RO128952A2 - Metodă şi dispozitiv pentru măsurarea potenţialului de radon din sol prin reţinere pe cărbune activ şi extracţie gravitaţională controlată - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la o metodă şi la un dispozitiv pentru recoltarea gazelor din sol, în vederea determinării simultane a permeabilităţii şi a concentraţiei de radon din sol, pentru a se exprima potenţialul de radon în sol. Metoda conform invenţiei cuprinde introducerea, prin batere, în sol a unui tub () închis inferior cu un proiectil () conic, perforat la o adâncime de 0,8...1 m, după care tubul () este extras pe o înălţime de 4...8 cm, pentru ca în spaţiul gol rămas să se colecteze radon, în continuare, de un capăt superior al tubului (), fiind conectat un tub () flexibil, în care este introdusă o cantitate de 50 g cărbune activ, a cărui radioactivitate este măsurată în laborator, şi care este în legătură cu un recipient () cu un volum de 2 l, plin cu apă, prin a cărui scurgere, printr-un robinet () de reglare a vitezei de scurgere, face posibilă recoltarea radonului acumulat sub proiectil (), după golirea totală a recipientului (), cărbunele fiind reîncapsulat etanş şi supus măsurării prin spectrometrie gama în laborator, concentraţia de radon în sol fiind determinată pe baza comparării spectrului obţinut pentru proba încapsulată cu un spectru etalon, măsurat în aceeaşi geometrie. Dispozitivul conform invenţiei este alcătuit din nişte tuburi () din oţel şi, respectiv, flexibil, conectate între ele, tubul () din oţel fiind prevăzut cu un proiectil () conic, perforat, iar tubul () flexibil, în care este introdusă o cantitate predeterminată de cărbune activ, fiind racordat la un vas () prevăzut inferior cu un robinet () de scurgere.

Description

Metoda si dispozitiv pentru masurarea potențialului de radon din sol prin reținere pe cărbune activ si extracție gravitaționala controlata

Descriere

Invenția se refera la un dispozitiv si o metoda pentru extragerea gazelor din sol in vederea măsurării conținutului de radon. Dispozitivul permite masurarea simultana a concentrației de radon din sol precum si a gradului de peremeabilitate locala, prin aceasta putandu-se caracteriza potențialul de radon din sol, o mărime foarte importanta si care influențează mult conținutul de radon din interiorul clădirilor. Cunoașterea prealabila, înainte de executarea fundației, a acestui potențial de radon avertizează constructorul, care poate lua masuri efective si ieftine pentru a împiedeca intrarea radonului in interiorul clădirii (locuințe, scoli, grădinițe, etc). In literatura de specialitate acțiunea poarta denumirea de “radon mitigation” pentru construcții noi.

In practica curenta se folosesc de regula extractoare de tip “seringa” de capacitate 200-500 ml care prin acționarea pistonului capteaza o cantitate de aer din sol, care apoi este introdus fie in celule Lucas vidate in prealabil si măsurate in laborator. In cazul deținerii unui instrument portabil, de tipul LUK 3A de exemplu, aceasta cantitate de gaz se introduce in celula in prealabil vidata a aparatului etalonat pentru a afișa direct concentrația de radon din sol. Alte variante sunt legate de cuplarea la tubul introdus in sol a unor pompe acționate de acumulatori si introducerea fluxului de gaz extras in aparatul de măsură portabile (Alpha Guard, RAD 7, Radim) alimentate de la baterii sau acumulatori.

Aceste tehnici de măsură pentru măsurătorile in teren au doua mari inconveniente:

necesita aparatura si/sau sistem de pompare cu acționare electrica la fata locului, extragerea cu seringa sau pompajul activ, prin forțarea difuziei/transportului la locul de colectare (partea libera de sub tubul de extracție) modifica necontrolat valoarea presiunii de extracție influențând transportul si prin aceasta insasi valoarea de masurat adica concentrația de radon din sol. Aceasta influenta este cu atat mai importanta cu cat gradul de permeabilitate a solului este mai mic, putandu-se ajunge la erori mai mari ca 100%.

Dispozitivul si metoda propusa de noi, pe langa eliminarea celor doua neajunsuri are in plus si un mare avantaj si anume acela ca produce informații foarte utile despre permeabilitatea solului. Aceasta informație este legata de masurgpes: ului de golire al “sticlei” tica obișnuita se folosesc

(recipientului) utilizate asa cum va rezula din

201 2 -00182-1 5 -03- 2012 dispozitive separate pentru masurarea permeabilității asa cum este si permeametrul dezvoltat in Republica Ceha sub denumirea de Radon Jok.

Scopul prezentei invenții este realizarea unei extracții controlate sub presiune cunoscuta si care in afara de reținerea radonului extras pe o coloana de cărbune activ si masurarea acestuia prin spectrometrie gama in laborator sa furnizeze simultan informații atat despre concentrația de radon din sol cat si despre permeabilitate, dispozitivul neavand nevoie de nici o sursa externa de alimentare cu energie. Aceasta energie este obtinuta pe baza gravitaționala, prin curgerea (golirea) unei cantitati de apa dintr-un recipient adaptat pentru acest scop. Din acest punct de vedere dispozitivul este foarte simplu, economic si vesatil producând informații simultane despre concentrație de radon si permeabilitate caracterizând potențialul de radon in punctul de măsură. Dispozitivul si metoda pentru masurarea potențialului de radon din sol sunt schițate in Fig. 1 si Fig. 2.

