora a jelenlevő radon és a leánymagok jelenlegi tényleges aktivitása. EEDC = F.CRN. Rendszerint F = 0,5, de a valóságban 0<F<1, értéke függ a szellőzés mértékétől. Az egyetlen ismert biológiai hatás, amely a radon megemelt szintjének tulajdonítható, a nagyobb tüdőrák kockázat. A besugárzás és a betegség tényleges kezdete között jó néhány év telhet el.

A ²³⁸U-ból kiinduló sugárzási lánc legfontosabb izotópja a ²²²Rn, mert ez nemesgáz, így semmihez sem kötődik a környezetben. A ²²²Rn felezési ideje 3,8 nap. Ez időt ad a gáznak, hogy a keletkezés helyétől több métert szivárogjon, akár még a házunkba is bejusson elbomlása előtt. A gáz-transzportmértékét a szemcsés, repedezett talaj növeli. Házon belül uralkodó alacsony nyomás segíti a gáz bejutását.

A ²¹⁸Po ²¹⁴Pb és ²¹⁴Bi levegőbeli koncentrációja a legfontosabb a radiológiában, mert a ²¹⁸Po és ²¹⁴Pb tüdőben való lehetséges lerakodása a-besugárzáshoz vezethet.

A radon leánymagok koncentrációja az olyan családi házak levegőjében, melyek nem tartalmaznak betont, eltérő az ország különböző kockázatú helyein. Ez a tanulmány néhány megye olyan épületeiben végzett nagyszámú mérést összegez melyeknek a talaja: agyag, uránban gazdag gránit vagy hordalék. A kiválasztott mérések - melyeket a helyi hatóságok végeztek - a családi házakban megtalálható radon koncentrációra vonatkozó eredményeit a táblázatok mutatják.

A 37260 1981 előtti építési engedéllyel épített családi házak átlageredményei.

5. ábra Talajanyagok magas urán tartalommal Svédországban.

A fenti eredmények összehasonlíthatók az 1980-82 között véletlenszerűen kiválasztott családi házak országos méréseivel. Ezen házaknak csak a 2 %-ában haladta meg a radon-leánymagok koncentrációja a 400 Bq/m³ értéket és csak 5 %-ában a 200 Bq/m³ értéket. Az új építésű házakban (kb. 12800 házat építettek Svédországban 1981-85 között, ezek közül 926-ot ellenőriztek) a megengedett határ 70 Bq/m³. A végzett mérések a radon-leánymagok koncentrációjának alacsony szintjét mutatják. Igy ez bebizonyította, hogy a jövő lakótelepein megfelelően épített házakban csökkenteni lehet a radon-leánymagok koncentrációját. De az új építésű házakban is mértek kiugró értékeket is (1 %-ukban a radonkoncentráció nagyobb, mint 400 Bq/m³) A legnagyobb mért érték 600 Bq/m³ volt; ezt építészeti fogásokkal utólag 300 Bq/m³-re csökkentettek.

Még ha az ablakok be is vannak zárva, mint télen, a levegő be- és kiáramlik az épületben az ablakok és az ajtók mellett lévő hézagokon, vagy az elektromos és vízvezeték csövein. Az ilyen áramlást a belső és külső hőmérsékletkülönbség és a szél okozza. A belső fűtés felfelé áramlást (kémény-hatást) kelt, amely kiszívja a levegőt az épület alsó részéből és kinyomja felül. Ezek a hatások külső és belső nyomáskülönbséget hoznak létre. Néhány pascal elég ahhoz, hogy a levegőt kb. óránként egyszer kicserélje. Természetes és a kényszerített áramlás

1. kicseréli a levegőt a házban
2. és radon tartalmú levegőt behoz a házba.

A radon-koncentráció a talajszemcsék közötti levegőben több tízezer Bq/m³ lehet. Ha csak a levegő 0,1 %-a származik a talajból, az már 50 Bq/m³ radon koncentrációt okozhat. A gázáramlás egyszerű és bonyolult elméleti modellezését is elvégezték. Ezek mind alátámasztják azt a feltevést, hogy a radon koncentráció azért magas, mert a ház alulról radont szív be. A legfontosabb ennél a folyamatnál a ház belseje és az alatta lévő talaj között kialakuló nyomáskülönbség.

