MJERENJE RADONA U ZRAKU NA PODRUČJU GRADA VELIKE GORICE I OKOLNIH OPĆINA

Transcription

1 SVEUČILIŠTE JOSIPA JURJA STROSSMAYERA U OSIJEKU ODJEL ZA FIZIKU IVAN GVERIĆ MJERENJE RADONA U ZRAKU NA PODRUČJU GRADA VELIKE GORICE I OKOLNIH OPĆINA Diplomski rad Predložen Odjelu za fiziku Sveučilišta J. J. Strossmayera u Osijeku radi stjecanja zvanja profesora fizike i tehničke kulture s informatikom Osijek, i

2 Sadržaj 1. Uvod Radioaktivnost Otkriće radioativnosti Zakon radioaktivnog raspada Alfa raspad Beta raspad Gama raspad Zračenje Prirodni izvori zračenja Umjetni izvori zračenja Biološki efekti zračenja Detekcija radioakivnog zračenja Radon Izotopi radona Izvori radona Koncentracije radona u kućama Kako radon ulazi u kuće i kako se pravilno zaštititi od radona Eksperimentalni dio Grad Velika Gorica, općine Kravarsko, Pokupsko i Orle Izrada detektora Postavljanje i prikupljanje detektora Jetkanje filmova Brojanje tragova i statistička obrada Rezultati i rasprava Zaključak Literatura ii

3 Ovaj diplomski rad je izrađen u Osijeku pod vodstvom prof. dr. sc. Vanja Radolić u sklopu Sveučilišnog diplomskog studija fizike i tehničke kulture s informatikom na Odjelu za fiziku Sveučilišta Josipa Jurja Strossmayera u Osijeku. iii

4 Sveučilište J. J. Strossmayera Diplomski rad Odjel za fiziku MJERENJE RADONA U ZRAKU NA PODRUČJU GRADA VELIKE GORICE I OKOLNIH OPĆINA IVAN GVERIĆ Sažetak U uvodnom dijelu diplomskog rada opisani su tipovi radioaktivnosti, zakon radioaktivnog raspada, a navedene su i vrste i izvori zračenja. Zatim su definirane osnovne dozimetrijske veličine i njihove mjerne jedinice. Detaljno su opisane fizikalno-kemijske karakteristike radona i njegovih kratkoživućih potomaka. Opisan je način na koji radon ulazi u kuće te kako postupci prevencije njegova ulaska tako i postupci smanjenja povišene koncentracije radona u kućama. Objašnjen je štetan utjecaj radona na zdravlje čovjeka kao razlog zbog kojeg se i vrši istraživanje koncentracije radona u kućama. U eksperimentalnom dijelu rada objašnjena je metoda mjerenja radona pomoću detektora nuklearnih tragova. Detaljno je opisan način izrade, postavljanja i prikupljanja detektora, kao i sama obrada rezultata mjerenja. Dobiveni podaci predstavljeni su tablično i grafički izradom dva zemljovida radonske koncentracije: po administrativnim jedinicama (grad Velika Gorica i okolne općine) te mrežnim pristupom. Izmjerene koncentracije radona u kućama su bile u intervalu od 34,0 do 693,8 Bq m -3, a srednji ravnotežni faktor iznosi 0,49. Prema tome, srednji godišnji efektivni dozni ekvivalent za radon i njegove kratkoživuće potomke za stanovnike grada Velike Gorice i okolnih općina iznosi 3,1 msv. (39 stranica, 32 slika, 3 tablica, 17 literarnih navoda) Rad je pohranjen u knjižnici Odjela za fiziku Ključne riječi: detektori nuklearnih tragova / radon u zraku / Velika Gorica Mentor: prof. dr. sc. Vanja Radolić Ocjenjivači: doc. dr. sc. Denis Stanić, mr. sc. Slavko Petrinšak Rad prihvaćen: 27. lipnja iv

5 J. J. Strossmayer University in Osijek Bachelor of Science Thesis Department of Physics MEASUREMENT OF RADON IN THE AIR ON THE AREA OF CITY VELIKA GORICA AND NEIGHBOURING MUNICIPALITIES IVAN GVERIĆ Abstract In the introductory part of bachelor thesis, the types of radioactivity, law of radioactivity as well as the meaning of radioactivity in general are described. The basic dosimetric quantities and its units are defined. After that, the physical and chemical properties of radon and its short-lived progeny are introduced. The sources of radon are specified and the mechanisms of entering the houses as well as the importance of protecting and decreasing radon levels in houses are emphasized. The impact of radon issue on public health and related experimental research are commented. In experimental part of this thesis, the method of radon measurement by nuclear track etched detectors is described. The way of producing, setting up and collecting of detectors as well as the way of their analysis is briefly described. The obtained data are presented in tabular and graphical ways. Two indoor radon maps are produced: one using administrative borders of city of Velika Gorica and neighbouring municipalities and the other using grid cell approach. Indoor radon concentrations were in range from 34.0 to Bq m -3. The averaged equilibrium factor was The population of the city of Velika Gorica and several neighbouring municipalities receive the annual effective dose equivalent due to radon and its short-lived progeny of 3.1 msv. (39 pages, 32 figures, 3 tables, 17 references) Thesis deposited in Department of Physics library Keywords: track etced detectors / radon in the air / Velika Gorica Supervisor: Vanja Radolić, PhD, Associate Professor Reviewers: Denis Stanić, PhD, Assistant Professor & Slavko Petrinšak, MSc Thesis accepted: June 27 th v

6 1. Uvod Ljudi i drugi živi organizmi su svakodnevno izloženi prirodnoj radioaktivnosti koja se nalazi u zemlji, vodi, zraku i hrani te su takva zračenja normalna i sastavni dio naše okoline u kojoj živimo. Od ukupne količine zračenja kojemu je čovjek izložen, 82% otpada na prirodna zračenja, a radon i njegovi kratkoživući potomci su odgovorni za čak polovinu tog zračenja. Radon je plin bez boje i mirisa, radioaktivan je, radiotoksičan i kancerogen ako se udiše. Radon je potomak uranija, prirodnog minerala u stijenama i zemlji. Većina radona koji ulazi u građevine dolazi upravo direktno iz zemlje, u neposrednom dodiru s građevinom ispod podruma ili temelja. Radon se također nalazi i u vodi pa tako sa svakom uporabom vode u kućanstvu (tuširanje, pranje odjeće i dr.) ulazi u naše domove. Radon ne možemo uočiti ljudskim osjetilima i spriječiti da ga ne udahnemo, a on i njegovi kratkoživući potomci mogu biti jako opasni za ljudsko zdravlje. Naime, znanstveno je dokazano da je radon drugi uzročnik karcinoma pluća odmah nakon konzumiranja duhanskih proizvoda. U slučaju povećane koncentracije radona u prostoriji u kojoj boravimo, povećava se i rizik od obolijevanja. Njegova koncentracija se može smanjiti pravilnim ventilacijskim sustavom. Na Odjelu za fiziku, Sveučilišta Josipa Jurja Strossmayera u Osijeku, izvodi se znanstvenoistraživački projekt: Radioaktivnost u okolišu: detekcija i primjena u kojem se istražuje radon u RH. Cilj ovog diplomskog rada je bio izvršiti mjerenja radona u kućama u široj okolici Velike Gorice. Diplomski rad se sastoji od uvodnog dijela, gdje sam naveo osnovne pojmove vezane uz radioaktivnost, središnjeg dijela u kojem sam opisao osnovna svojstva radona, te eksperimentalnog dijela u kojem sam opisao način mjerenja koncentracije radona. Na kraju su prikazani rezultati mjerenja za grad Veliku Goricu i okolne općine. 1

