CZ2017718A3 - Systém pro vytvoření a udržování bezradonového prostoru až na úroveň koncentrace radonu mBq/m3 a koncentrace produktů jeho přeměny až na úroveň µBq/m3 s možností snížení dalších složek radiačního prostředí a vytvoření čisté místnosti - Google Patents

Abstract

Systém se sestává z uzavřeného prostoru (3) pro umístění předmětů a zařízení, jehož všechny stěny a strop jsou z materiálu s difuzním odporem pro radon D < 10m/s. Materiál včetně všech objektů umístěných v uzavřeném prostoru (3) je vybrán tak, že celková emanace radonu je v uzavřeném prostoru (3) při koeficientu výměny vzduchu k = 1 hmenší než 1 mBq.h. Uzavřený prostor (3) má první vstupní dveře (3.1) otevírané do uzavřeného prostoru (3) a opatřené těsněním s difuzním odporem proti radonu D < 10m/s. Do uzavřeného prostoru (3) je vyústěn výstup vzduchu ze zařízení (1) pro dodávku bezradonového vzduchu o minimálním přetlaku 5 Pa vůči okolí a o koncentraci radonu na jeho výstupu menší než 10 mBq/m. Uzavřený prostor (3) je pod podlahou (8) odizolován proti pronikání radonu z podloží. Veškeré vzniklé netěsnosti uzavřeného prostoru (3) jsou utěsněny tmelem či fólií majícími difuzní odpor pro radon D < 10m/s. Při současném snížení aerosolu v uzavřeném prostoru (3) je zařízení (1) pro dodávku bezradonového vzduchu vyústěno do uzavřeného prostoru (3) přes pomocný cirkulační prostor (13) a přes filtrační ventilační aerosolový systém (14) umístěný ve stropě uzavřeného prostoru (3) a uzavřený stínícím krytem (15) a propojený.

Description

Oblast techniky

Řešení se týká vytvoření prostoru, kde je dosaženo velmi nízké koncentrace radonu a jeho produktů přeměny, a to 100 až 10000 x nižší než je běžné pozadí ve venkovním vzduchu. Takový prostor může být navíc vybaven technologií pro dosažení čisté místností, to jest prostoru s velmi nízkou koncentrací aerosolů. Dále může být navíc stíněn i proti zevnímu záření gama a neutronům. Umístěním v podzemní laboratoři může být stíněn i proti kosmickému záření. Tím může být dosaženo komplexního potlačení výše zmíněných složek zevního záření.

Dosavadní stav techniky

Radon je všudypřítomný radioaktivní plyn, který se vyskytuje ve venkovním prostředí, tedy v atmosféře, v koncentracích 5 až 10 Bq/m³. Za inversních stavů v atmosféře dosahují koncentrace i vyšších hodnot, desítky až stovky Bq/m³. V budovách, kam radon vstupuje především z podloží, ze stavebního materiálu nebo z vody, jsou jeho koncentrace vyšší než v atmosféře. Průměrná hodnota koncentrace radonu v budovách v České republice je přes 100 Bq/m³, přičemž se však vyskytuje i v koncentracích nad 1000 Bq/m³, v extrémních případech v hodnotách i nad 100 000 Bq/m³.

Referenční úroveň koncentrace radonu v budovách podle české legislativy z hlediska ochrany osob je dnes 300 Bq/m³. Vzhledem ke škodlivosti radonu, dle WHO je považován po kouření za druhou hlavní příčinu karcinomu plic v populaci, jsou prováděna opatření ke snížení radonu v budovách s cílem dosáhnout snížení koncentrace obecně co nejníže tak, jak je technickoekonomicky dosažitelné, a to pod referenční úroveň 300 Bq/m³. Metody ke snížení koncentrace radonu v budovách jsou známy a jsou popsány například v publikaci M. Jiránek OPATŘENÍ PROTI RADONU VE STÁVAJÍCÍCH BUDOVÁCH, SÚJB. Jejich podstatou je například izolace proti pronikání radonu z podloží, instalace systému aktivního nebo pasivního podvětrávání budov, vysávání podloží, utěsnění prostupů, zvýšení ventilace vyšší výměnou venkovního vzduchu a podobně. Po provedení opatření se hodnoty koncentrace radonu pohybují v nejlepším případě na úrovni desítek Bq/m³. Je prakticky nemožné dosáhnout koncentrace nižší než je ve venkovním ovzduší, 5 až 10 Bq/m³, vzhledem k tomu, že tato koncentrace je všudypřítomná v okolní atmosféře a vstupuje netěsnostmi do budov. Klasická protiradonová opatření se nezabývají otázkou snížení koncentrace radonu pod koncentraci radonu ve venkovním ovzduší.

Jediná, dosud známá možnost, jak snížit hodnoty v prostoru/místnosti pod tuto hodnotu 5 až 10 Bq/m³, je adsorbovat radon ze vzduchu přímo v prostoru/místnosti na nějaký sorbent. Tímto způsobem však vzhledem k možnostem rychlosti sorpce ke kapacitě sorbentu nelze dosáhnout nízkých koncentrací radonu v prostoru/místnosti.

Hypotetickou alternativou, v praxi však obtížně realizovatelnou, je použití vzduchu skladovaného po několik týdnů tak, aby se v něm obsažený radon mohl významně radioaktivní přeměnou rozpadnout. Vzhledem k poločasu radonu 3,8 dne je ovšem taková technologie obtížně realizovatelná pro případy spotřeby velkých objemů vzduchu.