Korábban Svédországban a házon kívül magas -sugárzást a házon belüli radon-leánymagok magas szintjére utaló jelnek tekintették. Ma már tudjuk, hogy a fal anyaga (beton) néha egymaga is 400 Bq/m³ fölötti sugárzás-szintet okozhat. Alacsony külső -szint valóban az alacsony belső radon-leánymag szinttel jár együtt. Ennek az a magyarázata, hogy a radon többsége mégis a talajból jön a házba.

6. ábra A talajból származó radon kisugárzásának néhány oka.

7.a ábra Természetes szellőzés (amely a levegő kint és bent közötti természetes áramlása)

7.b ábra Kényszerített áramlás.
Egy ventillátor szívja ki a levegőt az épületből. Ez egy nyomáscsökkenést hoz létre az épületben, ami növeli a ház radon ellátását.

7.c ábra Légkondicionálás, amely hőcserélővel és ventillátorral a be- és kijövő légáram egyensúlyát hozza létre.

A radon-leánymagok szintjét a -szinttel együtt történő mérése eredményes módszer ahhoz, hogy megkülönböztessük a fal-radont, a talaj-radontól. Ha ez a mérési pont a fal-radon szektorba esik a 8. ábrán, akkor ez azt jelenti, hogy a radon-leánymagok szintjét a fal, a mennyezet vagy padló építőanyagából felszabaduló radon okozta. A talajból származó radon viszont a leánymagok koncentrációját adja, ami a -aktivitás nagyon meredek függvénye.

8. ábra Radon-leánymagok szintje (Bq/m³) a szint függvényében. Az egyenesek mutatják a mérés pontatlanságát.

A 8. ábra mutatja a radon-leánymagok aktivitását a -aktivitás függésében. A -aktivitás főként a ház anyagának tulajdonítható, azt a talajból származó radon nagyon kicsit befolyásolja. A kereszttel jelzett eredményeket valószínűleg a talajból és a falból származó radon együtt okozta.

Egy kis mennyiségű talaj-radon könnyen rejtőzhet a fal-radon-szektor határvonalai közötti tartományban.

9. ábra A repedéseket, melyeken a radon beszívódik, egy ventillátor és egy radon detektor segítségével meg lehet keresni.

Ha a lakásban egy mechanikus be- és kivezetésű légkondicionáló rendszer működik, akkor a légáramnak egyensúlyban kell lennie, mert alacsony belső nyomás tekintélyesen növelheti a radon-leánymagok koncentrációját. Ez a kockázat mindig jelen van, még akkor is, amikor a ház nincs ismerten magas radonkibocsátású talajra építve.

Radon-gáz majdnem mindig jelen van a ház alatt. Csövekhez közeli repedések és nyílások alacsonyabb belső légnyomás segíti a gáz bejutását. Ha nem használnak betont, a vízben és az építési anyagokban keletkező radon kevésbé fontos.

10.a ábra Ez egy RADON-HÁZ. A radon a talajból, a falból és a vízből lép be a házba.

10.b ábra Belső radontól mentesített ház.
A radon hatása nagyban csökkenthető közvetlenül a ház alatti talajban lévő nyomás megváltoztatásával, és a kiegyensúlyozott légkondicionálással.

A legjobb mód arra, hogy alacsony radon-szintet érjünk el, az, hogy a radont bejutás előtt megállítsuk. Az egyik módszer erre, hogy cserépalagcső rendszert használják, amelyben a talaj gáznyomását egy kis ventillátor segítségével lecsökkentik. Ilyen kis csapdát mutat a 11. ábra. A csapdának elég mélyen kell lennie a talajban ahhoz, hogy a víz ne fagyjon meg. A ventillátornak a föld felett legalább 1 m magasan kell lennie, hogy védve legyen a cserépalagcsőből kiszívott nedvesség lecsapodásától és megfagyásától.

