ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ

Transcript

1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΣΥΝ ΥΑΣΜΟΣ in situ γ-φασματοσκοπικων ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ ΚΑΙ ΘΥΓΑΤΡΙΚΩΝ ΡΑ ΟΝΙΟΥ- ΘΟΡΟΝΙΟΥ ΣΕ ΕΣΩΤΕΡΙΚΟΥΣ ΧΩΡΟΥΣ ΚΑΤΟΙΚΙΩΝ ΤΗΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΜΠΑΚΑΛΗΣ ΑΝΑΣΤΑΣΙΟΣ-ΠΑΠΑ ΟΠΟΥΛΟΣ ΘΕΟ ΩΡΟΣ ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: Α. ΚΛΟΥΒΑΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 2005

2 ΠΡΟΛΟΓΟΣ.6 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Ο ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.1 Ραδιενεργή ακτινοβολία στο περιβάλλον ΚοσµικήΑκτινοβολία Γήινη Ακτινοβολία Ιδιότητες Ραδονίου Επίδραση του Ραδονίου και των θυγατρικών του στη ανθρώπινη υ- γεία Είσοδος του Ραδονίου στις κατοικίες Επίδραση του εξαερισµού των κατοικιών στη συγκέντρωση του Ραδονίου Πηγές έκλυσης Ραδονίουστο εσωτερικό κλειστών χώρων Μέθοδος µέτρησης ραδονίου και γ-ακτινοβολίας Βασικά µεγέθη και έννοιες

3 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Ο ΟΡΓΑΝΑ 2.1 E-PERM Περιγραφή συστήµατος E-PERM Εξισώσεις υπολογισµού Μετρητής Ραδονίου Alphaguard PQ Τεχνικά χαρακτηριστικά Περιγραφή του Alphaguard PQ Αρχή λειτουργίας Παράγοντες που επηρεάζουν τις µετρήσεις Μετρητής Θυγατρικών Ραδονίου-Θορονίου (Silena) Περιγραφή µετρητικής διάταξης Μέτρηση Ανιχνευτής Υπερκαθαρού Γερµανίου Περιγραφή µετρητικής διάταξης ιαδικασία µέτρησης Υπολογισµός των συντελεστών βαθµονόµησης του ανιχνευτή υπερκαθαρού Γερµανίου για εσωτερικούς χώρους

4 2.5 Ανιχνευτής ΝaI ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 Ο ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ 3.1 Αποτελέσµατα µετρήσεων µε E-PERM Μετρήσεις στο Εργαστήριο Πυρηνικής Τεχνολογίας και σε κλειστούς χώρους Αποτελέσµατα µετρήσεων µε Alpha Guard Αποτελέσµατα µετρήσεων µε SILENA Αποτελέσµατα µετρήσεων µε Ανιχνευτή HPGe Αποτελέσµατα µετρήσεων µε ανιχνευτή ιωδιούχου νατρίου ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 Ο ΣΥΖΗΤΗΣΗ 4.1 Γενικά Επίδραση του αερισµού των κλειστών χώρων στις συγκεντρώσεις Ραδονίου- Θορονίου Αξιολόγηση οργάνων Σύγκριση µεταξύ Alpha Guard και συστήµατος E-PERM Παράγοντας Ισορροπίας (Equilibrium Factor) Κατανοµές Ραδονίου-Θορονίου

5 4.6 Συσχέτιση Συγκέντρωσης Ραδονίου-Απορροφούµενης δόσης γ-ακτινοβολίας από σειρά Ουρανίου Συσχέτιση ισοδύναµης συγκέντρωσης Ραδονίου και Θορονίου Απορροφούµενηςδόσης γ-ακτινοβολίας από σειρά Ουρανίου και Θορίου Συµπεράσµατα ΠΑΡΑΡΤΗΜΑTA Ι Πίνακας χώρων..62 ΙΙ ιαγράµµατα εβδοµαδιαίας συσχέτισης ALPHAGUARD-SILENA.64 ΙΙΙ Φάσµατα Bιβλιογραφία

6 Σκοπός της παρούσης διπλωµατικής εργασίας είναι κυρίως η µελέτη της χρονικής µεταβολής του Ραδονίου και των θυγατρικών του. Η µελέτη αυτή βασίστηκε σε µετρήσεις της συγκέντρωσης Ραδονίου και Θορονίου, που πραγµατοποιήθηκαν σε 25 σπίτια, καθώς και στο εργαστήριο πυρηνικής τεχνολογίας της Πολυτεχνικής Σχολής του Αριστοτελείου Πανεπιστηµίου Θεσσαλονίκης. Οι µετρήσεις στα πρώτα 10 σπίτια πραγµατοποιήθηκαν από τους φοιτητές Ντάνη Κωνσταντίνο και Σαµαλοδά Απόστολο από τις 1/3/2003 εως τις 18/4/2004, ενώ οι επόµενες 15 από τους Μπακάλη Αναστάσιο και Παπαδόπουλο Θεόδωρο από τις 10/5/2004 εως τις 21/1/2005. Παράλληλα πραγµατοποιήθηκαν µετρήσεις γ-ακτινοβολίας µε τη µέθοδο της in situ γ-φασµατοσκοπίας και επιχειρήθηκε να βρεθεί εάν υπάρχει συσχέτιση µεταξύ της απορροφούµενης δόσης της γ-ακτινοβολίας από τη σειρά Ουρανίου και Θορίου και της συγκέντρωσης του Ραδονίου και Θορονίου α- ντίστοιχα. Η παρούσα εργασία αποτελείται από 4 κεφάλαια. Ειδικότερα, στο 1 ο κεφάλαιο εισάγονται κάποιες βασικές έννοιες της ραδιενεργούς ακτινοβολίας, του Ραδονίου και των ιδιοτήτων του, καθώς και της γ- φασµατοσκοπίας. Στο 2 ο κεφάλαιο παρουσιάζονται οι µετρητικές διατάξεις που χρησιµοποιήθηκαν για τη µέτρηση της συγκέντρωσης του Ραδονίου-Θορονίου και οι ανιχνευτές µε τους οποίους πραγµατοποιήθηκε η γ-φασµατοσκοπία. Στο 3 ο κεφάλαιο παραθέτουµε τα αποτελέσµατα των µετρήσεων, ενώ στο 4 ο κεφάλαιο επιχειρείται µια ανάλυση των µετρήσεων. Τέλος, στο παράρτηµα δίνονται οι πίνακες και τα γραφήµατα που προέκυψαν από τις µετρήσεις και την ανάλυσή τους. Πριν κλείσουµε τον πρόλογο αυτό, θα ήταν παράλειψη να µην ευχαριστήσουµε τον διδάκτορα Ηλεκτρολόγο Μηχανικό κ. Στέλιο Ξανθό για την άριστη συνεργασία του, τις συµβουλές του και την πολύτιµη βοήθεια του καθ όλη τη διάρκεια της προετοιµασίας της εργασίας, αλλά και τον καθηγητή µας κ. Αλέξανδρο Κλούβα για την καθοδήγηση και τις υποδείξεις του, καθώς και για την ευκαιρία που µας έδωσε να ασχοληθούµε εκτενέστερα µε το εξαιρετικά ενδιαφέρον αντικείµενο της Πυρηνικής Τεχνολογίας. 6

7 1.1 ΡΑ ΙΕΝΕΡΓΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ ΣΤΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ Το φυσικό περιβάλλον του ανθρώπου ήταν ανέκαθεν και εξακολουθεί να είναι περιβάλλον ραδιενεργής ακτινοβολίας. Η φυσική αυτή ακτινοβολία έχει προέλευση αφενός µεν κοσµική (η γη βοµβαρδίζεται συνέχεια µε ενεργητικά σωµατίδια από το διάστηµα), αφετέρου δε γήινη (ραδιενεργά ισότοπα στο φλοιό της γης). Εκτός από τη φυσική ακτινοβολία υπάρχει και η τεχνητή. Οι δραστηριότητες του ανθρώπου αύξησαν τη ραδιενεργή ακτινοβολία στο περιβάλλον, ήδη µε την κατασκευή της πέτρινης κατοικίας. Η ανάπτυξη του πολιτισµού, µε την τεχνολογία που τον συνοδεύει, επέφερε συνεχή αύξηση εκροών ραδιενέργειας προς το περιβάλλον, κυρίως κατά την διάρκεια του 20 ου αιώνα. Οι δοκιµές των πυρηνικών όπλων, τα πυρηνικά ατυχήµατα (όπως το γνωστό στο Chernobyl) και η πυρηνική βιοµηχανία είναι χαρακτηριστικά παραδείγµατα. ιακρίνουµε τις πηγές ραδιενέργειας σε εξωτερικές και εσωτερικές. Εξωτερικές ονοµάζουµε τις πηγές ακτινοβολίας, που βρίσκονται έξω από το σώµα του ανθρώπου. Τέτοιες είναι η κοσµική ακτινοβολία και η ακτινοβολία λόγω των ραδιενεργών ισοτόπων στην επιφάνεια της γης, στα κτίρια και στον αέρα. Οι εσωτερικές ως προς το σώµα πηγές, είναι ραδιενεργές ουσίες, που έχουν καταλήξει στο εσωτερικό του σώµατος µε την αναπνοή ή τη διατροφή Κοσµική Ακτινοβολία Τα ανώτερα στρώµατα της ατµόσφαιρας βοµβαρδίζονται συνέχεια µε ιονιστικά σωµατίδια, από το διάστηµα και τον ήλιο. Από αυτά, το 79% περίπου είναι πρωτόνια, το 20% σωµατίδια α και το υπόλοιπο 1% είναι ιόντα βαρέων ατόµων. Ελάχιστα από αυτά φτάνουν στην επιφάνεια της γης: καθώς εισέρχονται στην ατµόσφαιρα αλληλεπιδρούν µε το οξυγόνο και το άζωτο στα ανώτερα στρώµατα της ατµόσφαιρας και παράγονται ακτίνες γ, νετρόνια και ηλεκτρόνια. Τµήµα αυτής της δευτερογενούς ακτινοβολίας καταλήγει στην επιφάνεια της γης, ενώ το υπόλοιπο απορροφάται στην ατµόσφαιρα, η οποία συνιστά έτσι φυσική θωράκιση της επιφάνειας της γης. 7

