Procedura di misura dell’esalazione radon dalla superficie di una superficie solida. La procedura è dettagliata e operativa; utilizza un dispositivo a camera di ionizzazione ed un contenitore di caratteristiche misurate.
1) Oggetto.
Questa procedura descrive la tecnica di misura del rateo di esalazione radon (Radon-222) dalla superficie solida di un mezzo (suolo, roccia, muro ecc.) verso l’atmosfera. La stima è ottenuta misurando l’andamento nel tempo della concentrazione della attività del radon, esalato dalla superficie in questione, che poi viene accumulato in un volume noto di un contenitore.
La concentrazione della attività del radon è misurata con un dispositivo passivo a camera di ionizzazione.
Il metodo è solo estimativo per la difficoltà di quantificare l’influenza di alcuni parametri e pertanto non è prevista una calibrazione del sistema di misura.
Inoltre è da notare che la misurazione del rateo di esalazione radon dalla superficie di un mezzo, come il suolo, congelato oppure coperto dalla neve o da uno strato di acqua è rappresentativa solamente del fenomeno di esalazione nelle suddette condizioni.
2) Documenti di riferimento.
I seguenti documenti sono stati presi a riferimento ed impiegati per la stesura della procedura:
- Decreto Legislativo 17 marzo 1995 n. 230 “Attuazione delle direttive Euratom
In materia di radiazioni ionizzanti”. - Decreto Legislativo 26 maggio 2000 n. 241 “Attuazione della direttiva 96/29/Euratom in materia di protezione sanitaria della popolazione e dei lavoratori contro i rischi derivanti dalle radiazioni ionizzanti.
- Decreto Legislativo 9 maggio 2001 n. 257 “Disposizioni integrative e correttive del decreto legislativo 26 maggio 2000 n. 241.
- Linee Guida per le misure di concentrazione di radon in aria nei luoghi di lavoro sotterranei a cura del Coordinamento delle Regioni e delle Province autonome di Trento e di Bolzano – 6 febbraio 2003.
- APAT – Linee Guida per le misure di radon in ambienti residenziali – RTI CTN AGF 4/2004.
- REGIONE LOMBARDIA – Linee Guida per la prevenzione delle esposizioni al gas radon in ambienti indoor – decreto 12.678 del 21 dicembre 2011.
- ENEA – RT/2006/3/ION – Silvia Penso – Il radon e la sua misurazione – Marzo 2006.
- ISO/WD 768 – Measurement of radioactivity in the environment – Air – Radon-222: methods for estimation of surface exhalation rate by accumulation method – ISO 2007.
- GENITRON – The reference in professional radon measurement: AlphaGUARD – ag_pm_gb_11.doc – Genitron Instruments GmbH – 2007/03/19.
- MINISTERO DELLA SALUTE – Piano Nazionale Radon – 2002.
- WORLD HEALTH ORGANIZATION – WHO Handbook on Indoor Radon – 2009.
3) Definizioni.
3.1 Radon-222.
Il radon è un gas naturale radioattivo prodotto dalla disintegrazione del radio; in questo documento, in particolare, con il termine radon si intende, salvo diversamente indicato, il suo radioisotopo Radon-222, peraltro di gran lunga il più significativo per quanto riguarda l’esposizione alla radiazione naturale.
3.2 Prodotti di decadimento di breve vita del Radon-222.
Radioisotopi prodotti dalla disintegrazione del Radon-222 e aventi tempo di dimezzamento inferiore ad un’ora.
3.3 Tempo di dimezzamento T di un radioisotopo.
Tempo, espresso in secondi, dopo il quale la quantità di un radioisotopo si è dimezzata per disintegrazione. E’ dato dalla formula:
T= ln 2 / λ
dove λ è la costante di disintegrazione del radioisotopo [in sec-1].
3.4 Radioisotopo.
E’ un atomo che possiede la proprietà di emettere radiazioni.
3.5 Particella alfa.
Particella nucleare costituita da due protoni e da due neutroni, tipicamente emessa da alcuni radioisotopi come il Radon-222.
3.6 Attività dei radioisotopi.
Numero di disintegrazioni nucleari che avvengono in una quantità di materiale contenente un radioisotopo (ad esempio il Radon-222) in un certo intervallo di tempo diviso per l’intervallo di tempo. L’attività è espressa quindi dalla formula:
A=λ x N
dove λ è la costante di disintegrazione del radioisotopo in [sec-1], N il numero di atomi dell’isotopo considerato presenti nel materiale e A è l’attività in becquerel [Bq].
