Защита зданий от естественных источников ионизирующего излучения

Понятие радиоактивности (радиоактивности) в социальном восприятии в первую очередь связано с угрозой, возникающей в результате использования ядерной энергии в военных, энергетических или медицинских целях. Мало кто до сих пор знает, что почти 3/4 дозы ионизирующего излучения, которую средний поляк получает в течение года, поступает из естественных источников. Искусственные источники ионизирующего излучения связаны с деятельностью человека (медицинские аппараты, ускорители частиц, ядерные реакторы и т. д.). Природные источники (не зависящие от человека) включают: космическое излучение и радиоактивный распад природных элементов, среди которых радон играет доминирующую роль.

Защита зданий от естественных источников ионизирующего излучения

 

О чем вы прочтете в статье?
  • Радиоактивные свойства радона и его вред для здоровья
  • Выброс радона из почвы внутрь здания (среда обитания человека)
  • Максимальная «радоновая» безопасность
В статье представлена ​​доля различных источников ионизирующего излучения в средней годовой дозе, получаемой статистическим жителем Польши. Описана специфика радона и его влияние на здоровье человека. Перечислены этапы процесса выделения, миграции и извлечения радона из земли в атмосферный воздух или в воздух внутри здания. Представлены меры противодействия радоновой угрозе.
Защита зданий от естественных источников ионизирующего излучения

В статье представлена ​​доля различных источников ионизирующего излучения в средней годовой дозе облучения статистического жителя Польши. Описана специфика радона и его влияние на здоровье человека. Перечислены этапы процесса выделения, миграции и извлечения радона из земли в атмосферный воздух или в воздух внутри здания. Представлены меры противодействия радоновой угрозе.

Радон ( 222 Rn ) — благородный газ, который встречается в природе в природе. Этот элемент тяжелее воздуха, невидим, не имеет запаха и вкуса и в то же время является единственным газом с радиоактивными свойствами.

Облучение радоном в зданиях соответствует почти 1/3 общей дозы ионизирующего излучения и примерно 1/2 дозы от естественных источников, и по мнению World Health Организация, радон является основным фактором, помимо табачного дыма, канцерогенным.

Радон образуется при распаде радия ( 226 Ra ), естественного радиоактивного элемента, который, в свою очередь, является компонентом радиоактивного ряда уран-радий.

Уран и его радиоактивные изотопы присутствуют в земной коре, а также во многих других сырьевых материалах (включая строительные материалы), поэтому они (включая радон) присутствуют почти везде (хотя и в разных концентрациях) — как на открытом воздухе, так и в зданиях. Как радиоактивный изотоп, радон распадается посредством испускания альфа-частиц на другие, также радиоактивные изотопы, т. Е. короткоживущие производные радона: полоний, висмут и свинец.

Радон и продукты его распада вдыхаются с воздухом, поэтому орган, наиболее подверженный их вредному воздействию, — это легкие. Доза радона, которая накапливается в легких, зависит не только от его концентрации во вдыхаемом воздухе, но и от частоты дыхания, площади легких, в которой он накапливается, и скорости их удаления [5]. Сам радон остается в легких относительно короткое время, но он также быстро разлагается (его период полураспада составляет 3,82 дня).

В результате радиоактивного распада образуются четыре изотопа с периодом полураспада менее 30 дней: полоний 218 Po , свинец 214 Pb , висмут 214 Bi и полоний 214 Po . Если они откладываются в легких, они представляют серьезную опасность для здоровья. Они не только источник высокоэнергетического излучения ( α- и β- частицыв результате столкновений с электронами клеток человека они вызывают их ионизацию), но в отличие от радия они являются твердыми веществами (тяжелыми металлами) — они могут соединяться с аэрозольными частицами, присутствующими в воздухе, и проникать с ними в легкие, где оседают на чувствительная ткань легкого и все еще разлагается. Это, в свою очередь, может привести к изменению клеточной структуры и повреждению ДНК и вызвать рак легких.

Продуктами последующих процессов разложения являются изотоп свинца 210 Pb с периодом полураспада 22 года и (наконец) стабильный изотоп свинца 206 Pb . Свинец встраивается в организм практически навсегда — сначала он откладывается в альвеолах, но со временем попадает в кровоток [4, 5].

Более того, признано, что риск развития рака легких значительно увеличивается при сочетании воздействия радона в высоких концентрациях и курения (существует синергетический эффект, то есть взаимное усиление двух вредных факторов).

Риск рака у курильщиков, подвергшихся воздействию радона, в 6-10 раз выше, чем у некурящих.

Непосредственным источником присутствия радона в воздухе является земная кора — горные породы и почва.

Концентрация радона в данной точке является функцией [6]:

  • концентрация и распределение радия (предшественника радона) в почве,
  • физико-химические параметры почвы,
  • перенос радона из земли в биосферу,
  • выброс радона из более глубоких слоев почвы,
  • период полураспада радона.