8 Η κοσµική ακτινοβολία είναι αύξουσα συνάρτηση της απόστασης από την επιφάνεια της γης, όπως επίσης και συνάρτηση του γεωµαγνητικού πλάτους: είναι κατά 15% περίπου µεγαλύτερη κοντά στους πόλους απ ότι στον ισηµερινό. Και τούτο διότι το µαγνητικό πεδίο της γης αποκλίνει τα φορτισµένα σωµατίδια προς τους πόλους, καθώς αυτά ταξιδεύουν προς την επιφάνεια της γης Γήινη ακτινοβολία Τόσο στο φλοιό όσο και στην επιφάνεια της γης, υπάρχουν φυσικά ραδιενεργά ισότοπα. Μολονότι σε µικρές αναλογίες (της τάξης µερικών ατόµων στο εκατοµµύριο), ισότοπα του Ουρανίου, του Θορίου και των προϊόντων της διάσπασής τους υπάρχουν σχεδόν παντού στο φλοιό και την επιφάνεια της γης. Το ίδιο συµβαίνει και µε τα ισότοπα του Καλίου και του Άνθρακα. Η πιο σηµαντική φυσική εσωτερική πηγή ραδιενέργειας είναι το ισότοπο Κ-40 που βρίσκεται στο φυσικό Κάλιο σε ποσοστό 0,0118%. Το ποσό του Καλίου άρα και του Κ-40 στο ανθρώπινο σώµα δεν εξαρτάται σηµαντικά από τον τόπο που ζει ο άνθρωπος. Σηµαντική εσωτερική πηγή ραδιενέργειας αποτελούν ακόµα, τα προϊόντα διάσπασης του U-238 και του Τh-232. Το Ουράνιο βρίσκεται στη γη µε τη µορφή UO 2 και η συγκέντρωσή του διαφέρει από τόπο σε τόπο, µε µέγιστη συγκέντρωση τα κοιτάσµατα φυσικού Ουρανίου. Το U-238, που αποτελεί περίπου το 99,3% του φυσικού Ουρανίου βρίσκεται στην κεφαλή της µιας από τις τρεις σειρές διασπάσεων των φυσικών ραδιενεργών νουκλιδίων (Ουρανίου, Ακτινίου και Θορίου) και έχει χρόνο ηµιζωής 4, yr. Στη σειρά διάσπασης του U-238 βρίσκεται το Th-230, το οποίο µε α-διάσπαση και χρόνο ηµιζωής yr δίνει το ισότοπο του Ραδίου Ra-226. Το Ράδιο είναι χηµικά παρόµοιο µε το Ασβέστιο µε αποτέλεσµα να συσσωρεύεται στα οστά. Με α-διάσπαση και χρόνο ηµιζωής 1620 yr παράγει το ασταθές ισότοπο του Ραδονίου Rn-222 του οποίου ο χρόνος ηµιζωής είναι 92hrs. Αντίστοιχα στη σειρά διάσπασης του Θορίου Th-232 βρίσκεται το Ra-224, το οποίο µε α- διάσπαση και χρόνο ηµιζωής 3,63 µέρες δίνει το ασταθές ισότοπο του Θορονίου Rn-220 µε χρόνο ηµιζωής 55,6 sec. 8

9 1.2 Ι ΙΟΤΗΤΕΣ ΡΑ ΟΝΙΟΥ Το Ραδόνιο είναι αδρανές αέριο, άχρωµο, ραδιενεργό, µε ατοµικό αριθ- µό 86. Συναντάται σε δύο µορφές: Rn-222 (Ραδόνιο) και Rn-220 (Θορόνιο), προϊόντα των φυσικών ραδιενεργών σειρών του U-238 και του Th-232 αντίστοιχα. Το Ραδόνιο (Rn-222) παράγεται µε α διάσπαση του ασταθούς ισοτόπου Ra-226 και δίνει ένα σύνολο ισοτόπων όπως φαίνεται στο σχήµα (1). Αυτά χωρίζονται σε δύο οµάδες: α) τα βραχύβια θυγατρικά ισότοπα: Po-218 (RaA), Pb-214 (RaB), Bi- 214 (RaC), Po-214 (RaC ), µε χρόνους ηµίσειας ζωής µικρότερους των 30 λεπτών. β) τα µακρόβια θυγατρικά ισότοπα: Ρb-210 (RaD), Bi-210 (RaE), Po- 210 (RaF), µε χρόνους ηµίσειας ζωής µεγαλύτερους της µιας ηµέρας. Σχήµα (1) Σχήµα (2) 9

10 Το Θορόνιο (Rn-220), µε χρόνο ηµίσειας ζωής 55 sec, παράγεται κατά την α διάσπαση του Ra-224 και δίνει µια σειρά από άλλα τέσσερα βραχύβια ισότοπα µε σηµαντικότερο το Pb-212, όπως φαίνεται στο σχήµα (2) Επίδραση του Ραδονίου και των θυγατρικών του στην ανθρώπινη υγεία Τα θυγατρικά του Ραδονίου και του Θορονίου είναι στερεά και προσκολλώνται στα αιωρούµενα σωµατίδια του αέρα (aerosols) κατά κύριο λόγο. Ένα µικρό ποσοστό τους <10% εµφανίζεται µε τη µορφή ελεύθερων ιόντων ή ατόµων. Κατά την αναπνοή το Ραδόνιο και τα θυγατρικά του εισέρχονται στους πνεύµονες και ένα µικρό µέρος του αερίου Ραδονίου διαλύεται στο αί- µα. Ένα άλλο µέρος του επιστρέφει στην ατµόσφαιρα κατά την εκπνοή, ενώ το υπόλοιπο διασπάται και τα στερεά θυγατρικά του νουκλίδια επικάθονται στους πνεύµονες. Η βιολογική βλάβη των πνευµόνων που µπορεί να οδηγήσει σε καρκίνο, προκαλείται κυρίως από τα σωµατίδια α των στερεών θυγατρικών νουκλιδίων του Ραδονίου. H µεγάλη διαφορά στους χρόνους ηµίσειας ζωής του Ραδονίου (92 h) και του Θορονίου (55 sec) επηρεάζει την εκροή τους από το έδαφος και τα υλικά. Η ετήσια δόση που δέχεται ο άνθρωπος από το Θορόνιο και τα θυγατρικά του είναι 7 φορές µικρότερη από την αντίστοιχη δόση του Ραδονίου και των προϊόντων της διάσπασής του Είσοδος του Ραδονίου στις κατοικίες Τα οικοδοµικά υλικά και το έδαφος που περιβάλλουν τους κλειστούς χώρους αποτελούν τις κύριες πηγές εκποµπής Ραδονίου αφού αυτά περιέχουν το ισότοπο Ra-226 που παράγει µε τη διάσπασή του το Ραδόνιο. ευτερεύουσας σηµασίας πηγή ραδονίου στους εσωτερικούς χώρους αποτελεί και η παροχή του νερού το οποίο µεταφέρει το ραδόνιο που απορρέει από τα γύρω πετρώµατα του υδροφόρου ορίζοντα µέσω των αγωγών µεταφοράς. Το έδαφος και οι τοίχοι των κλειστών χώρων είναι πορώδη υλικά στους κόκκους των οποίων βρίσκεται το Ra-226. Από το Ra-226 µε α-διάσπαση παράγεται το ραδόνιο που µε τη σειρά του αποσπάται από τους κόκκους και ένα µέρος του εισέρχεται στο χώρο των πόρων του υλικού. Το φαινόµενο αυτό λέγεται απορροή. 10

11 Ένα άλλο ποσοστό του ραδονίου, που απορρέει από τους κόκκους του εδάφους και κινείται εντός των πόρων αυτού, διαφεύγει τελικά από την επιφάνεια του εδάφους πριν διασπαστεί και εισέρχεται στην ατµόσφαιρα των εσωτερικών χώρων. Το φαινόµενο αυτό λέγεται εκροή ή εκπνοή. Το φαινόµενο είναι πιο έντονο όταν υπάρχουν υπόγεια και ρωγµές που προκλήθηκαν από σεισµούς που µπορεί να έγιναν. Η διείσδυση οφείλεται στη διαφορά πίεσης µεταξύ εδάφους και κλειστού χώρου. Καθώς το ραδόνιο του εδάφους πλησιάζει στα θεµέλια του χώρου έχει να επιλέξει µεταξύ δύο δρόµων κίνησης: είτε προς την επιφάνεια του εδάφους διαφεύγοντας στην ατµόσφαιρα, είτε προς τα θεµέλια εισερχόµενο στον χώρο, ανάλογα µε τη διακύµανση της πίεσης Ρ Z που έχει να αντιµετωπίσει προς τις δύο κατευθύνσεις ατµόσφαιρα και εσωτερικό χώρου. Στο παρακάτω σχήµα απεικονίζονται οι µηχανισµοί απορροής και εκροής από το έδαφος. Ε ΑΦΟΣ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ Σχήµα 3: Σχηµατικό διάγραµµα των µηχανισµών απορροής και εκπνοής ραδονίου από το έδαφος Επίδραση του εξαερισµού των κατοικιών στην συγκέντρωση του Ραδονίου Κατά τη διαδικασία του εξαερισµού ο εσωτερικός αέρας του χώρου ανανεώνεται µε την είσοδο του εξωτερικού ατµοσφαιρικού αέρα. Η πολύ χαµηλή συγκέντρωση και των προϊόντων διάσπασής του στην ατµόσφαιρα µειώνει τις υψη- 11

