sveuČiliŠte josipa jurja ... - odjel za matematikumdjumic/uploads/diplomski/nov19.pdf ·...

32
SVEUČILIŠTE JOSIPA JURJA STROSSMAYERA U OSIJEKU ODJEL ZA FIZIKU Anja Novaković Mjerenje radona u stambenoj zgradi Završni rad Osijek, 2015.

Upload: others

Post on 08-Nov-2020

4 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: SVEUČILIŠTE JOSIPA JURJA ... - Odjel za matematikumdjumic/uploads/diplomski/NOV19.pdf · dvadesetak poznatih izotopa radona, samo tri se pojavljuju u zamjetnim količinama. Od ta

SVEUČILIŠTE JOSIPA JURJA STROSSMAYERA U OSIJEKU

ODJEL ZA FIZIKU

Anja Novaković

Mjerenje radona u stambenoj zgradi

Završni rad

Osijek, 2015.

Page 2: SVEUČILIŠTE JOSIPA JURJA ... - Odjel za matematikumdjumic/uploads/diplomski/NOV19.pdf · dvadesetak poznatih izotopa radona, samo tri se pojavljuju u zamjetnim količinama. Od ta

SVEUČILIŠTE JOSIPA JURJA STROSSMAYERA U OSIJEKU

ODJEL ZA FIZIKU

Anja Novaković

Mjerenje radona u stambenoj zgradi

Završni rad

Predložen Odjelu za fiziku Sveučilišta Josipa Jurja Strossmayera u Osijeku

radi stjecanja zvanja prvostupnika fizike

Osijek, 2015.

Page 3: SVEUČILIŠTE JOSIPA JURJA ... - Odjel za matematikumdjumic/uploads/diplomski/NOV19.pdf · dvadesetak poznatih izotopa radona, samo tri se pojavljuju u zamjetnim količinama. Od ta

Ovaj završni rad je izrađen u Osijeku pod vodstvom mentora doc.dr.sc. Denisa Stanića i

komentora doc.dr.sc. Marine Poje Sovilj u sklopu Sveučilišnog preddiplomskog studija

fizike na Odjelu za fiziku Sveučilišta Josipa Jurja Strossmayera u Osijeku.

Page 4: SVEUČILIŠTE JOSIPA JURJA ... - Odjel za matematikumdjumic/uploads/diplomski/NOV19.pdf · dvadesetak poznatih izotopa radona, samo tri se pojavljuju u zamjetnim količinama. Od ta

Predgovor

Od svog postanka čovjek teži ka boljem i ljepšem životu. Stoga je učio i razvijao svoje

sposobnosti i stjecao nova znanja što je u konačnici dovelo do znatnog razvoja tehnike,

tehnologije i znanosti. Tako je čovjek naučio i čuvati svoj okoliš te štedjeti prirodne resurse i

smanjiti njihovu potrošnju. Svoje nastambe izolirao je do te mjere da su one postale gotovo

nepropusne. Uštedio je energiju ali je i zadržao radon plemenit ali za čovjeka jako štetan plin

koji, ako se prostori ne provjetravaju dovoljno, može doseći vrijednosti koje su opasne po

čovjekovo zdravlje.

Na taj način čovjek je ugrozio svoje zdravlje ali samo zato jer nije imao dovoljno

znanja o prirodi i njenom „načinu života“ . Jedna poslovica kaže: „Čovjek uči dok je živ“ pa

je tako naučio nešto i o tom opasnom plinu radonu i kako smanjiti njegov štetan utjecaj na

zdravlje u čemu mu je znatno pomogla i fizika – prirodna znanost koja poštuje zakonitosti

prirode i upravo je u tome njezina ljepota. Bez obzira što čovjek smatra da je jako napredovao

u svom razvoju i saznanjima u prirodi je ostalo još puno toga što čovjek treba i mora naučiti.

Page 5: SVEUČILIŠTE JOSIPA JURJA ... - Odjel za matematikumdjumic/uploads/diplomski/NOV19.pdf · dvadesetak poznatih izotopa radona, samo tri se pojavljuju u zamjetnim količinama. Od ta

Sadržaj

Uvod .............................................................................................................................. 10

1. Teorijski dio ............................................................................................................ 11

1.1. Što je radon? .................................................................................................... 11

1.2. Nastajenje radona ............................................................................................ 11

1.3. Utjecaj radona na čovjekovo zdravlje .............................................................. 13

1.4. Radon u stambenim prostorijama ................................................................... 14

1.5. Sprječavanje ulaska radona u stambene prostore ............................................ 15

2. Eksperimentalni dio ................................................................................................ 16

