Szakdolgozat
Felszín alatti vizek természetes radioaktivitásának
vizsgálata a Dél-Dunántúlon
Témavezetı: Horváth Ákos adj.
ELTE Atomfizikai Tsz.
Készítette: Horváth Ferenc
V. évf. fizika tanár - német szaktanár szakos hallgató
1999
2
Tartalom
1. Bevezetés.................................................................................. 4 1.1. Radon a környezetünkben............................................................. 4 1.1.1. Radon a levegıben............................................................ 7 1.1.2. Radon a vízben................................................................. 9 1.2. A mérés motivációja..................................................................... 9 2. A mérési módszer..................................................................... 13 2.1. Folyadékszcintillációs méréstechnika........................................... 13 2.1.1. Alapelvek.......................................................................... 13 2.1.2. A szcintilláló folyadék komponensei .............................. 14 2.1.3. Elektromos impulzusok amplitudóspektruma.................. 16 2.1.4. Kioltás (quenching).......................................................... 17 2.2. A TRI CARB 1000A mérımőszer leírása.................................... 18 2.3. A mintavételekrıl.......................................................................... 20 3. A levegı radontartalmának meghatározása.............................. 21 3.1. Az ATMOS 10 mérımőszer.......................................................... 21 3.2. A MARKUS 10 mérımőszer......................................................... 22 4. A mérési területekrıl, a mérési sorozatokról............................ 23 4.1. A mérési területekrıl...................................................................... 23 4.2. A mérési sorozatokról.................................................................... 26 5. A mérések kiértékelése............................................................. 31 5.1. Kalibráció...................................................................................... 31 5.2. Kiértékelı program........................................................................ 32 6. A mérési eredmények és diszkusszió....................................... 35 6.1. Tab és környéke............................................................................ 35 6.1.1. Tab és környéke: Elsı és második sorozat....................... 35 6.1.2. Tab és környéke: Harmadik sorozat................................. 37 6.2. Véménd-Szebény-Feked körzet..................................................... 40 6.2.1. Az elsı sorozat, a területi eloszlás.................................... 40 6.2.2. A második sorozat, a radon-koncentráció 1 napos változása ..................................................................................................... 42 6.2.3. A harmadik sorozat, vízhálózat-rendszer csúcsidı-dinamikája ..................................................................................................... 45 6.2.4. A negyedik sorozat, a fekedi átemelı-medence levegıjének és vizének vizsgálata I. .................................................................... 47 6.2.5. Az ötödik sorozat, a fekedi átemelı-medence vízének vizsgálata ..................................................................................... 49 6.2.6. A fekedi kút aktivitásának évszakos vizsgálata................. 51
3
6.3. Laboratóriumi mérések................................................................... 52 6.3.1. A radonkipárolgás mérése.................................................. 52 6.3.2. A radonkipárolgás mérése nyugvó és forgó vízbıl............ 54 7. A víztározó szimulációs programja........................................... 58 8. Összefoglalás............................................................................. 60 9. Mellékletek.................................................................................. 62
4
1. Bevezetés
1.1 Radon a környezetünkben
A kollektív sugárvédelem egyik fontos feladata a levegı
fajlagos aktivitásának meghatározása. A levegı radioaktivitásának
forrásai egyrészrıl a természetes radioaktív izotópok és
bomlástermékeik jelenléte, másrészrıl emberi tevékenység
(atomerımővek mőködése, izotópok felhasználása, nukleáris baleset,
atomfegyver kísérletek, szénerımővek salakanyagai) révén a légkörbe
jutott radioaktív anyagok.
A sugárzó izotópok nagyrészt a levegı portartalmára
abszorbeálódva szennyezik a levegıt. A légkörben leggyakrabban
elıforduló sugárzó atommagok: 3H, 14C, 85Kr, 131I, Rn és Th, valamint
leányelemeik.
A radon nemesgáz, a rádium leányeleme. A radioaktív bomlási
sorok közül a 238U és a 232Th sorozathoz tartozik a természetben
megtalálható két leghosszabb élettartamú Rn izotóp, a 3,82 napos
felezési idejő 222Rn és a 55,6 sec-os 220Rn. Tóriumból ugyan több van
a földkéregben, de a diffúzióhoz idı kell, ezért azt mondhatjuk, hogy
körülbelül - átlagosan - százszor annyi radon van a levegıben, mint
toron. (Marx György: Atommag - közelben)
Az urán, a rádium, ill. a tórium átlagos elıfordulása a
földkéregben 2, 2-3, ill. 8 ppm. Ezek az értékek nagy szórást
mutatnak. Gránitban, palában a legmagasabbak az értékek, míg
mészkıben, homokkıben 2-3-szor is alacsonyabbak lehetnek.
5
A radon, atommagja keletkezésének pillanatában a talajban kb.
100 keV visszalökési energiát kap, ami elegendı ahhoz, hogy a
kızetmátrix kristályszemcséibıl kijusson, majd a pórusokon
átdiffundálva végül is szabaddá váljon. Az út, amit a Rn meg tud
tenni, elsısorban a kızet porozitásától, a geológiai jellemzıktıl és a
meteorológiai tényezıktıl függ. Így szerepe van pl. a talajvíznek, a
nedvességtartalomnak, a hımérsékletnek, a nyomáskülönbségnek. A
talaj minısége is erısen befolyásolja a Rn mozgását; például
homokos talajban majdnem zavartalan; nedves, agyagos talajban
erısen gátolt a mozgása. A diffúziós úthossz szilárd testekben 222Rn-
ra néhány cm-tıl néhány méterig; 220Rn esetében csak néhányszor 10
cm-ig terjedhet. Minden talaj, építıanyag és általában a talajvíz is
tartalmaz radont.