7 2. Radioaktivnost Radioaktivnost je svojstvo nekih vrsta atoma da im se jezgre spontano mijenjaju i pri tome emitiraju energiju zračenjem. Ta se promjena jezgre naziva radioaktivni raspad. Radioaktivno zračenje mijenja strukturu i svojstva materijala kroz koji prolazi. Pri tome je najznačajniji efekt ionizacija, odnosno izbijanje elektrona iz elektronskog omotača nekog atoma. Atomi i molekule se normalno nalaze u neutralnom stanju, tj broj pozitivnih protona u jezgri jednak je broju negativnih elektrona u ljusci. Ako atom, uslijed sudara s drugom česticom (npr. fotonom, drugim elektronom, jezgrom helija), izgubi elektron, novonastali atom se naziva ion i njegova svojstva uvelike se razlikuju od originalnog atoma. Čestice koje imaju dovoljno energije da izbace elektron iz ljuske emitiraju ionizirajuće zračenje. Ljudi su izloženi ionizirajućem zračenju od Sunca, stijena, tla, prirodnih izvora u ljudskom tijelu, padalina koje su rezultat nuklearnih testiranja, nekih potrošačkih proizvoda i radioaktivnih materijala koje ispuštaju bolnice te nuklearna postrojenja i termoelektrana. Većim dozama zračenja izloženi su piloti, astronauti, radnici u nuklearnim postrojenjima te medicinsko osoblje. Na slici 1 je prikazana međunarodna oznaka za radioaktivne materijale. Slika 1: Međunarodna oznaka za radioaktivnost 2.1. Otkriće radioaktivnosti Rendgensko zračenje, posebno njegova primjena u medicini, danas je dobro poznata široj javnosti, ali prije stotinjak godina njegovo postojanje nije bilo poznato. 2

8 To se promijenilo slučajnim otkrićem Nijemca Wilhelma Conrada Röntgena (Slika 2.), a u tom započetom procesu, ne samo što je napokon objašnjena priroda tog fenomena, već je otkrivena i radioaktivnost. Slika 2: Wilhelm Conrad Rontgen ( ) Tijekom Röntgen je ispitivao učinke katodnih zraka izvan vakuumskih cijevi. U pripremi jednog od takvih eksperimenata testirao je aparaturu u mraku i zamijetio nekakvo svjetlucanje kristalića na stolu, koji su bili udaljeni metar od eksperimentalne aparature, kad god bi uključio visoki napon. Pošto se u ponovljenim pokušajima događalo isto, upalio je šibicu i shvatio da svjetlucanje dolazi od kristala koji je tu bio odložen čekajući neki od sljedećih eksperimenata. Kristaliće je pokušao zastrijeti knjigom, krpom, metalom, ali oni su i dalje svjetlucali. Nakon nekoliko tjedana rada u tajnosti, objavljuje knjigu o jednoj vrsti zraka. U radu je istaknuo razliku koju je uočio između ponašanja katodnih zraka i zraka koje je nazvao X- zrakama. Tako te novootkrivene nije uspio otkloniti magnetom pa je pretpostavio njihovu sličnost sa zrakama svjetlosti. Svijet saznaje za postojanje rendgenskih ili X-zraka. Röntgen je umro od raka. Vjeruje se da rak nije bio posljedica njegovog rada s ionizirajućim zračenjem, jer je u tim istraživanjima proveo samo kratko vrijeme, a bio je jedan od rijetkih pionira istraživanja radioaktivnosti koji je redovito koristio olovnu zaštitu. Henry Becquerel (Slika 3) se godine bavio proučavanjem svjetlucanja prirodno fluorescentnih elemenata. Izlagao je uranijeve soli Suncu, te ih umatao u tamni papir i stavljao na fotografske ploče, uvjeren da uranij upija energiju od Sunca te ju emitira u obliku rendgenskih zraka. 3

9 Slika 3: Henry Becquerel ( ) Ova je hipoteza opovrgnuta kad zbog oblačnog vremena nije uspio izložiti soli Sunčevim zrakama. Iz nekog je razloga ipak razvio fotografske ploče i ostao začuđen jednako čistim slikama, dokazujući da uranij emitira zrake bez pomoći vanjskog izvora energije poput Sunca. Daljnjim pokusima dokazuje da nije riječ o rendgenskom zračenju. Prema njemu je nazvana mjerna jedinica za radioaktivnost, bekerel (Bq), a postoje i Becquerelovi krateri na Mjesecu i Marsu. Marie Skolodowska Curie (Slika 4), je zajedno sa suprugom Pierrom Curiem (Slika 5) istraživala prirodu Becquerelovih zraka, koje emitiraju svi spojevi koji sadrže element uranij. Tako je, pritom, otkrila i jedan dotad nepoznat element koji je u počast svoje domovine nazvala polonij. I taj, kao i sve druge elemente koji zrače Becquerelove zrake, nazvala je radioaktivnim elementima, a njihovo svojstvo radioaktivnošću. Slika 4: Marie Sklodowska Curie ( ) 4

10 Slika 5: Pierre Curie ( ) Marie Curie (slika 4), Pierre Curie (slika 5) i Henry Becquerel podijelili su Nobelovu nagradu za fiziku, godine. Obrazloženje Švedske akademije znanosti bilo je: kao priznanje za izuzetne zasluge koje su iskazali zajedničkim istraživanjem fenomena radioaktivnog zračenja, kojeg je otkrio profesor Henry Becquerel. Ernest Rutherford (Slika 6) je godine ustanovio da se zračenje iz uranija sastoji od dviju komponenti. Jedna koja se lako apsorbira u tvarima (nazvao ju je α-zračenje) i druga koja je prodornija (β-zračenje). Slika 6: Ernest Rutherford ( ) 5

11 Otkrio je postojanje atomske jezgre (poznati pokus raspršenja α-čestica na tankoj foliji zlata) i postavio model atoma sličan solarnom sistemu u kojem elektroni kruže oko atomske jezgre jednako kao što planeti kruže ok Sunca. i. Rutherford je u povijesti zabilježen i kako prvi pravi alkemičar jer je izvodeći nuklearnu reakciju (1919. god.), pretvorio dušik u kisik Zakon radioaktivnog raspada Ako N predstavlja broj atoma nekog radionuklida u uzorku u nekom trenutku, tada je promjena dn broja atoma proporcionalna samom broju N i vremenu dt, koje mora biti dovoljno kratko da se tijekom njegova trajanja N tek neznatno smanji (stoga ga pišemo kao infinitenzimalnu veličinu). Uz pretpostavljenu konstantu proporcionalnosti λ imamo: (1) Predznak minus (-)je neophodan jer se broj N smanjuje kako se dt povećava. Relacija predstavlja diferencijalnu jednadžbu čija integracija uz početni uvjet N(t=0) = N 0 daje rješenje: N(t) = N 0 e -λ t Aktivnost uzorka tad je dana relacijom: (2) Karakterističan parametar u procesu radioaktivnog raspada jest vrijeme potrebno da se početni broj atoma smanji na polovinu, tzv. vrijeme poluraspada, T 1/2. Naime, konstanta radioaktivnog raspada λ, nema očito značenje, a spomenuto vrijeme poluraspada to ima. Njega je lako izračunati, treba u relaciju koja povezuje broj atoma s vremenom uvrstiti t = T 1/2 / / (3) što kao rješenje daje T 1/2 = ln2 / λ = 0,693 / λ. 6