2.1. Priprema detektora .......................................................................................... 16

2.2. Postavljanje detektora ..................................................................................... 18

2.3. Obrada detektora ............................................................................................. 19

2.3.1 Priprema i kemijska obrada (jetkanje) filmova ........................................ 19

2.3.2 Brojanje .................................................................................................... 21

2.3.3 Matematičke metode ................................................................................. 22

3. Rezultati mjerenja .................................................................................................. 24

4. Zaključak ................................................................................................................ 30

Page 6: SVEUČILIŠTE JOSIPA JURJA ... - Odjel za matematikumdjumic/uploads/diplomski/NOV19.pdf · dvadesetak poznatih izotopa radona, samo tri se pojavljuju u zamjetnim količinama. Od ta

Sveučilište Josipa Jurja Strossmayera u Osijeku Završni rad

Odjel za fiziku

Mjerenje radona u stambenoj zgradi

Anja Novaković

Sažetak

U ovom završnom radu opisan je plemeniti plin radon te je istraženo kako njegova

koncentracija varira ovisno o visini stambene jedinice.

Prvi dio je teorijski i odnosi se na radon, plin koji nastaje raspadom uranija te se dalje

raspada pri čemu alfa čestice mogu uzrokovati štetne promjene na plućima čovjeka te razvoj

malignih bolesti

Budući da je radon plin koji dolazi iz zemlje na otvorenom njegova koncentracija neće biti

previsoka i štetna za čovjeka ali u zatvorenim prostorima, u kojima provodimo najveći dio

života, koncentracija radona može biti tako visoka da štetno djeluje na čovjeka.

U drugom, eksperimentalnom dijelu, istražene su vrijednosti radona na različitim

katovima stambene zgrade pasivnom metodom s detektorima nuklearnih tragova.

Page 7: SVEUČILIŠTE JOSIPA JURJA ... - Odjel za matematikumdjumic/uploads/diplomski/NOV19.pdf · dvadesetak poznatih izotopa radona, samo tri se pojavljuju u zamjetnim količinama. Od ta

Rad je pohranjen u knjižnici Odjela za fiziku

Ključne riječi: radon, detektor nuklearnih tragova, stambene jedinice

Mentor: doc.dr.sc. Denis Stanić

Komentor: doc.dr.sc. Marina Poje Sovilj

Ocjenjivači:

Rad prihvaćen:

Page 8: SVEUČILIŠTE JOSIPA JURJA ... - Odjel za matematikumdjumic/uploads/diplomski/NOV19.pdf · dvadesetak poznatih izotopa radona, samo tri se pojavljuju u zamjetnim količinama. Od ta

University Josip Juraj Strossmayer Osijek Bachelor of Physics Thesis

Department od Physics

Mjerenje radona u stambenoj zgradi

Anja Novaković

Abstract

In this final paper is described the noble gas, radon, and explored how its

concentration varies depending on the amount of residential units in a building. The first part

is theoretical and refers to the radon gas from the dissolution of uranium and further the

dissolution of alpha particles which can result in adverse changes in the lungs of the human

beings, and the development of malignant diseases.

Because radon is a gas that comes from the earth, to experience its concentration first

hand would be far too high and harmful. To experience radon indoors, where we spend most

of our lives, the concentration may be so high as to cause severe harm to humans.

In the second experimental part, are explored the values and concentration of radon on

different floors of building using the method of passive nuclear track detectors.

Page 9: SVEUČILIŠTE JOSIPA JURJA ... - Odjel za matematikumdjumic/uploads/diplomski/NOV19.pdf · dvadesetak poznatih izotopa radona, samo tri se pojavljuju u zamjetnim količinama. Od ta

Thesis deposited in the library of the Department of Physics

Keywords: radon, method of passive nuclear track detectors, residential units

Supervisors: Denis Stanić, PhD

Marina Poje, PhD

Reviewers:

Thesis accepted:

Page 10: SVEUČILIŠTE JOSIPA JURJA ... - Odjel za matematikumdjumic/uploads/diplomski/NOV19.pdf · dvadesetak poznatih izotopa radona, samo tri se pojavljuju u zamjetnim količinama. Od ta

Uvod

Svima nama je zdravlje najveće bogatstvo i svi ga čuvamo i želimo se zaštiti što više

možemo ali ipak ima i toliko puno stvari koje na njega nažalost negativno utječu a koje

ljudima nisu poznate. Jedna od njih je i radon.

Prilikom izrade ovoga rada, razgovarala sam sa osobama koje su sudjelovale u njemu i

dozvolile da detektor bude smješten u njihovim domovima. Većina tih ljudi čula je za radon

ali nije točno znala o čemu se radi i kakve posljedice na zdravlje može imati. Samo jedna

osoba je bila informirana o negativnom utjecaju radona na zdravlje.

Iako je radon oduvijek prisutan na Zemlji dugo se nije znalo o njegovoj štetnosti. Tek

nedavno počinje ga se aktivnije proučavati kako bi se ljudi zaštitili. Budući da dobar dio svog

života provodimo u stambenim ili poslovnim prostorima moramo upoznati i opasnosti koje

nam u njima mogu prijetiti te naučiti kako ih ukloniti ili bar smanjiti da ne djeluju štetno na

nas.