12 λές συγκεντρώσεις αυτών εντός του χώρου. Ο συνήθης τρόπος εξαερισµού των κλειστών χώρων γίνεται µε άνοιγµα των παραθύρων ή µε χρήση µηχανικών συστηµάτων εξαερισµού. Υφίσταται όµως εξαερισµός και µέσω των α- νοιγµάτων στην εξωτερική επιφάνεια των χώρων (µη στεγανές κατασκευές στα παράθυρα και στις πόρτες). Ο εξαερισµός αυτός προκαλείται λόγω της διαφοράς πίεσης µεταξύ του εσωτερικού των χώρων και της ατµόσφαιρας, διαφορά που δηµιουργείται από τις µεταβολές της θερµοκρασίας και τους υ- πάρχοντες ανέµους Πηγές έκλυσης ραδονίου στο εσωτερικό κλειστών χώρων Στους εσωτερικούς χώρους και ιδιαίτερα σε αυτούς που δεν αερίζονται επαρκώς οι συγκεντρώσεις του Ραδονίου µπορούν να αυξηθούν κατά 1-2 τάξεις µεγέθους σε σχέση µε τους υπαίθριους χώρους. Σαν εσωτερικό χώρο εννοούµε οποιοδήποτε κλειστό χώρο µε ή χωρίς εξαερισµό. Οι παράγοντες που συντελούν στην αύξηση της συγκέντρωσης του Ραδονίου και των θυγατρικών του στο εσωτερικό των κτιρίων είναι: Πλούσια σε ράδιο οικοδοµικά υλικά ή έδαφος, ύπαρξη Ραδιούχου πετρώµατος είτε στα θεµέλια του κτιρίου, είτε στα δοµικά υλικά των τοίχων και των πατωµάτων, ο ρυθµός εκροής ραδονίου από το έδαφος, το ύψος της κατοικίας από το έδαφος, η διαφορά πίεσης ανάµεσα στο εσωτερικό της κατοικίας και στο εξωτερικό περιβάλλον καθώς και ο ανεπαρκής αερισµός. Έτσι είναι δυνατόν να παρατηρηθούν αυξήσεις της µέσης τιµής της συγκέντρωσης του Ραδονίου από την τάξη των 20 Bq/m 3 στην τάξη των 10 kβq/m 3. 12

13 Για το Θορόνιο και τα θυγατρικά του είναι γνωστό ότι τα επίπεδα συγκέντρωσής του είναι πολύ µικρότερα από αυτά του Ραδονίου και των θυγατρικών του παραγώγων. Η συγκέντρωση του Θορονίου στον αέρα ενός δω- µατίου είναι σχεδόν ανεξάρτητη του ρυθµού αερισµού όσο η συνεισφορά του εξωτερικού αέρα είναι µικρή. Το πάχος και η ανθεκτικότητα της κατασκευής της βάσης ενός κλειστού χώρου καθώς και το ποσό της απορρόφησης των αέριων προϊόντων της διάσπασης, επηρεάζουν τη συνεισφορά του Ραδίου στη συγκέντρωση Ραδονίου σε ένα εσωτερικό χώρο. Συνοπτικά µπορούµε να πούµε πως οι παράγοντες που επηρεάζουν την συγκέντρωση του ραδονίου στον εσωτερικό χώρο των κατοικιών είναι: i) Κατασκευαστικά χαρακτηριστικά (υλικά, εµβαδόν, όγκος, αριθµός παραθύρων κ.α). ii) Τοποθεσία (υπέδαφος, ατµόσφαιρα). iii) Αερισµός του χώρου iv) Μεταβολή κλιµατολογικών παραµέτρων Όσον αφορά τον ελληνικό χώρο οι µέσες τιµές των συγκεντρώσεων φυσικής ραδιενέργειας των εδαφών δεν είναι ιδιαίτερα υψηλές σε σύγκριση µε τις αντίστοιχες τιµές που αναφέρονται στη διεθνή βιβλιογραφία. Σχήµα 4: Πηγές έκλυσης του ραδονίου σε εσωτερικούς χώρους 13

14 1.3 ΜΕΘΟ ΟΣ ΜΕΤΡΗΣΗΣ ΡΑ ΟΝΙΟΥ ΚΑΙ γ-ακτινοβολιασ Για τη µελέτη της χρονικής µεταβολής της συγκέντρωσης του Ραδονίου και των θυγατρικών του, χρησιµοποιούνται διαφόρων ειδών µετρητικές διατάξεις. Στην παρούσα διπλωµατική εργασία χρησιµοποιήθηκαν συγκεκριµένα τα εξής όργανα: Alpha Guard (απ ευθείας µέτρηση ραδονίου), Silena (µέτρηση ραδονίου θορονίου µέσω των θυγατρικών του) και e-perm (απ ευθείας µέτρησης ραδονίου). Για την µέτρηση της γ-ακτινοβολίας χρησιµοποιήθηκε η µέθοδος επι τόπου γ-φασµατοσκοπίας µε ανιχνευτή υπερκαθαρού γερµανίου ΗPGe και για την µέτρηση του συνολικού ρυθµού της χρησιµοποιήθηκε ανινευτής NaI. Η µέθοδος της γ-ακτινοβολίας στηρίζεται στο γεγονός ότι όλα σχεδόν τα υλικά περιέχουν έστω και ελάχιστες ποσότητες ραδιενεργών ισοτόπων. Το ενεργειακό φάσµα ακτινοβολίας είναι χαρακτηριστικό και αποτελεί ταυτότητα του νουκλιδίου που την εκπέµπει. Από το χαρακτηριστικό φάσµα που εκπέµπει το ραδιενεργό ισότοπο (που συνήθως εκπέµπει γ-ακτινοβολία) µπορούµε να διαγνώσουµε την παρουσία και ελάχιστων ακόµα ποσοτήτων κάποιου στοιχείου σε υλικό. 1.4 ΒΑΣΙΚΑ ΜΕΓΕΘΗ ΚΑΙ ΕΝΝΟΙΕΣ Ραδιενέργεια: ονοµάζεται ο συνολικός αριθµός διασπάσεων κάθε είδους που συµβαίνουν σε κάποιο υλικό ανά µονάδα χρόνου. Οι χρησι- µοποιούµενες µονάδες ραδιενέργειας είναι το Curie (Ci) που ορίζεται: 1 Ci=3, διασπάσεις ανά δευτερόλεπτο και το Bequerel (Bq) που ορίζεται: Bq=1 διάσπαση /sec. Ραδιενεργή διάσπαση: Η µετατροπή ενός ασταθούς φυσικού πυρήνα σε κάποιο άλλο, χωρίς καµία εξωτερική διέγερση, µε ταυτόχρονη εκποµπή σωµατιδίων ή και µετάβαση από κάποια στάθµη διέγερσης σε κάποια άλλη χαµηλότερη µε ταυτόχρονη εκποµπή φωτονίων. Τα σωµατίδια εκπέµπονται µε σηµαντική ενέργεια και η εκποµπή 14

15 τους χαρακτηρίζεται ως : ραδιενεργή ακτινοβολία. Οι πιο συνηθισµένες ακτινοβολίες, κατά τη διάσπαση φυσικών ραδιενεργών πυρήνων είναι: - ακτινοβολία α: όπου ο ραδιενεργός πυρήνας εκπέµπει ένα σωµατίδιο α (πυρήνα ηλίου 2 He 4 ). - ακτινοβολία β: πρόκειται για ηλεκτρόνιο που εκπέµπεται από τον πυρήνα, κατά τη µετατροπή ενός νετρονίου του πυρήνα σε πρωτόνιο (εκποµπή σωµατιδίου β - ) ή εκποµπή ηλεκτρονίου κατά τη µετατροπή ενός πρωτονίου του πυρήνα σε νετρόνιο (εκποµπή σωµατιδίου β + ). - ακτινοβολία γ: προέρχεται κατά τη µετάβαση ενός πυρήνα από κάποια ενεργειακή στάθµη διέγερσης σε κάποια άλλη χαµηλότερη, οπότε και εκπέµπεται ένα φωτόνιο ενέργειας ίσης µε τη διαφορά των δυο σταθµών (0,1 έως 10 MeV περίπου). Αυτή η µορφή ηλεκτροµαγνητικής ακτινοβολίας ονοµάζεται γ ακτινοβολία. Απορροφούµενη δόση: Καλείται η ενέργεια που εναποθέτει οποιαδήποτε ραδιενεργή ακτινοβολία συµπεριλαµβανοµένης της γ και χ σε οποιοδήποτε υλικό. Μονάδα της απορροφούµενης δόσης ορίζεται στο διεθνές σύστηµα το Gray (Gy) και ισχύει 1Gy=1 Joule/kgr. Ισοδύναµη ή βιολογική δόση: Ορίζεται ως το γινόµενο της απορροφούµενης δόσης µε έναν συντελεστή ποιότητας Q, ο οποίος λαµβάνεται κατά περίπτωση από πίνακα ανάλογα µε την ενέργεια της ακτινοβολίας. Μονάδα της ισοδύναµης δόσης στο διεθνές σύστηµα είναι το Sievert (Sv) και ισχύει: Ισοδύναµη δόση (Sv)=απορροφούµενη δόση (Gray) Q 15

16 2.1 E-PERM Περιγραφή συστήµατος e-perm Το σύστηµα Ε-PERM χρησιµοποιείται για την µέτρηση της συγκέντρωσης Ραδονίου στην ατµόσφαιρα. Αποτελείται από τρία µέρη: (i) ένα ηλεκτροστατικά φορτισµένο δίσκο από Teflon (electret), (ii) ένα θάλαµο ιονισµού φτιαγµένο από αγώγιµο πλαστικό στον οποίο τοποθετείται το electret και (iii) και ένα όργανο µέτρησης του επιφανειακού ηλεκτρικού δυναµικού του electret. (i) ELECTRET Το electret που χρησιµοποιείται στο σύστηµα µέτρησης E-PERM είναι ένας δίσκος από Teflon ο οποίος έχει αποκτήσει ηλεκτρικό φορτίο µέσω µίας ειδικής διαδικασίας έτσι ώστε να παραµείνει φορτισµένος µόνιµα. Το electret είναι τοποθετηµένο µέσα σε µια ηλεκτρικά αγώγιµη πλαστική βάση η οποία µπορεί να βιδωθεί µέσα σε έναν ηλεκτρικά αγώγιµο θάλαµο. Το electret παράγει ένα ηλεκτροστατικό πεδίο µέσα στο θάλαµο ικανό να συλλέξει ιόντα α- ντίθετου φορτίου που δηµιουργούνται από την διάσπαση του Ραδονίου και των θυγατρικών του στο εσωτερικό του θαλάµου. Η επιφανειακή φόρτιση ε- ξουδετερώνεται µε την συλλογή των ιόντων και η επιφανειακή τάση του electret ελαττώνεται σταδιακά. Σχήµα (1) 16