12 2.3. Alfa raspad Neke radioaktivne jezgre spontano emitiraju dva protona i dva neutrona u obliku jezgre (Slika 7) Taj proces zovemo alfa-radioaktivnost ili alfa-raspad, a jezgre koje mu podliježu nazivamo alfa radioaktivnim. Slika 7: Alfa raspad Pri alfa-raspadu početna se jezgra sa Z protona i N neutrona pretvara u drugu jezgru, s dva protona i dva neutrona manje, tj. sa Z 2 protona i N 2 neutrona. (4) Brzina alfa čestice pri izbačaju iz jezgre iznosi oko km/s jer njihova energija može biti i nekoliko MeV. U zraku, pri normalnom tlaku njihov doseg iznosi tek nekoliko centimetara, što znači da alfa čestice relativno brzo gube svoju energiju i neutraliziraju se, tj. zahvaćanjem elektrona iz okolice pretvaraju se u atome helija. Ako se unesu u tijelo hranom ili udisanjem, mogu biti opasne zbog svog jakog ionizirajućeg djelovanja. Ako atomska jezgra neke tvari emitira alfa-česticu, ona doživljava promjenu, što znači da alfa zračenjem nastaje nova jezgra i stvara se novi element Beta raspad Neke nestabilne jezgre spontano mijenjaju svoju građu tako da se jedan neutron u njima pretvori u jedan proton ili jedan proton u neutron (Slika 8). Takav se proces naziva betaraspadom. Takve jezgre nazivamo beta-radioaktivnim. 7

13 Razlikujemo tri tipa beta-raspada. Slika 8: Beta raspad beta-minus raspad beta-plus raspad elektronski uhvat Beta-minus raspad Beta-minus zračenje je raspad jezgre u kojem se neutron u jezgri pretvara u proton, a iz jezgre izlijeću dvije čestice elektron i antineutrino. Antineurino je čestica bez električnog naboja i masa mu je praktično nula. Gotovo uopće ne djeluje na tvar kroz koju prolazi pa nema gotovo nikakvog učinka. Broj protona u jezgri povećava se za jedan, a broj neutrona smanjuje se za jedan, pa se nukleonski broj jezgre mijenja. (5a) (5b) Beta-plus raspad Pri beta-plus raspadu jedan proton u jezgri pretvara se u neutron, a iz jezgre izlijeću dvije čestice, antielektron i neutrino. Antielektron, koji nastaje pri ovom raspadu, ima jednaku masu kao i elektron, ali mu je električni naboj suprotan, tj. jednak je naboju protona. Za 8

14 antielektron koristi se i naziv pozitron. Neutrino je čestica bez naboja i mase, uopće ne djeluje na tvar kroz koju prolazi pa praktički nema nikakva učinka. Pri beta-plus raspadu broj protona u jezgri smanji se za jedan, a broj neutrona poveća se za jedan, te se nukleonski broj jezgre ne mijenja. (6a) (6b) Elektronski uhvat Uhvat elektronski konkurentan je proces beta-plus raspadu. U ovom raspadu jedan od elektrona iz omotača (K-ljuska najbliža jezgri) biva povučen od protona u jezgri. Proton prelazi u neutron uz emitiranje neutrina (točno definiranje energije). (7a) (7b) 2.5. Gama raspad Elektromagnetsko zračenje koje emitiraju atomske jezgre zovemo gama-zračenje, a fotone tog raspada gama-fotoni (Slika 9). Proces pri kojemu atomske jezgre emitiraju gamazračenje zovemo radioaktivnim gama-raspadom, a svaku atomsku jezgru koja emitira gamazračenje zovemo gama radioaktivnom. Slika 9: Gama raspad 9

15 Energije gama-fotona iz atomskih jezgara milijun su puta veće energije nego one koje emitiraju atomi. Zbog svoje velike energije fotoni gama-zračenja vrlo su prodorni i oštećuju elektronske omotače atoma i molekula na koje nalijeću. Zbog toga djeluju razorno i na tkiva živih bića. U gama raspadu ne mijenja se ni maseni ni redni broj jezgre Zračenje Zračenje je pojam kojim se označava prijenos energije ili čestica prostorom ili kroz tvari u obliku elektromagnetskih valova ili subatomskih čestica. Ionizacija je proces kojim atomi gube, katkad i dobivaju, elektrone i tako od neutralnih postaju električki nabijene čestice, koje zovemo ioni. Zračenje postoji svuda u okolišu. Najstarije radioaktivne tvari potječu još od prije postanka Zemlje zbog svog dugog vremena poluraspada što zapravo dokazuje da je određena količina zračenja oduvijek postojala na Zemlji. U posljednjih sto godina zračenje u okolišu malo je povišeno zbog ljudskog utjecaja: testovi s atomskim oružjem i proizvodnja nuklearne energije. Intenzitet zračenja u okolišu ovisi o brojnim čimbenicima, o području gdje živimo, sastavu tla, geografskoj širini, građevinskim materijalima, godišnjem dobu, a djelomično i o vremenskim uvjetima. Kiša, snijeg, visoki ili niski atmosferski tlak i smjer vjetrova utječu na razinu zračenja u okolišu. Ionizirajuće zračenje u prirodi, medicini, industriji i drugim istraživanjima, školstvu i katkad u javnoj uporabi rendgenske su zrake, gama zrake, elektroni i subatomske čestice. Vanjsko zračenje ljudi, odnosi se na izlaganje zračenja od izvora koji su izvan tijela, npr. od rendgenskog uređaja ili nekog drugog uređaja koji proizvodi ionizirajuće zračenje, odnosno od beta, gama ili karakterističnih X-zraka koje emitiraju jezgre radioaktivnih atoma radionuklidi. Unutarnje zračenje ljudi nastaje kad radionuklid uđe u tijelo prehranom, udisanjem, kroz ozljede ili izravnom apsorpcijom kroz kožu Prirodni izvori zračenja Prirodno pozadinsko zračenje dolazi iz tri glavna izvora: kozmičko zračenje, prirodno zračenje (radon) i radioaktivni materijal. 10

16 Kozmičko zračenje prolazi kroz Zemljinu atmosferu dolazeći djelomično od Sunca i drugih izvora energije u našem sunčevom sustavu, a djelomično iz dalekog svemira. Kozmičke zrake su zračenja visokih energija koje na Zemlju dopiru iz svemira i izvanredno su prodorna. Na to zračenje utječe magnetsko polje Zemlje te je nešto više blizu polova u odnosu na ekvator, tj. raste sa geografskom širinom. No, ipak Zemljina je atmosfera zbog apsorpcije učinkovita zaštita od kozmičkog zračenja te se intenzitet povećava s nadmorskom visinom kako se sloj zraka smanjuje. Zemljina kora sadrži, uz ostalo, radioaktivne tvari. Uranij se nalazi u stijenama i tlu u vrlo malim koncentracijama. Isto tako i torij i kalij. Ti radionuklidi emitiraju ionizirano zračenje. Budući da su zgrade i građevinski materijali uglavnom podrijetlom od materijala iz tla, uvijek sadrže i male količine radioaktivnosti te ozračuju ljude unutar zgrade i izvan zgrade. Doze zračenja ovise o vrsti stijena ili vrsti i podrijetlu tla, odnosno građevinskom materijalu. Radon je plemeniti plin koji nastaje radioaktivnim raspadom u uranijskom nizu. Oslobađa se iz stijena i s površine tla dospijeva u atmosferu te može dospjeti i u kuće gdje se u zatvorenom prostoru nakuplja. Radon se radioaktivno raspada i tako nastaju drugi radionuklidi, koji se udisanjem uneseni u tijelo talože u plućima i mogu ozračivati okolno tkivo. Hrana i voda za piće također su izvori zračenja. Radioaktivne tvari prisutne u okolišu u manjim količinama nalaze se i u vodi za piće te hrani. Najveći doprinos unutarnjem ozračenju ljudi dolazi od radionuklida kalija-40, stroncija-90 i cezija-137. Količina kalija-40 ovisi o mišićnoj masi, te je npr. dvostruko veća količina kod mladih osoba u odnosu na starije. Neka hrana, npr. školjke, brazilski orasi i dr. može sadržavati više radionuklinda zbog specifičnosti geografskog područja u kojima se uzgaja. Slika 10: Prirodni i umjetni izvori Zračenja u frekvencijskom području. 11

