Ραδιολογικές μετρήσεις κτηρίων ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΕΠΙ ΤΟΠΟΥ (IN SITU)

Ραδιολογικές μετρήσεις κτηρίων ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΕΠΙ ΤΟΠΟΥ (IN SITU) Εργαστήριο Ραδιολογικών Μετρήσεων Αλεξάνδρειο Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Θεσσαλονίκης

Ραδιενέργεια Ραδιενέργεια είναι η διαδικασία κατά την οποία ένα ασταθές άτομο, στην προσπάθειά του να γίνει σταθερό, εκπέμπει ακτινοβολία. Η αυθόρμητη διάσπαση πυρήνων με εκπομπή υποατομικών σωματιδίων μεταξύ των οποίων είναι τα άλφα και βήτα ή ηλεκτρομαγνητικών ακτίνων που ονομάζονται ακτίνες X και ακτίνες γ Η ραδιενέργεια μετριέται σε αποδιεγέρσεις ανά δευτερόλεπτο (dps) 1 dps = 1 Becquerel (Bq) 1 Curie (Ci) = 3.7 x 10 10 Bq (dps)

Δόση Κατά την έκθεση σε ιοντίζουσα ακτινοβολία, ενέργεια εναποτίθεται στα κύτταρα των ακτινοβολούμενων ιστών. Η βιολογική επίδραση της ακτινοβολίας εξαρτάται από διάφορους παράγοντες: Τον τύπο της ακτινοβολίας (π.χ. Άλφα, βήτα, γάμμα κλπ.) Την ενέργεια της ακτινοβολίας και τον ρυθμό με τον οποίο εναποτέθηκε η ενέργεια αυτή Τον ιστό που ακτινοβολήθηκε (δηλ. την ευαισθησία του στην ακτινοβολία)

Εργαστηριακές Μετρήσεις γ-φασματοσκοπία Ανιχνευτής HPGe

Ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία

κρούσεις/95000s 5000 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 Φάσμα ανιχνευτή HPGe 212 Pb 214 Pb 208 Tl 214 Bi 137 Cs 228 Ac 40 K 208 Tl 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 Ενέργεια (kev)

Απόδοση ανιχνευτή HPGe Απόλυτη απόδοση: Εσωτερική απόδοση : Απόδοση (cps/gps) 0,045 0,04 0,035 0,03 0,025 0,02 0,015 0,01 0,005 0 y = 18,15x -1,26 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 Ενέργεια (kev)

Υπολογισμός Συγκέντρωση Ραδιενέργειας A: συγκέντρωση ραδιενέργειας του νουκλιδίου(bq/kg). cps: ασκέδαστος αριθμός κρούσεων ανά δευτερόλεπτο που ανιχνεύθηκαν μόνο από την γ-ακτινοβολία. ε: Απόλυτη απόδοση του ανιχνευτή για την συγκεκριμένη ενέργεια, γεωμετρία και πυκνότητα. FY: Πιθανότητα εκπομπής γ-ακτινοβολίας κατά την διάσπαση του πυρήνα. M: Η μάζα του δείγματος(kg).