17 Υπάρχουν διάφορα είδη electret µε ξεχωριστά χαρακτηριστικά. Τα electret µικρής διάρκειας παρέχουν µεγαλύτερη ακρίβεια, ενώ υπάρχουν και άλλα µικρότερης ακρίβειας, αλλά έχουν το πλεονέκτηµα της µεγαλύτερης διάρκειας µέτρησης (σχήµα 1). Στις µετρήσεις που έγιναν στο Εργαστήριο Πυρηνικής Τεχνολογίας, καθώς και στους διάφορους εσωτερικούς χώρους χρησιµοποιήθηκε µόνο ένα είδος electret, τα µικρής διάρκειας που είναι χρώ- µατος µπλε. (ii) ΘΑΛΑΜΟΣ ΙΟΝΙΣΜΟΥ Η διάσπαση του Ραδονίου δηµιουργεί τυχόν φορτισµένα σωµατίδια α, τα οποία προκαλούν ιονισµό στον αέρα. Όταν αυτό συµβαίνει στον περιορισµένο χώρο ενός ηλεκτρικά αγώγιµου θαλάµου ιονισµού τα σωµατίδια αυτά µπορούν να συλλεχθούν στο φορτισµένο electret. Υπάρχουν διάφορα είδη θαλάµων ιονισµού. Για τις µετρήσεις που έγιναν, χρησιµοποιήθηκαν θάλαµοι µικρής διάρκειας τύπου S (σχήµα 2) και µεγάλης διάρκειας τύπου L (σχήµα 3). Ο διαχωρισµός σε µικρής και µεγάλης διάρκειας προσδιορίζεται από το χρόνο αποφορτισµού του electret. Ο θάλαµος S έχει χωρητικότητα 200 ml και διαθέτει µηχανισµό ON/OFF, ενώ ο L έχει χωρητικότητα 50ml. Στο σχήµα (2α) φαίνεται ο θάλαµος S σε θέση OFF, ενώ στο (2β) σε θέση ΟΝ. Σχήµα (2α) Σχήµα (2β) 17

18 Σχήµα (3) (iii) ΜΕΤΡΗΤΗΣ Ο µετρητής χρησιµοποιείται για την µέτρηση του ηλεκτρικού δυναµικού στην επιφάνεια του electret (σχήµα 4). Η µεταβολή του κατά την διάρκεια µίας δεδοµένης χρονικής περιόδου µπορεί να µας δώσει την συγκέντρωση του Ραδονίου µέσα στον θάλαµο για αυτήν την χρονική περίοδο. Σχήµα (4) 18

19 2.1.2 Εξισώσεις υπολογισµού Για τις µετρήσεις που πραγµατοποιήθηκαν στο εργαστήριο πυρηνικής τεχνολογίας και στα διάφορα σπίτια χρησιµοποιήθηκαν θάλαµοι S και L που περιείχαν µόνο µικρής διάρκειας electret (µπλε χρώµα). Για το κάθε είδους θαλάµου, χρησιµοποιούνται διαφορετικές εξισώσεις για τον υπολογισµό της συγκέντρωσης του Ραδονίου από τις τιµές που µετρήθηκαν. Έτσι για την κάθε µία από τις παραπάνω περιπτώσεις έχουµε διαφορετικές εξισώσεις. Στις ακόλουθες εξισώσεις ο συντελεστής CF (CALIBRATION FACTOR) ονοµάζεται συντελεστής βαθµονόµησης, τα I και F αντιπροσωπεύουν την αρχική και τελική µέτρηση αντίστοιχα σε Volts, t o χρόνος έκθεσης µεταξύ των δύο αυτών µετρήσεων σε ώρες, το RnC την συγκέντρωση του Ραδονίου που θέλουµε να υπολογίσουµε σε pci/l και ο συντελεστής γ τον µέσο βαθµό έκθεσης λόγω γά- µα background που µετρήσαµε στον εκάστοτε χώρο. Μπλε electret σε θάλαµο S I + F CF = ( I F) RnC = ( γ ) CF t pci l Μπλε electret σε θάλαµο L CF I + F = ( I F) RnC = ( γ 0. 12) CF t pci l 19

20 2.2 ΜΕΤΡΗΤΗΣ ΡΑ ΟΝΙΟΥ Alpha GUARD PQ 2000 Η δεύτερη συσκευή που χρησιµοποιήθηκε στις µετρήσεις που πραγµατοποιήθηκαν στο Εργαστήριο Πυρηνικής Τεχνολογίας του Α.Π.Θ. καθώς και στα διάφορα σπίτια ήταν το Alpha GUARD PQ 2000 (σχήµατα 5α και 5β). Σχήµα (5α) Σχήµα (5β) 20

21 2.2.1 Τεχνικά χαρακτηριστικά Τα τεχνικά χαρακτηριστικά της συσκευής είναι τα εξής: Τύπος ανιχνευτή ραδονίου: Θάλαµος ιονισµού HV= 750 V DC Μέθοδος λειτουργίας: 3D α φασµατοσκοπία Συνολική χωρητικότητα ανιχνευτή: 0,56 lit Βάρος: 4,5 κιλά Ευαισθησία του ανιχνευτή: 1cpm (counts per minute) στα 20 Bq/m 3 Eύρος των συγκεντρώσεων ραδονίου που µετρούνται : κάτω όριο: 2 Bq/m 3 πάνω όριο: Bq/m 3 Συνθήκες λειτουργίας: Θερµοκρασία C Ατµοσφαιρική πίεση mbar Υγρασία %rh Λειτουργία µε εσωτερική µπαταρία 10 ηµέρες Χωρητικότητα πληροφοριών: 21 ηµέρες για κύκλο διάρκειας 10 min, 4 µήνες για κύκλο διάρκειας 60 min Χρόνος κύκλου µετρήσεων: καθορίζεται από τον χρήστη σε 10 ή 60 λεπτά Σφάλµα µικρότερο του 3% Οθόνη υγρών κρυστάλλων 2 γραµµών 20 χαρακτήρες Η οθόνη απεικονίζει τις τιµές διαφόρων µεγεθών. Στην πρώτη γραµµή δίνεται η µετρούµενη τιµή της συγκέντρωσης ραδονίου σε Bq/m 3. Στη δεύτερη γραµµή δίνονται:α) η θερµοκρασία του αέρα σε αέρα σε o C β) η σχετική υ- γρασία σε % rh γ) η βαροµετρική πίεση σε mbar. 21

22 Κουµπιά: 1) ON/OFF 2) MENU 3) CHANGE 4) ACCEPT Περιγραφή του Alpha Guard PQ 2000 Τα βασικά µέρη του ανιχνευτή AlphaGuard PQ 2000 είναι: (i) ο θάλα- µος ιονισµού, (ii) ο ανιχνευτής Ραδονίου και (iii) τα κανάλια ψηφιακής επεξεργασίας σήµατος (DSP). (i) ΘΑΛΑΜΟΣ ΙΟΝΙΣΜΟΥ Ο κυλινδρικός θάλαµος ιονισµού (σχήµα 6) έχει χωρητικότητα 0,56 lit. Όταν το όργανο λειτουργεί το εσωτερικό του µεταλλικό τµήµα βρίσκεται σε µια τάση +750 V. Στον οριζόντιο άξονα βρίσκεται ένα ηλεκτρόδιο µε µηδενική τάση. Το κεντρικό αυτό ηλεκτρόδιο συνδέεται µε τον υψηλής ευαισθησίας προενισχυτή του οργάνου. Τα σήµατα που µετρώνται µεταφέρονται σε ένα ηλεκτρονικό δίκτυο για περαιτέρω ψηφιακή επεξεργασία. Σχήµα (6) 22

23 (ii) ΑΝΙΧΝΕΥΤΗΣ ΡΑ ΟΝΙΟΥ Η λειτουργία του ανιχνευτή ραδονίου βασίζεται πάνω στο θάλαµο ιονισµού του οργάνου. Σε κανονικές συνθήκες λειτουργίας ο αέρας διαπερνά το φίλτρο του οργάνου, από το οποίο µόνο το αέριο Rn-222 µπορεί να περάσει. Συγχρόνως το φίλτρο προστατεύει τον εσωτερικό θάλαµο από τις σκόνες και άλλα ανεπιθύµητα υλικά. (iii) ΚΑΝΑΛΙΑ ΨΗΦΙΑΚΗΣ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΣΗΜΑΤΟΣ Για την Ψηφιακή Επεξεργασία Σήµατος υπάρχουν 3 ανεξάρτητα κανάλια επεξεργασίας σήµατος (σχήµα 7). Το κάθε ένα από αυτά έχει έναν αναλογικό ψηφιακό αντιστροφέα. Το δίκτυο επιτρέπει την στιγµιαία ανάλυση του εισερχόµενου σήµατος ανάλογα µε τα χαρακτηριστικά του. Σχήµα (7) Το κανάλι 1 είναι το φασµατοσκοπικό κανάλι. Σε αυτό η ανάλυση του παλµού µας δίνει ένα τρισδιάστατο φάσµα. Στον Χ άξονα υπάρχει κατηγοριοποίηση µε βάση την ένταση του παλµού. Στον Υ άξονα δίνεται ο αριθµός των παλµών ανά µονάδα χρόνου και τέλος ο Ζ άξονας χρησιµοποιείται για να περιγράψει τα σχήµατα των παλµών. Το κανάλι 2 ενεργοποιείται στην περίπτωση υψηλών συγκεντρώσεων ραδονίου και χρησιµεύει στη µέτρηση πολύ µικρών ρευµάτων µεγέθους pa µε 23