Upravo zbog svega navedenog odabrala sam ovu temu jer jako malo ljudi zna o

djelovanju radona i njegovim posljedicama a puno ljudi živi u zgradama pa je i mene

zainteresirala promjena koncentracije radona ovisno o katu stanovanja što sam i istražila u

ovom radu.

Page 11: SVEUČILIŠTE JOSIPA JURJA ... - Odjel za matematikumdjumic/uploads/diplomski/NOV19.pdf · dvadesetak poznatih izotopa radona, samo tri se pojavljuju u zamjetnim količinama. Od ta

1. Teorijski dio

1.1. Što je radon?

Radon [Rn], radioaktivni kemijski element iz skupine plemenitih plinova (atomski broj

86). Poznata su tri prirodna radioizotopa: 219

Rn , 220

Rn i 222

Rn, proizvodi radioaktivnog

raspada aktinija,torija, odnosno radija (Najstabilniji je 222

Rn s vremenom poluraspada 3,8235

dana) te 28 umjetnih radioizotopa.

Radon je bezbojan plin bez okusa i mirisa, kemijski gotovo inertan, ali ipak reagira, npr. s

fluorom, dajući difluorid a poznati su i njegovi spojevi s kisikom. U prirodi je vrlo rijedak, ali

kao produkt raspada prati radioaktivne elemente od kojih nastaje (Ponajprije uranij i radij), te

se u tragovima kao plin širi u njihovoj okolini, čineći i nju radioaktivnom. To je razlog što se

u zraku u blizini tla nalaze tragovi radona koji difundira1 iz stijena koje sadrže uranij ili radij.

Jednako se tako probijajući se kroz pukotine i temelje, može nakupljati i u zgradama koje se

slabo provjetravaju. Izloženost radonu u većim koncentracijama i tijekom dugog vremena,

posebno u područjima s ležištima uranijevih minerala može povećati mogućnost od

obolijevanja (rak pluća). Radon se rabi u medicini (radiografija i radioterapija) i u nuklearnoj

tehnologiji. [1]

Radon je otkrio njemački kemičar Frederich E. Dorn 1900.g, a nazvao ga je radij

emanacija.

1.2. Nastajenje radona

Radon kao plin nastaje raspadanjem radija, a oba su potomci dugog propadanja uranija

koji je u zemljinoj kori znatno prisutan pa su zbog toga i radij i radon prisutni u gotovo svim

stijenama tlu i vodi. [2]

1 Difundirati – rasprostraniti / rasprostranjivati; širiti se na sve strane, rasipati [6]

Page 12: SVEUČILIŠTE JOSIPA JURJA ... - Odjel za matematikumdjumic/uploads/diplomski/NOV19.pdf · dvadesetak poznatih izotopa radona, samo tri se pojavljuju u zamjetnim količinama. Od ta

Slika 1. Nastajanje radona

Iako je radon, zahvaljujući svojim produktima raspada najznačajnije doprinosi godišnjoj

izloženosti stanovništva prirodnom ionizirajućem zračenju, on je jedan od najrjeđih prirodnih

elemenata na zemlji (procjenjuje se da jedino polonija ima manje nego radona). Od

dvadesetak poznatih izotopa radona, samo tri se pojavljuju u zamjetnim količinama. Od ta tri

radonom se obično naziva samo najrašireniji izotop Rn-222 koji potječe iz radioaktivnog niza

uranija-238 dok se za preostala dva najčešće koriste nazivi toron (Rn-220) i aktion (Rn-219)

jer potječu iz radioaktivnog niza torija i aktinija. Poluživot radona-222 iznosi 3,82 dana: to je

dosta da radon difuzijom kroz poroznu strukturu tla stigne do površine te da se nakupi u

neadekvatno prozračivanim zgradama u koje može prodrijeti kroz otvore u blizini zemlje (pa

u prosjeku u prostorijama postiže koncentraciju od 45 Bq/m3)2. Na otvorenom prostoru

koncentracija radona-222 opada s visinom, te na dva metra iznad površine (u visini čovjekove

glave) u prosjeku iznosi oko 10 Bq/m3

. [3]

2 Bq – Bekerel je mjerna jedinica za mjerenje radioaktivnosti. Aktivnost radioaktivnog uzorka od 1 Bq jednaka je

jednom raspadu atomske jezgre u sekundi. Bq=s-1

,koncentracija radona u zraku mjeri se brojem transformacija u sekundi po m

3 zraka. Jedinica je dobila ime po francuskom fizičaru Antoineu Henriu Becquerelu.