Napjainkban a Földön megpróbálják a magas radioaktivitású
helyeket feltérképezni, a magas radioaktivitás okait megmagyarázni.
Ez a téma Magyarországon is nagyon népszerő, s jelenleg is folyik
lakáslevegı-radon mérés. Hazánkban elıször Mátraderecskén mértek
magas radontartalmú levegıt. A lakások radon-koncentrációja a
mérsékelt égövben fıként a talajból származik. A radon kisebb
hányada érkezik diffúzióval (15%), a nagyobb hányadot (45%)
általában nyomáskülönbség által szívott levegı hozza magával a
nyílásokon keresztül (repedéseken, csatornákon, villanyvezeték
mellett). Az építıanyagból kidiffundálva mintegy 20%, a külsı
levegıbıl bediffundálva 17%, a vízbıl 2%, a konyhai gázból 1%
(1.ábra) radon származik.
6
1. ábra: A lakásokban lévı radon eredete.
Az 1. táblázat az átlagos radon-koncentráció mutatja a
környezetünkben. (Marx György: Atommag-közelben) A levegı
aktivitása helytıl és idıjárástól is függ.
mérési helyek levegı aktivitás Bq/m3
külsı levegı 8 a toron járuléka a világátlagban 3 lakások a trópusokon 20 huzatos szoba 30 a lakások világátlaga 40 felére csökkent légcirkuláció 80 szellızetlen szoba 100 magyar falusi földszintes lakás 130 pince 250 radondús lakás 1000 radondús pince 10000 radondús bánya 30000
1.táblázat
7
1.1.1. Radon a levegıben
A levegıbe jutó Rn-t exhalációnak nevezik, amit Bq/m3/óra-ban
adnak meg. A külsı levegıben a radon koncentrációja a
hımérséklettıl, évszaktól és egyéb meteorológiai tényezıktıl
függıen 2-20 Bq/m3.
A házakba a radon a talajból, a vízrendszerbıl és az
építıanyagokból kerül be. Egy adott lakóhelyiség radon-
koncentrációját a talaj és az építıanyagok Rn exhalációja mellett a
légcsere mértéke határozza meg. Régebben a házaknál az óránkénti
egyszeres légcsere volt normálisnak tekinthetı, napjaink
energiatakarékos építkezése mellett ez az érték csak 0,3-szeres
légcserét biztosít. Azonos exhaláció értéket feltételezve ez a
körülmény a lakásszobák Rn-koncentrációjának emelkedéséhez vezet.
Miért kell fokozott figyelemmel kísérnünk a radontartalmú
szobalevegık hatását? A választ a radon sugárbiológiai hatásában, ill.
újszerő megítélésében kell keresnünk. Erre az uránbányában dolgozók
esetében megfigyelt magasabb tüdırák-elıfordulás hívta fel a
figyelmet. A Rn sugárbiológiai hatását régebben azért becsülték alá,
mert nem vették tekintetbe, hogy az nem egész testre fejti ki a hatását,
hanem specifikusan a tüdıben adja le a teljes energiáját.
8
3,8235 nap 3,05 perc 26,8 perc 222Rn 218Po 214Pb 214Bi 5,49 MeV,α 6,00 MeV,α 672 keV, β 48 % 728 keV, β 42,5 %
19,9 perc 63µs 22év 214Bi 124Po 210Pb 1505 keV 17%, β 7,68 MeV, α 16 keV,β 1540 keV 17%, β 63 keV, β 3270 keV 17 %, β
1. melléklet
Ennek megértéséhez meg kell vizsgálnunk a Rn bomlását és
leányelemeinek viselkedését. (1. melléklet) A 222Rn (T˝ = 3,82 nap; Eα
= 5,49 MeV) leányelemei rendre: 218Po (T˝ = 3,11 perc; Eα = 6 MeV),
214Pb (T˝ = 26,8 perc; Eβ max = 0,67 MeV), 214Bi (T˝ = 19,9 perc; Eβ max
= 3,3 MeV), 214Po (T˝ = 1,6 10 –5s ; Eα max = 7,6 MeV). A radon
bomlási termékeit nem szükséges tovább figyelembe venni, mert a 210Pb felezési ideje 22,3 év, így ennek következtében ebben a
megközelítésben stabilnak tekinthetı.
A beszívott radongázt magát, nagy részben ki is lélegzi az
ember, egy kisebb rész vízben történı oldódása révén a véráramba
kerül és eljut a különbözı szervekhez. A radon leányelemei viszont
nagy kémiai affinitással rendelkezı nehéz fémek, így nagy
valószínőséggel kötıdnek a levegı nem ülepedı mikroszemcséihez,
az aeroszolokhoz. Ezeket belélegezve, a tüdın tapadnak a hörgık
hámsejtjein, ahol 6-8 MeV-es α-sugárzásuk révén helyileg
sejtroncsolást okozhatnak, s a DNS sérüléséhez vezethetnek.
Feltételezhetı, hogy elsıdlegesen ezen jelenségek felelısek a tumor
kialakulásáért a tüdıben.