Potřeba dosáhnout velmi nízké koncentrace radonu se objevuje teprve v poslední době v souvislosti s vývojem nových technologií. Příkladem mohou být nanoelektronika či výroby detektorů. V oblasti nanoelektroniky jsou příčinou problémů v mikro a nanoelektronických obvodech i jednotlivé interakce radioaktivních částic s velkým přenosem energie například

- 1 CZ 2017 - 718 A3 způsobené alfa částicemi z produktů přeměny radonu, obecně tak zvané single event effects, SEE. Krátkodobé produkty přeměny radonu například Po-218, Po-214, se mohou deponovat na povrchy nanostruktur a následným radioaktivním rozpadem nově vzniklý rozpadový produkt proniknout do vnitřní struktury. Dlouhodobé produkty přeměny radonu, jako je Pb-210, Po-210, mohou způsobovat náhodné poruchy a to dlouhodobé. V oblasti výroby detektorů výše uvedené procesy způsobují obtížně odstranitelnou povrchovou radioaktivní kontaminaci.

Při výrobě nebo provozování technologií, kde je nutné sledovat radioaktivní kontaminaci způsobenou přítomností radonu, je třeba minimalizovat koncentraci radonu a jeho produktů přeměny v okolní atmosféře. Očekává se, že v budoucnu bude třeba dosáhnout úrovně koncentrace radonu mBq/m³ a koncentrace produktů jeho přeměny na úrovni pBq/m³, pro což v současné době neexistuje řešení.

Může se dále vyskytnout požadavek, aby tyto prostory vyhovovaly požadavkům na tak zvané čisté místnosti, to je s minimální koncentrací aerosolů podle normy ČSN EN ISO 14644-1 (125301) „Čisté prostory a příslušné řízené prostředí - Část 1: Klasifikace čistoty vzduchu podle koncentrace částic“. Tyto čisté prostory se však problémem koncentrace radonu a produktů jeho přeměny nezabývají, a koncentrace radonu v nich dosahuje hodnot jako v okolním prostoru.

V současné době se problematika nízké koncentrace radonu intenzivně řeší v laboratořích pro fundamentální fyzikální experimenty, zejména podzemní výzkumné laboratoře, nebo v laboratořích pro měření velmi nízké radioaktivity ve vzorcích materiálu, kde je třeba dosáhnout velmi nízkého pozadí včetně velmi nízké koncentrace radonu v prostředí. V těchto případech se však snížení koncentrace radonu řeší stíněním vlastního prostoru detektorů a dodáváním vzduchu se sníženým obsahem radonu pouze přímo k detektoru.

Problematika vlivu vstupu osob a jejich přítomnosti na koncentraci radonu v bezradonovém prostoru se dosud neřešila.

Stínění proti zevnímu gama záření, neutronům, kosmickému záření je uspokojivě vyřešeno například ultracitlivými detektory ve fyzice neutrin nebo detekcí temné hmoty, stíněním ocelí, olovem či mědí proti zevnímu gama záření, případně pomocí stínění nízkoaktivním stavebním materiálem, viz například patent CZ 305447 stínící kompozitní stavební materiál....). Dále lze použít horovaný nebo lithiovaný polyetylén jako neutronové stínění či umístění detektorů v podzemních prostorách pro potlačení kosmického záření. V těchto případech není však vyřešena problematika udržování nízké koncentrace radonu na úrovni mBq/m³ a koncentrace produktů jeho přeměny na úrovni pBq/m³ při přítomnosti osob a při současném udržování nízké koncentrace aerosolů.

Podstata vynálezu

Uvedené nevýhody stavu techniky odstraňuje systém pro vytvoření a udržování bezradonového prostoru až na úroveň koncentrace radonu mBq/m³ a koncentrace produktů jeho přeměny až na úroveň pBq/m³ s možností snížení dalších složek radiačního pozadí jako je zevní záření gama, neutronové záření či kosmické záření, a to s možností vytvoření čistého prostoru z hlediska přítomnosti aerosolů podle vynálezu.

Podstatou řešení v jeho základním provedení je, že se sestává z uzavřeného prostoru pro umístění zkoumaných předmětů, živých organismů, výrobních a příslušných vyhodnocovacích zařízení, jehož všechny stěny a strop jsou z materiálu s difůzním odporem pro radon D < 10¹² m²/s. Použitý materiál včetně všech objektů umístěných v uzavřeném prostoru jsou vybrány z hlediska obsahu příslušných radionuklidů tak, aby celková emanace radonu v uzavřeném prostoru byla při koeficientu výměny vzduchu k = 1 h ¹ menší než 1 mBq.h¹. Uzavřený prostor je opatřen prvními vstupními dveřmi otevíranými směrem do uzavřeného prostoru a opatřenými po celém svém

-2CZ 2017 - 718 A3 obvodu těsněním s difuzním odporem proti radonu D < 10¹² m²/s. Do uzavřeného prostoru je vyústěno přívodní potrubí, jehož vstup je napojen na výstup vzduchu ze zařízení pro dodávku bezradonového vzduchu o minimálním přetlaku 5 Pa vůči okolí. Výkon tohoto zařízení je určen v závislosti na objemu uzavřeného prostoru a hodnota koncentrace radonu na jeho výstupu je menší než 10 mBq/m³. Uzavřený prostor je pod podlahou odizolován od podloží proti pronikání radonu z tohoto podloží. Veškeré vzniklé netěsnosti, jako jsou například vyústění přívodního potrubí, spojky, spáry mezi panely a podobně, jsou protiradonově utěsněny tmelem či fólií majícími rovněž difuzní odpor D < 10¹² m²/s.