3.7 Concentrazione di attività.
Attività per unità di volume (ad esempio di aria) e si misura in becquerel per metro cubo [Bq/m3]
3.8 Misura in continuo.
Misura ottenuta registrando delle medie tipicamente orarie per un periodo a scelta di una grandezza fisica connessa alla disintegrazione del radon (ad esempio l’attività); i dati registrati possono infine essere scaricati con un PC portatile sul posto di misura.
3.9 Emanazione.
Meccanismo con il quale un atomo di radon lascia il grano di materiale solido nel quale si è generato e raggiunge perciò gli spazi liberi dei pori intergranulari.
3.10 Esalazione radon.
Meccanismo con il quale un atomo di radon ottenuto per emanazione raggiunge infine la superficie esterna del materiale tramite fenomeni di trasporto (diffusione, convezione).
3.11 Contenitore di accumulo.
Recipiente stagno di caratteristiche geometriche note utilizzato per accumulare il radon ed avente una faccia aperta (“superficie utile” S) da collocare sopra il mezzo in esame e sopratutto con la superficie di contatto ben aderente. Il suo “volume utile” V è quello disponibile per l’accumulo del radon dopo la sua installazione.
3.12 Rateo di esalazione radon superficiale.
Flusso costituito dalla attività del numero di atomi di Radon-222 che attraversano una superficie di riferimento nell’unità di tempo espresso dalla formula:
ϕ = A / S t
dove ϕ è espresso in [Bq/m2sec].
4) Sistema di misura.
Il dispositivo per la misurazione della concentrazione di attività all’interno del contenitore di accumulo è quello prodotto dalla società Genitron Instruments GmbH (attualmente Saphymo GmbH), modello AlphaGUARD P30D. E’ uno strumento portatile, a batteria di lunga durata, dotato di monitor e collegabile a PC e di alta capacità di memoria. Esso infine misura in contemporanea anche temperatura, umidità e pressione ambientale. Il dispositivo deve essere posizionato all’interno del contenitore di accumulo.
Quest’ultimo infatti ha lo scopo di raccogliere il gas radon esalato dal mezzo in esame attraverso la superficie utile durante un certo periodo di tempo ed ha in conclusione le seguenti caratteristiche:
– il materiale con cui è costruito non deve prima di tutto permettere la diffusione del gas attraverso le pareti;
– la sua superficie di contatto con il mezzo in esame deve essere di tal fatta e sufficientemente annegata nel mezzo stesso al fine di impedire la diffusione del gas attraverso di essa;
– il materiale con cui è costruito e il suo colore non devono facilitare un aumento di temperatura nel volume utile in caso di esposizione al sole; se necessario può essere coibentato o protetto;
– il suo volume utile deve essere almeno dieci volte più grande del volume di gas all’interno del dispositivo di misura;
– le irregolarità della superficie del mezzo in esame non devono introdurre incertezze di volume superiori al 10% del volume utile;
– i valori della superficie utile S e del volume utile V vanno riportati nella scheda risultati della misura.
Occorre infine utilizzare sempre lo stesso contenitore di accumulo nelle misure di esalazione radon di uno stesso territorio.
5) Grandezza misurata e principio di misura.
Il sistema di misura rileva ϕ che è il rateo di esalazione del gas Radon-222 dalla superficie del mezzo in esame in [Bq/m2sec].
Il radon esalato dal mezzo in esame penetra nel volume utile del contenitore di accumulo. La concentrazione di attività A del radon aumenta fino ad un livello di equilibrio A(∞) dopo un periodo di tempo che dipende principalmente dalla geometria del contenitore di accumulo e dal rateo di esalazione.
Il valore della concentrazione di attività al tempo t è dato dalla formula:
A (t) = ϕ S (1- exp- λt) / V λ da cui ϕ = (1- exp- λt) A (t) V λ / S
che all’equilibrio (cioè dopo un tempo infinito) diviene:
A(∞) = ϕ S / V λ da cui ϕ = A(∞) V λ / S
Il valore della sua derivata nel tempo è:
A’ = ϕ S (exp- λt ) / V
che per valori di t grandi è pari a zero e per valori di t piccoli diviene:
A’ = ϕ S / V
e quindi per valori t piccoli:
Φ = A’ V/S
Durante il processo sopradetto il dispositivo AlphaGUARD misura in continuo la concentrazione di attività A del Radon -222 presente nel contenitore di accumulo (per la descrizione del corrispondente principio di misura vedere la procedura specifica) e la riporta in un grafico. Nel grafico, dalla lettura di A’, si calcola il rateo di esalazione, conoscendo i valori del volume utile e della superficie utile del contenitore di accumulo.