9
1.1.2. Radon a vízben
Radontartalma és ebbıl származó fajlagos radioaktivitása a
víznek is van. A radon jól oldódik vízben - annak ellenére, hogy
apoláros - ,mert könnyen deformálható az elektronfelhıje. Azon a
területen, ahol a talajban nagyobb az urántartalom, ott valószínőleg -
talajtípustól függıen - van radontartalma a rétegvizeknek is. Ha
keményebb a talaj - mondjuk gránit -, akkor sokáig tudja tárolni a
radont, nem engedi kidiffundálni a levegıbe olyan gyorsan, ezáltal a
talajvizekbe több kerülhet. Ha a talaj szerkezete lazább - mondjuk
homokos vagy löszös -, akkor a talaj nem tudja tárolni a radont,
sokkal több jut ki a szabad levegıre. Növelheti a felszín alatti
rétegvizek természetes radioaktivitását a területen található kıolajfolt
is. A kıolajfolt szélén radonkiáramlás lehetséges. A rétegvizek közül
a mélyebben elhelyezkedıknek van nagyobb radontartalma, így a
mélyebbre fúrt kutak aktivitása lehet nagyobb.
Az Amerikai Egyesült Államokban az ivóvizek fajlagos
aktivitására javasolt egészségügyi határérték 11 Bq/l, Európában 100
Bq/l. A csapvíz általában 0,1-2 Bq/l-es aktivitású. Fıleg azokat a
vizeket érdemes vizsgálni, amelyeket sok ember használ.
1.2. A mérés motivációja
Szakdolgozatom célja két Magyarországon található terület
felszín alatti rétegvizeinek természetes radioaktivitásának
meghatározása, és területei eloszlásának felmérése. Dél-Dunántúl (1.
térkép) két területén vettünk vízmintákat: Tab és környékén (2.
10
térkép), ill. Véménd-Szebény-Feked (3. térkép) települések
körzetében. Ez utóbbi körzetben a vizsgálódásainkat mindig a RAD-
Lauder-Laboratóriummal együttmőködésben végeztük. A két körzet
különbözı okok miatt került a mérendı települések körébe. A tabi
területen keresztülmegy a Balatoni-törésvonal, ami mentén
megnövekedhet a radon-kiáramlás. A Mecsek környéki terület
egyrészt a Mecsekben található urán miatt fontos, másrészt a
Véménd-Szebény-Feked-i térségben mélyfúrású kutak látják el a
lakosságot és az üzemeket vízzel.
11
1. térkép: Dél-Dunántúl
12
2. térkép: Tab és környéke
13
3. térkép: Véménd-Feked-Szebény
2. A mérési módszer
2.1. Folyadékszcintillációs méréstechnika
2.1.1. Alapelvek
A folyadékszcintillációs detektálási módszer lényege, hogy
egyes anyagokban radioaktív sugárzás hatására fényfelvillanás lép fel,
vagyis a radioaktív sugárzás energiája bizonyos hatásfokkal
14
fényenergiává alakul át. A látható fénykibocsátást nevezzük
szcintillációnak.
A szcintillátor és a radioaktív sugárzás kölcsönhatásának
mechanizmusa két lépésre bontható:
- A belépı radioaktív sugárzás energiát ad át a szcintillátornak,
amelynek során az oldószer molekulái gerjesztett állapotba kerülnek.
- A szcintillátorban a gerjesztett állapotban lévı molekulák foton
kibocsátásával (szcintillációval) ismét alapállapotba mennek át. A
szcintillátorok - halmazállapotukat tekintve - lehetnek szilárdak vagy
folyékonyak. A folyadékszcintillációs módszer igen jelentıs az α-
sugárzó és a lágy β-sugárzó izotópok mérésénél, ahol a sugárzás
hatótávolsága kicsi. Itt a radioaktív sugárzó anyag elkeveredik a
szcintillátorral, ezért a kis hatótávolságú sugarak is okoznak
felvillanásokat. Emellett további elıny, hogy a szcintillátor
„körbeveszi” a radioaktív anyagot, ezért a detektálás térszöge 4π.
2.1.2. A szcintilláló folyadék komponensei és funkcióik
A folyadékszcintillációs keverék (koktél) három komponensbıl
tevıdik össze. Ezek: oldószer (szolvens), primer és szekunder
szcintillációs anyagok (foszforok). A gyakorlatban mérni kívánt minta
– mivel elkeveredik a koktéllal - fizikailag és kémiailag is
befolyásolhatja a koktél mőködését, s ezáltal a detektálási hatásfokot
csökkentheti, vagy a szcintillációt kiolthatja (kioltás, vagy
quenching). Ezért nem lehet általános receptet adni a
folyadékszcintillátor-koktél összetételére, hanem mindig az adott
feladatnak legjobban megfelelı koktélt kell összeállítani.
15
Az egyes komponensek funkcióinak megértéséhez tudnunk kell,
mi történik, ha radioaktív anyagot keverünk a koktélhoz. Az emittált
részecskék energiáját a koktélban lévı (olcsó) oldószer molekulái
abszorbeálják, s ennek következtében ık maguk is gerjesztıdnek. Ezt
a gerjesztési energiát megırzik egészen addig, amíg nem ütköznek
egy primer szcintilláló molekulával. Ütközéskor gerjesztési
energiájukat átadják, s a szcintilláló molekula ettıl az energiától
fénykibocsátással szabadul meg (primer szcintilláció). Sajnos a
primer szcintilláló anyagok által kibocsátott fény spektruma a
szcintillációt figyelı fotoelektronsokszorozó érzékenységi
tartományához nem teljesen jól illeszkedik, s ezért a detektálási
hatásfok növelése érdekében szükséges egy újabb folyamatot
közbeiktatni. A szekunder szcintilláló anyag a koktél által kibocsátott
fény spektrumának maximumát az elektronsokszorozó fotókatódjának
érzékenységi maximumába tolja el. A gerjesztett szekunder anyag
molekulái alapállapotba való visszakerülésükkor koktél és fotókatód
függı fényt emittálnak.
