Misure del “Radon”
Stage estivo 2004 - Alaimo Rita
INDICE
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Cos’è il Radon
Come si misura il Radon
Perché il nostro interesse nei confronti del radon?
Misure di radon indoor
Diffusione del radon indoor
Sistema per evidenziare la presenza del radon
Strumenti utilizzati:
RIVELATORE: Philon electronics inc model AB-5
portable radiation monitor
Scintillatore
Fotomoltiplicatore
Celle di lucas
Funzioni svolte dal rivelatore PYLON MODEL AB-5
Schema: principali operazioni svolte durante la fase di prelievo
Scelta del punto di lavoro ottimale
Tabella con discriminatore 4
Tabella con discriminatore 5
Tabella con discriminatore 6
Ricerca del punto di lavoro ottimale dell’AB-5
Misura del radon nel laboratorio
Misure effettuate
Normativa
Conclusioni finali
Glossario
Cos’è il Radon
Il radon è un gas radioattivo naturale, privo di odore, colore e
sapore. E’ una delle componenti più rilevanti della radioattività
naturale. Viene prodotto dal decadimento radioattivo dell’Uranio
naturale e generato da alcune rocce della crosta terrestre in
particolare da quelle vulcaniche come lave, tufi, graniti,
pozzolane ed in minor misura dall’acqua, nella quale può
disciogliersi (può essere presente nelle falde acquifere). Infine,
è nota la sua presenza in alcuni materiali da costruzione,
penetra in ambienti domestici chiusi attraverso fori o fessure
delle fondamenta, dei muri e dei pavimenti delle cantine,
rappresentando una seria minaccia per la salute umana (cancro
ai polmoni).
La grandezza che viene utilizzata
per esprimere la concentrazione di
radon é:
Bq/m3
(Becquerel per metro cubo)
ossia il numero di disintegrazioni
spontanee che avvengono nell’unità di
tempo, in una certa quantità d’isotopo.
Perché il nostro interesse nei
confronti del radon?
Il principale interesse nei confronti del radon, è che questo può provocare danni per la salute
dell’uomo, quindi cercheremo di individuare la quantità di radon e di confrontare i dati ottenuti
con la normativa che regola i limiti possibili della presenza di radon all’interno di abitazioni e sul
posto di lavoro.ll RADON si diffonde nell’aria ed è soggetto a decadimento producendo diversi
tipi di particelle radioattive che si depositano nell’aria.
Queste particelle espongono i polmoni alla radiazione α (alfa) ed aumentano il rischio di
comparsa di cancro ai polmoni.
Tale rischio è tanto più elevato quanto maggiore è la concentrazione di radon nell’ambiente e la
durata dell’esposizione allo stesso.
In ambiente aperti la concentrazione del RADON non raggiunge quasi mai livelli pericolosi, ma
filtrando attraverso il suolo nei luoghi chiusi (abitazioni, scuole, ambienti di lavoro come uffici,
banche, magazzini, biblioteche) vi si accumula, raggiungendo a volte anche alte concentrazioni, a
seconda delle caratteristiche geologiche del terreno, delle condizioni atmosferiche, dello stato
di ventilazione dei locali e dalla permeabilità.
Tale concentrazione è estremamente variabile, cambia nell’arco di una giornata (concentrazioni
più elevate di notte) e nel corso dell’anno. All’interno di un edificio le concentrazioni più elevate
si riscontrano principalmente nei locali seminterrati o interrati, dove è minore il ricambio di
aria.
E’ dunque importante valutare se ed in che misura il radon è presente in una abitazione e sul
luogo di lavoro, ed in generale in qualunque luogo ove si ha il soggiorno di persone per lunghi
periodi di tempo. Faremo quindi un monitoraggio all’interno del FISA.
