NO161764B - Fremgangmaate og anordning for radonmaaling under og over terrengnivaa. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte og en anordning for måling av minst én av størrelsene strømtetthet, strøm-ningshastighet, konsentrasjon og mengde av radon og/eller radondøtre i jord eller som emanerer fra jord.

Radon-222 er en radioaktiv gass som emanerer fra uran. Den er et medlem av den radioaktive rekke som begynner med uran-238 og slutter med stabilt bly-206. Radon-220 eller toron er en annen form av radongass som produseres i den radioaktive spaltningsrekke som begynner med torium-232. Radon-222 har en halveringstid på 3,82 døgn og radon-220

har en halveringstid på 56 sekunder. Begge disse gasser utsender alfapartikler når de spaltes. Radon-222 (i det følgende benevnt "radon") spaltes i en rekke av datterprodukter (i det følgende og i kravene benevnt "radondøtre")

som er medlemmer av uranrekken. Radondøtre av umiddelbar interesse er polonium-218, a-stråler, halveringstid 3,05 minutter, bly-214, 3-stråler, halveringstid 26,8 minutter, vismut-214, 3(a)-stråler, halveringstid 19,7 minutter, og polonium-214, a-stråler, halveringstid 164 mikrosekunder. Både radon-222 og radon-220 kan forekomme i den gass som finnes i jordens porer. Begge disse isotoper kan produseres lokalt i jordoverflaten ved spaltning av de tyngre radio-nuklider i jorden. Lokal produksjon er den eneste mulige produksjonsmekanisme for radon-220 på grunn av denne isotops korte halveringstid. Radon-222 kan også være lokalt produsert, men målinger har vist at en del av det radon-222 som finnes i jordluften, i det følgende også kalt jordgassen,

kan være produsert på avstander fra måleplassen som kan beløpe seg til hundretalls meter.

Det er tidligere blitt foreslått måling av radoninnholdet i jorden for å lokalisere uraninneholdende malmforekomster som er beliggende under jordoverflaten. I SE-

AS 336 680 er det således beskrevet detektering av radon

like under jordoverflaten, hvorved imidlertid bare forholds-vis grunt beliggende malmforekomster sies å kunne detekteres, og dette bare under forutsetning av at det ovenfor beliggende jordsjikt er tilstrekkelig porøst til å tillate en så høy gassdiffusjonshastighet at målbare mengder av radon

fremdeles, på tross av at halveringstiden for radon-222

er 3,82 døgn, eksisterer ved målestedet.

Radonmålinger i jorden nær overflaten er således

en kjent metode for prospektering etter uranmalmer som er beliggende ved overflaten. Det faktum at det eksisterer en transportmekanisme for radon ved gassutbredelse i jorden og at uranrekkens elementer forekommer i varierende mengder også i andre malmer og geologiske formasjoner, gir imidlertid en potensiell mulighet til ut fra radonmålinger i jorden nær overflaten å skaffe ny geofysisk kunnskap om også dypere beliggende formasjoner, en kunnskap som kan være betydnings-full blant annet ved prospektering etter uran såvel som andre metalliske råvarer.

Høy konsentrasjon av radon-222 i jordluften kan også resultere i høy konsentrasjon av radon og radondøtre i bygninger på den aktuelle mark eller jordbunn, og kan følgelig også indikere en helsefare. Ved bebyggelsesplan-legning er det derfor viktig at det utføres måling av radoninnholdet i jordluften, slik at det ved behov kan tas for-holdsregler for å hindre at et uakseptabelt høyt innhold av radon og radondøtre oppstår i ferdig bebyggelse.

Det er tidligere blitt foreslått å bestemme mengden av radon i jorden, for eksempel for det formål å lokalisere uraninneholdende malmforekomster under jordoverflaten, eller for å bestemme helsefaren for eksempel i gruver.

Ett eksempel på dokumenter som angår problemer

av sistnevnte type, er US-A-3 968 371 (Greendale), hvor radon oppsamles fra en gruvevegg ved diffusjon inn i et gassvolum som er inneholdt i et første kammer, og hvor gass, når radonkonsentrasjonen er tilstrekkelig høy i det første kammer, ved hjelp av en transportgass spyles til et andre kammer for analyseformål. Metoden er således basert på diffusjon av radon fra veggen, og bare små gassprøver kan oppsamles og analyseres.

I US-A-3 862 576 (Pogorski) er det vist en liknende prøvetagningsteknikk for gass, hvor det benyttes en første oppsamlingsanordning inn i hvilken gass fra jorden dif-funderer inntil en høy konsentrasjon forventes, og en andre gassprøvende og gassanalyserende beholder i hvilken gassen deretter innpresses, for eksempel ved suging.