Izolaci uzavřeného prostoru od podloží lze provést několika způsoby. Jedním z nich je soustava tvořená kovovou deskou, která je umístěná přímo na podloží a na ní je umístěna stínící fólie ve formě vany pro uložení podlahy. Jinou možností je, že uzavřený prostor je pod podlahou opatřen po svém vnějším obvodu podpěrami, které dosedají na podloží, a vzniklý prostor je od podloží odizolován vzniklou odvětrávanou vzduchovou mezerou. Kombinací těchto způsobů pak je odizolování, kdy je kovová deska uložena na podloží přes podpěry a prostor mezi kovovou deskou a podložím tvoří odvětrávanou vzduchovou mezeru.

Ve výhodném provedení je zařízení pro dodávku bezradonového vzduchu tvořeno v sérii zapojenými bloky. Na začátku řetězce je kompresor se vstupem vzduchu z okolí, který je přes vzdušník, sušičku, chladicí aparaturu a alespoň jednu nádobu s absorbentem, propojen se vstupem bloku úpravy teploty a tlaku. Výstup bloku úpravy teploty a tlaku je výstupem zařízení pro dodávku bezradonového vzduchu.

Za účelem možnosti přítomnosti osoby v uzavřeném prostoru je k tomuto uzavřenému prostoru připojena před první vstupní dveře vstupní předsíň s vchodovými dveřmi otevíranými směrem do vstupní předsíně. Tyto vchodové dveře jsou po celém obvodu utěsněny těsněním s difuzním odporem proti radonu D < 10¹² m²/s. Ve společné stěně vstupní předsíně s uzavřeným prostorem je zabudována klapka pro přívod bezradonového vzduchu z uzavřeného prostoru do vstupní předsíně.

Dalším vylepšením systému je, že za účelem současného snížení aerosolu v uzavřeném prostoru je zařízení pro dodávku bezradonového vzduchu vyústěno do uzavřeného prostoru přes pomocný cirkulační prostor a přes filtrační ventilační aerosolový systém, který je umístěný ve stropě uzavřeného prostoru a je uzavřený stínícím krytem. Výstup filtračního ventilačního aerosolového systému je vícenásobně vyústěn do uzavřeného prostoru, například formou vzduchové sprchy, a dále do pomocného cirkulačního prostoru, a to přes minimálně jednu vstupní mřížku vytvořenou ve společné stěně tohoto pomocného cirkulačního prostoru a uzavřeného prostoru. K uzavřenému prostoru jsou připojeny dvě předsíně. První předsíň je opatřena druhými vstupními dveřmi a je s druhou předsíní spojena přes první propojovací dveře a přes první jednocestný ventil. Druhá předsíň je přes druhé propojovací dveře a druhý jednocestný ventil propojena se vzduchovou sprchou. Vzduchová sprchaje s uzavřeným prostorem propojena přes první vstupní dveře a přes třetí jednocestný ventil. Druhé vstupní dveře, první a druhé propojovací dveře jsou po svém obvodu utěsněny těsněním s difuzním odporem proti radonu D < 10¹² m²/s. Ve stropě druhé předsíně je umístěn pomocný ventilátor propojený spojkou přes čtvrtý jednocestný ventil s prostorem první předsíně.

Z důvodu získání vyšší třídy čistoty uzavřeného prostoru může být mezi první a druhou předsíní zařazena minimálně jedna další předsíň.

Pro zvýšení komfortu a z důvodu možnosti sledovat dění uvnitř uzavřeného prostoru může systém dále obsahovat kontinuální detektor radonu umístěný v uzavřeném prostoru nebo v jeho blízkosti a/nebo další kontinuální detektory radonu umístěné v přilehlých prostorách tvořených předsíněmi, sprchou a okolním prostorem a/nebo tlakové rozdílové čidlo pro kontrolu tlakového rozdílu mezi uzavřený prostorem a okolím a/nebo regulátor vlhkosti a/nebo zvlhčovač a/nebo zařízení pro kontrolu funkčnosti systému a/nebo monitor CO2S alarmem umístěný v prostoru pro

-3 CZ 2017 - 718 A3 sledování bezpečnosti pobývajících osob a/nebo bezpečnostní kamery umístěnými v prostoru pro sledování bezpečnosti pobývajících osob. Pokud se jedná o drátová propojení, jsou tato z uzavřeného prostoru vyvedena vně a tyto výstupy jsou protiradonově utěsněné tmelem nebo těsněním majícím difuzní odpor D < 10¹² m²/s.

Dalším vylepšením je, že uzavřený prostor je uvnitř vybaven stíněním proti vnějšímu gama záření a/nebo neutronovému záření. Pokud je uzavřený prostor součástí podzemní laboratoře, pak je automaticky chráněn proti kosmickému záření a lze ho rovněž tak do vybavit stíněním proti vnějšímu gama záření a/nebo neutronovému záření.