17 2.8. Umjetni izvori zračenja Doze zračenja od umjetnih izvora ionizirajućih zračenja za većinu su ljudi puno manje nego od prirodnih zračenja. Za razliku od prirodnih izvora zračenja ove doze mogu se nadzirati. Izvori su (Slika 10): medicinsko ozračivanje te ozračivanje od radionuklida koji su dospjeli u okoliš ljudskom djelatnošću: kao posljedica nuklearnih ispitivanja, od nuklearnih postrojenja, od ispusta koji su nastali nuklearnim nesrećama te od radionuklida opće uporabe. Slika 11: Rendgenska slika lijeve i desne šake Medicinsko izlaganje je zračenje koje se u medicinske svrhe rabi za dijagnostiku ili terapiju. Najstarija primjena zračenja je medicinska dijagnostika s pomoću rendgenskog zračenja. Toliko je korisna i raširena da se u svijetu obavljaju milijuni različitih rendgenskih pregleda godišnje (Slika 11). Kod nekih bolesnika se rabi i gama zračenje koje emitiraju radionuklidi uneseni injekcijom ili napitkom u bolesnikovo tijelo. Tu tehniku zovemo nuklearna medicina. Radionuklid je dio farmaceutskog pripravka odabran tako da se ciljano ugrađuje u organ ili tkivo koje se želi ispitati. Tijek širenja radionuklida prati se pomoću gama kamere koja bilježi raspodjelu zračenja, te se pomoću nje može procijeniti je li tkivo zdravo ili bolesno kao i stupanj oboljenja. Kancerogena oboljenja tretiraju se zračenjem iz uređaja koji proizvode X- zrake, čestice (elektrone) ili iz terapijskih uređaja s daljinskim upravljanjem koji sadrže gama izvore. Ta zračenja služe za ubijanje kancerogenih stanica bolesnog tkiva. Medicinsko izlaganje daje najveći doprinos ozračenju pučanstva od svih umjetnih izvora. Radionuklidi u okolišu postoje u prirodi kao posljedica nuklearnih ispitivanja oružja i drugih djelatnosti. Ljudi su izloženi njihovom djelovanju na različite načine: udisanjem iz zraka, 12

18 unošenjem kontaminirane hrane i vode za piće ili zračenjem radionuklidima koji su pali na tlo i nalaze se na površini. U industrijskim djelatnostima se također koriste radioaktivne tvari. Tako se, npr. rendgenski uređaji upotrebljavaju na brojnim mjestima kao što su zračne luke, carine, granični prijelazi za nadzor prtljage. Zatim, za ispitivanje nesavršenosti u konstrukcijama, cjevovodima i predmetima. Poljodjelstvo i industrija hrane također koriste zračenje, pri dobivanju novih vrsta jemena koje daju bolje prinose te za uništavanje nametnika i pri konzerviranju namjernica u kojima uništava nametnike i patološke bakterije, a hrana zračenjem ne postaje i sama radioaktivna Biološki efekti zračenja Prolaz zračenja kroz živa bića izaziva promjene na živim stanicama, organima ili cijelom tijelu. Te promjene koje zračenje izaziva na živim tkivima nazivamo biološkim efektima zračenja. Prolaskom kroz tijelo zračenje ionizira molekule što može dovesti do promjena, oštećenja ili čak razaranja organskih makromolekula tijela. Ti fizikalno-kemijski procesi u tkivima mogu izazvati cijeli lanac bioloških promjena čiji je rezultat biološka reakcija na zračenje. Biološki efekti zračenja mogu se pojaviti na ozračenom pojedincu (somatski efekti), kao i u potomstvu ozračenog pojedinca ako se oštetio nasljedni mehanizam (genetski efekti). Velikim dijelom biološki efekti zračenja ovise o primljenoj (apsorbiranoj) dozi tj. količini energije zračenja koja je apsorbirana u jedinici mase tijela. Jedinica za apsorbiranu dozu je grej (oznaka Gy). Biološki efekti zračenja ovise i o vrsti zračenja što se karakterizira tzv. faktorom kvalitete zračenja Q. Mjera za biološke efekte koja uzima u obzir njihovu ovisnost o apsorbiranoj energiji i vrsti zračenja je ekvivalentna doza. Ona je jednaka produktu apsorbirane doze i faktora kvalitete. Jedinica za ekvivalentnu dozu je sivert (oznaka Sv). Doze veće od 0,25 Sv uzrokuju promjenu krvne slike. Doze od 2 do 3 Sv izazivaju probavne smetnje i radijacijsku bolest, a u slučaju neliječenja moguća je i smrt. Doza od 4 Sv izaziva smrt u 50% slučajeva, a doza od 6 Sv rezultira 100% smrtnošću, osim uz posebno liječenje. Pri dozama od 8 Sv smatra se da je smrtnost 100% i pored liječenja. 13

19 Biološki efekti zračenja ovise i o trajanju ozračivanja, raspodjeli doze po tijelu i osjetljivosti organizma. Linearna ovisnost doze zračenja i bioloških oštećenja potvrđena je za velike doze. Međutim, postoje dvojbe o učincima malih doza zračenja. Dapače, postoje indicije da male doze zračenja imaju pozitivno djelovanje. Preporučuje se da se izloženost zračenju svede na najmanju moguću mjeru, svakako reda vrijednosti prirodnog ozračivanja Detekcija radioakivnog zračenja Danas se upotrebljavaju različite metode za detekciju zračenja. One se zasnivaju na pojavama vezanim za prolaz zračenja kroz materiju. Zračenje ostavlja tragove u fotografskoj emulziji, izaziva ionizaciju u plinovima, prolaskom zračenja kroz razne materije javlja se termoluminiscencija, a prolaskom zračenja kroz neke kristale javljaju se bljeskovi. Na tim se pojavama temelje načela rada detektora radioaktivnog zračenja. Ionizacijska komora Ionizacijska komora se sastoji iz posebne cijevi u kojem se nalaze dvije elektrode uključene na visok napon (Slika 12). U cijevi se obično nalazi neki, plemeniti plin. Radioaktivno zračenje koje dospijeva u aktivnu zapreminu komore, ionizira plin, pri čemu nastaju ioni oba predznaka (teški pozitivni ioni i laki negativni ioni, odnosno elektroni). Pod utjecajem jakog električnog polja ioni se skupljaju na elektrodama. Nastaje električna struja kroz plin koja se poslije pojačavanja registrira mjernim instrumentom. Slika 12: Shema ionizacijske komore Pomoću ionizacijske komore mogu se registrirati alfa-čestice i beta-čestice, dok je za gama-zrake ovo previše prozračan detektor. 14

20 Wilsonova komora Engleski fizičar Wilson prvi je godine konstruirao ovaj uređaj. Aktivna sredina komore je zasićena para, najčešće vode, helija, dušika ili argona. Izvor radioaktivnog zračenja postavlja se unutar aktivne sredine. Naglim povećanjem tlaka, para se prvo sabije, a zatim smanjivanjem tlaka dolazi do širenja pare, pri čemu se temperatura pare snižava i ona prelazi u prezasićeno stanje. Takva para se lako kondenzira u tekućinu. Prilikom prolaska samo jedne alfa-čestice, nastaju tisuće parova iona, koji postaju centri kondenzirane pare. Na taj način se formiraju kapljice tekućine, koje stvaraju tragove koji su vidljivi golim okom. Scintilacijski brojač Rad scintilacijskog brojača temelji se na svojstvu tvari da pod utjecajem radioaktivnog zračenja emitira svjetlucanje malog intenziteta. Pri prolasku tvar, naelektrizirane čestice uzrokuju ionizaciju i prelazak atoma u osnovno stanje, pri čemu atomi ispuštaju vidljivu svjetlost u obliku svjetlucanja. Svjetlosni signali se zatim pretvaraju u električne impulse. Na osnovu broja i amplitude tih impulsa određuje se intenzitet i energija radioaktivnih čestica. Pomoću ovog brojača mogu se registrirati brzi elektroni i gama-fotoni. Geiger-Müllerov brojač Slika 13: Shema Geiger Mullerovog brojača Geiger-Müllerov brojač je uređaj kojim se broje pojedine čestice ili fotoni zračenja (Slika 13). Osnovni dio mu je Geiger-Müllerova cijev, slična ionizacijskoj komori, ali su 15