Az oldószer
Az oldószernek az alábbi követelményeket kell kielégítenie:
1. Nagymértékben abszorbeálja a radioaktív sugárzást, s annak
energiáját jól továbbítja a szcintilláló anyagnak
2. Nem nyeli el a szcintillátorok által kibocsátott fényt
3. Szennyezésmentes
4. Jó oldószer
5. Alacsony a fagyáspontja
16
A szcintilláló anyagok (primer és szekunder)
A jó szcintilláló anyagok:
1. Az oldószer molekuláiról nagymértékben abszorbeálják az
energiát
2. Az oldószerben jól oldódnak
3. Kémiailag stabilisak
4. A gerjesztett állapotuk lecsengési ideje rövid
2.1.3. Elektromos impulzusok amplitudóspektruma
A szcintillátor által kibocsátott fény színe a koktélban lévı
szcintilláló anyagok minıségétıl függ. A fotoelektronsokszorozó által
adott elektromos impulzus amplitúdója viszont attól függ, hogy a
radioaktív sugárzásból jött részecske végeredményben hány
molekulát gerjesztett szcintillációra, s a kibocsátott fotonokat milyen
valószínőséggel detektálta az elektronsokszorozó. Ez a következıktıl
függ:
-a α-részecske összenergiájától (minél nagyobb, annál több
szolvens-molekulát tud gerjeszteni),
-annak a valószínőségétıl, hogy egy gerjesztett szolvens
molekula az energiáját egy primer molekulának adja át (és nem
másnak),
-annak a valószínőségétıl, hogy egy primer molekula által
kibocsátott fény egy szekunderfotoelektront vált ki,
-annak a valószínőségétıl, hogy a szekunder molekula által
kibocsátott fényt a fotoelektronsokszorozó érzékeli. Ezt hívjuk
17
fényhozamnak. Az elektronok általában közel 10 %-os fényhozamot
produkálnak, de pl. a 222Rn 5 MeV-es α-részecskéi kb. csak 150 keV-
es elektronnak megfelelı energiát emittálnak ki.(lásd 2. ábra)
2.1.4. Kioltás (quenching)
A fentiekben láttuk, hogy milyen tényezık szabják meg azt,
hogy egy részecske mekkora impulzust kelt a fotoelektron-
sokszorozóban. Nagyon durva becslés ugyan, de tájékozódásra jó,
hogy 1 keV energia elnyelıdésekor átlagosan 7 foton keletkezik. A
folyadékszcintillációs módszer alkalmazásakor olyan komponensek is
az oldatba kerülhetnek, amelyeknek nincs szcintillációs hatásuk, és
koncentrációjuktól függıen csökkentik a mérés hatásfokát. Ezt a
jelenséget kioltásnak vagy quenching-nek nevezzük. Kioltás esetén
tehát a kibocsátott fény intenzitása és spektruma is változhat, s ezért
befolyásolja az elektromos impulzusok amplitúdó-eloszlását is.
Kioltás többféle módon jöhet létre:
Kémiai kioltásról akkor beszélünk, amikor a gerjesztési
energiát nem a primer- és szekunder szcintilláló anyagok veszik át az
oldószer molekuláitól, hanem a kioltó anyag molekulái. Ezekrıl az
energia nem alakul át fénnyé, hanem a molekulák ütközése során az
oldatot melegítik.
Szín kioltás történik, ha az emittált fény egy részét
valamilyen jelenlévı színes anyag (pl. festék) elnyeli, mielıtt az
elektronsokszorozó fotókatódjára jutna.
Optikai kioltás lép fel, ha kioltást idéznek elı a nem teljesen
átlátszó, zavaros oldatok, de az edényen hagyott ujjlenyomat is.
18
2.2. A TRI CARB 1000A mérımőszer leírása
A küvettákban szállított vízminták radonkoncentráció-mérését a
PACKARD TRI CARB 1000A folyadékszcintillációs spektrométerrel
végeztem. A berendezésben kettı, egymással szemben elhelyezett
fotoelektronsokszorozó figyeli a mintában történı felvillanásokat. A
detektorokról érkezı jeleket koincidencia-áramkör szőri, majd egy
analóg-digitál átalakító sokcsatornás analizátorra küldi. Az analizátor
a jeleket nagyságuk szerint 4000 csatornába válogatja szét. A gép
bekapcsolása után ismert radioaktív izotóp segítségével kalibrálhatjuk
a mőszert: esetemben 14C-gyel történt a kalibrációs mérés (SNC: Self
Normalization Counting), amellyel az egyes csatornákhoz tartozó
energiát állapítja meg a mőszer.