Výhodou uvedeného systému je, že umožňuje získání a udržování nízké koncentrace radonu až na úroveň mBq/m³ a koncentrace produktů jeho přeměny až na úroveň pBq/m³, v dostatečně velkém prostoru větším než 10 m³. Tuto koncentraci lze udržovat i při současné přítomnosti osob. Navíc umožňuje svými vylepšeními současně udržovat nízkou koncentraci radonu a nízkou koncentraci aerosolů, a to rovněž i za přítomnosti osob, což dosud známé systémy neumožňují, a není známo, že by se tím dosud někdo zabýval Je možné uzavřenou místnost dále opatřit kombinacemi stínění proti zevnímu záření gama, neutronům, kosmickému záření, a to opět i za přítomnosti osob.

Objasnění výkresů

Předkládaný systém pro vytvoření a udržování bezradonového prostoru až na úroveň koncentrace radonu mBq/m³ a koncentrace produktů jeho přeměny až na úroveň pBq/m³ s možností snížení dalších složek radiačního prostředí a vytvoření čisté místnosti bude dále popsán pomocí přiložených výkresů.

Na Obr. 1 je uvedeno základní provedení systému s možností rozšíření o vstupní předsíň pro případ, kdy bude v uzavřeném prostoru přítomna osoba. Obr. 2a a Obr. 2b znázorňují v bokorysech možnosti odizolování uzavřeného prostoru od podloží. Pohled shora na uzavřený prostor se dvěma předsíněmi a se sprchou bez stropní části je uveden na Obr. 3a a jeho bokorys je uveden na Obr. 3b. Obr. 4 znázorňuje ventilační systém první a druhé předsíně a navazuje na Obr. 3a a 3b. Na Obr. 5 je uveden příklad blokového schéma zařízení pro dodávku bezradonového vzduchu.

Příklady uskutečnění vynálezu

Nejprve bude popsán příklad podle Obr. 1, kdy se jedná o základní provedení bezradonového prostoru s možností přítomnosti osob uvnitř uzavřeného prostoru.

Systém je tvořen uzavřeným prostorem 3, do kterého se umisťují zkoumané předměty, živé organismy, výrobní a příslušná vyhodnocovací zařízení. Všechny stěny a strop uzavřeného prostoru 3 jsou z materiálu s difúzním odporem pro radon D < 10¹² m²/s.

Použitý materiál včetně všech objektů umístěných v uzavřeném prostoru 3 se vybírají z hlediska obsahu příslušných radionuklidů tak, aby odpovídající celková emanace radonu, tedy rychlost přísunu radonu z celé vnitřní plochy uzavřeného prostoru 3, byla odpovídající to je například při výměně k= 1 h¹ menší než 1 mBq. h¹.

Uzavřený prostor 3 je vybaven prvními vstupními dveřmi 3.1, které se otevírají směrem do tohoto uzavřeného prostoru 3 tak, aby je vytvořený vnitřní přetlak v uzavřeném prostoru 3 přitlačoval a tím dotěsňoval. Vstupní dveře 3.1 mají po celém svém obvodu těsnění s difúzním odporem proti radonu D < 10¹² m²/s k zamezení difúze i konvekce radonu. Do uzavřeného prostoru 3 je vyústěno přívodní potrubí 2, jehož vstup je napojen na výstup vzduchu ze zařízení 1

-4CZ 2017 - 718 A3 pro dodávku bezradonového vzduchu o minimálním přetlaku 5 Pa vůči okolí. Výkon zařízení 1 pro dodávku bezradonového vzduchuje určen v závislosti na objemu uzavřeného prostoru 3 a lze ho měnit v závislosti na požadované výsledné hodnotě radonu v uzavřeném prostoru 3. Hodnota koncentrace radonu na výstupu zařízení 1 pro dodávku bezradonového vzduchu je menší než 10 mBq/m³. Uzavřený prostor 3 je pod podlahou 8 odizolován od podloží 5 proti pronikání radonu z tohoto podloží 5. Veškeré vzniklé netěsnosti, jako jsou například vyústění přívodního potrubí 2, spojky, spáry mezi panely a podobné, jsou protiradonově utěsněny tmelem či fólií majícími rovněž difůzní odpor D < 10¹² m²/s. Na Obr. 1 je znázorněno čárkované doplnění uzavřeného prostoru 3 o vstupní předsíň 4 pro případ, kdy má v uzavřeném prostoru 3 někdo pracovat. Vstupní předsíň 4 je připojena před první vstupní dveře 3.1 a je opatřená vchodovými dveřmi 4,1 otevíranými směrem do vstupní předsíně 4. Vchodové dveře 4,1 a jsou po celém svém obvodu utěsněny těsněním s difuzním odporem proti radonu D < 10¹² m²/s. Ve společné stěně vstupní předsíně 4 s uzavřeným prostorem 3 je zabudována klapka 4,2 pro přívod bezradonového vzduchu z uzavřeného prostoru 3 do vstupní předsíně 4.

Pokud se jedná o odizolování uzavřeného prostoru 3 od podloží 5, jsou příklady možností uvedeny v bokoryse na Obr. 2a a 2b. Podle Obr. 2a je uzavřený prostor 3 od podloží 5 odizolován soustavou tvořenou kovovou deskou 6 umístěnou přímo na podloží 5 Na kovové desce 6 je umístěna stínící fólie 7 ve formě vany pro uložení podlahy 8. Na Obr. 2b je příklad, kdy je uzavřený prostor 3 pod podlahou 8 opatřen po svém vnějším obvodu podpěrami 9 dosedajícími na podloží 5 a je od tohoto podloží 5 odizolován vzniklou odvětrávanou vzduchovou mezerou 9.1. Tyto dva způsoby lze s výhodou kombinovat.