21 elektrode spojene na izvor višeg napona koji uzrokuje jako električno polje. Rad Geiger- Müllerovog brojača zasniva se na ionizacijskim efektima. Nekoliko primarno stvorenih naboja ioniziranjem u plinu u jakom električnom polju u cijevi postižu velike brzine te ioniziraju druge atome plina. Ionizacija se nastavlja s novonastalim ioniziranim česticama. Takvom lančanom ionizacijom gotovo trenutno se ionizira cijeli plin, a strujnim kugom poteče jak strujni impuls oko puta jači od početne struje. Zbog naglog povećanja vodljivosti plina u cijevi, smanji se napon među elektrodama i ionizacija se zaustavlja. Za to vrijeme dok je plin u cijevi ioniziran, cijev ne može registrirati nove čestice. To vrijeme zovemo mrtvo vrijeme. Slika 14: Geiger Mullerov brojač Omjer broja registriranih impulsa N (umanjen za broj registriranih impulsa N 0 koji potječu od zračenja iz okoliša) i broja ulaznih čestica ili fotona N u zovemo efikasnost brojača. Efikasnost ovog brojača za alfa i beta čestice je velika. Ovakav je brojač vrlo pogodan za upotrebu i relativno je jeftin (slika 14). 16

22 3. Radon Slika 15: Radon simbol Glavni prirodni izvor zračenja na kojeg možemo utjecati je radon. Radon (Slika 15) je godine otkrio Friedrih Ernst Dorn. Nastaje raspadom radija-226 pa je po njemu i dobio ime. Prvotno je nazvan niton po latinskoj riječi nitens što znači sjajan. Radon je jednoatomni plin bez boje i mirisa, oko 8 puta gušći od zraka pri sobnoj temperaturi. Radioaktivan je, jako radiotoksičan i kancerogen ako se udiše. Ne spaja se sa drugim elementima izuzev fluorom. Nastaje kao međuproizvod pri radioaktivnom raspadu uranija, torija i aktinija, a sam se radioaktivnim raspadom pretvara u odgovarajuće izotope olova. Uz plutonij je vjerojatno najrjeđi element na Zemlji, a u tragovima prati sve druge radioaktivne elemente. Rasprostirući se od njih kao plin u njihovu okolinu, čini i nju radioaktivnom. U najnovije doba količina radona u vodi i atmosferi dovodi se u vezu sa seizmičkom aktivnošću. Kad se radon ohladi ispod temperature ledišta, postaje fosforescentan. Malo je proučavan, dijelom zato što je plemeniti plin i teško stvara molekule, a dijelom zato što bi njegovo intenzivno zračenje uništilo svaki spoj koji bi stvorio. Ponekad se koristi u bolnicama za liječenje karcinoma. Zbog kratkog vremena poluraspada izotopa, radon se obično laboratorijski priprema neposredno prije uporabe. Radon je radioaktivni plemeniti plin bez boje, mirisa i okusa. Ukapljuje se pri temperaturi -65 ºC, a u čvrsto stanje plošno centralne kubične rešetke prelazi pri -110 ºC. U čvrstom stanju intenzivno fosforescira žutom svjetlošću koja, daljnjim hlađenjem, prelazi u narančasto-crvenu. Procjenjuje se da na radon, zajedno s njegovim kratkoživućim potomcima 17

23 otpada ¾ godišnje doze zračenja koju osoba primi iz zemaljskih prirodnih izvora i oko polovine doze iz svih prirodnih izvora. Većina ove doze prima se udisanjem u zatvorenim prostorima. Radon difundira iz tla i zidova te se nakuplja u prostorijama, a njegovi se radioaktivni potomci (polonij, bizmut, olovo) lijepe se čestice prašine u zraku. Kad ih udahnemo, zalijepe se za pluća i svojim ih alfa zračenjem oštećuju, što može dovesti do pojave raka pluća. Koncentracija radona ovisi o sastavu tla, katu (najveća je u podrumu i u prizemlju) i o ventilaciji prostorija. Dobro prozračivanje prostorija može upola smanjiti dozu zračenja primljenu od radona Izotopi radona Svi izotopi radona su radioaktivni, a nastaju kao produkti raspada u radioaktivnim nizovima uranija ( 238 U), torija ( 232 Th) i aktinija ( 235 U). Izotop 219 Rn (s vremenom poluraspada t 1/2 = 3,96 s) nastaje raspadom aktinija pa se naziva aktinon. Izotop 220 Rn (t 1/2 = 55,6 s) nastaje raspadom torija pa se naziva toron, a najduže živući izotop 222 Rn (t 1/2 = 3,825 dana) nastaje alfa raspadom radija 226 Ra i naziva se radon. Radon ima četiri kratkoživuća potomka 218 Po, 214 Pb, 214 Bi i 214 Po, od čega su oba polonija alfa-radioaktivna, dok su bizmut i olovo beta i gama radioaktivni. Tablica 1: Fizikalne karakteristike radona, kao i njegovih kratkoživućih potomaka (vremena poluraspada, tipovi radioaktivnih raspada i odgovarajuće energije emitiranih čestica pri radioaktivnom raspadu) Radionuklid vrijeme α-zračenje poluraspada (MeV) RADON ²²²Rn 3,825 d 5,4897 ²¹⁸Po 3,05 min 6,0026 β-zračenje (MeV) γ-zračenje (MeV) ²¹⁴Pb 26,8 min 0,67; 0,73 0,2952; 0,3520 1,51; 1,54; 0,6064; ²¹⁴Bi 19,7 min 3,17; 3,27 1,1204; 1,7645 ²¹⁴Po 163,7 μs 7,

24 3.2. Izvori radona Radon je prirodni radioaktivni plin. Glavni izvor radona ( ²²² Rn) je tlo koje sadrži radij ( ²²⁶ Ra) koji alfa raspadom daje plinoviti radon. Tablica 2: Koncentracije radona na različitim područjima Lokacija Koncentracija (atom/cm³) zrak iznad oceana 0,04 zrak neposredno iznad površine Zemlje 4 klasična kuća 20 zemni plin unutrašnjost tipičnog minerala U tablici 2 su prikazane tipične koncentracije radona na različitim lokacijama, a iz navedenih se rezultata može zaključiti da većina radona nikad ne napušta mineral u kojem nastaje, već ostaje čvrsto zarobljen unutar kristalne rešetke do svog radioaktivnog raspada. No, manji dio ipak napušta kristalnu rešetku te vođen različitim transportnim mehanizmima prevaljuje put iz unutrašnjosti prema površini Zemlje. I neki građevinski materijali, posebno pojedine vrste betona, mogu sadržavati toliko radija da pridonose povećanju koncentracije radona u našim domovima. Osim toga, radon se otapa u vodi, iz koje se u domaćinstvima oslobađa prilikom tuširanja i pranja. Ipak, istraživanja pokazuju da je glavni uzrok velikih koncentracija u domovima prodiranje radona iz tla. Među važnije izvore radona u pojedinim dijelovima kuće, osim građevinskog materijala, spada i domaća voda koja se crpi iz podzemnih izvora. Površinske vode imaju premale koncentracije radona da bi uopće mogle utjecati na količine radona u kućama. Podzemne vode, pak mogu akumulirati radon nastao u Zemljinoj kori i kao rezultat toga mogu se ponegdje naći vrlo visoke koncentracije radona. Pri normalnoj uporabi takve vode može se očekivati značajan ulazak radona vrlo visokih koncentracija iz vode u zrak unutar prostorija. 19