A TRI CARB spektrométer különbözı mérési eljárásokat
(protokoll) tárolhat, így például a radon-koncentráció
meghatározására alkalmas beállítást is. A mi esetünkben a
beütésszámot három csatornában győjti a gép. A minta mérési
eredményeit nyomtatón keresztül jelenítette meg a mőszer. Egy-egy
minta adatsora a mérési mód (protokoll) számát (P#), a minta
számát(S#), a mérés idıtartamát (TIME), az egyes csatornákban mért
beütésszámot (CPMA, CPMB, CPMC; Counts Per Minute), a B
csatornában mért beütésszám szórását (2S%B), a bekapcsolástól eltelt
idıt (ELTIME), a belsı sztenderddel mért kioltást (tSIE), valamint a
spektrumot jellemzı spektrális indexet (SIS) tartalmazza. A radon-
mérés protokollja esetén a csatorna-beállítások:
A csatorna: 25 keV—900 keV; CPMA transzformált érték;
19
B csatorna: 25 keV—900 keV; CPMB a beütésszám
[beütés/perc] a B csatornában,
C csatorna: 0 keV—25 keV ; CPMC a C csatornába jutó
beütések száma.
A mérés idıtartama függ a minta aktivitásától és a megkövetelt
pontosságtól.
A 2. ábrán látható a 222Rn spektruma optifluor-o szcintillátorban
(koktélban). Ezen ábra alapján határoztuk meg a csatorna
kiosztásokat. Látható, hogy a 25-900 keV-es tartományban a
spektrum domináns. 150 keV-es fényhozamnál megtalálható a rádium
bomlássorban lévı 5,49 MeV-es és a 6,00 MeV-es α-sugárzás, majd
300 keV-nél egy újabb 7,68 MeV-es sugárzás látható. Ha így
választjuk meg a csatornákat, akkor a csúcsok kis eltéréseinél is bele
fog esni ebbe a tartományba az effektív része a spektrumnak.
0.00 100.00 200.00 300.00 400.00
f nyhozam (keV)
0.00
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
gyakorisg (bets/0,5 keV)
2. ábra: Optifluor-o koktél spektruma
20
2.3. A mintavételekrıl
A mintavételeket mind terepen, mind a laboratóriumban 10 ml-es
orvosi fecskendıvel és lereszelt tővel végeztük. A kútban lévı
mintavételi csapot gondosan kifolyattuk, hogy ne a benne lévı
„pihent” vizet mérjük, hanem friss és aktuális vizet. Az orvosi tőt
minél jobban feldugtuk a csaptelep csövébe, hogy levegımentes
legyen a vett minta. Ez azért szükséges, hogy a vízben lévı radon ne
tudjon azonnal a fecskendıben lévı levegıbe diffundálni, hiszen ez a
levegı végül kikerül a fecskendıbıl mielıtt a küvettába jutna. A
mintavétel idejének pontos (óra, perc) feljegyzése fontos, mivel
késıbb ebbıl lehet visszaszámolni az eredeti aktivitást. Az
üvegküvettákat elızıleg már kitisztítottuk, és 10 ml optifluor-o
folyadékot öntöttük beléjük, ami azzal a tulajdonsággal rendelkezik,
hogy a radon sokkal jobban oldódik benne, mint vízben. A
oldhatósági száma jóval nagyobb. A vizet a folyadék alá
fecskendeztük be, mivel már a kezdeti pillanatokban is távozhat radon
a vízmintából. Majd 5-6 óra múlva kialakult kétféle egyensúly. A
koktél és a víz között a Rn-koncentráció aránya beállt az egyensúlyi
értékre, ami azt jelenti, hogy ugyanannyi radon mosódik bele a vízbe,
mint amennyi kipárolog a vízbıl a levegıbe. A másik egyensúly a Rn
és leányelemei között jött létre.
21
3. A levegı radontartalmának meghatározása
3.1. Az ATMOS 10 mérımőszer
A berendezés egy szőrın és egy víztelenítın keresztül levegıt
pumpál a mérıkamrába. A membránszivattyú folyamatos áramlása
1liter/perc. A szőrı megakadályozza a Rn leányelemeinek bejutását, a
víztelenítı megszabadítja a levegıt a zavaró nedvességtartalmától. A
mőszer mérıegysége egy impulzusszámláló ionizációs kamra,
melynek elektródája egy sok huzalból álló rendszer, ez határozza meg
a hengeres kamrában az érzékeny térfogatot. A kamra teljes térfogata
2 liter, az érzékeny térfogat 0,6 liter. A 222Rn, ill. a kamrában
keletkezett leányelemeinek a 218Po és 214Po bomlásából keletkezı α-
részecskék energiájukat a levegı molekuláinak ionizálása révén adják
le; kb. 105 elektron-ion párt keltve pályájuk mentén. Az ionok az
elektródák felé mozogva elektromos impulzusokat keltenek, ezek
amplitúdója arányos az α-részecskék energiájával. Az impulzusok
amplitúdóját mérve meg lehet határozni az α-energiát. Az ionizációs
kamra impulzusait erısítés után egy analóg-digitál konverter dolgozza
fel, majd egy 256 csatornás analizátor segítségével az α-részecskék
energia-eloszlása egy PC képernyıjén megjeleníthetı. A csúcsok
energiafelbontása 0,3 MeV. A Rn-koncentráció meghatározása két
korlát közé esı impulzusokból történik és a mőszer Bq/m3-ben adja
meg a fajlagos aktivitást. A mőszer PC nélkül is használható.
22
3.2. A MARKUS 10 mérımőszer
A gép elindításakor a szivattyú levegıt szív a mérıkamrába a
talajból egy - már elızıleg a földbe ütött - lyukacsos vasrúdon
keresztül vagy egyszerően közvetlenül a levegıbıl (mi ezt
alkalmaztuk). A szivattyúzási idı (30 s) biztosítja, hogy a kamrából
az eredeti levegı kiürüljön. A beépített nyomásérzékelı leállítja a
szivattyúzást, amint a nyomás a rúdban egy bizonyos érték alá (0,95
atm) süllyed, amikor a nyomás ismét növekszik, a pumpálás ismét
beindul. A szivattyúzási idı kitolásával biztosítható, hogy a kamrában
a méréshez elegendı levegı legyen. Az effektív szivattyúzási idı - a
szüneteket nem számítva - az a bizonyos 30 másodperc. A mi
alkalmazásunknál nem kellett várni a nyomáskiegyenlítıdésre, hiszen
mi mindig közvetlenül a levegıbıl szivattyúztuk.
