DE19650266A1 - Process for improving radiation charge by radon - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verminderung der Strahlenbelastung, die von dem natürlich vorkommenden radioaktiven Edelgas Radon und seinen Folgeprodukten ausgeht für Personen bei Aufenthalt in geschlossenen Räumen.The invention relates to a method for reducing the radiation exposure by the naturally occurring radioactive noble gas radon and its secondary products goes out for people staying in closed rooms.
Sie betrifft auch eine geeignete Einrichtung zur Verminderung der von Radon und seinen Folgeprodukten ausgehenden Strahlenbelastung für Personen bei deren Aufenthalt in geschlossenen Räumen.It also relates to a suitable device for reducing radon and its subsequent products for people with radiation Stay in closed rooms.
Die gesundheitlichen Risiken aufgrund der Exposition mit Radon und seinen Zerfallsprodukten in Wohnungen ist international z. B. durch die ICRP in ICRP 50 (ICRP Publication 50 Lung Cancer Risk from Indoor Exposures to Radon Daughters Annals of the ICRP, Volume 17 No. 1 1987) und national z. B. durch die Strahlenschutzkommission in Veröffentlichungen der Strahlenschutzkommission Band 19 (SSK Veröffentlichung der Strahlenschutzkommission Band 19 Die Exposition durch Radon und seine Zerfallsprodukte in Wohnungen in der Bundesrepublik Deutschland und deren Bewertung Gustav Fischer Verlag 1992) beschrieben. In den Jahresberichten des Umweltministeriums z. B. im Jahresbericht 1994, wird die Strahlenexposition durch Radon und dessen Zerfallsprodukte als Hauptursache für die Lungenkrebserkrankungen der Bevölkerung in der Bundesrepublik Deutschland genannt.The health risks from exposure to radon and its Decay products in homes is international z. B. by the ICRP in ICRP 50 (ICRP Publication 50 Lung Cancer Risk from Indoor Exposures to Radon Daughters Annals of the ICRP, Volume 17 No. 1 1987) and national e.g. B. by the radiation protection commission in publications of Radiation Protection Commission Volume 19 (SSK publication of the Radiation Protection Commission Volume 19 Exposure to radon and its Decay products in homes in the Federal Republic of Germany and their Review Gustav Fischer Verlag 1992). In the annual reports of the Ministry of Environment z. B. in the annual report 1994, the radiation exposure by Radon and its decay products as the main cause of the Lung cancer of the population in the Federal Republic of Germany called.
Das gesundheitliche Risiko besteht darin, daß insbesondere das gasförmige Radonisotop Rn-222, selbst ein Zerfallsprodukt von in vielen Gesteinen und Böden vorkommendem Uran (U-238), aus dem Boden ausströmt, in Gebäude eindringt und mit seinen radioaktiven Zerfallsprodukten von deren Bewohnern eingeatmet wird. Insbesondere die radioaktiven Schwermetallisotope Polonium-218, Blei-214, Wismut- 214, Polonium-214 u. a., die nach ihrer Entstehung durch radioaktiven Zerfall des Edelgases Rn-222 in ionisierter Form vorliegen und sich an immer in der Raumluft vorhandene Stäube anlagern und mit diesen ebenfalls eingeatmet werden, verursachen hohe Strahlenbelastungen des Atemtraktes, da es sich bei diesen Isotopen z. T. um Alphastrahler mit in diesem Zusammenhang hoher biologischer Wirksamkeit handelt.The health risk is that in particular the gaseous Radon isotope Rn-222, itself a decay product of in many rocks and soils occurring uranium (U-238), emanating from the ground, penetrating into buildings and is inhaled by its residents with its radioactive decay products. In particular, the radioactive heavy metal isotopes polonium-218, lead-214, bismuth 214, polonium-214 u. a., which after their formation by radioactive decay of the Noble gas Rn-222 is present in ionized form and is always in the air accumulate existing dust and also inhale it, cause high radiation exposure to the respiratory tract, as it affects them Isotopes e.g. T. around alpha emitters with high biological in this context Effectiveness.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung anzugeben, die eine wirtschaftliche, technisch wenig aufwendige und leicht anwendbare Reduzierung der Konzentration radioaktiver Isotope und an Stäube angelagerter radioaktiver Schwermetalle in geschlossenen Räumen ermöglicht und damit zur Verminderung des Strahlenrisikos beiträgt.The invention has for its object a method and a device specify which is economical, technically inexpensive and light applicable reduction in the concentration of radioactive isotopes and dust accumulated radioactive heavy metals in closed rooms and thus contributes to reducing the radiation risk.