Pro úplnost je nyní uveden popis příkladu použitého zařízení 1 pro dodávku bezradonového vzduchu dle Obr. 5. Toto zařízení 1_ pro dodávku bezradonového vzduchu je tvořeno v sérii zapojenými bloky. Na vstupuje zařazen kompresor 1,1 se vstupem vzduchu z okolí, který je přes vzdušník 1,2, což je vlastně tlaková nádoba ke kompresoru 1.1, přes sušičku 1.3, chladicí aparaturu 1,4 a alespoň jednu nádobu 1,5 s absorbentem propojen se vstupem bloku 1,6 úpravy teploty a tlaku. Výstup bloku 1.6 úpravy teploty a tlaku je výstupem zařízení 1 pro dodávku bezradonového vzduchu a je vyústěn do uzavřeného prostoru 3 protiradonově utěsněným přívodním potrubím 2.

Jedná se tedy o systém umožňující získání a udržování nízké koncentrace radonu až na úroveň mBq/m³ a koncentrace produktů jeho přeměny až na úroveň pBq/in³ při současné přítomnosti osob. Systém pracuje následujícím způsobem.

Kompresor 1,1 nasává okolní vzduch, který stlačuje. Vzduch se vede do vzdušníku 1,2 ke stabilizaci tlaku. Následuje odstranění vlhkosti v sušičce 1.3. Výstupem ze sušičky 1,3 je vzduch s rosným bodem pod teplotou v chladící aparatuře 1,4. Chladící aparatura 1,4 poskytuje na výstupu vzduch ochlazený na teplotu, odvozenou od požadovaného snížení koncentrace radonu ve výstupním vzduchu. Typicky se jedná o teploty -30 až -80 °C. Ochlazený vzduch je veden do nádob 1,5 s absorbentem, kterým je například aktivní uhlí, kde dochází k absorpcí radonu. Po průchodu vzduchu se nakonec upraví teplota a tlak v bloku 1.6 úpravy podle požadavků na parametry výstupního bezradonového vzduchu. Výstup ze zařízení 1 pro dodávku bezradonového vzduchu je vyústěn přívodním potrubím 2 do izolovaného a utěsněného uzavřeného prostoru 3. Vlastní přívod bezradonového vzduchu do uzavřeného prostoru 3 je utěsněn protiradonovým těsněním. V případě velkých prostor jako jsou haly, je rozvod vzduchu zabezpečen tak, aby došlo k jeho rozptýlení po celé místnosti. Z důvodů zabránění průniku okolního vzduchu dovnitř konvekcí jev uzavřeném prostoru 3 dosažen přetlak vůči okolí minimálně 5 Pa. Jak již bylo uvedeno, jsou stěny bezradonového prostoru/místnosti z materiálu s vysokým difusním odporem pro radon D < 10¹² m²/s a jsou budované buď celoplošně, neporušené, nebo spojené těsněním, tmelem a podobné s vysokým difusním odporem pro radon, aby se omezilo pronikání radonu difusí i konvekcí netěsnostmi z okolí. Všechny možné prostupy uzavřeného prostoru 3, spáry mezi panely, praskliny, úchyty, prostupy vedení a tak dále, jsou cíleně utěsněny tmelem s vysokým difusním odporem pro radon D < 10¹² m²/s. Dalším důvodem důkladného těsnění je

-5 CZ 2017 - 718 A3 nutnost vytvoření přetlaku. Stěny mohou být navíc plošně dotěsněny protiradonovou těsnící folií, např. TROPAC, rovněž s difůsním odporem méně než 10¹² m²/s.

Objem dodávaného bezradonového vzduchu ze zařízení 1 pro dodávku bezradonového vzduchu závisí na objemu uzavřeného prostoru 3, požadované vnitřní koncentraci radonu a na venkovní koncentraci radonu. Například pro objem místnosti 100 m³, při požadované vnitřní koncentraci mBq/m³ a venkovní koncentraci 10 Bq/m³ je nutný výkon bezradonového vzduchu minimálně 690 m³/h.

Vstup osoby respektive osob vysoce kontaminovaných radonem do uzavřeného prostoru 3 je buď zakázán nebo před vstupem je nutno vyčkat na snížení obsahu radonu v těle nebo je třeba výrazně zvýšit výkon dodávaného bezradonového vzduchu. Čárkovaně vyznačena vstupní předsíň 4 na Obr. 1 je volitelná v případě vstupu osob a je určená ke snížení vniku radonu z okolí do čistého prostoru.

Bezradonový vzduch, který je do prostoru/místnosti zaveden, je dodáván s mírným přetlakem tak, aby uzavřený prostor 3 vůči okolí měl přetlak min 5 Pa, dále je vyústěn tak, aby bylo zajištěno jeho dostatečně rychlé míchání v prostoru například několika vyústěními a současně neomezoval umístěné technologii v důsledku rychlého prouděním vzduchu u vyústění. Dále v případě, že se jedná o provedení, kdy se odstraňují i aerosoly filtračním ventilačním aerosolovým systémem 14, je bezradonový vzduch přiveden před filtr filtračního ventilačního aerosolového systému 14, aby případné nečistoty v přiváděném bezradonovém vzduchu byly zachyceny tímto filtrem.