24 υψηλή ακρίβεια ενώ το κανάλι 3 στην περίπτωση εξαιρετικά υψηλών τιµών συγκέντρωσης Αρχή λειτουργίας Το AlphaGUARD PQ 2000 είναι µια φορητή συσκευή µέτρησης της συγκέντρωσης ραδονίου και των θυγατρικών του. Χρησιµοποιεί για τη λειτουργία του έναν θάλαµο ιονισµού σε συνδυασµό µε DSP τεχνολογία (Digital Signal Processing). Με τη χρήση DSP τεχνολογίας, τα προβλήµατα που παρουσιάζονται στις µετρήσεις πολύ µικρών ρευµάτων σε θαλάµους ιονισµού αναιρούνται. Το όργανο αυτό µε τη χρήση περίπλοκων µαθηµατικών αλγορίθµων καταφέρνει να εξάγει πληροφορίες ακόµη και σε σήµατα µε θόρυβο. Παρά το γεγονός ότι θα υπάρχουν περισσότερα από ένα αποτελέσµατα για την συγκέντρωση του Ραδονίου, το AlphaGUARD PQ 2000 επιλέγει πιο από αυτά είναι το πιο αξιόπιστο. Κάθε πληροφορία για κάποια τιµή του Ραδονίου είναι το α- ποτέλεσµα περίπου αριθµητικών πράξεων. Το µεγαλύτερο επίπεδο Ραδονίου που µπορεί να αναλυθεί από το όργανο είναι ακριβώς Bq/m 3. Όταν παρουσιαστούν τιµές µεγαλύτερες θα υπάρχει ένδειξη > Bq/m 3. Οι χαµηλότερες τιµές συγκέντρωσης Ραδονίου που µπορούν να µετρηθούν είναι µεγαλύτερες από 2 Bq/m 3. Η κεφαλή του οργάνου, µε την κωδική ονοµασία TN-WL-02, χρησιµοποιείται για την εγγραφή της συγκέντρωσης των θυγατρικών του ραδονίου. Μια αντλία απορροφά συνεχώς ρεύµα αέρα και τα θυγατρικά του ραδονίου διαχωρίζονται από ένα φίλτρο. Η α ενέργεια των θυγατρικών του ραδονίου µετράται από ένα µικροτσίπ που βρίσκεται απέναντι από το φίλτρο. Έπειτα η α activity µεταφέρεται σαν ΤΤL σήµα στη µονάδα µέτρησης του οργάνου. Το AlphaGUARD PQ 2000 προσδιορίζει την συγκέντρωση των θυγατρικών (mwl) από τους παλµούς που εγγράφονται στο όργανο. Τα αποτελέσµατα µπορούν να παρασταθούν και να αναλυθούν από το πρόγραµµα που συνοδεύει το όργανο: AlphaVIEW/-EXPERT. Με το πρόγραµµα αυτό γίνεται µετασχηµατισµός της συγκέντρωσης από mwl σε Bq/m 3. 24

25 2.2.4 Παράγοντες που επηρεάζουν τις µετρήσεις Το AlphaGUARD PQ 2000 ακόµη και σε περιβάλλον υψηλής υγρασίας µας δίνει αξιόπιστα αποτελέσµατα µετρήσεων. Στην πράξη διάφοροι περιβαλλοντικοί και άλλοι παράγοντες επηρεάζουν την ακρίβεια των µετρήσεών µας. Παραθέτουµε µερικούς από αυτούς: Παράγοντας που επηρεάζεται Ατµοσφαιρική πίεση Θερµοκρασία Αλλαγή που επιφέρει Μεταβολή πυκνότητας αέρα Μεταβολή πυκνότητας αέρα Σηµασία της αλλαγής Μικρή Μικρή Υγρασία Παράσιτα ρεύµατα Καµία Ακουστικός θόρυβος Μικροφωνισµοί Καµία Τάση πόλων Ευαισθησία Αρκετά σηµαντική Βλάβη προενισχυτή Παλµοί Σοβαρή Ρύπανση ανιχνευτή Pb-210, Po-210 Μικρή Οι µετρήσεις κάθε εβδοµάδας αποθηκεύονταν σε ειδικά αρχεία του τύπου ΟΝΟΜΑ.DVD µε τη βοήθεια του προγράµµατος Alpha VIEW / EXPERT. Μετά την αποθήκευση γινόταν διαγραφή των µετρούµενων τιµών της µνήµης του Alpha GUARD έτσι ώστε το όργανο να είναι έτοιµο να δεχθεί τις καινούριες τιµές. 2.3 MΕΤΡΗΤΗΣ ΘΥΓΑΤΡΙΚΩΝ ΡΑ ΟΝΙΟΥ-ΘΟΡΟΝΙΟΥ(SILE- NA) Περιγραφή µετρητικής διάταξης Ο µετρητής (σχήµα 8) αποτελείται από τα παρακάτω τµήµατα: 25

26 Οθόνη υγρών κρυστάλλων ( 2 γραµµές x 16 χαρακτήρες ) Πληκτρολόγιο Αντλία αέρα για ελεγχόµενη ροή αέρα 3 λίτρων ανά λεπτό (ρυθ- µίζεται ηλεκτρονικά) Φίλτρο αέρα διαµέτρου 25 mm που έχουν πόρους 0,8 µm Ανιχνευτή πυριτίου για την καταµέτρηση της ακτινοβολίας των εκπεµπόµενων σωµατιδίων α Μνήµη µε δυνατότητα αποθήκευσης ως και 120 µετρήσεων Σειριακή θύρα για τη µεταφορά των δεδοµένων της µνήµης στον υπολογιστή ή απευθείας στον εκτυπωτή Θάλαµο κενού Μονάδα υψηλής τάσης για πόλωση του ανιχνευτή Εσωτερικό ρολόι για την ηµεροµηνία και ώρα µέτρησης ιαστάσεις 42 Χ 40 Χ 15 cm Βάρος 10 kg Λειτουργία 220 Volt 50 Hz Εναλλακτικά 16 µπαταρίες τύπου IECLR14 1,5 Volt Σχήµα (8) Σχήµα (8) 26

27 2.3.2 Μέτρηση Η διαδικασία µέτρησης ξεκινά µε την άντληση δείγµατος αέρα. Έπειτα έχουµε στο θάλαµο δηµιουργία κενού και ενεργοποίηση της υψηλής τάσης. Η περίοδος της καταµέτρησης της α - ακτινοβολίας έχει αρχίσει. Τα α - σωµατίδια δηµιουργούν παλµούς ανάλογους των ενεργειών τους, οι οποίοι εισάγονται στην είσοδο ενός προενισχυτή χαµηλού θορύβου. Τα σωµατίδια κατανέ- µονται από έναν διευκρινιστή τεσσάρων καναλιών σε 4 ενεργειακά παράθυρα: 1 ο παράθυρο : 4, ,2 MeV (Po Bi 212) 2 ο παράθυρο : 6,2 -- 6,75 MeV Rn ο παράθυρο : 6, ,15 MeV Po ο παράθυρο : 8, ,8 MeV Po 212 Oι παλµοί (χτύποι) από κάθε κανάλι αποθηκεύονται σε 8 καταµετρητές (Ε0 ως Ε7). Το software του καταµετρητή επεξεργάζεται τις τιµές των καταµετρητών και µας δίνει τελικά τα WL (Working Level) Ραδονίου Θορονίου και τις συγκεντρώσεις των θυγατρικών τους σε Bq/m 3. Η ισοδύναµη συγκέντρωση ισορροπίας του Ραδονίου και του Θορονίου (EEC) είναι αυτή η συγκέντρωση Ραδονίου και Θορονίου αντίστοιχα, που βρίσκεται σε ραδιενεργή ι- σορροπία µε τα βραχύβια θυγατρικά τους, τα οποία έχουν την ίδια συγκέντρωση δυναµικής ενέργειας α µε το πραγµατικό µη ισορροπηµένο µίγµα. Το πρόγραµµα του µετρητή και η αντιστοίχηση των καταµετρητών παρατίθεται. Ε0 CD10 Ε1 CD20 Ε2 CD30 Ε3 CD40 Ε4 CD21 Ε5 CD31 Ε6 CD41 Ε7 CD42 27

28 Tο όργανο όπως προαναφέρθηκε παρέχει την δυνατότητα επιλογής ανάµεσα σε τρεις κύκλους µέτρησης ανάλογα µε το τι προέχει στην µέτρησή µας: α) Ταχύτητα ή β) Ακρίβεια. Ο κύκλος που επιλέχθηκε για τις µετρήσεις µας ήταν ο µεγαλύτερος χρονικά έτσι ώστε να έχουµε καλύτερη ποιότητα µέτρησης και γι αυτό η αλλαγή του φίλτρου γινόταν καθηµερινώς. Ο κύκλος ακολουθεί τα παρακάτω βή- µατα: 15 λεπτά άντληση δείγµατος αέρα 25 δευτερόλεπτα για δηµιουργία κενού 5 λεπτά µετά τη δηµιουργία κενού ο ανιχνευτής αρχίζει να µετράει αναµονή 10 λεπτών δεύτερη περίοδος µέτρησης 20 λεπτών ( για το 2 ο,3 ο και 4 ο παράθυρο) αναµονή 130 λεπτών Τρίτη περίοδος µέτρησης 20 λεπτών ( 4 ο παράθυρο) Τέλος κύκλου Με αυτόν τον τρόπο έχουµε την δυνατότητα να παίρνουµε στα αποτελέσµατά µας τη συγκέντρωση Ραδονίου σε WL και των 3 θυγατρικών του σε Bq/m 3,τη συγκέντρωση του Θορονίου σε WL και των 3 θυγατρικών του σε Bq/m 3 καθώς και τις τυπικές αποκλίσεις όλων των προηγούµενων τιµών. Μια τυπική εικόνα των µεγεθών της εκτύπωσης είναι η παρακάτω: WLR = WL Ραδονίου QRA = Po σε Bq/m 3 QRB = 214 Pb σε Bq/m 3 QRC = Bi σε Bq/m 3 SWLR =...Ποσοστό (%) απόκλισης µέτρησης WLR SQRA =...Ποσοστό (%) απόκλισης µέτρησης QRA 28