Die Aufgabe, ein geeignetes Verfahren anzugeben, wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die möglicherweise gesundheitsgefährdende Raumluft so behandelt wird, daß die darin enthaltenen radioaktiven Edelgase und an Stäube angelagerten radioaktive Schwermetalle aus der Luft weitgehend entfernt werden. The object of specifying a suitable method is achieved in accordance with the invention solved that the potentially harmful indoor air is treated in such a way that the radioactive noble gases contained therein and accumulated on dusts radioactive heavy metals are largely removed from the air.
Die Entfernung erfolgt erfindungsgemäß so, daß die radioaktiven Stoffe auf einem
geeigneten Substrat abgeschieden werden und sich solange dort aufhalten, bis sie
aufgrund ihrer durch die Halbwertszeit gekennzeichneten Lebensdauer zerfallen sind.
Das zur Abscheidung der radioaktiven Stoffe verwendete Substrat besteht
beispielsweise aus einer oder mehrerer Platten aus einem geeigneten Werkstoff, der
sich dadurch auszeichnet, daß sich radioaktive Stoffe in Form von Aerosolen oder
Stäuben bevorzugt auf diesem Substrat abscheiden. Als geeignete Werkstoffe werden
erfindungsgemäß hinsichtlich der Wirksamkeit der Abscheidung und der Dauer der
Haftfestigkeit bezüglich der abgeschiedenen radioaktiven Stoffe untersuchte und
ausgewählte Polymerkunststoffe ausgewählt. Bei einer Raumluft mit geringer
Staubbelastung und mittlerer relativer Luftfeuchtigkeit kann beispielsweise ein
Kunststoff auf Melamin-Basis verwendet werden. Weiter können bei spezifischen
Anforderungen seitens der Raumluftqualität und der Fertigungstechnik für eine
geeignete Einrichtung auch folgende Kunststoffe eingesetzt werden:
The removal is carried out according to the invention in such a way that the radioactive substances are deposited on a suitable substrate and remain there until they have decayed due to their service life characterized by the half-life. The substrate used to separate the radioactive substances consists, for example, of one or more plates made of a suitable material, which is characterized in that radioactive substances in the form of aerosols or dusts preferentially deposit on this substrate. According to the invention, suitable plastics are selected and selected polymer plastics with regard to the effectiveness of the deposition and the duration of the adhesive strength with respect to the radioactive substances deposited. For example, in a room air with low dust pollution and medium relative humidity, a plastic based on melamine can be used. In addition, the following plastics can also be used for a suitable facility for specific requirements on the part of indoor air quality and manufacturing technology:
Polyethylen PE
Polypropylen PP
Polystyrol PS
Polyvinylchlorid PVC
Phenoplaste PF (auch auf der Basis m-Kresol, Formaldehyd)
Polyester und Alkydharze (Lackharze)
Polyepoxide EP
Polyamide PA
Aminoplaste (MF, DD, UF)
Polyurethane PUR
Polymethacrylsäureester PMMA
Polytetrafluorethylen PTFE
Polyvinylazetat PVAC
Polycarbonat PC.Polyethylene PE
Polypropylene PP
Polystyrene PS
Polyvinyl chloride PVC
Phenoplastics PF (also based on m-cresol, formaldehyde)
Polyester and alkyd resins (paint resins)
Polyepoxide EP
Polyamides PA
Aminoplasts (MF, DD, UF)
Polyurethane PUR
Polymethacrylic acid ester PMMA
Polytetrafluoroethylene PTFE
Polyvinyl acetate PVAC
PC polycarbonate.
Die Erfindung wird hinsichtlich des zugrundeliegenden Verfahrens (Variante 1) anhand des Versuchsbeispiels, Beispiel 1, näher erläutert.The invention is based on the underlying method (variant 1) of the experimental example, example 1, explained in more detail.