GAMMA SPECTROMETRY MEASUREMENTS No Material 40 K 232 Th 238 U 226 Ra 214 Pb/ 214 Bi 137 Cs (Bq kg -1 ) 1 Granite salmon Κ - Chinese 1177 80 50 66 54 2 Granite - Florina 710 45 35 41 38 3 Granodiorite 1043 125 70 139 99 4 Slate - Chalkidiki BDL 19 11 17 13 5 Marble - Kavala BDL 1 3 3 1 6 Marble - Thassos BDL BDL 1 3 BDL 7 Marble - Drama BDL BDL 1 3 BDL 8 Marble - Nevrokopi BDL BDL 15 23 18 9 Sand 526 27 19 22 19 10 Porcelain Tile Beige -Italy 798 56 50 57 53 11 Porcelain Tile Gray -Italy 529 49 47 49 46 12 Ceramic Tile Beige -Italy 877 61 38 46 44 13 Ceramic Tile White - Greece 491 72 60 77 73 0.5 14 Rhyolite 1880 171 98 80 59 15 Red Brick KΕΒΕ 648 43 25 25 22 16 Red Brick Chalkidiki 676 62 28 25 26 0.4 17 Red Brick Chalkis 643 37 25 25 22 18 Red Brick Chalastra 661 48 25 37 33 1.4 19 Concrete interbeton C16/20 16 2 14 38 22 20 Concrete interbeton C20/25 18 2 15 31 19 21 Cement Brick - Serres 38 3 6 8 5 0.3 22 YTONG 183 12 14 14 10 23 Cement Brick - Kilkis 5 2 17 34 27 24 Plaster 451 21 19 16 17 25 Plasterboard BDL BDL 5 BDL BDL Below Detection Limit 4 0.1 1 0.8 0.2 0.2

Ευρωπαική οδηγία που αφορά την φυσική ραδιενέργεια των δομικών υλικών Ενεργός δόση που υπερβαίνει το 1 msv y -1 θα πρέπει να εκτιμάται από απόψη ακτινοπροστασίας. κριτήρια της δόσης σε εθνικό επίπεδο 0.3-1 msv y -1 επιπρόσθετα στην γάμμα δόση που λαμβάνεται σε εξωτερικούς χώρους (50 ngy/h)

GAMMA SPECTROMETRY MEASUREMENTS No Material 40 K 232 Th 238 U 226 Ra 214 Pb/ 214 Bi 137 Cs I (Bq kg -1 ) 1 C12/15-Thermi 16 3 19 28 17 0,11 2 C20/25 Τhessaloniki 26 3 24 38 26 0,15 3 C30/37 Αlexandroupoli 177 12 21 33 22 0,23 4 Cement 158 21 86 132 103 0,60 5 Cement 124 13 40 69 52 0,34 6 Cement 233 11 9 14 11 0,18 7 Cement Brick - Kilkis 5 2 17 34 27 0,13 8 Cement Brick - Serres 38 3 6 8 5 0,3 0,05 9 Cement White 4 2 10 12 8 0,05 10 Ceramic tile 754 41 26 25 24 0,54 11 Ceramic Tile Beige -Italy 877 61 38 46 44 0,75 12 Ceramic Tile White - Greece 491 72 60 77 73 0,5 0,78 13 Clayey soils-ateith 687 51 30 36 27 0,60 14 Clayey soils-kilkis 702 59 40 39 29 0,66 15 Concrete 33 2 5 11 6 0,06 16 Concrete 42 2 10 22 14 0,10 17 Concrete interbeton C16/20 16 2 14 38 22 0,14 18 Concrete interbeton C20/25 18 2 15 31 19 0,12 19 Fire clay brick 502 64 40 51 44 0,66 20 Fire clay brick 303 145 117 141 123 0,2 1,30 21 Fire clay brick 816 75 40 52 44 0,82 22 Fire clay brick 656 46 28 36 21 0,57 23 Fire clay brick 638 50 30 36 30 0,55 0,58 24 Gneiss-Komotini 227 19 15 24 19 0,25 25 Granite - Florina 710 45 35 41 38 0,60 26 Granite Chalkidiki 347 74 37 42 30 0,63 27 Granite salmon Κ - Chinese 1177 80 50 66 54 1,01 28 Granodiorite 1043 125 70 139 99 1,44 29 Granodiorite-kavala 640 69 42 51 46 0,73 30 Gravel 4 0,1 13 19 17 0,07 31 Iron 4 0,1 1 2 0,2 0,01 32 Iron 4 0,1 1 0,8 0,2 0,00 33 Iron-Sidenor 4 0,1 1 0,8 0,2 0,2 0,00