25 3.3. Koncentracije radona u kućama Prosječna koncentracija radona u kućama u svijetu je oko 50 Bq/m³, a na otvorenom prostoru ona iznosi oko 15 Bq/m³. Komisija Europske Unije (The Commission Of The European Communities) odlukom 90/143/Euroatom iz 1990 preporuča srednje godišnje radonske koncentracije u zraku u kućama iznad koje treba poduzeti dodatnu zaštitu od radona (action level): 400 Bq/m³ za starogradnju i 200 Bq/m³ za novogradnju. Iznad tih vrijednosti opravdano je započeti poduzimanje protumjera za redukciju razine radona vodeći, računa i o ekonomskim odnosno društvenim faktorima. Na radnim mjestima se preporučuje poduzimanje intervencijskih mjera za redukciju razine radona ako srednja godišnja koncentracija u zraku premašuje iznos od 1000 Bq/m³ (ICRP Publication 65 iz 1994). Intervencijske mjere za redukciju razine radona su pasivne i aktivne. Pasivne su: ugradnja zaštitne nepropusne membrane, temeljito brtvljenje podzemnog dijela kuće, što uključuje pažljivo zatvaranje svih pukotina i ugradnjom nepropusnih manšeta na sve prodore cijevi i instalacija kroz zid. Aktivne metode su: ugradnja dodatne ventilacije i ventilatora koji stvara podtlak u prostorijama s povećanom koncentracijom radona. U Hrvatskoj trenutno nema propisane zakonske regulative koje se odnose na radonske koncentracije i mjere redukcije radona, ali prije ulaska u Europsku Uniju trebali bi prihvatiti njihove preporuke (od 400 Bq/m³ za starogradnju i 200 Bq/m³ za novogradnju). U Hrvatskoj srednja vrijednost radonske koncentracije u zraku u kućama iznosi 68 Bq/m³ (minimum 4 Bq/m³ a maksimum 751 Bq/m³) [Planinić i sur., 2006]. Stoga je očekivanje kako će radonske koncentracije u zraku u kućama Grada Velike Gorice i susjednih općina: Orle, Kravarsko i Pokupsko biti unutar prethodno navedenih vrijednosti za Hrvatsku. 20

26 3.4. Kako radon ulazi u kuće i kako se pravilno zaštititi od radona Slika 16: Način ulaska radona u kuću Radon može prodrijeti u kuće iz raznih izvora i na razne načine (Slika 16). Koncentraciji radona u kućama najviše pridonosi tlo iz kojeg radon može izaći kroz veće ili manje otvore u temeljima kuća. Budući da radon konstantno izlazi iz tla, uvijek je prisutan u zraku, ali u određenim okolnostima koncentracija u prostoriji može biti značajno veća nego od normalne koncentracije u zraku. Većina zgrada i prostorija ima ograničen prostor s ograničenim kretnjama zraka i sporom izmjenom sa vanjskim zrakom. Kad radon jednom uđe u prostoriju dolazi do njegovog raspada i povećanja koncentracije produkata tog raspada. Razlika u tlaku glavni je način prelaska radona iz tla u prostoriju, budući da je tlak unutar prostorije obično niži nego u tlu. Koncentracija radona u pravilu će biti najveća u podrumu i u prizemlju. Koncentracija na prvom katu najčešće će biti upola manja, dok je koncentracija radona iznad prvog kata obično zanemariva. Koncentracija radona unutar zgrade obično je oko 5 puta veća nego na otvorenom. Mogući putovi ulaska radona u unutrašnjost kuće su kroz pukotine u podu, nosive betonske grede, pukotine na zidu, pukotine na podu zatvorene terase, vodovodom i kanalizacijskom infrastrukturom. 21

27 Tlo ispod kuće se nakon gradnje obično malo slegne i ostane prazan prostor između betonske ploče i površine zemlje. U tom se prostoru skuplja radon. Da bi spriječili njegovo prodiranje u građevinu, prije svega treba zatvoriti putove ulaska u kuću. Ukoliko je kuća kvalitetno napravljena i nema ni najmanjih pukotina na ploči i zidovima, te ako ploča kontinuirano prelazi u bočne zidove pri čemu je napravljena kvalitetna hidroizolacija, radon ne može prodrijeti u kuću. Budući da su količine zarobljenog radona ispod ploče značajne, dobro je omogućiti nastavak njegovog prirodnog puta prema atmosferi smanjivši mu koncentraciju ispod građevine. To se izvodi tako da se postavi cijev koja vodi od prostora ispod ploče, pa sve do mjesta gdje se može ispustiti radon. Ako je kuća sagrađena na tlu iz kojeg se radon širi u većim količinama, najbolje je zadržati ga izvan stambenog prostora. Sanacija podruma u kojem se pojavljuje veća koncentracija radona je najdjelotvornija ako se sustavom ventilacijskih cijevi, radon izvuče ispod temeljne ploče i preusmjeri u okolni prostor. Za takvo jednostavno postrojenje dovoljan je i osrednji ventilator koji će u cijevima stvoriti podtlak dovoljan za njegovo kontinuirano odvođenje. Otvor u temeljnoj ploči znači opasnost od prodiranja podzemne vode pa takva izvedba zahtjeva stručnu primjenu najboljih izolacijskih materijala i brtvila. Suvremeni sustav prozračivanja niskoenergetskih objekata pokazali su se vrlo djelotvorni i u suzbijanju pojave radona u zraku stamenog prostora. Na sustav za prozračivanje s izmjenjivačem topline priključe se dodatni ogranci kojima se u podrumu temeljito izmjenjuje zrak. Zimi zagrijani zrak iz stambenog prostora i (topliji) zrak iz podruma u izmjenjivaču predaju svoju toplinu svježem zraku, a pregrijani svježi zrak stalno struji u kući. 22

28 4. Eksperimentalni dio 4.1. Grad Velika Gorica, općine Kravarsko, Pokupsko i Orle Slika 17: Grb grada Velike Gorice Područje Grada Velike Gorice (slika 17) prostire se na površini od 552 km 2 i zahvaća Turopoljsku nizinu, dio Posavine i Vukomeričkih gorica. Velika Gorica se sastoji od 58 naselja. S brojem stanovnika od za područje Grada, i samim naseljem od preko stanovnika, Velika Gorica zauzima sedmo mjesto u Republici Hrvatskoj. Velika Gorica je najveći i najznačajniji grad Zagrebačke županije. Općina Kravarsko nalazi se u središnjem dijelu Vukomeričkih gorica, prostire se na površini 58 km 2 (blaga brda zasađena vinogradima i voćnjacima). Općina Kravarsko ima stanovnika, raspoređenih u 10 naselja. Slika 18: Grb općine Pokupsko 23

29 Općina Pokupsko (slika 18) je smještena na lijevoj obali rijeke Kupe u srednjem Pokuplju. Prostire se na površini od 122 km 2. Općina pokupsko ima stanovnika, raspoređenih u 14 naselja. Slika 19: Grb općine Orle Općina Orle (slika 19) smještena je između rijeke Odre i rijeke Save, prostire se na površini od 57.6 km 2. Općina Orle ima stanovnika, raspoređenih u 10 naselja Izrada detektora Koristili smo tzv. neodvojivi (nonstrippable) film LR-115 II (proizvođač: Kodak-Pathe, Francuska) koji se od proizvođača dobivaju u većim plohama, koji se režu na manje dijelove (2,4 x 3cm) (slika 20). Slika 20: Izrada filmova Na izrezane filmove se urezuje oznaka koja sadrži dva broja. Prvi broj je broj županije, i po dogovoru on se piše rimskim brojevima (za Zagrebačku županiju to je I ), a drugi broj je redni broj detektora (npr. I-155). 24