11. ábra A RADON-CSAPDA.

A nyomás csökkentése a cserépalagcső-rendszerrel.

A radon eltávolítása a lakásból

A radon nemesgáz, ezért könnyen mozog. A radon bomlástermékei, radon-leánymagok azonban kémiailag aktív anyagok, és hozzátapadhatnak a kis részecskékhez (gyakran még 0,035 m-nél kisebbekhez is) a levegőben, a falon, vagy pl. a tüdőben. A radioaktív bomlástermékek kiválnak a levegőből azáltal, hogy rárakodnak a falakra, de eltávozhatnak szellőztetéssel vagy légkondicionálással, ha annál szűrést vagy az elektrosztatikus lecsapatást használnak.

12. ábra Az otthoni radon-bomlástermékek eltávolításának folyamatai.

Lélegzéskor a radonnal szennyezett levegő a radon-leánymagokkal együtt bejut a tüdőnkbe, és ott -, - és -részecskéket sugározva elbomolhatnak. A legkomolyabb kockázatot az a-sugárzás jelenti. A porrészecskék a rátapadt radon-leánymagokkal bejutnak a tüdőbe, de hörgőkben lévő csillók hullámmozgása révén ki is kerülhetnek onnan. Ez a tisztító folyamat megelőzheti az a-bomlást a tüdőben. A kis porrészecskék és a nem feltapadt ionok hosszabb ideig maradhatnak a tüdőben, így nagyobb kockázatot okozhatnak. A radon-koncentráció a lakásban nagyon függ a szellőztetéstől, de más környezeti paraméterektől is, amint a 13- 14- 15. ábrákon látható.

13. ábra A radon-koncentráció növekedése a különböző mértékű levegőcsere függvényében. Az elvárt radon szintek, ha a ház agyagpala téglákból épült.

14. ábra A radon leánymagok szintje a szellőztetés függvényében.

A radon és radon-leánymagok mérése, a radioaktív bomlás -, -, és -sugárzás detektálásán alapul.

CRn = radon koncentráció.
EEDC = egyensúlyi ekvivalens bomlástermék koncentráció. ( a radon-leánymagok koncentrációjának a mértéke.)

1. Egy 3-4 cm² méretű (vagyis ennél kisebb) nyomdetektort, el lehet helyezni a házban néhány hétre, akár egy évre. Az a-nyomokat utána laboratóriumban megszámlálják.

15. ábra A ²²²Rn koncentráció függése a szellőztetés és a környezeti paraméterek függvényében alápincézett házban. Az adatokat 2 héten keresztül gyűjtötték, és néhány hónapos kísérlet keretében vizsgálták a Rn bejutásának a környezeti tényezőktől való függését.

2. 10 cm³ körüli faszén mintával összegyűjtik a ²²²Rn atomokat egy nap egy hét alatt. Ezután a -sugárzást mérik laboratóriumban.

Hordozható eszközök rövid idejű (percekig tartó) mérésre, melyek a következők bármelyikét mérhetik:

1. kamrában összegyűjtött ²²²Rn,
2. levegő átszívásával szűrön felfogott leánymagok,
3. dróton vagy fémlapon elektrosztatikus úton összegyűjtött radon leánymagok.

Pontos mérések szükségesek; ha külön-külön meg akarjuk határozni a mind a három leánymag (²¹⁸Po, ²¹⁴Pb és ²¹⁴Bi) koncentrációját.

Egy új eszköz a radon-indikátor, amit a szerző nemrég fejlesztett ki. Ez a radon-szintet a radon-leánymagok koncentrációján keresztül méri. Egy lap a radon bomlássorozata által keltett ionokat elektrosztatikus úton gyűjti össze. A lap teljes aktivitását (-, -, -) G.M. csővel méri 50 másodpercen keresztül. 1989. szeptember 9-én Balatonfüreden, a Füred Szállóban tartott előadás alatt mért eredmények:

N(jel) = 62 beütés/50 s
N(háttér) = 30 beütés/50 s
N(j)-N(h) = 32 beütés/50 s
A megfelelő radonkoncentráció
(N_j-N_h)/5 = 10 Bq/m³.