Výše uvedené provedení lze doplnit tak, že dojde kromě snížení hladiny radonu, i ke snížení aerosolu v uzavřeném prostoru 3. Jedná se o systém navazujících prostorů vzájemně oddělených tak, aby se omezil vstup radonu do dalšího vždy čistšího prostoru. V minimálním provedení, Obr. 1, se jedná o vlastní bezradonový uzavřený prostor 3 s jednou vstupní předsíní 4 umožňující získání a udržování nízké koncentrace radonu až na úroveň mBq/m³ a koncentrace produktů jeho přeměny až na úroveň pBq/in³ při současné přítomnosti osob a udržování nízké koncentrace aerosolů.

Příklad složitějšího uspořádání je uveden na Obr. 3a, 3b a 4. V tomto provedení je zařízení 1 pro dodávku bezradonového vzduchu vyústěno do uzavřeného prostoru 3 přes pomocný cirkulační prostor 13 a přes filtrační ventilační aerosolový systém 14, který je zabudovaný ve stropě uzavřeného prostoru 3 a je uzavřený stínícím krytem 15. Výstup filtračního ventilačního aerosolového systému 14 je vícenásobně vyústěn do uzavřeného prostoru 3, například formou vzduchové sprchy, a odtud je pak veden do pomocného cirkulačního prostoru 13 přes minimálně jednu vstupní mřížku 13.1 vytvořenou ve společné stěně tohoto pomocného cirkulačního prostoru 13 a uzavřeného prostoru 3. V daném příkladu jsou k uzavřenému prostoru 3 připojeny dvě předsíně. První předsíň 10 je opatřena druhými vstupními dveřmi 10,1 a je s druhou předsíní 11 spojena přes první propojovací dveře 11.1 a přes první jednocestný ventil 10,2, a druhá předsíň je přes druhé propojovací dveře 12,1 a druhý jednocestný ventil 11,2 propojena se vzduchovou sprchou 12. Vzduchová sprcha 12 je s uzavřeným prostorem 3 propojena přes první vstupní dveře 3.1 a přes třetí jednocestný ventil 12,2. Druhé vstupní dveře 10.1, první propojovací dveře 11.1 a druhé propojovací dveře 12,1 jsou po svém obvodu utěsněny těsněním s difuzním odporem proti radonu D < 10¹² m²/s. Ve stropě druhé předsíně 11 je umístěn pomocný ventilátor 16 propojený spojkou 17 přes čtvrtý jednocestný ventil 10,3 s prostorem první předsíně

10. První předsíň 10 a druhá předsíň 11 slouží k omezení pronikání radonu do bezradonového uzavřeného prostoru 3 při vstupu osob a ke snížení koncentrace aerosolu. Do předsíní 10, 11 je přiváděn vzduch z uzavřeného prostoru 3 přes čtvrtý jednocestný ventil 10,3 a přes první jednocestný ventil 10,2 umožňující přestup vzduchu z uzavřeného prostoru 3, a odtud přes druhý jednocestný ventil 11,2 do vzduchové sprchy 12 a přes třetí jednocestný ventil 12,2 do uzavřeného prostoru 3 a ne naopak. Takto je okruh uzavřen kvůli omezení vstupu radonu z okolí do systému. Sprcha 12 slouží ke snížení koncentrace aerosolů očištěním vstupujících osob ve

-6CZ 2017 - 718 A3 speciálním obleku a k omezení pronikání radonu do bezradonového uzavřeného prostoru 3 při vstupu osob.

Jinak pro tuto variantu platí všechno, co bylo uvedeno u základní varianty systému. Vstup osob vysoce kontaminovaných radonem do místnosti je buď zakázán nebo před vstupem je nutno vyčkat na snížení obsahu radonu v těle nebo je třeba výrazné zvýšit výkon dodávaného bezradonového vzduchu. V praxi pak osoba vstupuje do první nečisté předsíně 10, kde si svlékne oděv, přechází do druhé čisté předsíně 11, kde si oblékne speciální oděv, přechází do vzduchové sprchy 12, kde je očištěna od aerosolů, a nakonec vstupuje do čistého uzavřeného prostoru 3.

Uzavřený prostor 3 je navíc trvale čištěn vysokou filtrací vzduchu pomocí filtračního ventilačního aerosolového systému 14, v tomto příkladu přes HEPA filtry s laminámím prouděním uvnitř prostoru tak, aby splňoval požadavky na tak zvaný čistý prostor. Filtrační ventilační aerosolový systém 14 je umístěn nad čistou místností v utěsněném stínícím krytu 15 uzavřeném od okolního prostoru, aby nedocházelo k pronikání radonu do filtračního ventilačního aerosolového systému 14.

Pokud je vytvořen systém, který vytváří současně bezradonový prostor se současným snížením hodnot aerosolu, není nutné zvýšit větrání na 690 m³/h.

Dále lze uvnitř uzavřený prostor 3 odstínit i proti vnějšímu záření gama, neutronům a v podzemní laboratoři i proti kosmickému záření.