GAMMA SPECTROMETRY MEASUREMENTS No Material 40 K 232 Th 238 U 226 Ra 214 Pb/ 214 Bi 137 Cs I 34 Limestone Grevena 4 0,1 8 12 9 0,04 35 Limestone Lakoma 16 4 8 13 8 0,13 0,07 36 Marble - Drama 4 0,1 1 3 0,2 0,01 37 Marble - Kavala 4 1 3 3 1 0,02 38 Marble - Nevrokopi 4 0,1 15 23 18 0,08 39 Marble - Thassos 4 0,1 1 3 0,2 0,01 40 Marble Crystallina-Thasos 4 0,1 2 2 2 0,01 41 Mortar 448 22 39 48 33 0,42 42 Mortar 431 19 33 43 30 0,38 43 Plaster 451 21 19 16 17 0,31 44 Plasterboard 4 0,1 5 0,8 0,2 0,00 45 Porcelain Tile Beige -Italy 798 56 50 57 53 0,74 46 Porcelain Tile Gray -Italy 529 49 47 49 46 0,58 47 Red Brick Chalastra 661 48 25 37 33 1,4 0,58 48 Red Brick Chalkidiki 676 62 28 25 26 0,4 0,62 49 Red Brick Chalkis 643 37 25 25 22 0,48 50 Red Brick KΕΒΕ 648 43 25 25 22 0,51 51 Rhyolite 1880 171 98 80 59 1,75 52 Sand 526 27 19 22 19 0,38 53 Sandgravel 4 0,1 14 21 18 0,07 54 Sandstone Grevena 35 2 5 8 5 0,05 55 Sandstone Grevena 364 18 18 21 19 0,28 56 Sandstone-Plomari 202 20 18 35 23 0,28 57 Sandy soil 149 5 4 5 3 0,09 58 Sandy soil Toroni 612 19 11 18 9 1,81 0,36 59 Slate - Chalkidiki 4 19 11 17 13 0,15 60 Sschist-Thessaloniki 4 7 7 11 8 0,07 61 Vasaltis Chios 594 42 50 69 58 0,32 0,64 62 Wood-Beech 20 0,1 1 0,8 0,2 3,04 0,01 63 Wood-Oak 4 0,1 1 0,8 0,2 0,44 0,00 64 YTONG 183 12 14 14 10 0,17

Εκτίμηση δόσης σε εσωτερικούς χώρους Υπολογισμός συντελεστή ανοικοδόμησης

Monte Carlo προσομοιώσεις (4π γεωμετρία) z y x Σχήμα 3-1. Α τρόπος προσομοίωσης εσωτερικού χώρου. 1 ος τρόπος προσομοίωσης εσωτερικού χώρου 2 ος τρόπος Σχήμα προσομοίωσης 3-2. Β τρόπος εσωτερικού χώρου. χώρου

Συντελεστές ανοικοδόμησης για διαφορετικούς τρόπους προσομοίωσης 7,00E-01 6,00E-01 5,00E-01 Dunsc./Dtotal 4,00E-01 3,00E-01 2,00E-01 mcnp 4X4X3, τοίχοι 20cm mcnp 4X4X3, τοίχοι 7+6+7 cm wall 1,00E-01 0,00E+00 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 Ενέργεια (kev)

Συντελεστές ανοικοδόμησης για διαφορετικά πάχη τοίχων 8,00E-01 7,00E-01 Dunsc/Dtotal 6,00E-01 5,00E-01 4,00E-01 3,00E-01 MCNP 4π 10cm MCNP 4π 20cm MCNP 4π 30cm 2,00E-01 0 1000 2000 3000 4000 Ενέργεια (kev)

Συντελεστές ανοικοδόμησης για διαφορετικές πυκνότητες πλίνθων 9,00E-01 8,00E-01 7,00E-01 Dunsc/Dtotal 6,00E-01 5,00E-01 4,00E-01 3,00E-01 2,00E-01 MCNP 4π 10cm ρb=2.2 ρc=1.3 MCNP 4π 10cm ρb=1.8 ρc=1.3 MCNP 4π 10cm ρb=1.4 ρc=1.3 MCNP 4π 10cm ρb=1 ρc=1.3 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 Ενέργεια (kev)