A pumpálás végeztével beindul a mérés. A mérıkamra a
feszültség hatására bekapcsolódik a detektorral együtt. A detektor
regisztrálja a leányelemek által kibocsátott α-részecskéket. A detektor
által küldött módon kiküszöbölhetı a 218Po lassú bomlásából
származó jel, s rövid élető radon leányelemek hatása érvényesül. A
felerısített és megszőrt impulzusok egy számlálón keresztül, a
digitális kijelzın jelennek meg. Új mérés minimálisan 18 perc után
indítható, mert ennyi idı szükséges ahhoz, hogy az elızı mérésbıl
visszamaradó bomló részecskék aktivitása elegendıen lecsengjen.
Méréseinken MARKUS 10 mőszerrel mértünk levegıradon-
koncentrációt egy víztározó komplett vizsgálata során. Itt a vízben
mért radon-koncentráció és a felette lévı levegı radontartalma közötti
összefüggésére voltunk kíváncsiak.
23
4. A mérési területekrıl, a mérési sorozatokról
4.1. A mérési területekrıl
Tab és környékének (2.térkép) vízhálózata nagyon kiterjedt, sok
apró település található a völgyekben, kb. 10000 ember él ezen a
területen. 3-4 település rendelkezik egy-egy törpevízmővel, illetve
szivattyúházzal. A területen kb. 35, vízmő által fúrt kút található,
ebbıl 29 kútnál vettünk mintákat. Általában minden településen van
vezetékes vízhálózat, de az emberek még használják - elsısorban
öntözésre és az állatok itatására - a szinte minden udvaron
megtalálható, egyénileg fúrt kutak vizét. Szinte minden település
rendelkezik víztározóval. Ezek a rendszerek önállóak, nincs
összeköttetés közöttük. Ezen a területen egyetlen nagy
vízhálózatrendszer található, Tab városé. A város területén kilenc kút
mőködik, egy pedig üzemen kívül van, ez egyébként egy meleg vizes
forrás, kb. 39 oC-os vízzel. A kutak mélysége változó: 50-60 métertıl
egészen a 250 méterig.
Véménd-Szebény-Feked településeken (3. térkép), a három
faluban kb. 2000-2500 ember él. Az emberek vízigényét két kút
szolgálja ki. Az egyik Fekeden, a másik Szebényben van, de ezek a
kutak külön-külön nem mőködhetnek, mert az egyik lágy (szebényi
130 l/min), a másik kemény (fekedi 340 l/min) vizet ad. Így pár évvel
ezelıtt kiépítettek egy számítógépes rendszert, ami szabályozza, a
környék vízellátását. A megfelelı keverési arányt (1:3,4) a szebényi
és fekedi víz között, a vízmő gépészei manuálisan állítják, és hetente
24
kétszer ellenırzik, ami azt jelenti, hogy a gépészek 2-3 naponta
ellenırzik a beáramló nyers vizet, és a kiáramló kevert vizet. Ezt a
mőveletet stopperórával végzik. Megmérik, hogy 1 m3 víz mennyi idı
alatt áramlik be a fúrt kutakból a tározóba. Ha az arány (1:3,4)
megváltozna, akkor a szebényi kutat lefojtják, illetve ha az
szükségeltetik, több vizet engednek Szebény felıl az átemelı
medencébe.
Fekeden található egy 50 m3-es víztározó, amibe a már említett
arányban folyik be a kevert víz. Ebbıl a tározóból jut el a három
településre az ivóvíz. A tározóból két szivattyú emeli ki a vizet. A
kisebb Fekedre, egy 50 m3-es tározóba nyomja fel a vizet, a nagyobb
pedig Szebény, illetve Véménd irányába. A nagyobb szivattyú
nyomócsöve kettéágazik a két település felé. A Szebény felé menı a
faluban található 50 m3-es tartályba „szállítja” a vizet, a Véménd
irányába tartó pedig a Trefortpusztán található, két 100 m3-es
tartályba dolgozik. Ezekbıl a tartályokból kapja Véménd új része az
ivóvizet. A falu régi részét egy 50 m3-es tartály látja el, amit
Trefortpusztáról töltenek fel.
A trefortpusztai és a fekedi tározókban különbözı
mélységeknél vízszintmérı bóják találhatók, ezeket és a kutakat
vezérli a számítógépes rendszer. Ha bizonyos vízszintet elér a
tározókban a víz, akkor annak megfelelıen ki-, illetve bekapcsol a
rendszer, hogy a tározókban a felsı vagy az alsó vízszintjelzı bója
kapcsolt be. A kisebb tározókban nincs számítógépes rendszer. A
fekedi (falu) és a szebényi tározónál a szabályzást egy úszóbójás
szelep végzi. Ha a vízszint lejjebb megy, akkor a szelep valamelyest
kiold, és a fekedi tározóból jut a két település tározójába, tehát
25
folyamatosan van víz a tározókban, és közel azonos vízszinten. Persze
csak akkor tud víz jutni a két tározóba, ha az átemelı szivattyú, ami a
trefortpusztai tározókban dolgozik, üzemben van. A véméndi
tározóban is úszóbójás rendszer mőködik, de oda mindig mehet víz,
hiszen a trefortpusztai tározókban mindig van víz, így ha a szelep
kinyit, víz áramolhat a tározóba. A vízhálózat alaprajza megtalálható
a 2. mellékleten.