Et problem som henger sammen med hva som innled-ningsvis er antydet angående kjente metoder for radondeteksjon, er at de hittil foreslåtte metoder for deteksjon er meget upraktiske. Slik det er mer detaljert angitt i eksempelvis SE-AS 336 688, SE-PS 7709101-5 og SE-PS 7709l07-5; måles radonkonsentrasjonen for tiden med elektroniske detektorer punktvis i tid og rom ned til en dybde som underskrider 0,5 m og med udekkede cellulosenitratfil-mer i opp- og nedvendte kopper i perioder på ca. 1 måned. Koppene med den udekkede cellulosenitratfilm må graves opp etter eksponeringen for beregning av aktuelt radoninnhold. Dette begrenser i praksis anvendelsen av sådanne kopper til dybder som underskrider lm. De elektroniske detektorers anvendelighet begrenses dessuten alvorlig av deres følsomhet for utilbørlig håndtering og ytre forstyrrelser. Under-søkelser i forbindelse med den foreliggende oppfinnelses tilkomst indikerer at radonkonsentrasjonens dybdeavhengig-het er slik at det er viktig å kjenne denne også for større dybder, dersom det skal være mulig å vurdere farene med radon ved bebyggelse på radonholdig jord. Undersøkel-sene indikerer videre at det eksisterer en langsom strømning av gass i jorden. Den strømmende jordgass består i hovedsaken av nitrogen, men mindre mengder av oksygen, edelgasser og karbondioksyd kan forekomme. Strømningsretningen er ret-tet oppover. Strømningen er langsom og uregelmessig, idet den varierer med tiden og mellom punkter i jorden nær hver-andre. Denne langsomt strømmende jordgass er i de fleste tilfeller, såvidt man har kunnet bringe på det rene, hoved-ansvarlig for transporten av radon gjennom jorden. Strøm-ningen av radoninneholdende jordgass er en trolig forkla-ring på hvorfor radon kan forflytte seg over strekninger som er langt større enn de transportavstander som er mulige dersom diffusjon gjennom jorden var den viktigste eller den eneste transportmekanisme for radon.

Måling av jordgassens radoninnhold og strømnings-hastighet medfører problemer blant annet på grunn av at både hastigheten og gehalten er meget lav. Særlig ved radonmåling for uranprospektering opptrer det dessuten en forstyrrelse på detektormaterialet forårsaket av alfapartikler fra torongass (<220>Rn). Da torongassen dannes ut fra grunnstoffet torium, vil den totale alfastråling som registreres, utgjøre et mål på summen av uran- og toroninnholdet i det underliggende jordlag. For å kunne måle uraninnholdet i jorden, må således alfastrålingen fra torongassen elimineres. Det er i denne forbindelse tidligere blitt foreslått, slik det fremgår av SE-PS 7709101-5 og SE-PS 7709102-3, at jordgassen skal tvinges til å passere en permselektiv membran som tillater passering av gasser og som forsinker denne passering før gassene kan nå alfa-220 partikkeldetektoren. På grunn avattoron, Rn, har en

222

halveringstid på 56 sekunder og radon, Rn, har en halveringstid på 3,82 døgn, vil toroninnholdet i gassen ha avtatt etter passeringen gjennom membranen. Dette skjer imidlertid også med radoninnholdet.

Det har imidlertid nå overraskende vist seg

mulig å eliminere tidligere ulemper og begrensninger ved radondeteksjon, og i overensstemmelse med den foreliggende oppfinnelses formål å måle radonkonsentrasjon i jord på større dybder og over større flater enn hva som tidligere har vært mulig, uten at for eksponering benyttede detektorer trenger å graves opp for utnyttelse eller .vurdering av resultatet. I overensstemmelse med et annet av den foreliggende oppfinnelses formål har det videre vist seg mulig å prospektere uran- og andre malmforekomster ved å samle opp jordgass på ønsket dybde under terrengnivået og derfra lede opp den oppsamlede jordgass til terrengnivået eller et annet tilgjengelig sted, eksempelvis en gruvesjakt, for registrering av alfapartikler med detektor samt måling av både radoninnhold og strømtetthet av radongass etter, ønske.

Ved å utnytte visse utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelse for måling av radoninnholdet og strømtett-heten av radongass ijordgassen, muliggjøres samtidig praktisk talt fullstendig eliminasjon av den bakgrunnsstøy som forår-220

sakes av torongass ( Rn). Ifølge oppfinnelsen kan målin-

ger utføres i praktisk talt ubegrenset tid og i forekommende tilfeller på valgfri dybde under terrengnivået, slik at-både strømtetthet, hastighet og konsentrasjon av radongass på

en meget pålitelig måte fortløpende kan følges og bestemmes.

De trekk som karakteriserer fremgangsmåten og anordningen ifølge oppfinnelsen, fremgår av de etterfølgen-de patentkrav.