Page 13: SVEUČILIŠTE JOSIPA JURJA ... - Odjel za matematikumdjumic/uploads/diplomski/NOV19.pdf · dvadesetak poznatih izotopa radona, samo tri se pojavljuju u zamjetnim količinama. Od ta

1.3. Utjecaj radona na čovjekovo zdravlje

Budući da je radon plin u čovjekov organizam najčešće dospijeva putem zraka. Ako je u

prostoru velika koncentracija radona čovjek ga udiše a u plućima se odvija raspad pri čemu α

čestice dospijevaju u tkivo gdje uzrokuju mutacije ili smrt stanice.

Dakle radon i njegovi potomci najviše djeluju na pluća. Svjetska zdravstvena organizacija

procjenjuje da je radon nakon pušenja najvažniji uzročnik karcinoma pluća koji je nastao zbog

izloženosti radonu i to čak tri do četrnaest posto. [4]

Povećana stopa raka pluća prvi put je primijećena kod rudara uranija koji su bili izloženi

visokim koncentracijama radona. Osim toga studija u Europi, Sjevernoj Americi i Kini su

potvrdile da čak i niske koncentracije radona poput one u domovima predstavljaju rizik i

znatno pridonose nastanku raka pluća. [4]

Slika 2. Kako radon uzrokuje rak pluća

Page 14: SVEUČILIŠTE JOSIPA JURJA ... - Odjel za matematikumdjumic/uploads/diplomski/NOV19.pdf · dvadesetak poznatih izotopa radona, samo tri se pojavljuju u zamjetnim količinama. Od ta

1.4. Radon u stambenim prostorijama

Najveća izloženost radona događa se upravo u stambenim prostorijama. Koncentracija

radona u stambenim prostorijama ovisi o:

Količini uranija u tlu i stijenama

Pukotine koje radonu omogućuju prolaz iz tla u kuću

Razina izmjene unutarnjeg i vanjskog zraka koja ovisi o načinu gradnje kuće,

prozračivanju i nepropusnosti objekta

Najveće koncentracije radona obično su u podrumima, konobama i drugim temeljnim

područjima koja su u dodiru s tlom. Radon ulazi u domove kroz pukotine u podovima ili na

katu na spojevima konstrukcija, šupljinama oko cijevi i kabela te kroz male šuplje pore u

zidovima kao i kroz kanalizaciju. [4]

Koncentracija radona može varirati između susjednih kuća, a u kući se može mijenjati iz dana

u dan ili čak iz sata u sat. Zbog tih promjena najbolje je mjeriti godišnju prosječnu

koncentraciju radona za najmanje tri mjeseca. [4]

Slika 3. Kako radon ulazi u kuću

Page 15: SVEUČILIŠTE JOSIPA JURJA ... - Odjel za matematikumdjumic/uploads/diplomski/NOV19.pdf · dvadesetak poznatih izotopa radona, samo tri se pojavljuju u zamjetnim količinama. Od ta

1.5. Sprječavanje ulaska radona u stambene prostore

Budući da je radon otrovan plin, a ranije smo vidjeli da on iz zemlje dopire u stambene

prostore i tako šteti zdravlju ljudi, koji nastoje naći prihvatljiv način kako spriječiti odnosno

umanjiti njegove negativne posljedice.

Radon možemo spriječiti na sljedeće načine:

Ugradnjom sustava za prikupljanje i odvođenje radona

Poboljšati ventilaciju ispod podova

Stvaranje podtlaka u stambenim prostorima

Zatvaranje pukotina i otvora u podovima

Promijeniti način ventilacije u stambenim prostorima [5]

Slika 4. Postupci za smanjenje koncentracije radona ovisno o količini radona u prostoru

Slika 4 prikazuje koji postupak za smanjenje radona u stambenom prostoru treba

odabrati ovisno o količini radona koja je izmjerena prilikom mjerenja. Crna područja

pokazuju veliku vjerojatnost uspjeha u smanjenju količine radona dok siva područja pokazuju

moguću vjerojatnost za uspjeh.[5]

Nakon ugradnje odabranog sustava mjerenje količine radona trebalo bi ponoviti nakon tri

mjeseca kada će se utvrditi koliko je odabrani postupak uistinu učinkovit [5].

Page 16: SVEUČILIŠTE JOSIPA JURJA ... - Odjel za matematikumdjumic/uploads/diplomski/NOV19.pdf · dvadesetak poznatih izotopa radona, samo tri se pojavljuju u zamjetnim količinama. Od ta

2. Eksperimentalni dio

Eksperimentalni dio provodila sam pasivnom metodom s detektorima nuklearnih

tragova.