2. melléklet: Feked – Szebény – Véménd vízhálózatának alaprajza
4.2. A mérési sorozatokról
26
Tab és környékén három méréssorozatot végeztünk. Az elsınél
csak Tab város vízmő-kútjait vizsgáltuk ısszel, majd tavasszal; a
második méréssorozatnál már a környezı települések vízmőveinél is
vettünk mintákat. A harmadik sorozatnál, a második sorozatban
kimaradt kis települések vízmő-kútjaiból vettünk mintákat.
Véménd-Szebény-Feked településeken több mérést is végeztünk
a RAD-Lauder-Laboratótiummal együttmőködésben.
Az elsı méréssorozat tájékozódó jellegő volt, a területi eloszlást
kívántuk felmérni. A RAD-Lauder-Labor országos lakáslevegı
radonszint mérésprogram keretén belül, Tóth Eszter tanárnı
vezetésével, feltérképezték az ország számos magas radon-
koncentrációjú helyét. E program során ismerték fel - többek között -
Véménd-Szebény-Feked települések magas lakáslevegı radonszintjét.
A mérés megmutatta, hogy ezen a környéken a lakások levegıjének
radonszintje, és az ebbıl származó fajlagos radioaktivitás magas. Ha a
levegı radon-koncentrációja magas, és ezek a települések közel
fekszenek a Mecsekhez - ez az ott bányászott uránérc miatt fontos-,
akkor a környezı talajvizekben is magas radontartalomra lehet
számítani. Ez a gondolat adta az ötletet az elsı méréssorozat
elvégzésére. Véménden, Szebényben és Fekeden több helyen, több
felszíni forrásból, ásott és fúrt kutakból is vett mintát Hámori D.
Krisztián, a RAD-Lauder-Labor munkatársa. A méréseket az ELTE
Atomfizikai Tanszéken végeztük. Tulajdonképpen ez a mérés hivatott
feltérképezni, hogy a terület háromnegyed részét ellátó fúrt kutak
radon-koncentrációja hogyan változik a tározóktól a fogyasztókig,
illetve a nem olyan nagy mélységő - közelben lévı - ásott kutak
27
vizének radon-koncentrációja mennyiben tér el a közelben mért
vezetékes vízhálózatétól. A mérés megállapította, hogy mi a falu
vezetékes vízrendszerében talált, nagy vízradon-koncentráció eredete.
Ez a fekedi nagy vízhozamú fúrt kút aktivitása.
A második sorozat a Rn-koncentráció napi ingadozását
vizsgálta, és 5 fı helyre koncentrált. 24 órán keresztül, az elsı három
helyen 2 óránként, a negyedik és ötödik helyen 6 óránként vettünk
mintát. Az elsı mérési hely a véméndi iskolánál volt. Ez azért fontos,
mert ott a gyerekek közvetlenül a trefortpusztai víztározóból kapják a
vizet, és az iskola az elsı nagyobb vízfogyasztó a falu Trefortpuszta
felé esı részén. A második mérési hely a vezetékes vízhálózatban
közvetlenül a véméndi tejüzem után volt. Ez a hely azért lehet
figyelemreméltó, mert a tejüzem napi vízfogyasztása 80-100 m3, ami a
falu vízfogyasztásához mérten (500-600 m3) igen jelentıs. A
harmadik mérési pont a Kossuth L. utca 103. elıtt lévı közkút, ami a
vízhálózatrendszer végén van. A tejüzem a Kossuth L. utca elején
található. Ezen két mérési pont alsó és felsı becslést ad az egész utca
Rn-tartalmára. A negyedik a fekedi átemelı-medence kimeneténél
volt, ahonnan a környéken fekvı települések kapják az ivóvizet, az
ötödik a fekedi kút, amely a legnagyobb hozamú fúrt kút ezen a
területen.
A második sorozat eredményeibıl meghatározható, hogy mikor
a legmagasabb a radon-koncentráció egy napon belül. Ezt az
idıintervallumot nevezzük csúcsidınek. A harmadik sorozat a
csúcsidı dinamikájának felmérését célozta meg, ezeket a
mintavételeket a RAD-Lauder-Labor szervezte. Több helyen
egyszerre, félóránként vettek mintákat a csúcsidıben. Az eredmény
28
azt mutatta, hogy a vezetékekben néha az aktivitás 30 %-a „eltőnik”.
A fúrt kút aktivitása állandó. A kevert víz, és a trefortpusztai
tározóból jövı víz idıbeli változást mutatott, és ezt a koncentráció
csökkenést követte a vízhálózatban utána következı kutak aktivitása
is. Ennek a magyarázata az lehet, hogy a tározókban a víz és
levegıszint mindig változik, mert a trefortpusztai tározó feltöltése
nem folyamatos. Így több, illetve kevesebb radon tud kipárologni a
tározó levegıjébe. Ennek függvényében változik a vízhálózatban a
radon-koncentráció.
Mivel a víztározó levegıszintjének és térfogatának változása
nagymértékben befolyásolhatja a vízhálózat radon-koncentrációját,
készítettünk egy szimulációs programot a radon-koncentráció
követésére (7. fejezet).