Συντελεστές ανοικοδόμησης για διαφορετικές διαστάσεις χώρων Duns/Dtotal 7,00E-01 6,50E-01 6,00E-01 5,50E-01 5,00E-01 4,50E-01 4,00E-01 3,50E-01 3,00E-01 2,50E-01 2,00E-01 MCNP 4π 20cm 4X4X3 MCNP 4π 20cm 2X2X3 MCNP 4π 20cm 3X3X3 0 1000 2000 3000 4000 Ενέργεια (kev)

Dunsc/Dtotal Συντελεστές ανοικοδόμησης για διαφορετικές εκπομπές φωτονίων 7,00E-01 6,50E-01 6,00E-01 5,50E-01 5,00E-01 4,50E-01 4,00E-01 3,50E-01 3,00E-01 2,50E-01 2,00E-01 MCNP 4π ίδια Bq/kg MCNP 4π μόνο από πάτωμα εκπομπή γ 0 1000 2000 3000 4000 Ενέργεια (kev)

MCNP Nuclide Energy (kev) Intensity (%) ngy/h / Bq/kg U Series Pb-214 241,9 7,6 0,003773 Pb-214 295,2 18,9 0,012503 Pb-214 352 36,3 0,001985 Ra-226 186 3,9 0,001296 Bi-214 609,4 42,8 0,066324 Bi-214 665,6 1,4 0,002294 Bi-214 768,4 4,8 0,002321 Bi-214 806,2 1,1 0,006637 Bi-214 934 3,1 0,004333 Bi-214 1120,4 15 0,01638 Bi-214 1155,3 1,7 0,004172 Bi-214 1238,2 6,1 0,012465 Bi-214 1281 1,5 0,00402 Bi-214 1377,7 4,3 0,006834 Bi-214 1401,6 1,5 0,007143 Bi-214 1408 2,6 0,004226 Bi-214 1509,3 2,2 0,059625 Bi-214 1661,4 1,16 0,008503 Bi-214 1729,8 3,2 0,005173 Bi-214 1764,6 16,7 0,008075 Bi-214 1847,6 2,3 0,000596 Bi-214 2118,7 1,3 0,000355 Bi-214 2204,3 5,3 0,001468 Bi-214 2448 1,65 0,000476 total 0,387048 Cs-137 661,6 85 0,036161 K-40 1460,8 10,7 0,132935 ngy/h ανά Bq/kg Nuclide Energy intensity MCNP Th series ngy/h / Bq/kg Ac-228 129,1 3,03 0,000506 Ac-228 154,2 1,02 0,000199 Ac-228 209,4 4,71 0,001641 Ac-228 270,3 3,9 0,002015 Ac-228 328 3,48 0,002166 Ac-228 338,4 12,4 0,00858 Ac-228 409,4 2,31 0,001818 Ac-228 463 4,8 0,004747 Ac-228 562,3 1,02 6,44E-05 Ac-228 755,2 1,14 0,001783 Ac-228 794,8 5,01 0,002716 Ac-228 835,6 1,88 0,007974 Ac-228 840,2 1,02 0,00317 Ac-228 911,1 30 0,055183 Ac-228 964,6 5,64 0,011275 Ac-228 968,9 18,1 0,035852 Ac-228 1459,2 1,08 0,011386 Ac-228 1495,8 1,09 0,005461 Ac-228 1587,9 3,84 0,011297 Ac-228 1620,6 1,51 0,002043 Ac-228 1630,4 2,02 0,00536 Bi-212 727,3 6,66 0,021611 Bi-212 785,5 1,11 0,002167 Ra-224 241 3,7 0,002072 Tl-208 377,4 2,34 0,001363 Tl-208 510,7 8,1 0,00972 Tl-208 583,1 31 0,041767 Tl-208 860,5 4,32 0,009038 Tl-208 2614,5 36 0,19303 Pb-212 238,6 44,6 0,021611 Pb-212 300,1 3,42 0,002167 total 0,503596