2.1. Priprema detektora

Korišten pribor i oprema:

Plastične posude promjera 12 cm , visine 7 cm

Filter-papir gustoće 0,078 kg/m2

Nitrocelulozni film LR-115 , tip II odvojivi/neodvojivi (engl. strippable/non-

strippable; proizvođača Kodak Pathѐ , Francuska)

Slika 5. Plastične posudice

Za mjerenje je bilo potrebno devet plastičnih posudica koje su bile postavljene na svakom

katu počevši od podruma pa do strojarnice na vrhu zgrade u stambenim jedinicama po istoj

vertikali.

Page 17: SVEUČILIŠTE JOSIPA JURJA ... - Odjel za matematikumdjumic/uploads/diplomski/NOV19.pdf · dvadesetak poznatih izotopa radona, samo tri se pojavljuju u zamjetnim količinama. Od ta

Slika 6. Priprema nitroceluloznog filma

Nitrocelulozni film LR-115, tip II izrezan je na kvadratiće dimenzija 3×3 cm. Za svaku

posudicu po dva komada. Jedan je postavljen na poklopac posudice s unutarnje strane, a

drugi na vanjsku stjenku detektora.

Skalpelom je na svakom kvadratiću označen broj. Taj isti broj je upisan i na vanjsku stranu

detektora .

Slika 7. Film na poklopcu Slika 8. Film na stjenci detektora

Page 18: SVEUČILIŠTE JOSIPA JURJA ... - Odjel za matematikumdjumic/uploads/diplomski/NOV19.pdf · dvadesetak poznatih izotopa radona, samo tri se pojavljuju u zamjetnim količinama. Od ta

2.2. Postavljanje detektora

Dana 18.3.2015.u vremenu između 17:00 i 20:00 sati su postavljeni detektori u

stambenu zgradu na adresi Koparska 50 , Pula , (Latituda 44,8759143 N, Longituda

13,8595346 E).

Zgrada se sastoji od podruma u suterenu, ostave u prizemlju, stanova od prvog do

šestog kata te strojarnice na vrhu zgrade (sedmi kat).

Prilikom postavljanja detektora u svaku stambenu jedinicu, ispunjeni su obrazci sa

potrebnim podacima.

Slika 9. Obrazac

Page 19: SVEUČILIŠTE JOSIPA JURJA ... - Odjel za matematikumdjumic/uploads/diplomski/NOV19.pdf · dvadesetak poznatih izotopa radona, samo tri se pojavljuju u zamjetnim količinama. Od ta

Dana 1.9.2015 između 13:00 i 16:00 detektori su prikupljeni i svaki je pojedinačno

umotan u aluminijsku foliju, a na obrascu naznačeni vrijeme i datum.

Nažalost detektor postavljen na 5. katu zgrade je nestao. Vlasnici stana ne znaju gdje

je niti kako je nestao, pa za njega podaci nisu obrađeni.

2.3. Obrada detektora

2.3.1 Priprema i kemijska obrada (jetkanje) filmova

Da bi se filmovi mogli kemijski obraditi potrebno ih je pripremiti tako što moraju biti

očišćeni.

Za jetkanje je potreban nosači filmova – prstenje. Broj filma upisuje se u knjigu jetkanja te se

broju filma pridodaje broj s prstena. Film se stavlja na vanjski prsten a, unutarnji prsten se

utisne u vanjski kako bi film ostao učvršćen između dva prstena. Višak filma odstranjuje se

skalpelom.

Na vrhu vanjskog prstena nalazi se rupica koja služi da bi se prsten mogao objesiti na stalak

jetkanja.

Slika 10. Izgled prstenja [7]

Između filmova se stavljaju plastični separatori zbog preciznije obrade podataka.

Uz filmove koji su bili na detektorima u stalak za jetkanje stavlja se i tzv. nulti film, koji služi

za određivanje pozadinskog zračenja.

Tako pripremljeni filmovi se stavljaju u destiliranu vodu na dvadeset minuta da bi se

oprali. Sada su spremni za jetkanje.

Page 20: SVEUČILIŠTE JOSIPA JURJA ... - Odjel za matematikumdjumic/uploads/diplomski/NOV19.pdf · dvadesetak poznatih izotopa radona, samo tri se pojavljuju u zamjetnim količinama. Od ta

Za jetkanje je potrebno pripremiti 10% otopinu NaOH ukupnog volumena 1L po

slijedećoj recepturi:

980 mL H2O + 100g NaOH

U menzuru volumena 1L ulije se 980mL destilirane vode sobne temperature. U vodu

se doda 100g NaOH (Nikako obrnuto!). Budući da je NaOH opasna lužina i da u dodiru s

vodom oslobađa visoke temperature te može izazvati ozbiljne ozljede njome se mora pažljivo

i oprezno rukovati te koristiti zaštitnu opremu.

Slika 11. Priprema otopine za jetkanje

Tako pripremljena otopina se prelije u elektronski upravljan kalorimetar (ruski sustav TPAЛ-

1M) u koji se stavlja termometar zbog kontrole temperature.