Das Beispiel 1 zeigt, daß bei den beschriebenen Bedingungen die Aktivität der radioaktiven Zerfallsprodukte des Rn-222 durch Einsatz einer erfindungsgemäß ausgewählten Adsorptionsfläche der Raumluft praktisch vollständig entzogen wird. Die im Beispiel 1 zur Erzielung eines möglichst vollständigen Kontaktes der Raumluft mit der Adsorptionsfläche erzeugte thermische Konvektionsströmung kann auch durch eine erzwungene Umluftführung mit Ventilatoren ersetzt werden.Example 1 shows that, under the conditions described, the activity of radioactive decay products of Rn-222 by using an according to the invention selected adsorption surface is practically completely removed from the room air. The one in Example 1 to achieve the most complete possible contact of the room air thermal convection flow generated with the adsorption surface can also by forced air circulation can be replaced with fans.
Das Verfahren der Entfernung radioaktiver Aerosole und Stäube kann auch unter Nutzung der Eigenschaften dieser Stoffe, als Zerfallsprodukte des Radons mehrfach positive Ladungen zu tragen, modifiziert werden. (Variante 2). Dazu werden zusätzlich zu den erwähnten Adsorptionsplatten aus geeigneten Kunststoffen noch weitere Platten im Luftstrom angeordnet, die mit einer negativen Ladung beaufschlagt sind. Beispielsweise werden Platten ähnlicher Geometrie wie die Adsorptionsplatten eingesetzt, die z. B. aus Aluminium bestehen und mit einer negativen Gleichspannung von ca. 70 Volt beaufschlagt sind. Die positiv geladenen radioaktiven Zerfallsprodukte oder deren Addukte an Stäube, die erfahrungsgemäß ebenfalls positiv geladen sind, werden dann, sofern sie nicht bereits an den Adsorptionsplatten angelagert sind, auf den Abscheideelektroden abgelagert. The process of removing radioactive aerosols and dusts can also be found below Use of the properties of these substances as decay products of radon several times carrying positive charges can be modified. (Variant 2). This will be additional In addition to the aforementioned adsorption plates made of suitable plastics Plates arranged in the air flow, which are charged with a negative charge. For example, plates of similar geometry to the adsorption plates used the z. B. made of aluminum and with a negative DC voltage of about 70 volts. The positively charged radioactive decay products or their adducts with dusts, which experience has shown are also positively charged, are then, if they are not already attached to the adsorption plates deposited the deposition electrodes.
Die Erfindung wird hinsichtlich der Einrichtung zur Entfernung von radioaktiven Stoffen aus der Raumluft anhand des in Abb. 1 dargestellten Beispiels 2 der Variante 1 der Methode näher erläutert.The invention is explained in more detail with regard to the device for removing radioactive substances from the ambient air using example 2 of variant 1 of the method shown in FIG. 1.
In einem aus einem geeigneten Material (z. B. Kunststoff oder Blech) hergestellten Gehäuse werden die aus z. B. Melamin bestehenden Adsorptionsplatten, wie in der Abb. 1 dargestellt, labyrinthartig angeordnet, um eine möglichst große Kontaktfläche für die hindurchstreichende Raumluft mit den Adsorptionsplatten zu erzielen. Die Raumluft wird mittels eines geeigneten Saugzuggebläses durch die im folgenden als Adsorptionsgerät bezeichnete Anordnung geführt. Um einen vollständigen Luftaustausch im Raum zu erzielen, wird die Raumluft über der Raumgröße angepaßte Raumluftansaugkanäle dem Adsorptionsgerät zugeführt. Die Raumluftansaugkanäle haben beispielsweise rechteckige Querschnitte (z. B. 10×20 cm für kleinere Räume), besitzen den geometrischen Verhältnissen des Raumes angepaßte Ansaugöffnungen, deren Querschnitte so gewählt werden, daß jeweils eine möglichst gleichmäßige Luftmenge abgezogen wird, und können beispielsweise aus gleichen oder ähnlichen Materialien gefertigt sein, wie das Gehäuse des Adsorptionsgerätes.In a housing made of a suitable material (e.g. plastic or sheet metal) the z. B. melamine existing adsorption plates, as shown in Fig. 1, arranged in a labyrinthine manner in order to achieve the largest possible contact area for the ambient air passing through with the adsorption plates. The room air is guided through the arrangement referred to below as an adsorption device by means of a suitable induced draft fan. In order to achieve a complete exchange of air in the room, the room air is fed to the adsorption device via room air intake channels that are adapted to the room size. The room air intake ducts have, for example, rectangular cross sections (e.g. 10 × 20 cm for smaller rooms), have suction openings that are adapted to the geometric conditions of the room, the cross sections of which are selected so that the most uniform amount of air is extracted, and can be made from the same or, for example similar materials as the housing of the adsorption device.