Tubul din otel (1) este introdus in sol la adancimea de măsură (de regula intre 0,8 si 1 m) prin lovirea capătului superior, protejat de un atenuator protector, cu un ciocan de masa corespunzătoare, Fig.l. La căpătui inferior se atasaza un mic proiectil conic (2) pentru a facilita pătrunderea la adancimea dorita si pentru a împiedeca pătrunderea solului in interiorul tubului. După introducerea tubului la adancimea selectata se extrage acesta pe o distanta de 4 - 8 cm permitind apariția unui spațiu gol la baza tubului (3), spațiu in care radonul din sol se va acumula prin difuzie sau prin transport.

La căpătui superior al tubului se conectează un tub flexibil din cauciuc sau din plastic (4) de dimensiuni adecvate. In interiorul acestui tub flexibil se introduce o cantitate cunoscuta (5) de cărbune activ (50 g) a cărui radioactivitate se masoara in laborator in geometrie determinata si care permite in același timp absortia totala a radonului din gazul extras din sol ce traversează coloana de cărbune din interiorul tubului. Extracția gazului din sol se face prin golirea recipientului (6) cu un volum de 2 litri in prealabil umplut cu apa. Golirea recipientului (6) creaza o mica diferența de presiune deasupra nivelului de apa din recipient iar gazul acumulat in spațiul de dedesuptul tubului de extracție (3) va traversa coloana de cărbune, radonul fiind retinut prin adsorbtie in totalitate. Robinetul (7) de la partea inferioara a recipientului reglează viteza de scurgere in asa fel incat sa nu existe o pătrundere a aerului prin partea de jos a recipientului.

Recipientul umplut cu apa este fixat pe suportul (8). Ab^uliajțotala a radonului pe coloana de cărbune a fost verificata in laborator, prin masu F\pe coloana de cărbune, a radioactivității fixate la diferite distante fata de ana a fluxului de gaz din < L ·

Xre ------‘S ¹

^-2012-00182-f ⁵ '03- 2012

sol. După golirea totala a recipientului, cărbunele din coloana este reincapsulat etanș intr-o canistra de măsură si este masurat prin spectrometrie gama in laborator, facandu-se si corecția respectiva de timp de răcire.

Dependența permeabilității de debitul de gaz extras prin aceasta metoda este data prin relația:

(1) unde, £[m²] este permeabilitatea solului pentru gaze, 0[m³-s’’] debitul de extracție, care se obține prin impartirea volumului recipientului la timul masurat cu un cronometru (in care are loc golirea acestui recipient t_g) , //[Pa-s] este vâscozitatea dinamică a aerului (=1,75-10^ Pa-s, la 10°C), Ap[Pa] este diferența de presiune dintre nivelul capătului de jos al coloanei de apa și capul sondei din sol si care este egala cu inaltimea medie a coloanei hidrostatice (h/2 din inaltimea recipientului de golire) iar FJm] factorul de formă al sondei (ce depinde de geometria sondei adica de suprafața interioara a tubului de extracție si de volumul de extracție de la căpătui inferior al acestui tub (3).

Potențialul de radon din sol este o mărime ce depinde de concentrația de radon din sol (C) si de permeabilitate (P) masurata prin intervalul de timp t_g, celelalte mărimi din relația (1) fiind cunoscute.

H = F(C,t_g) (2)

Concentrația de radon din sol (C) se determina pe baza comparării spectrului obtinut pentru proba încapsulata, cu un spectru etalon masurat in aceeași geometrie, Fig. 2.

Se observa pe aceasta figura ca fotopicurile descendenilor radonului sunt foarte clare si intense comparativ cu cele din spectrul de fond, evidențiere prin compararea înălțimii piculului K.-40 la 1461 keV (cu roșu in partea dreapta) cel mai intens pic din spectrul de fond.

Metoda si dispozitivul conform invenției, in cazul in care exista si posibilitatea utilizării unei instalații mobile de spectrometrie gama, permite măsurători complete, la fata locului a potențialului de radon (permeabilitate si concentrație de radon, putandu-se utiliza cu succes in campanii in teren pe durate lungi de timp (saptamani , luni).

Metoda si dispozitivul prezentat mai sus, conform invenției se pot folosi intr-un mod simplificat numai pentru masurarea permeabilității solului, in acest caz se renuntandu-se la coloana de

cărbune activ, când se contabilizează doar timul de golire

Claims (4)

1. Revendicări

   1. Sistem foarte simplu, complet nou mobil, de măsurare a permeabilității solului, fara surse de alimentare electrica.
2. 2. Extracția de gaz din sol in vederea măsurării concentrației de radon si a permeabilității se face controlat sub presiune cunoscuta folosind doar energia gravitaționala.
3. 3. Adaugarea tubului cu cărbune activ permite masurarea simultana atat a permeabilității cat si a concentrației de radon adica exprimarea in final, prin combinarea celor doua tipuri de măsurători, a potențialului de radon din sol.
4. 4. Existenta unei instalații mobile, relativ ieftine de spectrometrie gama permite utilizarea dispozitivului in campanii de lunga durata (saptamani, luni) si obținerea de rezultate autonome in timp real.