Page 21: SVEUČILIŠTE JOSIPA JURJA ... - Odjel za matematikumdjumic/uploads/diplomski/NOV19.pdf · dvadesetak poznatih izotopa radona, samo tri se pojavljuju u zamjetnim količinama. Od ta

Slika 12. Kalorimetar s elektronikom

Kada je temperatura odgovarajuća u kalorimetar se stavlja stalak sa filmovima.

Jetkanje se provodi na temperaturi od 50ºC u trajanju od 150 minuta, pri čemu se tekućina ne

smije miješati.

Nakon proteklog vremena od 150 minuta iz kalorimetra se vadi stalak sa filmovima koji se

pere destiliranom vodom 20 minuta. Filmovi se nakon pranja moraju osušiti tako da stoje na

stalku slijedeća 24 sata, na sobnoj temperaturi.

2.3.2 Brojanje

Brojanje je postupak brojanja tragova na filmu. α- čestice uzrokuju oštećenja na

filmu koja se nazivaju trag. Tragovi na filmu automatski se broje uređajem Spark Counter

AIST-2V

Slika 13. Spark Counter AIST-2V

Page 22: SVEUČILIŠTE JOSIPA JURJA ... - Odjel za matematikumdjumic/uploads/diplomski/NOV19.pdf · dvadesetak poznatih izotopa radona, samo tri se pojavljuju u zamjetnim količinama. Od ta

Prva tri brojanja vrše se na 600V i ti podaci se ne zapisuju. Slijedećih pet brojanja vrše

se na 400V i podaci se zapisuju u knjigu brojanja pri čemu je potrebno iz knjige jetkanja

utvrditi koji je film.

2.3.3 Matematičke metode

Koncentracija aktivnosti radona računa se na slijedeći način:

a) Gustoća tragova ρ je broj tragova na filmu po cm2, a računa se izrazom:

𝜌 =∑ 𝑡𝑖

𝑁∙𝑃 (trag / cm

2 )

b) Izračun pogreške brojanja tragova 𝜎𝜌:

(Poissonova statistika pogreška se računa kao drugi korijen izbrojanih tragova)

𝜎𝜌 =√

∑ 𝑡𝑖𝑁

𝑃 (trag / cm

2 )

gdje su:

∑ 𝑡𝑖 – zbroj svih tragova na jednom filmu

N – broj polja (4)

P – površina brojanog područja filma koje iznosi za film LR 115 S u prstenu 1,06 cm2

c) izračun gustoće tragova nultog filma 𝜌0:

𝜌0 =∑ 𝑡0𝑖

𝑁∙𝑃 (trag / cm

2 )

d) izračun pogreške brojanja tragova nultog filma 𝜎𝜌0:

𝜎𝜌0 =√

∑ 𝑡0𝑖𝑁

𝑃 (trag / cm

2 )

Page 23: SVEUČILIŠTE JOSIPA JURJA ... - Odjel za matematikumdjumic/uploads/diplomski/NOV19.pdf · dvadesetak poznatih izotopa radona, samo tri se pojavljuju u zamjetnim količinama. Od ta

Gdje su:

∑ 𝑡0𝑖 – zbroj svih tragova na nultom filmu

N – broj polja (5)

P – površina brojanog područja filma koje iznosi za film LR 115 S u prstenu 1,06 cm2

e) izračun razlike između gustoće tragova filma i nultog filma n:

𝑛 = 𝜌 − 𝜌𝑜 .

f) izračun gustoće tragova u vremenu vanjskog filma D : 𝐷 =𝑛

∆𝑡 .

g) izračun gustoće tragova u vremenu difuznog filma D’: 𝐷′ =𝑛

∆𝑡

h) izračun koncentracije aktivnosti radona ( koncentracija radona ) cRn ili samo c:

𝑐 = 𝐷′ ∙ 𝑘 ( Bq/m3

)

gdje je k koeficijent osjetljivosti. Za odvojive LR-115 II filmove iznosi: K = 65 ± 23 Bq

m-3

/ tr cm-2

d-1

.

i) izračun pogreške mjerenja koncentracije radona 𝜎𝑐𝑅𝑛:

𝜎𝑐𝑅𝑛 = √𝐷′ ∙ (23)2 + (65

∆𝑡∙ 𝜎𝜌)

2

+ (65

∆𝑡∙ 𝜎𝜌0)

2

( Bq/m3

)

Ravnotežni faktor

Metoda mjerenja s dva detektora nuklearnih tragova (difuzijskim i vanjskim) omogućava

određivanje ravnotežnog faktora F, između radona i njegovih potomaka u zraku kao i bolju

procjenu radonske doze. Ravnotežni faktor se određuje prema izrazu:

𝐹 = 𝑎 ∙𝐷

𝐷′+ 𝑏 vrijednost parametra: a = 0,50 i b = -0,53.