29 SQRB =...Ποσοστό (%) απόκλισης µέτρησης QRB SQRC = Ποσοστό (%) απόκλισης µέτρησης QRC WLT =...WL Θορονίου QTB = Pb σε Bq/m 3 QTC = 212 Bi σε Bq/m 3 SWL =...Ποσοστό (%) απόκλισης µέτρησης WLT SQTB = Ποσοστό (%) απόκλισης µέτρησης QTB SQTC = Ποσοστό (%) απόκλισης µέτρησης QCT 0 7 = Περιεχόµενα καταµετρητών Για τα θυγατρικά του Ραδονίου που όπως φαίνεται και πιο πάνω είναι τα QRA, QRB, QRC και για αυτά του Θορονίου που είναι τα QTB,QTC ισχύει η παρακάτω αντιστοίχηση (δίπλα αναγράφονται οι χρόνοι υποδιπλασιασµού του καθενός): QRA Po 218 t 1/2 = 3,05 min QRB Pb 214 t 1/2 = 26,8 min QRC Bi t 1/2 = 19,7 min QTB Pb 212 t 1/2 = 10,6 h QTC Bi t 1/2 = 60,6 min 2.4 ΑΝΙΧΝΕΥΤΗΣ ΥΠΕΡΚΑΘΑΡΟΥ ΓΕΡΜΑΝΙΟΥ Περιγραφή µετρητικής διάταξης Οι επί τόπου (in situ) µετρήσεις γ ακτινοβολίας διεξήχθησαν µε όργανα πουδιαθέτει το Εργαστήριο Πυρηνικής Τεχνολογίας του Α.Π.Θ. Xρησιµοποιήθηκε ένας ανιχνευτής HPGe, Eurisys, ο οποίος φαίνεται παρακάτω: 29

30 Ανιχνευτής (HPGe) Eurisys Η µετρητική διάταξη περιλαµβάνει τις παρακάτω συσκευές: α) Φορητό ανιχνευτή Γερµανίου υψηλής διακριτικής ικανότητας (HPGe), τύπου Εurisys µε δοχείο παροχής υγρού Αζώτου χωρητικότητας 2,9 λίτρων. Τα χαρακτηριστικά του ανιχνευτή είναι: Απόδοση 37%, FWHM = 1,85 kev L(µήκος) = 62 mm, D(διάµετρος) = 58 mm. β) Φορητό πολυκαναλικό αναλυτή (portable multichannel analyzer ή MCA), µε 8192 κανάλια για την καταγραφή των φασµάτων.η µετρητική διάταξη, η οποία περιλαµβάνει τις παραπάνω συσκευές απεικονίζεται στο σχήµα. κρύσταλλος Ge προενισχυτής ανιχνευτής Υ.Τ. και τροφοδοσία προενισχυτή ενισχυτής H/Y MCA ιαδικασία µέτρησης Η διαδικασία της µέτρησης έχει ως εξής: Ο ανιχνευτής Γερµανίου τοποθετείται σε τρίποδα σε απόσταση ενός µέτρου από το έδαφος. Για µετρή- 30

31 σεις διάρκειας 1000 sec, το κέρδος του ενισχυτή τίθεται στην κατάλληλη τιµή για τη σωστή παρακολούθηση όλου του ενεργειακού φάσµατος. Ο πολυκαναλικός αναλυτής διαθέτει τροφοδοτικό υψηλής τάσης µέσω του οποίου παρέχουµε τάση 4000V στον κρύσταλλο του ανιχνευτή. Ο κρύσταλλος απαριθµεί τα φωτόνια που προσπίπτουν σ αυτόν και στέλνει παλµό, ανάλογο της ενέργειας του προσπίπτοντος φωτονίου, στον αναλυτή. Ο πολυκαναλικός αναλυτής ταξινοµεί τους παλµούς αυτούς στα 8192 κανάλια και έτσι δηµιουργείται ένα φάσµα αριθµού χτύπων ανά κανάλι συναρτήσει των καναλιών. Η µέτρηση διαρκεί 1000 sec ή 16,6 λεπτά και έχει επιλεγεί τόση, ώστε να επιτρέπει το σχηµατισµό ικανοποιητικού - από άποψη περιεχόµενων πληροφοριών -φάσµατος. Τυπικό δείγµα του συλλεγόµενου φάσµατος φαίνεται παρακάτω: 400 γ-φασµατοσκοπία 300 Pb Pb-214 Bi-214 Ti-208 Cs-137 Ac-228 K Ενέργεια (kev) Σχήµα 11: Tυπικό δείγµα συλλεγόµενου φάσµατος από ανιχνευτή HPGe ιακρίνονται οι σηµαντικές φωτοκορυφές, όπως του Cs-137, του K-40, των ισοτόπων Pb-212, Tl-208, Ac-228 της σειράς Θορίου και των ισοτόπων Pb-214 και Bi-214 της σειράς Ουρανίου. 31

32 2.4.3 Υπολογισµός των συντελεστών βαθµονόµησης του ανιχνευτή Υ- περκαθαρού Γερµανίου για εσωτερικούς χώρους Η διαδικασία της βαθµονόµησης περιλαµβάνει τα εξής στάδια: α) Βαθµονόµηση ενέργειας, αντιστοίχηση δηλαδή της ενέργειας σε κάθε κανάλι του φάσµατος. β) Προσδιορισµός των φωτοκορυφών και καθορισµός των ραδιονουκλιδίων που συµµετέχουν στο φάσµα, που έχει αναπτυχθεί για το σκοπό αυτό. γ) Βαθµονόµηση του ανιχνευτή Γερµανίου για την µετατροπή των χτύπων ανά 1000 sec σε ρυθµό δόσης. Η εκτίµηση της δόσης στους εσωτερικούς χώρους βασίζεται στον υπολογισµό των συντελεστών βαθµονόµησης, µε τη χρήση των οποίων γίνεται η µετατροπή των χτύπων που κατέγραψε ο πολυκαναλικός αναλυτής µέσα σε χρόνο 1000 sec, σε ρυθµό απορροφούµενης δόσης (ngy/h). Επειδή έχει αποδειχθεί ότι οι συντελεστές βαθµονόµησης για τις µετρήσεις σε εξωτερικούς χώρους (2π-γεωµετρία) µπορούν να χρησιµοποιηθούν στις µετρήσεις εσωτερικών χώρων (4π-γεωµετρία), η εξίσωση βαθµονόµησης προκύπτει από την παρακάτω εξίσωση, οι όροι της οποίας αναλύονται παρακάτω για την 2π γεωµετρία: N f N = D& N f 0 N φ 0 φ ( K) A 1 cpm ngy / h όπου: N f : ο ρυθµός χτύπων της φωτοκορυφής για τη συγκεκριµένη ενέργεια του ραδιονουκλιδίου. Ν 0 : ο ρυθµός χτύπων της φωτοκορυφής για δέσµη φωτονίων κάθετη στο µπροστινό παράθυρο του ανιχνευτή. φ : η ολική ασκέδαστη ροή των φωτονίων. Α : η συγκέντρωση του νουκλιδίου στο έδαφος µετρούµενη σε Bq/kg ή Bq/m 3. D & : ο ρυθµός δόσης του συγκεκριµένου ραδιονουκλιδίου στον αέρα (ngy/h). 32

33 Αναλυτικά, οι επιµέρους παράγοντες της εξίσωσης βαθµονόµησης εκφράζουν τα εξής: N f / N 0 : Είναι ο συντελεστής γωνιακής διόρθωσης του ανιχνευτή για τη συγκεκριµένη ενέργεια και για δεδοµένη κατανοµή του ραδιονουκλιδίου στο έδαφος. Ο συντελεστής αυτός, είναι χαρακτηριστικός του ανιχνευτή και της γεωµετρίας της πηγής των φωτονίων και καθορίζεται πειραµατικά. Λόγω της µη οµοιόµορφης απόκρισης του κυλινδρικού ανιχνευτή για τις διάφορες γωνίες πρόσπτωσης των φωτονίων, ο ιδανικός προσανατολισµός του κρυστάλλου είναι προς τα κάτω. Με την τοποθέτηση αυτή, η ασκέδαστη ροή των φωτονίων θα προσπίπτει στον ανιχνευτή µε γωνίες µεταξύ 0 και 90 µοιρών. Οι 0 αντιστοιχούν σε πρόσπτωση της δέσµης των φωτονίων κάθετα στο παράθυρο του ανιχνευτή. Η τιµή του N f / N 0 για µια συγκεκριµένη ενέργεια και κατανοµή της πηγής υπολογίζεται από τη σχέση: N f N 0 = R( θ) φ( θ) dθ φ( θ) dθ όπου R(θ) είναι ο ρυθµός χτύπων της φωτοκορυφής για συγκεκριµένη ενέργεια και γωνία πρόσπτωσης θ στον ανιχνευτή, σε σχέση µε το ρυθµό χτύπων φωτοκορυφής για µηδενική γωνία πρόσπτωσης, (δέσµη φωτονίων κάθετη στο µπροστινό παράθυρο του ανιχνευτή) και φ(θ), η ροή δέσµης φωτονίων της ίδιας ενέργειας και γωνίας πρόσπτωσης στον ανιχνευτή. Ο συντελεστής γωνιακής διόρθωσης λαµβάνεται από πίνακα (Helfer and Miller) για διάφορες τιµές των διαστάσεων του κρυστάλλου του ανιχνευτή και της ενέργειας των φωτονίων. Ο λόγος µήκους προς διάµετρο ( L/D ) του εργαστηριακού ανιχνευτή HPGe είναι: 1,07 για τον ανιχνευτή Eurisys. Για τη τιµή αυτή του λόγου L/D, ο συντελεστής γωνιακής διόρθωσης µεταβάλλεται ελάχιστα συναρτήσει της ε- νέργειας των φωτονίων, έχοντας πάντα µια τιµή κοντά στη µονάδα. Συνεπώς, η απόκριση του κρυστάλλου του ανιχνευτή µπορεί να θεωρηθεί προσεγγιστικά ισοτροπική και να αµεληθεί χωρίς σηµαντικό σφάλµα ο συντελεστής γωνιακής διόρθωσης. Ν 0 /φ : ο συντελεστής αυτός εκφράζει το λόγο του ρυθµού των χτύπων της φωτοκορυφής για δέσµη φωτονίων κάθετη στο παράθυρο του ανιχνευτή, 33