Εκτίμηση ραδιολογικού κινδύνου Σύμφωνα με την ICRP Η εκτίμηση του κινδύνου για εμφάνιση θανατηφόρου καρκίνου από ραδιολογική έκθεση και για όλες τις ηλικίες του πληθυσμού είναι 5.0 X10-2 Sv -1

Συμπερασματικά 4π γεωμετρία: a) Οι συντελεστές ανοικοδόμησης δεν επηρεάζονται από τον τύπο του πλίνθου (συμπαγής ή με οπές). b) Οι συντελεστές ανοικοδόμησης δεν επηρεάζονται για πάχη τοίχων μεγαλύτερα από 30cm c) Η πυκνότητα των πλίνθων δεν επηρεάζει σημαντικά τους συντελεστές d) Οι διαστάσεις του χώρου δεν επηρεάζουν τα αποτελέσματα. e) Για μη ομοιόμορφη κατανομή των νουκλιδίων οι διαφορές είναι μικρότερες του 10%. Χρήση των συντελεστών της 2γεωμετρίας με σφάλμα μικρότερο του 25%.

E-perm (Μέτρηση μεγάλου χρονικού διαστήματος) IN-SITU Μετρήσεις Ραδονίου Pylon (20 min μέτρηση-συλλογή αέρα)

Μετρήσεις μικρής διάρκειας στην Θεσσαλονίκη (Oct.14-Mar. 15) - Pylon instrument Αρ. Μετρήσεων 20 Γεωμετρικός μέσος (Bq/m 3 ): 23 Αριθμητικός μέσος (Bq/m 3 ): 36±42 Max (Bq/m 3 ): 182 Min (Bq/m 3 ): 4 Radon Concentration (Bq/m 3 ) 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 6:00 8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00 0:00 2:00 4:00 Time of Measurement

Μετρήσεις ραδονίου στην Θεσσαλονίκη (e-perm) Συγκέντρωση ραδονίου το καλοκαίρι (Ιούνιος 15-Αύγουστος 15) Θεσ/νίκη (Bq/m 3 ) Συγκέντρωση ραδονίου το χειμώνα (Δεκ. 14-Μαρ.15) Θεσ/νίκη (Bq/m 3 ) Αρ. Μετρήσεων: 15 Γεωμετρ. μέσος (Bq/m 3 ): 85 Αριθμητικ. μέσος (Bq/m 3 ): 89±28 Max (Bq/m 3 ): 161 Min (Bq/m 3 ): 52 Αρ. Μετρήσεων: 21 Γεωμετρ. μέσος (Bq/m 3 ): 142 Αριθμητικ. μέσος (Bq/m 3 ): 150±47 Max (Bq/m 3 ): 258 Min (Bq/m 3 ): 91

Μετρήσεις ραδονίου στην Θεσ/νίκη(e-perm) 45 Κατανομή συχνότητας(%) 40 35 30 25 20 15 10 5 0 0-40 40-80 80-120 120-160 160-200 200-240 240-280 280-320 Συγκέντρωση ραδονίου (Bq/m 3 )

Μετρήσεις ραδονίου στις Σέρρες (e-perm) Συγκέντρωση ραδονίου το καλοκαίρι (Ιούνιος 15-Ιούλιος 15) Σέρρες (Bq/m 3 ) Συγκέντρωση ραδονίου το χειμώνα (Δεκ.14-Μάρτιος 15) Σέρρες (Bq/m 3 ) Αρ. Μετρήσεων: 14 Γεωμετρ. μέσος (Bq/m 3 ): 75 Αριθμητικ. μέσος (Bq/m 3 ): 88±44 Max (Bq/m 3 ): 165 Min (Bq/m 3 ): 21 Αρ. Μετρήσεων: 22 Γεωμετρ. μέσος (Bq/m 3 ): 81 Αριθμητικ. μέσος (Bq/m 3 ): 97±55 Max (Bq/m 3 ): 231 Min (Bq/m 3 ): 21