Die Raumluftansaugkanäle werden über geeignete Verbindungselemente (Flansche, T- Verbindungen usw.) mit dem Adsorptionsgerät verbunden. Die Leistung der Ventilatoren, z. B. des Saugzuggebläses, richtet sich nach den jeweiligen örtlichen und radiologischen Verhältnissen. Aufgrund der relativ langen Halbwertszeit des Radon- 222 von 3,82 Tagen sind nur geringe Anforderungen hinsichtlich der Luftwechselzahl zu stellen, so daß handelsüblich verfügbare Ventilatoren geringer Leistung einsetzbar sind.The room air intake ducts are connected using suitable connecting elements (flanges, T- Connections, etc.) connected to the adsorption device. The performance of the Fans, e.g. B. the induced draft fan, depends on the respective local and radiological conditions. Due to the relatively long half-life of radon 222 out of 3.82 days are only minor requirements regarding the number of air changes to provide so that commercially available fans of low power can be used are.
Gemäß der oben erwähnten Variante 2 der Methode wird in Abb. 2 ein Beispiel (Beispiel 3) der Einrichtung zur Entfernung von radioaktiven Stoffen aus der Raumluft dargestellt.According to variant 2 of the method mentioned above, Fig. 2 shows an example (example 3) of the facility for removing radioactive substances from the ambient air.
Danach werden im Adsorptionsgerät z. B. wie in Abb. 2 dargestellt, wechselweise Abscheideelektroden zwischen den Adsorptionsplatten angeordnet. Diese werden in die Grundplatte isoliert eingebaut, elektrisch leitend untereinander verbunden und mittels einer Spannungsquelle auf ein negatives Potential von z. B. -70 Volt gebracht. Then z. B. as shown in Fig. 2, alternate separation electrodes arranged between the adsorption plates. These are installed insulated in the base plate, electrically connected to each other and by means of a voltage source to a negative potential of z. B. brought -70 volts.
Volumen des Kellerraums V ca. 60 m3, zwei Fenster eine Tür (während der Messungen geschlossen).Volume of the basement V about 60 m 3 , two windows one door (closed during measurements).
Mittlere Radonkonzentration im Raum ca. Ar = 50 Bq/m3 (gemessen nach dem Aktivkohleverfahren nach 48 h Exposition).Average radon concentration in the room approx. Ar = 50 Bq / m 3 (measured according to the activated carbon method after 48 h exposure).
Im stationären Zustand nach Einstellung des radioaktiven Gleichgewichts des Rn-222 mit seinen kurzlebigen Töchtern sind deren Aktivitäten gleich der Rn-222 Aktivität Ar.In steady state after the radioactive balance of the Rn-222 has been adjusted with his short-lived daughters, their activities are similar to Rn-222 activity Ar.
Dem kontinuierlichen Zerfall der obengenannten Radonaktivität Ar entspricht eine gleich große Rn-222-Zufuhr Qs (Infiltrationsrate) durch den Kellerboden in den Raum.One corresponds to the continuous decay of the above-mentioned radon activity Ar equal Rn-222 supply Qs (infiltration rate) through the basement floor into the room.
Diese wird nach nach der folgenden Beziehung berechnet (s. z. B. NCRP Report
No. 103, Sept. 1989 Control of Radon in Houses)
This is calculated according to the following relationship (see e.g. NCRP Report No. 103, Sept. 1989 Control of Radon in Houses)
Qs/V = [λ(Rn-222)×Ar}
Qs / V = [λ (Rn-222) × Ar}
wobei X(Rn-222) = 2,1 E-6/sec die Zerfallskonstante von Rn-222 ist;
hieraus erhält man für die Infiltrationsrate:
where X (Rn-222) = 2.1 E-6 / sec is the decay constant of Rn-222; from this you get for the infiltration rate:
Qs = 6E-3 Bq/sec
Qs = 6E-3 Bq / sec
Herstellung einer Konvektionsströmung der Luft durch Betrieb zweier Heizkörper.
Aufstellung einer Adsorptionsfläche von 10×100×0,2 cm im Konvektionsstrom, d. h.
wirksame Fläche f = 0,2 m2.
Messung der Gleichgewichts-Beta-/Gamma-Aktivitätskonzentration A1 von Pb-214 und
Bi-214 auf der Adsorptionsfläche mit einem Beta-/Gamma-Kontaminationsmeßgerät:
Meßergebnis nach einer Exposition von 48 h:
Establishing a convection flow of air by operating two radiators.