Misura di radon indoor
Fattori che influenzano la
concentrazione di radon
Concentrazione
dl gas che
fuoriesce dal
suolo
Tipologia
edilizia
Contenuto di
radon nelle acque
impiegate nell’uso
domestico
Parametri che influenzano
il processo di trasporto
del radon attraverso gli
strati dei materiale
Coefficiente
di diffusione
Emanazione di
radon da parte di
materiali da
costruzione
porosità
Questo processo
dipende anche da
fattori ambientali
temperatura
umidità
pressione
Diffusione del radon indoor
Dal terreno raggiunge
l’edificio, a causa della
differenza di pressione
tra suolo e l’ambiente
chiuso. Penetra all’interno
attraverso:
Passaggi
degli
impianti
termici,
idraulici,
del gas
Materiali da
costruzione
Giunzione
pavimento
pareti
Fessure dei
pavimenti
Sistema per evidenziare la presenza
del radon
E’ possibile risalire alla presenza del
radon,attraverso l’utilizzo di un
dispositivo,il RIVELATORE. Tali
dispositivi si dividono in due tipi:
-I Rivelatori Passivi;
-I Rivelatori Attivi;
Il rivelatore da noi utilizzato è attivo. Tali tipi di rivelatori sono costituiti da
strumenti dotati di apparecchiature sensibili alle radiazioni α e permettono di
effettuare misure più attendibili rispetto a quelli passivi.
Strumenti utilizzati
-Catena

di rivelazione formato da 3 parti:
Parte attiva (genera l’effetto) chiamato scintillatore;

Parte che trasforma il segnale iniziale in impulso di tensione,

Parte che analizza il segnale (parte elettronica);
chiamato fotomoltiplicatore;
-Stampante permette di avere una copia dei conteggi effettuati;
-
Monitor collegato al rivelatore, che permette di dare i comandi da
eseguire;
RIVELATORE: Pylon electronics inc model AB-5
portable radiation monitor
Stampante che
indica i conteggi
monitor
display
Interruttore
on/off
Celle di lucas 300A
(scintillatore)
Pulsanti
principali di
comando
SCINTILLATORE
Le celle di Lucas (scintillatore) sono costituite da tubi cilindrici metallici, il
cui interno è ricoperto da solfuro di zinco. Il solfuro di zinco, ogni
qualvolta viene colpito da una particella alfa o elettroni (o in genere
particelle cariche), emette un certo numero di fotoni (nel visibile), i quali
possono essere rivelati e quantificati tramite appositi fotomoltiplicatori.
Molte sostanze scintillano quando sono bombardate con radiazioni nucleari,
questi fatti sono tutti riconducibili alla emissione per fluorescenza (per
eccitazione). Le celle di Lucas hanno un’efficienza molto elevata (vicina al
70 %) in quanto il percorso delle particelle α (alfa) nel solfuro di zinco è di
pochi “micrometri” [μm] di conseguenza la probabilità di urtare contro il
solfuro di zinco e quindi di produrre fotoni, è molto alta.
Elaborando il segnale uscente dai fotomoltiplicatori, è possibile selezionare
gli eventi in funzione dell’energia della particella incidente ed eliminare così
quei segnali non oggetto di indagine come per esempio elettroni o raggi
gamma. Se convogliamo nella cella un quantitativo di aria in cui è presente
del Radon, avremo quindi una misura dell’attività del gas radioattivo
contenuto in essa.Parte dei fotoni prodotti dal solfuro di zinco vengono
intercettati dal fotomoltiplicatore il quale fornirà in uscita un segnale
proporzionale alla energia e massa a carica della particella che ha generato
il fenomeno. Il segnale in questione , all’ingresso del radon, viene
trasformato in un impulso digitale ed inviato ad un apposito contatore.
FOTOMOLTIPLICATORE
Questo strumento è basato sull‘
effetto fotoelettrico, che
permette di amplificare
notevolmente un segnale luminoso,
trasformandolo in una corrente
elettrica. Quando una radiazione
luminosa incide sull'elemento
sensibile che nel fotomoltiplicatore
funge da catodo
(fotocatodo),questo emette
elettroni per effetto
fotoelettrico, che vengono
convogliati da un campo elettrico
su una serie di dinodi.
In ciascun dinodo gli elettroni si
moltiplicano in un processo a
cascata.
A seconda dell'elemento utilizzato
come catodo, si possono costruire
fotomoltiplicatori sensibili non solo
alla luce visibile, ma a tutto lo
spettro elettromagnetico che va
dai raggi X all'infrarosso.
SCINTILLATORE
FOTOCATODO
LUCE
DINODI
FASCI DI
ELETTRONI
ANODO
Funzioni svolte dal rivelatore PYLON
MODEL AB-5
IL RIVELATORE DA NOI UTILIZZATO E’ IL PYLON MODEL AB-5.