Oppfinnelsen skal nå beskrives nærmere i det føl-gende under henvisning til tegningen, der fig. 1 skjematisk viser en utførelsesform av oppfinnelsen, nemlig en anord--ning for oppsamling av jordgass over terrengnivået og registrering av radoninnhold i gassen, og fig. 2 viser en annen utførelsesform-av oppfinnelsen, nemlig en anordning for måling av radonstrømtetthet og strømningshastighet under terrengnivået.

Anordningen ifølge fig. 1 har interesse ved be-byggelsesplanlegning på jord hvor jordgassen har høyt innhold av radon, når det er viktig å måle radonavgangen fra marken. Målinger av radonavgangen både fra uberørt jord

og fra jord eller mark som er forberedt for hustomter, kan konme på tale. Forekomsten av store, lokale variasjoner i radon-transport og radonavgang gjør det nødvendig enten å gjøre et stort antall målinger på forskjellige steder på den aktuelle mark, eller å benytte et detektorsystem som registrerer en radonavgang som er en middelverdi for hele det studerte jordområde.

Den utførelsesform av oppfinnelsen som skal beskrives nærmere nedenfor under henvisning til fig. 1, er et sådant detektorsystem som registrerer radonavgangen fra et stort område.

En tett plastfolie 10 eller liknende dekker hele eller en del av det område fra hvilket radonavgangen skal måles. Plastfoliens 10 omkrets parti 11 presses mot jorden eller bakken og tetning skjer, slik at gass ikke kan strønme fra det gassvolum 12 som befinner seg under folien 10, ut i den frie luft. Gassvolumet 12 under plastfolien 10 står i kontakt med ytterluften fortrinnsvis gjennom en slange 13 eller eventuelt bare gjennom en liten åpning 14 for å hindre at det oppstår selv meget små trykkforskjeller mellom inneslut-tet gass 12 og den frie luft, hvilke på sin side kan påvirke den hastighet med hvilken jordgassen strømmer ut av jorden slik som antydet med piler. Detektorer for radon plasseres i en utenfor plastfolien 10 beliggende, separat ekspone-ringsbeholder 16 som kommuniserer med gassvolumet 12 via slangen 13 og er forsynt med en énveisventilanordning 17

som bare tillater gasstrømning i én retning, slik som antydet med en pil ved 18. Som radondetektorer benyttes spor-detektorer som kan være udekket cellulosenitratplast eller cellulosenitratplast som er dekket av et plastsjikt som beskytter detektorflaten uten å hindre registrering av alfapartikler fra radon som s<p>altes i et luftvolum foran detektoren. Som radondetektor kan det også benyttes en overflate-barriere-halvlederdetektor eller scintillasjonsdetektor med elektronikk og datainnsamlingssystem. Detektorene er til-passet til de spesielle forhold under hvilke måling skjer.

Den utførelsesform av oppfinnelsen som er anven-delig for måling under terrengnivået, kan selvsagt i prinsipp se ut slik som den tidligere viste, men imidlertid med den modifikasjon at plastfolien 10 er plassert på

ønsket dybde og at slangen 13 strekker seg opp gjennom jorden til den frie luft der eksponeringsbeholderen 16 er anordnet.

Den på fig. 2 viste anordning er imidlertid en foretrukket utf ørelsesform for måling av radonstr<zmtetthet og strømningshastighet i jorden, og denne består i prinsipp av to beholdere som er forbundet med en slange. Figuren viser anordningen i stilling for måling av radon i jordluften. Den nedre beholder eller jordbeholderen 10 kan hensiktsmessig være en lav kasse 12 uten lokk som plasseres horisontalt og opp ned i jorden på den dybde der radonbe-stemmelsen skal gjøres. Vertikalt oppadstrømmende jordgass som på figuren er antydet med piler, strømmer fritt inn i kassen 12. Kassens 12 nedadrettede åpning har hensiktsmessig et areal på minst 1 - 2 dm 2 for at en viss utjevning av variasjonene i gasstrømningen skal kunne skje. Kassens 12 høyde er minst 1-2 cm. Fra jordbeholderen 10 ledes gass-strømmen gjennom slangen 13 til den øvre beholder 16 som kan være plassert på eller i nærheten av jordoverflaten i det minste slik at den er lett tilgjengelig for anvendelse, eksempelvis ved tilpasning av detektorfilm for såvel konti-nuerlige som intermitterende undersøkelser av gasstrømtettheten. Slangen 13 skal ha et forhold mellom lengde og diameter som er vesentlig større enn 1 og hensiktsmessig en sådan lengde at i hovedsaken all torongass-stråling med den på plassen for målingen rådende gasstrømningshastighet rekker å svinne bort før gassen passerer inn i den øvre beholder 16. Den øvre beholder 16 er ikke helt lukket. Gass som strømmer inn i beholderen 16 gjennom slangen 13, tillates å fortset-te ut i den frie luft etter at den har blandet seg med gassen i beholderen, slik det er angitt med pilen ved 18. Forbindelsen for trykkutjevning mellom beholderen og den frie luft skal være trang. Den øvre beholders 16 størrelse og form skal være slik at alfapartikler fra radondøtre som sitter på beholderens vegger, ikke detekteres.