Kromě výše uvedených variant může být systém vybaveny i dalšími prvky jako jsou měřící, regulační a bezpečnostní prvky. Lze doplnit kontinuální detektor radonu pro měření velmi nízkých koncentrací na radonu úrovni jednotek rnBq/rn³, který vzorkuje vzduch z čistého uzavřeného prostoru 3 či je alternativně umístěn přímo v tomto uzavřeném prostoru 3. Lze použít i další kontinuální detektory radonu umístěné v dalších přilehlých prostorách jako jsou předsíně, sprcha, okolní prostor, které kontrolují obsah radonu v okolí. Další možností je použití tlakového rozdílového čidla, kontrolujícího tlakový rozdíl mezi čistou místností a okolím, regulátoru vlhkosti ve vzduchu prostoru, zvlhčovače používajícího kontrolovanou vodu s velmi nízkou koncentrací radionuklidů, zejména zbavenou radonu. K dalšímu možnému příslušenství patří řídící systém pro kontrolu funkčnosti systému, zejména pro kontrolu průtoku dodávaného vzduchu, tlakových rozdílů mezi místnostmi, měření koncentrace radonu v jednotlivých částech systému, měření vlhkosti a teploty a podobné. Čidla jsou bud s bezdrátovým přenosem dat nebo s přenosem po kabelu. V takovém případě jsou průchody kabelů utěsněny proti radonu a vyvedeny do centrální řídící a datové jednotky.

Jako bezpečnostními prvky je vhodné doplnit monitory CO2 s alarmem umístěné v prostoru pro sledování bezpečnosti pobývajících osob a bezpečnostními kamerami umístěnými v prostoru pro sledování bezpečnosti pobývajících osob.

Průmyslová využitelnost

Systém je možné využít ve vědeckých i průmyslových aplikacích, kde je třeba zajistit extrémně čistý prostor s maximálním potlačením obsah radonu v ovzduší, včetně potlačení radioaktivních i neradioaktivních aerosolů a případně všech dalších složek ionizujícího záření.

Jde o elektrotechnický průmysl zejména v oblasti vývoje a výroby nanotechnologií, kde rozpadové produkty radonu mohou způsobit tak zvaný single event effect, s dopadem v dopravě. Jedná se například o řídící prvky pro letecký průmysl, nebo naopak řídící systémy umístěné v podzemí. V oblasti výzkumu, vývoje a výroby nových produktů biotechnologie jde o nevyřešené otázky malých dávek záření a vlivu na DNA, tak zvaný ZERO DOSE. Systém lze využít dále v medicíně, ve farmakologickém průmyslu kdy může řešit otázky extrémně čistých sloučenin.

-7 CZ 2017 - 718 A3

Systém je rovněž vhodný pro laboratoře, například k radiační ochraně vytvořením mimořádně chráněného prostoru v případě radiačních a jaderných nehod. Obecně řečeno, systém je využitelný pro jakýkoliv průmysl, kde je třeba při výrobě dosáhnout extrémně čistých materiálů.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (11)

1. Systém pro vytvoření a udržování bezradonového prostoru až na úroveň koncentrace radonu mBq/m³ a koncentrace produktů jeho přeměny až na úroveň pBq/in’ s možností snížení dalších složek radiačního prostředí a s možností vytvoření čisté místnosti z hlediska přítomnosti aerosolů vyznačující se tím, že se sestává z uzavřeného prostoru (3) pro umístění zkoumaných předmětů, živých organismů, výrobních a příslušných vyhodnocovacích zařízení, jehož všechny stěny a strop jsou z materiálu s difůzním odporem pro radon D < 10^{6 * * * * * 12} m²/s a použitý materiál včetně všech objektů umístěných v uzavřeném prostoru (3) jsou vybrány tak, že celková emanace radonu je v uzavřeném prostoru (3) při koeficientu výměny vzduchu k = 1 h ¹ menší než 1 mBq.h¹, tento uzavřený prostor (3) je opatřen prvními vstupními dveřmi (3.1) otevíranými směrem do uzavřeného prostoru (3) a opatřenými po celém svém obvodu těsněním s difůzním odporem proti radonu D < 10¹² m²/s a do uzavřeného prostoru (3) je vyústěno přívodní potrubí (2), jehož vstup je napojen na výstup vzduchu ze zařízení (1) pro dodávku bezradonového vzduchu o minimálním přetlaku 5 Pa vůči okolí, jehož výkon je určen v závislosti na objemu uzavřeného prostoru (3) a kde hodnota koncentrace radonu na jeho výstupu je menší než 10 mBq/m³, přičemž uzavřený prostor (3) je pod podlahou (8) odizolován od podloží (5) proti pronikání radonu z tohoto podloží (5) a veškeré vzniklé netěsnosti, jako jsou například vyústění přívodního potrubí (2), spojky, spáry mezi panely a podobně, jsou protiradonově utěsněny tmelem či fólií majícími rovněž difuzní odpor D < 10¹² m²/s.

2. Systém podle nároku 1 vyznačující se tím, že uzavřený prostor (3) je od podloží (5) odizolován soustavou tvořenou kovovou deskou (6) umístěnou přímo na podloží (5), na které je umístěna stínící fólie (7) ve formě vany pro uložení podlahy (8).

3. Systém podle nároku 1 vyznačující se tím, že uzavřený prostor (3) je pod podlahou (8) opatřen po svém vnějším obvodu podpěrami (9) dosedajícími na podloží (5) a je od tohoto podloží (5) odizolován vzniklou odvětrávanou vzduchovou mezerou (9.1).