34 προς την ολική ασκέδαστη ροή. Για ενέργειες µεταξύ 200 kev και 3 MeV ο συντελεστής αυτός υπολογίζεται από τη σχέση: ln( N 0 / φ) = a - b lne όπου Ε είναι η ενέργεια της δέσµης των φωτονίων σε MeV και a, b είναι σταθερές χαρακτηριστικές του ανιχνευτή, που δίνονται συναρτήσει της % απόδοσης ε του ανιχνευτή, από τους παρακάτω τύπους: a = 2, ,4996 lnε + 0,0969 (lnε) 2 b = 1,315 0,02044 ε + 0,00012 ε Για απόδοση ε=37 % (Eurisys) προκύπτει α=2,29 και β=1,307 φ/α : εκφράζει την ολική ασκέδαστη ροή ανά συγκέντρωση του ραδιονουκλιδίου στο έδαφος. Ο συντελεστής αυτός, που εξαρτάται από την πυκνότητα και τη σύσταση του εδάφους, την εξασθένιση της ακτινοβολίας στον αέρα και την κατανοµή της πηγής, υπολογίζεται από τη σχέση: π/ 2 s 0 2 Φ = 2π exp[ (a / ρ) ρz]r sin θ exp[-µ s (r - h/ω)]exp[-µ s ( h / ω)]drdθ 2 4πr 0 h/ω όπου: r: η απόσταση κάθε στοιχειώδη όγκου από τον ανιχνευτή ω= cosθ z: το βάθος σε cm από την επιφάνεια του εδάφους S 0 : η ακτινοβολία φωτονίων από το έδαφος ανά sec και cm 3 a: ο συντελεστής εξασθένισης του κάθε ραδιονουκλιδίου στο έδαφος ρ : η πυκνότητα του εδάφους σε gr/cm 3 µ α, µ s : οι συντελεστές συνολικής εξασθένισης της γ-ακτινοβολίας ανά cm στον αέρα και στο έδαφος ngy / h K : Είναι ο συντελεστής µετατροπής του ρυθµού δόσης ( ) Bq / Kgr 2 34

35 2.5 ΑΝΙΧΝΕΥΤΗΣ ΝaΙ Για την µέτρηση της ισοδύναµης ή βιολογικής δόσης της γ-ακτινοβολίας χρησιµοποιήθηκε ένας φορητός ανιχνευτής ιωδιούχου νατρίου (NaI). Ο ανιχνευτής αυτός περιβάλλεται από αλουµίνιο και διαθέτει φωτοπολλαπλασιαστή και καλώδιο σύνδεσης 14 ακίδων. Το µέγεθος του κρυστάλλου NaI είναι 76mm µήκος και 76mm διάµετρο. Ακόµη προσφέρει την δυνατότητα φασµατοσκοπίας, χωρίς ωστόσο να διαθέτει µεγάλη διακριτική ικανότητα. Τέλος έχει ανάλυση ενέργειας 8%. 35

36 3.1 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ ΜΕ Ε-PERM Μετρήσεις στο Εργαστήριο Πυρηνικής Τεχνολογίας και σε κλειστούς χώρους Οι µετρήσεις µε το σύστηµα E-PERM έγιναν στο Εργαστήριο Πυρηνικής Τεχνολογίας του Α.Π.Θ.καθώς και στα διάφορα σπίτια. Χρησιµοποιήθηκαν θάλαµοι τύπου S και L µε electret µικρής διάρκειας (µπλε). Οι µετρήσεις για όλους τους θαλάµους πραγµατοποιούνταν καθ όλη τη διάρκεια που είχαµε τις µετρητικές διατάξεις στους διάφορους χώρους µέτρησης. Από αυτές τις µετρήσεις λαµβάνουµε την συγκέντρωση του Ραδονίου σε Bq/m 3. Στο παρακάτω διάγραµµα φαίνεται η µεταβολή της συγκέντρωσης του Ραδονίου για τις µετρήσεις που έγιναν µε θαλάµους L και S µε electret µικρής διάρκειας. Η µέση, µέγιστη και ελάχιστη τιµή του συνόλου των µετρήσεων είναι αντίστοιχα: 75,86 Bq/m 3, 181 Bq/m 3 και 23,60 Bq/m 3 για τον θάλαµο L, ενώ για τον θάλαµο S 43,15 Bq/m 3, 154 Bq/m 3 και 14,15 Bq/m 3 αντίστοιχα. 200,00 180,00 160,00 Συγκέντρωση ραδονίου (Bq/m3) 140,00 120,00 100,00 80,00 60,00 40,00 eperm L "eperm S" 20,00 0, Α/Α Χώρων µέτρησης ιάγραµµα 1: Συγκέντρωση ραδονίου για όλους τους χώρους µέτρησης από τα eperm L και eperm S 36

37 3.2 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ ΜΕ ΤΟ ALPHA GUARD Οι µετρήσεις µε το όργανο Alphaguard έγιναν στο Εργαστήριο Πυρηνικής Τεχνολογίας του Αριστοτελείου Πανεπιστηµίου Θεσσαλονίκης καθώς και σε άλλους κλειστούς χώρους για χρονικό διάστηµα επτά ηµερών έκαστη.οι µετρήσεις γινόταν κάθε 10 λεπτά. Από αυτές λαµβάναµε τη συγκέντρωση του Ραδονίου σε Bq/m 3. Στο διάγραµµα 2 φαίνεται η διακύµανση της συγκέντρωσης του Ραδονίου, σε Bq/m 3, ανά µέτρηση. Επίσης, στο διάγραµµα 3 φαίνεται η µεταβολή της συγκέντρωσης του ραδονίου µιας τυπικής µέτρησης απο τις 25 που πραγµατοποιήθηκαν στην πόλη της Θεσσαλονίκης,όπως αυτή εξάγεται από το Alphaguard µε το λογισµικό Alpha expert. Συγκέντρωση Ραδονίου από Alphaguard Bq/m Σπίτια ιάγραµµα 2: Συγκέντρωση ραδονίου για όλους τους χώρους µέτρησης από Alphaguard 37

38 INDOOR RADON 70 NUCLEAR TECHNOLOGY LABORATORY Rn-222 in Bq/m :00: :00: :00: :00: :00: :00: :00: :00: :00: :00:00 DAYS ιάγραµµα 3: Μεταβολή της συγκέντρωσης ραδονίου µιας τυχαίας µέτρησης από Alphaguard,µε χρήση του λογισµικού Alpha expert 3.3 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ ΜΕ ΤΟ SILENA Με το όργανο Silena µετρήθηκαν οι συγκεντρώσεις του Ραδονίου, Θορονίου και των θυγατρικών τους στο Εργαστήριο Πυρηνικής Τεχνολογίας του Αριστοτελείου Πανεπιστηµίου Θεσσαλονίκης καθώς και στα διάφορα σπίτια. O κύκλος των µετρήσεων διαρκούσε 4 ώρες και γίνονταν καθηµερινά για το ίδιο χρονικό διάστηµα των επτά ηµερών. Μια φορά την ηµέρα αλλάζονταν το φίλτρο, στο τέλος ενός τυχαίου (από τους έξι) κύκλους µετρήσεων. Στα παρακάτω διαγράµµατα 4 και 5 φαίνεται η διακύµανση της συγκέντρωσης του Ραδονίου και του Θορονίου για την κάθε µέτρηση. 38

39 RADON Ισοδύναµη συγκέντρωση Ραδονίου (Bq/m3) 80,00 70,00 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00 0, Α/Α χώρων µετρήσεων ιάγραµµα 4: Iσοδύναµη συγκέντρωση ραδονίου (Rn-222 EEC) για ό- λους τους χώρους από Silena. THORON Ισοδύναµη συγκέντρωση Θορονίου (Bq/m3) 4,00 3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0, Α/Α χώρων µετρήσεων ιάγραµµα 5: Ισοδύναµη συγκέντρωση θορονίου (Rn-220 EEC) για ό- λους τους χώρους από Silena. 3.4 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ ΜΕ ΑΝΙΧΝΕΥΤΗ HPGe Με τον ανιχνευτή υπερκαθαρού Γερµανίου HPGe πραγµατοποιήθηκαν µετρήσεις σε διάφορους κλειστούς χώρους στην πόλη της Θεσσαλονίκης,καθώς και στο εργαστήριο πυρηνικής τεχνολογίας της Πολυτεχνικής Σχολής του Αριστοτελείου Πανεπιστηµίου. Ο χρόνος µέτρησης είναι 1000 δευτερόλεπτα. Από την ανάλυση των µετρήσεων δηµιουργήθηκαν τα φάσµατα, τα οποία παρατίθονται στο παράρτηµα. Στα φάσµατα αυτά διακρίνονται οι σηµα- 39

40 ντικότερες φωτοκορυφές, όπως του Cs-137, K-40 των ισοτόπων Pb-212, Tl- 208, Ac-228 της σειράς Θορίου και των ισοτόπων Pb-214 και Bi-214 της σειράς Ουρανίου.Παρατίθενται ενδεικτικά δυο διαγράµµατα µε το µεν πρώτο να απεικονίζει τo συνολικό ρυθµό από γ-ακτινοβολία που µετρήθηκε στους διάφορους χώρους,ενώ στο δεύτερο φαίνεται ξεχωριστά το πώς επιδρά η σειρά ουρανίου και η σειρά θορίου,αλλά και το Κ-40 στην συνολικά εκπεµπόµενη γ- ακτινοβολία. Συνολική γ-ακτινοβολία από HPGe 100,00 80,00 ngy/h 60,00 40,00 20,00 0, Σπίτια ιάγραµµα 6: Ρυθµός απορροφούµενης δόσης γ-ακτινοβολίας για όλους τους χώρους, από ανινευτή HPGe. 40,00 35,00 30,00 Uranium series Thorium series K-40 ngy/h 25,00 20,00 15,00 10,00 5,00 0, Σπίτια ιάγραµµα 7: Ρυθµός απορροφούµενης δόσης γ-ακτινοβολίας για τι σειρές Ουρανίου, Θορίου και Κ-40 όλων των µετρούµενων χώρων, από α- νιχνευτή HPGe. 40