I den øvre beholder 16 er det anordnet en detektor

15 som måler alfastrålingen fra spaltning av radon og radon-døtre i gassen i beholderen 16. Radonkonsentrasjonen i den øvre beholder 16 er avhengig av radonkonsentrasjonen i jordluften, jordluftens strømningshastighet og apparaturens dimensjoner. Ingen spaltning fra radon-220 vil bli regi-strert da radon-220 og datterprodukter spaltes før de når den øvre beholder 16.

Som detektor 15 for alfastrålingen fra radon og radondøtre i den øvre beholder 16 kan det benyttes fotografisk film, fotografisk kjerneemulsjon eller en udekket eller dekket plastdetektor av cellulosenitrat. Dersom plastdetek-toren er dekket, kan beskyttelsen bestå av et tynt plastsjikt eller av en folie av et annet materiale hvis tykkelse skal være slik at registrering skjer av alf apartikler fra radon og radondøtre fra et luftvolum foran detektoren, men ikke av alfapartikler fra radondøtre som har festet seg på beskyttelsesplasten. En detektor ifølge SE-PS 8004273-2 kan med fordel benyttes. Som detektor for alfapartikler i den øvre beholder 16 kan det benyttes en halvlederdetektor eller en scintillasjonsdetektor. De to sistnevnte tilkoples til nødvendig elektronikk med datainnsamlingssystem.

Claims (5)

1. Fremgangsmåte ved måling av minst én av størrelsene strømtetthet, strømningshastighet, konsentrasjon og mengde av radon og/eller radondøtre i jord, ved hvilken man leder fra jorden kommende gass inn i et bare nedentil gassper-

meabelt rom, idet i det minste de nedadvendende begrensninger av rommet står i kontakt med bakken slik at atmosfæreluft hindres i å passere inn i rommet, og minst én detektor som måler alfastrålingen fra spaltning av radon og radondøtre, plasseres i et med det nevnte rom kommuniserende, andre rom, idet plasseringen av det andre rom og detektoren velges slik at detektoren fortløpende kan observeres og utnyttes for målingen, KARAKTERISERT VED at man lar gassen passere kontinuerlig gjennom rommet og ut gjennom det andre rom i en forutbestemt tid for å eksponere detektoren for gassen, og at man etter eksponeringen utnytter måleresultatet.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, ved hvilken radonavgangen fra jordoverflaten måles, KARAKTERISERT VED at det nedentil gasspermeable rom tilveiebringes over den jordoverflate som skal analyseres, slik at passering av fra jorden strømmende gass gjennom dette tillates, fortrinnsvis ved hjelp av en gasstett plastfolie hvis omkretsdeler presses kraftig mot marken eller eventuelt trykkes eller graves ned, og at man fortløpende passer på at det indre trykk i rommet eller rommene er i hovedsaken lik det ytre atmosfæretrykk under eksponeringen.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, ved hvilken radonstrøm- tetthet og strømningshastighet i jorden måles, KARAKTERISERT VED at det nedentil gasspermeable rom tilveiebringes på ønsket dybde under terrengnivået, og at rommet ved hjelp av en gasstett kanal, fortrinnsvis en slange, forbindes med et fra terrengnivået tilgjengelig, mot inntrengning av atmosfæreluft avtettet, andre rom der detektoren plasseres .

4. Anordning for måling av minst én av størrelsene strømtetthet, strømningshastighet, konsentrasjon og mengde av radon og/eller radondøtre i jord, omfattende et første rom (12) som nedentil er gasspermeabelt for innstrømning av fra jorden kommende gass, og som har begrensninger som hindrer atmosfæreluft i å komme inn i rommet (12), et andre rom (16) som står i forbindelse med det første rom (12), og minst én i det andre rom (16) anbrakt detektor (15) for måling av alfastråling fra spaltning av radon og radondøtre, KARAKTERISERT VED at det andre rom (16) er forsynt med en utløpsanordning (17) som tillater at gass som strømmer inn i det første rom (12), kan strømme via den nevnte forbindelse (13) til det andre rom (16), og under overvinnelse av det ytre atmosfæretrykk videre ut av det andre rom (16) gjennom utløpsanordningen (17).

5. Anordning ifølge krav 4, KARAKTERISERT VED at utløpsanordningen utgjøres av en enveisventil (17) som tillater gasstrømning bare i én retning.