A bizonytalanság 20 Bq/m³, 95 %-os konfidenciaszinten.

16. ábra Az elektrosztatikus gyűjtő drótok.

17. ábra A lakásunkban lévő ²²²Rn valószínűségi eloszlása. Ezeket az adatokat összesen 552 Egyesült Államokban lévő házat érintő 19 adathalmaz összegeként kaptuk. A sima görbe a jelzett paraméterek lognormál függvénye. A felső skála jelzi a radonból és más sugárforrásokból származó hatásos dózisokat: (GM geometriai közép, GSD a szórás és AM a számtani közép.)

Az a kockázat, hogy életünkben a radon-leánymagoktól elszenvedett egy bizonyos ideig tartó besugárzás után tüdőrákot kapunk, csak nagyon nehezen becsülhető:

(2,4 · 10^-6) · 50 · (8 · 10⁶) = 1200 eset évente.

( 2,4 · 10^-6 --- az esetek száma Bq év m^-3-enként millió kitett emberre vonatkoztatva

50 --- Bq/m³ svéd átlag

8 · 10⁶ --- a lakosok száma Svédországban )

Bár a bizonytalanság nagy, a becslés Svédországban 300-3000 radon-okozta tüdőrák esetet ad évente. Az Egyesült Államokban, ahol az átlag 40 Bq/m³ (EEDC), a radon és bomlástermékeinek egész életen át tartó besugárzása miatt a tüdőrák-kockázat kb. 0,3 %, azaz a radon az Egyesült Államok 235 millió lakosánál évente kb. 10000 tüdőrákot okoz. Ahogy a 17. ábra mutatja (az adatok az Egyesült Államokból valók),

18. ábra Az 1000 emberre eső halálesetek közelítő számai. Az adott aktivitások (EEDC)-ben.

19. ábra. A radon kockázatok értékelő táblázata.

ez a kockázat átlagosan jelentősebb, mint az orvosi vizsgálatokból vagy az összes többi természetes forrásokból származó sugárterhelésé.

Egyes lakásokban megdöbbentően gyakran találtak az átlagosnál sokkal magasabb radon és radon-leányelem koncentrációt. Léteznek 1000 Bq/m³ (EEDC) értéknél nagyobb radon-koncentrációjú lakások. Bennük élni még a dohányzásnál is nagyobb kockázatot jelent.

20. ábra Példák a kapott dózisokra.

21. ábra Kockázat a dózis függvényében. Néhány lehetséges kockázati szintet ajánlottak a 100 mSv alatti dózisokra is, de ezeket nehéz igazolni.

A legtöbb ember saját döntésétől függő esetekben legfeljebb 1 %-os (autóbaleset) vagy 10 %-os (dohányzás) kockázatot hajlandó vállalni. A 100 Bq/m³ radon-leányelem-koncentráció a korai halál kb. 1 %-os kockázatát jelenti. Ez alacsonyabb, mint a más okokból kapható tüdőrák kockázata. Ha mint Svédországban, a létező házakban a radon-bomlástermékek maximálisan megengedett koncentrációját (400 Bq/m³ EEDC) összevetjük az ennek eléréséhez szükséges kiadások mértékével, akkor láthatjuk, hogy a megkívánt alacsony radonszint biztosítása nemcsak orvosi, hanem gazdasági akaraton is múlik.

A 100 mSv alatti dózisok biológiai hatására vonatkozóan nincsenek biztos kutatási eredmények. A kockázat-dózis összefüggésre számos lehetőséget ajánlottak (21. ábra). Idősebb embereknél elhanyagolható annak kockázata, hogy a rövidebb időn át elszenvedett radon sugárzás tüdőrákot okozzon. Ilyen esetben a néhány előnyt és gyógyítást ígérő C görbe minimuma érvényes, így a radonból származó becsült kockázat kisebb lehet, mint a várt rák-megelőző hatás.

_______________________________