30 Za svaki detektor nam je potrebno dva filma, jedan se lijepi na vanjski bočni rub plastične posude tzv. vanjski film i drugi koji se lijepi na unutarnji dio poklopca posude tzv. difuzni film. Ova dva filma imaju isti redni broj, ali kako bi ih kasnije razlikovali, difuznom filmu dodaje se još oznaka /. Slika 21: Detektor plastična posudica s filmovima Difuzni film pričvrstimo na poklopac s unutarnje strane pomoću ljepljive trake i to na način da trakom zahvatimo što manju površinu filma. Kad je difuzni film zalijepljen, pričvrstimo poklopac za plastičnu posudu i istim načinom na vanjski rub posude zalijepimo vanjski film. Na poklopac s vanjske strane se zalijepi naljepnica na kojoj piše broj detektora. Kad je sve napravljeno detektor je spreman za postavljanje Postavljanje i prikupljanje detektora Detektori (slika 21) se postavljaju u prostoriju u kojoj se najviše boravi, obično je to spavaća ili dnevna soba), na povišeno mjesto (npr. na 2/3 visine prostorije, npr. na ormar), tako da detektor stoji na poklopcu, a da mrežica bude okrenuta prema gore dok vanjski film gleda prema sredini prostorije. Prilikom postavljanja detektora važno je upisati u tablicu točan datum kad je detektor postavljen (start), a vlasniku kuće ili stana je važno naglasiti da što manje pomiče i dodiruje detektor kako ga ne bi uništio. Prilikom donošenja detektora vlasniku kuće, zapisao sam sljedeće podatke: ime i prezime, adresa, mjesto, broj članova obitelji, te broj članova mlađih od 12 godina, redni br. kata, start i stop. 25

31 Nakon godinu dana, prikupljaju se izloženi detektori. Kod prikupljanja detektora važno je odmah, čim se detektor ukloni sa svoje lokacije, skinuti filmove i umotati ih u aluminijsku foliju kako filmovi više ne bi bilježili tragove i zapisati u tablicu točan datum i vrijeme (stop). Filmove umotane u aluminijsku foliju odlažemo u hladnjak, gdje su pohranjeni do jetkanja Jetkanje filmova Budući da na filmovima LR-115 tip II, nakon njihova izlaganja α-česticama, ostaju rupice malog promjera koje brojač ne može prebrojati, tragovi na filmu se moraju proširiti tzv. postupkom jetkanja. Jetkanje filmova je osnovna metoda kemijske obrade detektora nuklearnih tragova. Jetkanje smo izvodili u termo-kontroliranoj posudi (kalorimetar s grijačem, slika 22) na temperaturi od 60 ºC. Kao jetkalo smo koristili 10%-tnu otopinu NaOH. Slika 22: Kalorimetarska posuda Prije jetkanja, s filmova smo odstranili nečistoće, (npr. ostaci ljepila s ljepljive trake, slika 23) tako da smo odsjekli dijelove filma na kojima ima ljepila. 26

32 Slika 23: Odstranjivanje nečistoće sa filmova Slika 24: Stavljanje filmova na stalak Nakon toga, filmove smo stavili na nosač (slika 24). Pritom su filmovi razdvojeni malim cilindričnim graničnicima koji ih drže na fiksnoj međusobnoj udaljenosti, što je važno za cirkuliranje jetkala oko filmova. Stalak s filmovima smo ispirali u destiliranoj vodi 20 minuta. Nakon pranja, stalak s filmovima uronili smo u 10% otopinu NaOH, koju smo prethodno pripravili (Slika 25). 27

33 Slika 25: Priprema 10% otopine NaOH Slika 26: Jetkanje filmova Sam postupak jetkanja trajao je 2 sata (120 minuta, slika 26). Nakon toga smo stalak sa filmovima vratili ponovno u destiliranu vodu kako bi se filmovi oprali od NaOH. Pranje filmova ponovno traje 20 minuta, a nakon pranja se suše na zraku u sobi 24 sata. Nakon sušenja, detektori su spremni za brojanje. Zbog lakšeg brojanja i skladištenja lijepimo ih na predmetna stakalca Brojanje tragova i statistička obrada Vizualno brojanje (Slika 27) tragova je najtočniji postupak određivanja ukupnog broja tragova na detektoru nuklearnih tragova. Nažalost, ovakav postupak je vrlo spor i zamoran. 28

34 Glavni zahtjev za eksperimentatora je dosljednost pri definiranju što je trag na detektoru. Različite prosudbe o tragu daju i različite koeficijente osjetljivosti za iste detektore. Slika 27: Mikroskop Olympus BX 51 Sam postupak brojanja tragova(slika 28 i 29) na detektoru sastoji se u podjeli detektora na polja određene površine te sustavnom pretraživanju i brojanju tragova unutar pojedinog polja. Slika 28: Mala gustoća tragova 29

35 Slika 29: Velika gustoća tragova Prilikom obrade rezultata pretpostavlja se da tragovi razasuti na filmu detektora slijede Poissonovu raspodjelu (kao i kod ostalih nuklearnih događaja u kojima sudjeluje mnoštvo čestica od kojih samo neke ostavljaju tragove). Prema toj razdiobi, standardna devijacija se određuje kao korijen od ukupnog broja tragova, N pa je vidljivo da ih već nekoliko stotina daje prihvatljivu statističku pogrešku. Tako npr. za 400 prebrojanih tragova, standardna devijacija iznosi 20 tragova, a relativna pogreška (standardna devijacija / srednja vrijednost) iznosi 5% [Durrani, 1997]. Na temelju dobivenog broja tragova na filmu LR-115, koncentracija radona (c 0 ) u zraku dobiva se na sljedeći način: (8) gdje je k koeficijent osjetljivosti (k = 43,5 koji se odredi prema izrazu:. ), a D 0 broj tragova na filmu (9) Gdje je ρ gustoća tragova na filmu (tr./cm 2 ), ρ 0 gustoća tragova na neizlaganom (nultom) filmu, a t vrijeme izlaganja. 30

36 Pogrešku metode određivanja koncentracije radona odredimo iz pravila za totalni diferencijal izraza (8) i (9) te dobivamo: σ c = (10) Korištena metoda mjerenja koncentracije radona pomoću dva filma LR-115 omogućava i procjenu ravnotežnog faktora, F, koji se definira kao omjer ravnotežne koncentracije c eq i stvarne koncentracije aktivnosti radona c 0. Ravnotežni faktor karakterizira neravnotežu radonovih potomaka i radona. Za gustoće tragova D i D 0 na otvorenom odnosno difuznom filmu, ravnotežni faktor računamo prema sljedećoj relaciji: (11) pri čemu parametri a i b imaju vrijednosti: a = 0,5, b = -0,53 [Planinić i sur., 1997]. Srednji godišnji efektivni dozni ekvivalent H, koji potječe od radona i njegovih kratkoživućih potomaka računamo prema relaciji: H= (k 1 +k 2 F)cT (12) pri čemu su konverzijski faktori k 1 = 0,17 nsv(bq/m 3 ) -1 h -1 i k 2 = 9 nsv(bq/m 3 ) -1 h -1, F je ravnotežni faktor, c je koncentracija radona, a T = 0,8 365,25 24 h = 7012,8 h vrijeme boravka pojedinca u kući, tj. vrijeme izlaganja radonu. 31