Più semplicemente dal grafico di A per calcolare A’ si può leggere il valore:
Δ A / Δ t
dove Δt è la differenza tra due tempi piccoli (ad esempio t = 3 e t = 1 in ore) e ΔA è l’incremento di A corrispondente.
6) Calibrazione del dispositivo di misura e lettura dei rivelatori.
Il dispositivo di misura è calibrato dalla Saphymo GmbH almeno ogni cinque anni.
7) Metodologia di misura della esalazione.
L’operazione di misura della esalazione radon dalla superficie di un mezzo va fatta posizionando (se non lo è già) quest’ultimo all’esterno in modo da minimizzare il contributo di attività del radon presente originariamente nell’ambiente e che rimarrà inevitabilmente intrappolata nel contenitore di accumulo.
Dopo aver definito il programma di misura (scelta dei luoghi, delle tempistiche e della durata delle misure), occorre approntare il dispositivo AlphaGUARD secondo le istruzioni operative del costruttore, scegliendo orientativamente un intervallo di misura di 10 minuti per una durata di monitoraggio prevista inferiore alle 6 ore altrimenti un intervallo di misura di 60 minuti. Non collocare il dispositivo AlphaGUARD direttamente sulla superficie del mezzo da esaminare ma ad un’altezza maggiore di 30 centimetri, attendere almeno 60 minuti per permettere al processo di diffusione dell’aria all’interno della camera di ionizzazione di aver raggiunto l’equilibrio, premere sul dispositivo il tasto di segnalazione “relocation”, leggere sul monitor il valore di attività ambientale precedente all’inizio del monitoraggio (che servirà come valore al tempo zero), ed infine installare il contenitore di accumulo sopra il mezzo da esaminare con il dispositivo al suo interno.
Per questo occorre fare attenzione che:
– la faccia aperta del contenitore di accumulo sia posizionata correttamente sulla superficie del mezzo da esaminare;
– il dispositivo al suo interno non ostacoli la esalazione radon;
– la superficie di contatto tra il contenitore di accumulo e la superficie del mezzo da esaminare garantisca un contatto uniforme e impermeabile al gas;
– ogni punto di misura sia marcato e documentato;
– le caratteristiche della superficie del mezzo da esaminare (ad esempio il suolo) siano documentate.
Eventuali condizioni climatiche anomale (forte vento, forti sbalzi di pressione ecc.) vanno annotate, se non è stato possibile evitarle.
Posizionare infine il sistema di misura nel luogo prescelto in modo sicuro tenendo conto inoltre di:
– evitare situazioni di estrema umidità e polverosità o di vibrazione;
– evitare campi elettromagnetici rilevanti;
– temperatura e pressione ambientali non devono differire da quelle di taratura di +/- 20 [°C] e +/- 50 [hPa];
– evitare l’illuminazione diretta del sole utilizzando all’occorrenza ripari appositi;
– evitare di esporre il dispositivo alla pioggia o alla neve utilizzando all’occorrenza ripari appositi.
Prendere nota della data e del tempo di inizio del monitoraggio.
Durante il periodo di monitoraggio si abbia infine cura di non manipolare il sistema di misura o di alterarne la collocazione.
Terminato il periodo di monitoraggio occorre infine:
– verificare che il sistema di misura si trovi nella stessa collocazione annotata al momento del posizionamento e che non sia danneggiato;
– annotare data e ora di fine monitoraggio;
– sollevare il contenitore di accumulo dalla superficie del mezzo da esaminare;
– premere sul dispositivo il tasto di segnalazione “relocation”;
– spegnere il dispositivo dopo 30 minuti.
8) Espressione dei risultati di misura.
I risultati delle misure di concentrazione della attività del Radon-222 sono riportati sul grafico mentre i dati sul valore del rateo di esalazione radon sono calcolati e riportati sulla scheda Risultati della Misura.
Le misure sono associate preferibilmente ad informazioni collaterali sul territorio, sul luogo di misura ecc. che sono riportate nella schede.
Documento n. 4 rev. 2