4. Systém podle nároku 2 vyznačující se tím, že kovová deska (6) je uložena na podloží (9) přes podpěry (9.1) a prostor mezi kovovou deskou (6) a podložím (5) tvoří odvětrávanou vzduchovou mezeru (9.1).

5. Systém podle nároku jedna a kteréhokoli z nároků 2 až 7 vyznačující se tím, že zařízení (1) pro dodávku bezradonového vzduchuje tvořeno v sérii zapojenými bloky, a to kompresorem (1.1) se vstupem vzduchu z okolí, který je přes vzdušník (1.2), sušičku (1.3), chladicí aparaturu (1.4) a alespoň jednu nádobu (1.5) s absorbentem propojen se vstupem bloku (1.6) úpravy teploty a tlaku, jehož výstup je výstupem zařízení (1) pro dodávku bezradonového vzduchu.

6. Systém podle nároku 1 a kteréhokoli z nároků 2 až 5 vyznačující se tím, že za účelem možnosti přítomnosti osoby v uzavřeném prostoru (3) je k tomuto uzavřenému prostoru (3) připojena před první vstupní dveře (3.1) vstupní předsíň (4) opatřená vchodovými dveřmi (4.1) otevíranými směrem do vstupní předsíně (4) a utěsněnými po celém svém obvodu těsněním s difůzním odporem proti radonu D < 10¹² m²/s a ve společné stěně vstupní předsíně (4) s uzavřeným prostorem (3) je zabudována klapka (4.2) pro přívod bezradonového vzduchu z uzavřeného prostoru (3) do vstupní předsíně (4).

-8CZ 2017 - 718 A3

7. Systém podle nároku 1 a kteréhokoli z nároků 2 až 5 vyznačující se tím, že za účelem současného snížení aerosolu v uzavřeném prostoru (3) je zařízení (1) pro dodávku bezradonového vzduchu vyústěno do uzavřeného prostoru (3) přes pomocný cirkulační prostor (13) a přes filtrační ventilační aerosolový systém (14) umístěný ve stropě uzavřeného prostoru (3) a uzavřený stínícím krytem (15), kde výstup filtračního ventilačního aerosolového systému (14) je vícenásobně vyústěn do uzavřeného prostoru (3), například formou vzduchové sprchy, a dále do pomocného cirkulačního prostoru (13) přes minimálně jednu vstupní mřížku (13.1) vytvořenou ve společné stěně tohoto pomocného cirkulačního prostoru (13) a uzavřeného prostoru (3), přičemž k uzavřenému prostoru (3) jsou připojeny dvě předsíně (10, 11), kde první předsíň (10) je opatřena druhými vstupními dveřmi (10.1) aje s druhou předsíní (11) spojena přes první propojovací dveře (11.1) apřes první jednocestný ventil (10.2), a druhá předsíň (11) je přes druhé propojovací dveře (12.1) a druhý jednocestný ventil (11.2) propojena se vzduchovou sprchou (12), která je s uzavřeným prostorem (3) propojena přes první vstupní dveře (3.1) apřes třetí jednocestný ventil (12.2), kde druhé vstupní dveře (10.1), první propojovací dveře (11.1) a druhé propojovací dveře (12.1) jsou po svém obvodu utěsněny těsněním s difůzním odporem proti radonu D < 10¹² m²/s, přičemž ve stropě druhé předsíně (11) je umístěn pomocný ventilátor (16) propojený spojkou (17) přes čtvrtý jednocestný ventil (10.3) s prostorem první předsíně (10).

8. Systém podle nároku 7 vyznačující se tím, že z důvodu získání vyšší třídy čistoty uzavřeného prostoru (3) je mezi první předsíní (10) a druhou předsíní (11) zařazena minimálně jedna další předsíň.

9. Systém podle nároku 1 a kteréhokoli z nároků 2 až 8 vyznačující se tím, že dále obsahuje kontinuální detektor radonu umístěný v uzavřeném prostoru (3) nebo v jeho blízkosti a/nebo další kontinuální detektory radonu umístěnými v přilehlých prostorách tvořených předsíněmi (10, 11), sprchou (13) a okolním prostorem a/nebo tlakové rozdílové čidlo pro kontrolu tlakového rozdílu mezi uzavřený prostorem (3) a okolím a/nebo regulátor vlhkosti a/nebo zvlhčovač a/nebo zařízení pro kontrolu funkčnosti systému a/nebo monitor CO2 s alarmem umístěný v prostoru pro sledování bezpečnosti pobývajících osob a/nebo bezpečnostní kamery umístěnými v prostoru pro sledování bezpečnosti pobývajících osob, přičemž pokud se jedná o drátová propojení, jsou z uzavřeného prostoru (3) vyvedena vně, přičemž tyto výstupy jsou protiradonově utěsněné tmelem nebo těsněním majícím difůzní odpor D < 10¹²m²/s.

10. Systém podle nároku 1 a kteréhokoli z nároků 2 až 10 vyznačující se tím, že uzavřený prostor (3) je uvnitř vybaven stíněním proti vnějšímu gama záření a/nebo neutronovému záření.

11. Systém podle nároku 1 a kteréhokoli z nároků 2 až 10 vyznačující se tím, že uzavřený prostor (3) je součástí podzemní laboratoře aje uvnitř vybaven stíněním proti vnějšímu gama záření a/nebo neutronovému záření.