Радон образуется в результате распада своего предшественника в радиоактивном ряду — радия. Остальные (кроме радона) образуются в вышеупомянутых В радиоактивном ряду изотопы представляют собой твердые частицы, «захваченные» в зернистой структуре горных пород и минералов и в порах земли (пространства между зернами).

Радон в виде газа переносится к поверхности в результате диффузии и конвекции. Возведение здания требует «прорыва» его поверхности и достижения более глубоких слоев, где концентрация радона может достигать значительных значений [4].

В процессе выделения, миграции и извлечения радона из земли в атмосферный воздух или воздух внутри здания можно выделить три стадии ( рис. 3 ) [6, 7]:

1) Эманация , то есть выброс атомов радона из зерен горных пород и минералов, содержащихся в почве (но также и из строительных материалов), в межзеренное пространство.
Этот процесс происходит за счет отторжения атомов и молекулярной диффузии в результате распада радиоактивного радия, содержащегося в кристаллических структурах минералов и горных пород.
Мерой этого выброса является коэффициент эманации, который определяет, сколько атомов радона, образовавшихся внутри твердого тела, выйдет наружу (в случае кристаллических горных пород он составляет от 0,3 до 0,5 — для других горных пород значения меньше чем 0,5).

2) Транспорт , т.е. миграция выделившегося радона в межзерновом пространстве, заполненном водой, приземным воздухом или другим газом.
Это происходит в основном в результате диффузии, связанной с разницей в концентрации, и конвекции из-за градиента давления.
Миграция радона в атмосферный воздух может происходить напрямую или с промежуточной стадией (прохождение радона через грунтовые и поверхностные воды) — два параметра имеют ключевое влияние на величину потока радона в грунте: проницаемость и коэффициент диффузии.

3) Выдыхание, то есть выделение радона из земли (или из строительных материалов) в атмосферный воздух или в воздух внутри зданий, а затем его рассеивание в воздухе.
Количество выдыхаемого наземным радоном во многом зависит от местоположения здания.
Важно следующее:
• геологическое строение территории,
• осадочные, тектонические и эрозионные структуры (трещины, трещины, каверны и плоскости разломов)
— из-за своего целевого курса они могут допускать миграцию радона в определенном направлении и на протяжении длительного времени. расстояния.

Если порода расколота, радон может выйти в атмосферу, а твердая порода значительно затрудняет транспортировку газа.

Еще одним препятствием, которое может затруднить доступ к поверхности, может быть почва, в частности ее проницаемость для жидкостей и газов. Концентрация радона в межзерновом пространстве почвы иногда составляет десятки тысяч Бк / м 3 (беккерель на кубический метр), тогда как средняя концентрация в атмосферном воздухе колеблется от 5 до 10 Бк / м 3 .

В приповерхностных слоях грунта важную роль также играют межслоевые трещины, плоскости разломов, карстовые пустоты и проявления складчатой ​​тектоники. Защита зданий от естественных источников ионизирующего излучения

Метеорологические условия (атмосферное давление, направление ветра, влажность, наличие снежного покрова и т.д .), А также параметры самого здания — в частности, тип цоколя (тип фундамента, расположение слоев перекрытия, используемая облицовка и т. д.) .).

Поскольку перенос радона от земли к поверхности является функцией слишком многих факторов, оценка значения проницаемости на основе знания концентрации радона в субстрате является сложной, чрезвычайно трудной и, прежде всего, обременен большой дозой неопределенности.

Радон может проникать внутрь здания, например, через трещины и щели, а также через утечки вокруг канализационных труб и других соединений или через дренажные системы для осушения подвалов. Он также может проникать в здание с природным газом и проточной водой.

Кроме того, в результате так называемого эффект дымохода (поднимающийся нагретый воздух), его можно засасывать в верхние этажи здания.

В случае неправильно спроектированной вентиляции содержание радона в помещениях может достигать высоких концентраций, а также в зданиях, расположенных в районах, где его содержание из-под земли невелико, но, например, есть тектонические разломы, способствующие его транспортировке, или почвы с высокой проницаемостью.

Максимальные концентрации радона в зданиях наблюдались в Швеции — более 85 000 Бк / м 3. В они могут составлять (в зависимости от региона) от десятка до нескольких тысяч Бк / м 3 (самые высокие концентрации, в пределах 15 000 Бк / м 3, при этом более высокая концентрация радона в помещения наблюдаются зимой, что вызвано промерзанием подповерхностных слоев грунта и отсутствием достаточной вентиляции помещений.

Основные стандарты безопасности, необходимые для защиты от опасностей воздействия ионизирующего излучения, в том числе радона, содержатся в Директиве Совета ЕС 2013/59 / Евратом от 5 декабря 2013 г.

Оцените статью
Строительство фундаментов и все про них
Добавить комментарий