Μετρήσεις ραδονίου στις Σέρρες (e-perm) 40 Κατανομή συχνότητας(%) 35 30 25 20 15 10 5 0 0-40 40-80 80-120 120-160 160-200 200-240 240-280 Συγκέντρωση ραδονίου τον χειμώνα (Bq/m 3 )

Μετρήσεις ραδονίου στις Σέρρες (e-perm) Χρονική συσχέτιση 250 Συγκέντρωση ραδονίου (Bq/m 3 ) 200 150 100 50 0 summer June-July 15 winter Feb-March 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Αύξων αριθμός μέτρησης

Μετρήσεις ραδονίου στη Δράμα (e-perm) Συγκέντρωση ραδονίου το καλοκαίρι (Ιούλιος-Αύγουστ. 2014) Δράμα (Bq/m 3 ) Συγκέντρωση ραδονίου το χειμών (Νοέμβ.-Δεκ. 2014) Δράμα (Bq/m 3 ) Αρ. Μετρήσεων: 14 Γεωμετρ. μέσος (Bq/m 3 ): 140 Αριθμητικ. μέσος (Bq/m 3 ): 152±48 Max (Bq/m 3 ): 333 Min (Bq/m 3 ): 68 Αρ. Μετρήσεων: 13 Γεωμετρ. μέσος (Bq/m 3 ): 157 Αριθμητικ. μέσος (Bq/m 3 ): 169±59 Max (Bq/m 3 ): 263 Min (Bq/m 3 ): 58

Κατανομή συχνότητας(%) Μετρήσεις ραδονίου στη Δράμα (e-perm) 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 50-100 100-150 150-200 200-250 250-300 300-350 Συγκέντρωση ραδονίου το καλοκαίρι (Bq/m 3 )

Συγκέντρωση ραδονίου (Bq/m 3 ) 350 300 250 200 150 100 Μετρήσεις ραδονίου στη Δράμα (e-perm) Χρονική συσχέτιση 50 summer July-Aug 14 winter Nov-Dec 14 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Αύξων αριθμός μέτρησης

COUNCIL DIRECTIVE 2013/59/EURATOM Article 75 The reference level applying to indoor external exposure to gamma radiation emitted by building materials, in addition to outdoor external exposure, shall be 1 msv per year Article 75 The reference levels for the annual average activity concentration in air shall not be higher than 300 Bq m 3

Εκτίμηση ραδιολογικού κινδύνου Σύμφωνα με την ICRP Ο συντελεστής μετατροπής της συγκέντρωσης του ραδονίου 100 Bq/m3 Σε ενεργό δόση θα είναι ίσος με 1.72 msv. Για κάθε 100 Bq/m 3 συγκέντρωσης ραδονίου ο σχετικός συντελεστής κινδύνου για εμφάνιση καρκίνου του πνεύμονα είναι 0,16 για παρατεταμένη έκθεση 30 ετών.

Συμπεράσματα Μετρήσεις ραδονίου στην Θεσσαλονίκη: Αριθμητικός μέσος 89±28 για καλοκαίρι, 150±47 για χειμώνα. Μετρήσεις ραδονίου στις Σέρρες: Αριθμητικός μέσος 88±44 για καλοκαίρι, and 97±55 για χειμώνα. Measurements in Drama using electret detectors: Αριθμητικός μέσος 152±68 για καλοκαίρι, and 169±59 για χειμώνα. Max > 200 Βq/m 3, μόνο μία μέτρηση πάνω από 300 Βq/m 3, COUNCIL DIRECTIVE 2013/59/EURATOM Article 74 The reference levels for the annual average activity concentration in air shall not be higher than 300 Bq m 3 Εποχιακή συσχέτιση στην διακύμανση του ραδονίου