L'ARIA VIENE ASPIRATA TRAMITE UNA POMPA ALL'INTERNO DELLA
CELLA DI LUCAS DOVE ARRIVA DOPO ESSERE PASSATA ATTRAVERSO
UN FILTRO, CHE PERMETTE IL PASSAGGIO DELLA PARTICELLE
GASSOSE, AL FINE DI EVITARE L'INGRESSO NELLA CELLA DI
POLVERE E DEI PRODOTTI DEL DECADIMENTO DEL RADON CHE SONO
ANCH'ESSI ALFA EMETTITORI E CHE FAREBBERO AUMENTARE IL
NUMERO DI CONTEGGI, FALSANDO LA MISURA.
L'INTERNO DELLA CELLA DI LUCAS E' RIVESTITO DA SOLFURO DI
ZINCO ATTIVATO DALL'ARGENTO (ZnS(Ag)). IL RADON, DECADENDO,
EMETTE PARTICELLE α , CHE INCIDONO SUL RIVESTIMENTO
INTERNO CHE HA LA FUNZIONE DI SCINTILLATORE. LO
SCINTILLATORE EMETTE LUCE SE ATTRAVERSATO DA UNA
RADIAZIONE IONIZZANTE, COME QUELLA α. LA LUCE EMESSA
VIENE COLLIMATA VERSO IL FOTOMOLTIPLICATORE CHE
TRASFORMA IL SEGNALE DI LUCE IN UN SEGNALE ELETTRICO.
IL FOTOMOLTIPLICATORE E’ FORMATO DA UN FOTOCATODO CHE
TRASFORMA I FOTONI IN ELETTRONI CHE VENGONO
MOLTIPLICATI DAI DIODI SINO A FORMARE UN SEGNALE DI
CORRENTE.
MISURA DI UNA
SOSTANZA A NOI
Già NOTA(per la scelta
RICERCA DEL PUNTO DI
LAVORO OTTIMALE
di lavoro ottimale)
MISURA DELLA
CONCENTRAZIONE DI RADON
(all’interno del FISA nel weekend)
SCELTA DEL PUNTO
DI LAVORO
OTTIMALE (da
utilizzare nelle misure sul
campo)
ANALIZZARE I DATI
OTTENUTI
EFFETTUARE UN GRAFICO
CHE RAPPRESENTI LA
CONCENTRAZIONE DI
RADON
CONFRONTARE I DATI OTTENUTI
CON LA NORMATIVA CHE REGOLA I
LIMITI DI LEGGE
SCELTA DEL PUNTO DI LAVORO OTTIMALE
Prima di effettuare le misure di radon, dobbiamo decidere che tipo di
voltaggio e discriminatore dobbiamo utilizzare, per questo diciamo che
viene eseguita la scelta del punto di lavoro ottimale. Abbiamo
proceduto effettuando delle misurazioni, con una sorgente di radon a
noi nota ( cioè una sostanza gelatinosa immersa nella cella di lucas), per
ogni valore di discriminatore (4,5,6,) con differente voltaggio da 1 a 10.
Quindi (per ogni discriminatore) abbiamo preso una decina di conteggi
per ogni voltaggio (se i voltaggi sono 10, alla fine delle misurazioni
avremmo 100 conteggi per ogni discriminatore). Riportiamo tutte le
misure in tabella inserendo: i voltaggi e conteggi, la media dei conteggi,
i corrispettivi errori e la deviazione standard.
Abbiamo realizzato una tabella per ogni valore di discriminatore.
Ogni discriminatore individua una curva specifica data da un'insieme di
punti, ognuno dei quali ha per coordinate in ascissa il voltaggio ed in
ordinata la media dei conteggi.
Sono stati messi a confronto i tre grafici per trovare il migliore punto di
lavoro (discriminatore e voltaggio).
Abbiamo infine deciso come punto di lavoro: discriminatore 4 poiché è
risultato essere il più stabile e 7.5 il voltaggio.