41 3.5 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ ΜΕ ΑΝΙΧΝΕΥΤΗ ΙΩ ΙΟΥ- ΧΟΥ ΝΑΤΡΙΟΥ Παρατίθεται ενδεικτικά ένα διάγραµµα της µεταβολής της ισοδύναµης δόσης γ-ακτινοβολίας που µετρήθηκε µε τον ανιχνευτή ΝaI στα διάφορα σπίτια καθώς και στο εργαστήριο πυρηνικής τεχνολογίας γ-ακτινοβολία σε nsv/h Α/Α Χώρων µέτρησης ιάγραµµα 8 : Ισοδύναµη δόση γ-ακτινοβολίας από ανιχνευτή ΝaΙ. 41

42 4.1 ΓΕΝΙΚΑ Οι µετρήσεις του Ραδονίου και των θυγατρικών του πραγµατοποιήθηκαν στο εργαστήριο πυρηνικής τεχνολογίας του Α.Π.Θ. καθώς και σε διάφορους κλειστούς χώρους. Η κάθε µέτρηση είχε διάρκεια επτά ηµέρες. Με την βοήθεια των µετρήσεων αυτών έγινε µια καταγραφή της διακύµανσης της συγκέντρωσης του Ραδονίου και των θυγατρικών του κατά την χρονική αυτή περίοδο. Επίσης µας δόθηκε η δυνατότητα να συγκρίνουµε και να αξιολογήσου- µε τις τρεις µετρητικές διατάξεις που χρησιµοποιήθηκαν: το σύστηµα Ε-PERM και τα όργανα ALPHGUARD, SILENA. Οι µετρήσεις που έχουν παρατεθεί στο Κεφάλαιο 3 ως γραφήµατα και στο παράρτηµα µε τη µορφή πινάκων προέκυψαν ύστερα από την επεξεργασία των συνολικών µετρήσεων γι αυτές τις περιόδους. Κατά την επεξεργασία αφαιρέθηκαν οι µετρήσεις που θεωρήθηκαν λανθασµένες και οφείλονταν είτε σε βλάβες των οργάνων, είτε σε διακοπές ή πτώσεις τάσης, είτε σε λανθασµένη τοποθέτηση φίλτρων. Παράλληλα πραγµατοποιήθηκαν µετρήσεις γ-ακτινοβολίας µε τη µέθοδο της in situ γ-φασµατοσκοπίας και επιχειρήθηκε να βρεθεί εάν υπάρχει συσχέτιση µεταξύ της απορροφούµενης δόσης της γ-ακτινοβολίας από τη σειρά Ουρανίου και της συγκέντρωσης του Ραδονίου. Επίσης, αναζητήθηκε η συσχέτιση µεταξύ απορροφούµενης δόσης της γ-ακτινοβολίας από τη σειρά Ουρανίου και Θορίου και της ισοδύναµης συγκέντρωσης του Ραδονίου και Θορονίου αντίστοιχα.τέλος πραγµατοποιήθηκε συσχέτιση µεταξύ της ισοδύνα- µης δόσης γ-ακτινοβολίας µεταξύ των ανιχνευτών HPGe και NaI. 4.2 ΕΠΙ ΡΑΣΗ ΤΟΥ ΑΕΡΙΣΜΟΥ ΤΩΝ ΚΛΕΙΣΤΩΝ ΧΩΡΩΝ ΣΤΙΣ ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΕΙΣ ΡΑ ΟΝΙΟΥ-ΘΟΡΟΝΙΟΥ Είναι γνωστό ότι η συγκέντρωση του ραδονίου είναι πολύ µικρότερη τους θερινούς µήνες, από ότι τους χειµερινούς. Το γεγονός αυτό οφείλεται στο ότι κατά τους θερινούς µήνες, λόγω των µεγάλων θερµοκρασιών που επικρα- 42

43 τούν, η ανάγκη αερισµού των εσωτερικών χώρων γίνεται επιτακτική, µε αποτέλεσµα να έχουµε συνεχή ανανέωση του αέρα στο χώρο και κατά συνέπεια µικρές συγκεντρώσεις ραδονίου. Αυτό ήταν ένα δεδοµένο που δεν θέλαµε να αγνοήσουµε, αλλά αντιθέτως, να συµπεριλάβουµε και να αναδείξουµε µέσα από τα αποτελέσµατα των µετρήσεων. Για αυτό το λόγο οι µετρήσεις διεξήχθησαν σε 25 κατοικίες (διαµερίσµατα και µονοκατοικίες) εντός κι εκτός της πόλης της Θεσσαλονίκης, όπως και δύο πρόσθετες στο εργαστήριο πυρηνικής τεχνολογίας του Α.Π.Θ, τόσο κατά τους θερινούς όσο και κατά τους χει- µερινούς µήνες. Την επίδραση του αερισµού σε έναν κλειστό χώρο, όσον αφορά τη συγκέντρωση του Ραδονίου, µπορούµε να τη διαπιστώσουµε παρατηρώντας τις συγκεντρώσεις του Ραδονίου κατά τη διάρκεια µιας τυχαίας ηµέρας. Στο διάγραµµα που ακολουθεί, φαίνεται η µεταβολή της συγκέντρωσης του ραδονίου,όπως προκύπτει από τις µετρήσεις µε το Alpha guard, γιατί µε αυτό το όργανο οι µετρήσεις γίνονται κάθε 10 λεπτά, οπότε έχουµε µια καλύτερη εικόνα της πορείας της συγκέντρωσης του Ραδονίου κατά τη διάρκεια µιας ηµέρας. Η επίδραση του αερισµού δεν έχει καµία επίπτωση στα αποτελέσµατα των µετρήσεων για το θορόνιο. Από το παρακάτω διάγραµµα µπορούµε να δούµε ξεκάθαρα ότι µέχρι το χρονικό σηµείο της προσέλευσης ανθρώπων σε ένα χώρο η συγκέντρωση του ραδονίου κυµαίνεται σε πολύ υψηλότερες συγκεντρώσεις σε σχέση µε το χρονικό διάστηµα που στο χώρο βρίσκονται οι διαµένοντες. Μετά την αποχώρηση τους διαπιστώνουµε ότι η συγκέντρωση του Ραδονίου αυξάνεται µέχρι και την επόµενη προσέλευση αυτών. 43

44 προσέλευση π ροσωπ ικού Συγκέντρωση ραδονίου (Βq/m 3 ) αναχώρηση π ροσωπ ικού :00: :00: :00: :00: :00:00 Hours :00: :00: :00:00 ιάγραµµα 9: Μεταβολή της συγκέντρωσης ραδονίου για µια τυχαία µέρα, από Alphaguard. 4.3 ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΟΡΓΑΝΩΝ Οι συγκρίσεις που θα γίνουν σ αυτό το κοµµάτι της διπλωµατικής µεταξύ των τριών οργάνων που χρησιµοποιήθηκαν για τις µετρήσεις µέσα στο εργαστήριο Πυρηνικής Τεχνολογίας, θα δώσουν σαφείς πληροφορίες για την αξιοπιστία των οργάνων. Η σύγκριση που θέλουµε να κάνουµε δεν µπορεί να πραγµατοποιηθεί και για τα τρία όργανα συνολικά. Αυτό γιατί, τα µεν δυο πρώτα όργανα (Alpha Guard και e-perm) µετράνε συγκέντρωση Ραδονίου, το δε Silena µετράει ι- σοδύναµη συγκέντρωση (EEC) Ραδονίου και Θορονίου. Οι συγκρίσεις που θα γίνουν θα πραγµατοποιηθούν µεταξύ των οργάνων, όπως αυτά έχουν οµαδοποιηθεί πιο πάνω. 44

45 4.3.1 Σύγκριση µεταξύ Alpha Guard και συστήµατος e-perm Οι συγκρίσεις αυτές έγιναν µεταξύ των µέσων τιµών των µετρήσεων του Alpha Guard και των αντίστοιχων µετρήσεων µε τους θαλάµους e-perm. Για τις µετρήσεις που έγιναν µε αυτά τα δυο όργανα µπορούµε να θεωρήσουµε ότι το πιο αξιόπιστο από αυτά είναι το Alpha Guard. Αυτό διότι, αφενός µεν προσεγγίζει µε πολύ µεγάλη ακρίβεια την πραγµατική συγκέντρωση του Ραδονίου, λόγω του µεγάλου αριθµού των µετρήσεων που πραγµατοποιεί, αφετέρου δε χρησιµοποιεί ένα πιο εξελιγµένο σύστηµα µέτρησης. Στο παρακάτω διάγραµµα 10 φαίνεται η συγκέντρωση του ραδονίου µεταξύ Alpha Guard και των θαλάµων S και L µε electret µικρής διάρκειας για το χρονικό διάστηµα των επτά ηµερών που διαρκούσε η κάθε µέτρηση. Όπως παρατηρούµε οι τιµές των συγκεντρώσεων του Alpha Guard και του θαλάµου «S» µε electret µικρής διάρκειας είναι παραπλήσιες για όλεςτις µετρήσεις (µέγιστη απόκλιση από Alpha Guard 10,68% και ελάχιστη 0,94%), σε αντίθεση µε αυτές του θαλάµου «L» που παρουσιάζουν απόκλιση έως και 43,99% από τις τιµές του Alpha Guard. To γεγονός αυτό οφείλεται στο ότι τo electret µε θάλαµο S έχει µεγαλύτερη διακριτική ικανότητα Alphaguard eperm S eperm L 140 Rn(Bq/m3) Α/Α Χώρων µέτρησης ιάγραµµα 10: Συγκέντρωση ραδονίου για όλους τους χώρους µέτρησης,από Alphaguard,eperm L και eperm S. 45