Procjena efektivne doze (H) od radona i njegovih potomaka u kućama izvršena je pomoću

izraza:

𝐻 = (𝑘1 + 𝑘2 ∙ 𝐹) ∙ 𝑐 ∙ 𝑇

gdje su faktori konverzije k1=0,17 nSv(Bq/m3)-1

h-1 i k2=9,0 nSv(Bq/m3)-1

h-1

, F ravnotežni

faktor, c koncentracija radona, a T vrijeme izlaganja izraženo brojem sati u godini dana

koju osoba provede u takvom okruženju.

Page 24: SVEUČILIŠTE JOSIPA JURJA ... - Odjel za matematikumdjumic/uploads/diplomski/NOV19.pdf · dvadesetak poznatih izotopa radona, samo tri se pojavljuju u zamjetnim količinama. Od ta

Izračun pogreške ravnotežnog faktora 𝜎𝐹:

𝜎𝐹=√(0,5

(𝜌′ − 𝜌0)∙ 𝜎𝜌)

2

+ (−0,5(𝜌 − 𝜌0)

(𝜌′ − 𝜌0)2∙ 𝜎𝜌′)

2

+ (−0,5(𝜌 − 𝜌′)

(𝜌′ − 𝜌0)2∙ 𝜎𝜌0)

2

‘-oznaka za difuzni film

3. Rezultati mjerenja

Nakon provedenog mjerenja te kemijske obrade filmova i matematičke obrade

rezultata dobivenih brojanjem, dobiveni su slijedeći rezultati:

Slika 14. Rezultati mjerenja u podrumu na -1 katu

Page 25: SVEUČILIŠTE JOSIPA JURJA ... - Odjel za matematikumdjumic/uploads/diplomski/NOV19.pdf · dvadesetak poznatih izotopa radona, samo tri se pojavljuju u zamjetnim količinama. Od ta

Slika 15. Rezultati mjerenja u prizemlju, 0 kat

Slika 16. Rezultati mjerenja na 1. Katu

Page 26: SVEUČILIŠTE JOSIPA JURJA ... - Odjel za matematikumdjumic/uploads/diplomski/NOV19.pdf · dvadesetak poznatih izotopa radona, samo tri se pojavljuju u zamjetnim količinama. Od ta

Slika 17. Rezultati mjerenja na 2. Katu

Slika 18. Rezultati mjerenja na 3. Katu

Page 27: SVEUČILIŠTE JOSIPA JURJA ... - Odjel za matematikumdjumic/uploads/diplomski/NOV19.pdf · dvadesetak poznatih izotopa radona, samo tri se pojavljuju u zamjetnim količinama. Od ta

Slika 19. Rezultati mjerenja za 4. kat

Slika 20. Rezultati mjerenja za 6. kat

Page 28: SVEUČILIŠTE JOSIPA JURJA ... - Odjel za matematikumdjumic/uploads/diplomski/NOV19.pdf · dvadesetak poznatih izotopa radona, samo tri se pojavljuju u zamjetnim količinama. Od ta

Slika 21. Rezultati mjerenja za 7. Kat

Na slikama su prikazani rezultati mjerenja koncentracije radona u stambenoj zgradi po

katovima.

C Rn prikazuje prosječnu koncentraciju radona

σ C Rn prikazuje pogrešku mjerenja koncentracije

F prikazuje ravnotežni faktor

σ F prikazuje pogrešku ravnotežnog faktora

Niti u jednoj stambenoj jedinici nije primijećena koncentracija radona koja bi

predstavljala opasnost za ljudsko zdravlje.

Iako zgrada ima podrum koji je ispod razine zemlje u njemu nije izmjerena najveća

koncentracija radona što je bilo za očekivati. Zgrada je sagrađena na nakošenom terenu pa je

dio prizemlja u ravnini tla a dio cca 1,5m iznad tla. Najveća koncentracija radona izmjerena

je upravo u prizemlju zgrade. Taj dio zgrade u razini tla ima veliku pukotinu u temelju.

Najmanja koncentracija radona izmjerena je u stanu na drugom katu. Stanari ovoga

stana uvijek drže otvorene prozore. Također je u strojarnici na najvišem katu izmjerena nešto

manja koncentracija radona što je bilo i za očekivati s obzirom da se nalazi na najvišem katu.

Page 29: SVEUČILIŠTE JOSIPA JURJA ... - Odjel za matematikumdjumic/uploads/diplomski/NOV19.pdf · dvadesetak poznatih izotopa radona, samo tri se pojavljuju u zamjetnim količinama. Od ta

Kat Koncentracija [Bq/m3]

-1 46,99

0 65,67

1 36,76

2 22,11

3 36,23

4 31,15

6 35,07

7 26,61

Tablica 1. Koncentracija po katovima

Graf 1. Ovisnost koncentracije radona o katu

Iako je na drugom katu izmjerena najmanja koncentracija radona iz grafa možemo

vidjeti da se ona ipak smanjuje sa udaljenošću od tla.