37 5. Rezultati i rasprava U Tablici 3. su prikazani rezultati izvršenih mjerenja radona u kućama u gradu Velika Gorica i susjednim općinama. Tablica 3: Rezultati mjerenja radona u kućama u gradu Velika Gorica i susjednim općinama; t predstavlja vrijeme izlaganja detektora (u danima), c je koncentracija radona u kući, σc je pripadna standardna devijacija (izračunata prema jednadžbi (10)), a F je ravnotežni faktor između radona i njegovih kratkoživućih potomaka. Detektor Naselje t/dan c /Bq m -3 σc /Bq m -3 F I 265 KRAVARSKO 387,17 99,0 8,3 0,658 I 280 KRAVARSKO 386,19 34,0 2,9 I 263 KRAVARSKO, DONJI HRUŠEVEC 386,15 63,0 5,3 I 297 ORLE 380,21 95,6 8,0 I 283 ORLE, ČRET POSAVSKI 380,29 168,1 14,0 0,224 I 286 ORLE, DRNEK 380,27 116,4 9,7 0,572 I 287 ORLE, RUČA 380,25 93,0 7,7 0,563 I 298 ORLE, STRUŽEC POSAVSKI 380,27 72,2 6,1 0,556 I 272 ORLE, SUŠA 380,19 83,8 6,7 0,772 I 274 ORLE, VELEŠEVEC 380,29 53,4 4,5 0,766 I 281 POKUPSKO 388,00 47,8 3,9 0,523 I 257 POKUPSKO, AUGUŠTANOVEC 386,02 56,1 4,7 0,404 I 249 POKUPSKO, CERJE 386,10 51,5 4,3 0,662 I 255 POKUPSKO, GLADOVEC 386,04 66,3 5,5 0,434 I 260 POKUPSKO, HOTNJA 386,13 38,1 3,2 0,355 I 261 POKUPSKO, JAGODIĆI 387,08 88,6 7,4 0,296 I 229 POKUPSKO, KRPEČANCI 385,15 53,5 4,4 0,866 I 186 POKUPSKO, LIJEVI ŠTEFANKI 385,08 55,8 4,6 0,882 I 234 POKUPSKO, LUKINIĆ BRDO 385,23 46,9 3,9 0,654 I 253 POKUPSKO, OPATIJA 386,06 68,7 5,7 0,878 I 258 POKUPSKO, SKENDER BRDO 386,10 47,1 4,0 0,730 I 224 POKUPSKO, STREZOJ 384,98 74,3 6,3 0,695 I 264 POKUPSKO, ZGURIĆ BRDO 387,08 40,3 3,4 0,865 I 31 VELIKA GORICA 366,08 50,3 4,2 0,365 I 66 VELIKA GORICA 368,69 70,8 5,9 0,438 I 69 VELIKA GORICA 232,69 82,0 6,7 0,175 I 116 VELIKA GORICA 365,60 80,1 6,7 0,264 I 123 VELIKA GORICA 381,31 331,8 27,3 I 252 VELIKA GORICA 384,77 54,4 4,6 0,231 I 266 VELIKA GORICA 385,15 174,2 14,6 0,233 I 293 VELIKA GORICA 382,60 207,3 17,2 0,215 I 295 VELIKA GORICA 390,02 138,1 11,7 0,425 I 296 VELIKA GORICA 391,77 57,6 4,8 0,204 32

38 Tablica 3: (nastavak) Detektor Naselje t/dan c /Bq m -3 σc /Bq m -3 F I 129 VELIKA GORICA,VUKOMERIĆ 382,35 63,5 5,3 0,399 I 285 VELIKA GORICA, BUKEVJE 380,35 138,7 11,0 I 223 VELIKA GORICA, BUKOVČAK 385,29 40,2 4,5 0,406 I 271 VELIKA GORICA, BUŠEVEC 380,17 85,7 7,1 0,341 I 228 VELIKA GORICA, CEROVSKI VRH 385,23 58,4 4,8 0,489 I 182 VELIKA GORICA, CVETKOVIĆ BRDO 385,94 36,6 3,1 0,588 I 193 VELIKA GORICA, ČAKANEC 385,75 46,9 3,9 0,590 I 284 VELIKA GORICA, ČIČKA POLJANA 380,19 244,2 20,2 0,492 I 277 VELIKA GORICA, ČRNKOVEC 380,33 192,0 16,0 I 288 VELIKA GORICA, GRADIĆI 383,85 134,1 11,2 0,567 I 222 VELIKA GORICA, JAGODNO 385,04 57,0 4,8 0,823 I 270 VELIKA GORICA, KUĆE 380,19 57,3 5,6 0,587 I 208 VELIKA GORICA, LAZINA ČIČKA 385,00 82,5 6,9 0,585 I 225 VELIKA GORICA, LUKAVEC 386,27 39,7 3,4 0,481 I 278 VELIKA GORICA, MALA BUNA 386,25 73,3 6,1 0,728 I 160 VELIKA GORICA, MARKUŠEVEC 383,60 128,6 10,6 0,317 I 156 VELIKA GORICA, MIČEVEC 382,42 118,2 9,5 I 279 VELIKA GORICA, MIČEVEC 383,08 207,7 16,6 0,195 I 256 VELIKA GORICA, MRACLIN 387,33 83,9 7,4 0,317 I 282 VELIKA GORICA, OKUJE 387,35 122,9 10,6 0,534 I 292 VELIKA GORICA, PETINA 380,33 150,6 11,8 0,407 I 227 VELIKA GORICA, PETRAVEC 385,25 50,7 4,2 0,569 I 254 VELIKA GORICA, RAKARJE 385,73 43,6 3,7 0,531 I 299 VELIKA GORICA, SOP BUKEVSKA 380,31 60,5 5,1 I 273 VELIKA GORICA, STRMEC BUKEVSKI 380,31 83,4 6,8 0,466 I 275 VELIKA GORICA, ŠČITARJEVO 382,15 57,9 4,9 0,186 I 276 VELIKA GORICA, ŠILJAKOVINA 386,23 83,8 7,0 0,448 I 294 VELIKA GORICA, TUROPOLJE 382,21 162,6 13,3 0,601 I 267 VELIKA GORICA, VELIKA BUNA 386,19 37,7 3,2 0,275 I 268 VELIKA GORICA, VELIKA BUNA 386,21 39,8 3,4 I 44 VELIKA GORICA, VELIKA MLAKA 365,92 40,2 3,4 0,567 I 56 VELIKA GORICA, VELIKA MLAKA 382,35 100,6 8,4 0,589 I 64 VELIKA GORICA, VELIKA MLAKA 382,29 73,6 6,2 0,435 I 155 VELIKA GORICA, VELIKA MLAKA 381,88 693,8 56,1 0,376 I 290 VELIKA GORICA, VELIKA MLAKA 383,94 150,2 12,5 0,654 I 120 VELIKA GORICA, VELIKO POLJE 383,02 72,7 6,0 0,504 I 127 VELIKA GORICA, VELIKO POLJE 383,02 69,4 5,7 0,298 I 200 VELIKA GORICA, VUKOMERIĆ 385,27 35,0 3,0 0,635 I 269 VELIKA GORICA, VUKOŠINCI 386,21 81,6 6,8 0,460 I 291 VELIKA GORICA, VUKOVINA 380,17 44,6 3,7 0,496 33

39 Srednja vrijednost radonske koncentracije uz pogrešku mjerenja za Grad Velika Gorica iznosi 107,8 ± 9,0 Bq/m 3, za Općinu Orle 97,5 ± 8,1 Bq/m 3, za Općinu Kravarsko 65,3 ± 5,5 Bq/m 3, za Općinu Pokupsko 56,6 ± 4,7 Bq/m 3. Srednje vrijednosti radonske koncentracije i mjerne lokacije su prostorno prikazane na slici 30. Slika 30: Zemljovid radonske koncentracije u zraku u kućama na području grada Velike Gorice i okolnih općina. Mjereni podaci će služiti za izradu radonskog zemljovida Republike Hrvatske koji izrađuju znanstvenici Odjela za fiziku Sveučilišta J. J. Strossmayera iz Osijeka. Njihova metoda rada je mjerenje po kvadrantima 10 x 10 km 2, zbog uklapanja u Europski radonski zemljovid. Stoga smo izradili takav zemljovid koji je prikazan na slici 31. Vidi se dobra povezanost između prikaza po općinama i prikaza po kvadrantima. 34

40 Slika 31: Zemljovid koncentracije u zraku u kućama na području grada Velike Gorice i susjednih općina (podjela po kvadrantima) Na slici 32 prikazan je zemljovid radonskih koncentracija za cijelu Zagrebačku županiju, gdje su korišteni podaci iz (Radolić i sur., ) i podaci iz ovog diplomskog rada. Slika 32: Zemljovid radonske koncentracije u zraku u kućama na području Zagrebačke županije do (podjela po kvadrantima) 35