Installation of an adsorption area of 10 × 100 × 0.2 cm in the convection flow, ie effective area f = 0.2 m 2 .
Measurement of the equilibrium beta / gamma activity concentration A1 of Pb-214 and Bi-214 on the adsorption surface with a beta / gamma contamination measuring device:
Measurement result after an exposure of 48 h:
A1 =50 Bq/cm2
A1 = 50 Bq / cm 2
Gesamtaktivität A auf der Adsorptionsfläche:
Total activity A on the adsorption surface:
A (Beta/Gamma) = A1×f =1E4 Bq
A (Beta / Gamma) = A1 × f = 1E4 Bq
Dies entspricht einer Abscheiderate F von Beta-/Gammanukliden auf der
Adsorptionsfläche im Gleichgewicht mit dem umgebenden Rn-222 von:
This corresponds to a deposition rate F of beta / gamma nuclides on the adsorption surface in equilibrium with the surrounding Rn-222 of:
F = A×λ (Beta/Gamma)
F = A × λ (beta / gamma)
mit λ (Beta/Gamma) = Zerfallskonstante der Radontöchter.
Pb-214 und Bi-214.
Vereinfacht wird gesetzt: λ(Beta/Gamma) = In2/(20×60) (1/sec)
F = 1E4 Bq×4E-4 (1/sec)
F = 4 Bq/secwith λ (beta / gamma) = decay constant of the radon daughters.
Pb-214 and Bi-214.
To put it simply: λ (Beta / Gamma) = In2 / (20 × 60) (1 / sec)
F = 1E4 Bq × 4E-4 (1 / sec)
F = 4 Bq / sec
Die der Zufuhr Qs und der Abscheidung F im stationären Zustand äquivalente
Rn-222 Aktivität ist durch die folgende Beziehung gegeben:
The Rn-222 activity equivalent to the supply Qs and the deposition F in the steady state is given by the following relationship:
Qs/V = [λ(Rn-222)-F/2]×A(Rn-122)
{F/2 da A(Rn-122) = 112 A(Beta/Gamma)}Qs / V = [λ (Rn-222) -F / 2] × A (Rn-122)
{F / 2 da A (Rn-122) = 112 A (Beta / Gamma)}
Man erhält für die sich im Raum nach Anwendung der reduzierenden Maßnahmen
einstellende äquivalente Radonaktivität bzw. für die sich damit im Gleichgewicht
befindende Aktivität an Zerfallsprodukten näherungsweise
For the equivalent radon activity occurring in the room after application of the reducing measures or for the activity of decay products which is in equilibrium therewith, approximately
A(Rn-222) = SE-5 Bq/m3
A (Rn-222) = SE-5 Bq / m 3
und damit eine annähernd vollständige Entfernung der sich im Gleichgewicht befindenden Zerfallsprodukte.and thus an almost complete removal of the balance existing decay products.
Claims (9)
Polyethylen PE
Polypropylen PP
Polystyrol PS
Polyvinylchlorid PVC
Phenoplaste PF (auch auf der Basis m-Kresol, Formaldehyd)
Polyester und Alkydharze (Lackharze)
Polyepoxide EP
Polyamide PA
Aminoplaste (MF, DD, UF)
Polyurethane PUR
Polymethacrylsäureester PMMA
Polytetrafluorethylen PTFE
Polyvinylazetat PVAC
Polycarbonat PC
als Substrat verwendet werden.2. The method according to claim 1, for reducing the radiation exposure to radon and its secondary products, characterized in that, depending on the requirement, polymers, plastics such. B .:
Polyethylene PE
Polypropylene PP
Polystyrene PS
Polyvinyl chloride PVC
Phenoplastics PF (also based on m-cresol, formaldehyde)
Polyester and alkyd resins (paint resins)
Polyepoxide EP
Polyamides PA
Aminoplasts (MF, DD, UF)
Polyurethane PUR
Polymethacrylic acid ester PMMA
Polytetrafluoroethylene PTFE
Polyvinyl acetate PVAC
PC polycarbonate
can be used as a substrate.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE1996150266 DE19650266A1 (en) | 1996-12-04 | 1996-12-04 | Process for improving radiation charge by radon |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE1996150266 DE19650266A1 (en) | 1996-12-04 | 1996-12-04 | Process for improving radiation charge by radon |
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