0

10

20

30

40

50

60

70

-1 0 1 2 3 4 6 7

Ovisnost koncentracije radona o katu [Bq/m3]

Kat

Page 30: SVEUČILIŠTE JOSIPA JURJA ... - Odjel za matematikumdjumic/uploads/diplomski/NOV19.pdf · dvadesetak poznatih izotopa radona, samo tri se pojavljuju u zamjetnim količinama. Od ta

4. Zaključak

Radon je radioaktivni kemijski element iz skupine plemenitih plinova. Poznata su tri

prirodna radioizotopa: 219

Rn , 220

Rn i 222

Rn, proizvodi radioaktivnog raspada aktinija,torija,

odnosno radija od kojih je najstabilniji 222

Rn.

Radon je bezbojan plin bez okusa i mirisa, kemijski gotovo inertan. U prirodi je vrlo rijedak,

ali kao produkt raspada prati radioaktivne elemente od kojih nastaje (Ponajprije uranij i radij),

te se u tragovima kao plin širi u njihovoj okolini, čineći i nju radioaktivnom. To je razlog što

se u zraku u blizini tla nalaze tragovi radona koji se širi iz stijena koje sadrže uranij ili radij.

Upravo zbog toga se može nakupljati i u stambenim zgradama što za čovjeka može

biti opasno za zdravlje osobito što je koncentracija veća i što je izloženost dulja.

Prilikom njegovog izlaska iz tla, ako stambeni prostor nije adekvatno sagrađen ili su se

pojavile pukotine u temelju, radon može ući i ako se ti prostori ne provjetravaju dovoljno

može se stvoriti prevelika koncentracija koja je opasna po zdravlje.

Budući da radon izlazi iz tla, pretpostavlja se da je i njegova koncentracija veća što ju

mjerimo bliže tlu. Ovim mjerenjem pokazano je da je njegova koncentracija u blizini tla

uistinu veća od razine na višim katovima. Osobito veliku koncentraciju, u odnosu na druge

katove, radon ima u prizemlju zgrade. Zanimljiv je podatak da je koncentracija niža u

podrumu nego u prizemlju. Zgrada je sagrađena na kosini pa je djelomično ukopana u zemlju

i upravo se na tom dijelu u prizemlju zgrade nalazi velika pukotina u temelju što može biti

izvor veće koncentracije radona.

Također se iz ovoga mjerenja može zaključiti da navike stanara imaju veliku ulogu u

zadržavanju radona u stambenim prostorima. Naime, stanari na drugome katu uvijek imaju

otvoren bar jedan prozor neovisno o godišnjem dobu. U tom stanu izmjerena je najmanja

koncentracija radona.

Na najvišem katu zgrade nalazi se strojarnica dizala u kojoj je također izmjerena niža

koncentracija od prosječne. U strojarnici je također osigurano konstantno provjetravanje zbog

motora dizala.

Page 31: SVEUČILIŠTE JOSIPA JURJA ... - Odjel za matematikumdjumic/uploads/diplomski/NOV19.pdf · dvadesetak poznatih izotopa radona, samo tri se pojavljuju u zamjetnim količinama. Od ta

Iz svega navedenog može se zaključiti da je radon najopasniji u neposrednoj blizini

tla. Za ostale katove razlika u udaljenosti stambene jedinice od tla ima manju ulogu nego

dobro provjetravanje.

Page 32: SVEUČILIŠTE JOSIPA JURJA ... - Odjel za matematikumdjumic/uploads/diplomski/NOV19.pdf · dvadesetak poznatih izotopa radona, samo tri se pojavljuju u zamjetnim količinama. Od ta

Literatura:

[1] Hrvatska enciklopedija: Leksikografski zavod Miroslav Krleža URL:

http://www.enciklopedija.hr/natuknica.aspx?id=51552 (22.8.2015)

[2] U.S. Environmental protection agency URL:

http://www.epa.gov/radiation/radionuclides/radon.html#discovered (22.8.2015)

[3] APO Agencija za posebni otpad, posebno izdanje APO-novosti ISSN 1330-5743 Radon 2

Ivica Levanat

[4] Svjetska zdravstvena organizacija URL:

http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs291/en/ (28.8.2015)

[5] Radon a guide to reducing levels in your home, Environment and heritage service, 2002. ,

URL: http://www.doeni.gov.uk/niea/radon_reducinglevelsinyourhome.pdf (1.9.2015)

[6] Vladimir Anić, Ivo Goldstein, Rječnik stranih riječi, Novi Liber, Zagreb, 2000.

[7] Mjerenje Radona Priprema za vježbe iz kolegija Viši fizikalni praktikum Igor Miklavčić,

pred.