Tabella con discriminatore 4
6000
conteggi/mina
5000
4000
3000
2000
1000
0
0
2
4
6
voltaggio
8
10
Tabella con discriminatore 5
media misure
conteggi/mini
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
0
2
4
6
voltaggio
8
10
12
Tabella con discriminatore 6
Grafico con discriminatore 6
3500
conteggi/min
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
0
1
2
3
4
5
6
voltaggio
7
8
9
10
11
Ricerca del punto di lavoro ottimale
dell’AB-5
6000
conteggio/min
5000
4000
discr5
3000
discr4
discr6
2000
1000
0
0
1
2
3
4
5
6
7
voltaggio
Sono stati scelti come parametri di
lavoro un voltaggio di 7.5 (circa 950
volt) e un valore di discriminatore di
4.
8
9
10
11
In questo grafico sono
illustrate le curve a
diversi valori di
discriminazione in
funzione del voltaggio,
per individuare la zona di
lavoro con la minore
pendenza e la maggiore
linearità.
Utilizzando poi questi
valori,abbiamo effettuato le
misure in campo.
Abbiamo deciso di effettuare la misure di concentrazione del radon nel
weekend, perché nel laboratorio non ci fossero persone e per osservare le
varie concentrazioni di radon in funzione del tempo e dell’aria presente nella
stanza. Abbiamo misurato la quantità di radon presente nel laboratorio di FISA
acquisendo misure ad intervalli di un ora.
Abbiamo calcolato il risultato attraverso:i corrispettivi errori (assolutipercentuali) dovuti allo strumento, calcolati sulle singole misure, e le relative
trasformazioni da conteggi al minuto(c/m) a bequerel al metro cubo(bq/m3)
attraverso una formula di conversione.Tale formula tiene conto del rumore di
fondo dello strumento, e del fattore di conversione che corrisponde a circa
0.037 [bq * m-3/c * m-1] (dove b = becquerel, m = metri, c = colpi).
Abbiamo riportato il tutto in tabella e abbiamo effettuato un grafico che
mostra la concentrazione di radon in funzione alle ore del giorno.Nel grafico si
può notare che di notte il valore di concentrazione sale, questo si può spiegare
con un aumento della densità dell’aria dovuto al raffreddamento e quindi un
minor volume per lo stesso peso d’aria.
Misure effettuate
Come possiamo
osservare la
concentrazione di
radon aumenta nelle
300
ore notturne
250
Bq/m3
200
150
100
50
0
0.00
7.12
14.24
21.36
4.48
12.00
19.12
2.24
9.36
16.48
0.00
7.12
Ora
Il grafico evidenzia l’andamento della concentrazione del radon (Bq/m3) nel laboratorio di
fisica sanitaria in funzione alle ore dal giorno 18 al 21 giugno 2004.
14.24
Tale normativa ha come obiettivo quello di fissare dei limiti di
azione o intervento,ossia dei valori di concentrazione di radon
superati i quali raccomandare o intervenire per ridurne la
concentrazione. Sotto questi livelli il potenziale rischio è considerato
“accettabile”. In edifici residenziali a livello europeo è in vigore la
raccomandazione 90/143/ Euratom del 21/02/90 che per gli edifici
residenziali esistenti consiglia una soglia d’intervento di 400 Bq/m 3,
per quelli nuovi (ancora in fase di progetto) di 200 Bq/m3. In caso di
superamento dei limiti di legge è raccomandata l'adozione di
contromisure per diminuire la concentrazione di radon. In Italia, per
gli ambienti di lavoro vengono imposte restrizioni se il lavoro si svolge
in catacombe, miniere, locali interrati anche riguardo al tempo
d’esposizione. Mentre il livello di riferimento previsto dal
DLgs.241/00 per i lavoratori é 500 Bq/m3
Il nostro obiettivo era quello di individuare la quantità
di radon e di confrontare i dati ottenuti con la
normativa che regola i limiti di legge. Il grafico da noi
effettuato (attraverso le misure prelevate) evidenzia
l’andamento della concentrazione del radon (Bq/m3). La
massima concentrazione di radon che è stata misurata
è di 250 Bq/m3. Il livello di riferimento previsto dal
DLgs.241/00 negli ambienti di lavoro é 500 Bq/m3.
Quindi possiamo concludere che la concentrazioni
misurate all’interno del laboratorio rientrano nei limiti
di legge, come previsto dalla normativa.