A negyedik méréssorozat a fekedi átemelı-medence vizének és
levegıjének radon-koncentrációját kívánta mérni. A szimulációs
program eredményeit szerettük volna a valósággal összehasonlítani. A
konkrét cél az volt, hogy a tározó vízállása és a szellıztetés hogyan
befolyásolja a levegı, illetve a víz radon-koncentrációját. A levegı
radonszintjét MARKUS 10 levegı radonmérıvel végeztük.
Egy napon keresztül vizsgáltuk a tározóból kimenı víz fajlagos
aktivitását, és a tározó levegıjét. A tározóból óránként vettünk
vízmintát, és a fekedi fúrt kútból is vettünk mintákat, hogy a befolyó,
nyers víz aktivitás - változását ellenırizhessük. Levegımintákat is
gyakran vettünk - de lehet, hogy túl gyakran - , mert 3 értékelhetı
eredményt kaptunk csak. Valószínő, hogy a tározó levegıje nagyon
páradús volt, ez megzavarhatta a mérımőszert. A mérések
kiderítették, hogy a radon a tározó levegıjében nem egyenletesen
29
oszlik el. Ha 1 méterre a víz szintjétıl mértünk, jóval kisebb radon-
koncentrációt kaptunk, mint amikor 40 cm-nél mértünk. Ez arra enged
következtetni, hogy egy úgynevezett "radon-párna" alakul ki a víz
felszíne felett. Ha a tározót szellıztetve próbáltuk csökkenteni a víz
radonszintjét, csökkent is, de nem olyan rohamosan, mint ahogy azt
elképzeltük. Ha befejeztük a szellıztetést, akkor valamelyest nıtt a
víz és a levegı fajlagos aktivitása. Közben a tározóból kifogyott a
víz, illetve az alsó bója szintjéhez ért a vízszint, így bekapcsolt a két
kút, ami megzavarta a mérést. Friss víz került a kútba, ami radon-
koncentráció növekedést jelentett. Ezért el kellett végeznünk még egy
mérést, és ki kellett küszöbölnünk a levegı radontartalmának
inhomogenitását is.
Az ötödik mérést újra a fekedi víztározónál végeztük.
Figyelembe kellett vennünk a levegı radon-koncentrációjának
inhomogenitását is, ezért a vízfelszín felett mindig ugyanolyan
magasságban vettünk mintát. Az úszóbójás mérést választottuk. Két, 2
literes mőanyag palackból, és egy 5 literes mőanyag kannából tutajt
építettünk, ügyelve arra, hogy a tutaj stabilan ússzon a vízen. Ezt a
szerkezetet a tározó vízfelszínére helyeztük, és egy 8 méteres
benzincsövet erısítettünk rá. A benzincsı másik végét ismét
MARKUS 10 levegıradon-mérıre csatlakoztattuk. Ezzel elértük,
hogy mindig ugyanolyan távolságra a vízfelszíntıl vettünk levegı
mintákat, attól függetlenül, hogy mennyi víz volt a tározóban. Elıször
kb. 20 cm-re a vízfelszíntıl mértünk, de a mérımőszer nem mutatott
aktivitást, ami nagyon furcsa, mert biztosan nem volt a tározó
szellıztetve legalább 2, de inkább 4 hétig. Fel kellett volna
gyülemlenie a radonnak a tartály levegıjében. Ezért 40 cm-re tettük a
30
benzincsı végét a víz felszínétıl. Akkor már sikerült 3-4 kBq/m3-es
aktivitású levegıt mérni. A mérımőszerrel kb. 60 percenként lehetett
mintát venni, mert a mintavétel bár gyors volt, de a mérés már nem. A
mérés idıtartama 20 perc volt, de a mintavétel és a mérés után meg
kellett szellıztetni a mőszert legalább kétszer, hogy a radon
leányelemei (1. melléklet) ne tudjanak felhalmozódni a mőszerben.
A hatodik, illetve hetedik sorozatban a radon kipárolgását
mértük szabad vízfelületen laboratóriumi körülmények között. A
hatodik sorozat elıtt egy radonkamrába uránföldet tettünk, majd két
hét múlva egy pohár desztillált vizet helyeztünk bele. Egy hetet
vártunk, hogy a kamra levegıjében lévı radon belemosódhasson a
desztillált vízbe. Ez a folyamat könnyen végbemehetett, hiszen a
kamrában a poharat nem fedtük le. Így egy enyhén aktív (kb. 20 Bq/l)
vizet kaptunk. Egy hét elteltével kivettük a radonkamrából a
desztillált vizet, és 5 cm mélyrıl mintákat vettünk 1, 2, 5, 10, 20, 30,
majd 60 perc múlva. A mintavétel során - szemmel láthatóan -
optifluor-o oldat került az orvosi fecskendırıl a víz felszínére, amely
beterítette a vízfelszín egy részét, és befolyásolhatta a radon
kipárolgását a vízbıl. A mérésbıl a kipárolgás sebességét nem tudtuk
meghatározni, mindenesetre a kipárolgás karakterisztikus idejét
sikerült megmérni. A várt néhány perc helyett óra nagyságrendben
kell keresni.
A hetedik méréssorozatnál a Juventus forrás vizét használtuk,
ez aktív (kb. 120 Bq/l) vizet ad. A forrásvizet két fızıpohárba tettük,
majd az egyiket egy mágneses keverı segítségével állandóan kevertük
néhány Hz-es szögsebességgel, a másikat nem kevergettük. A labor
levegıjét nem cseréltük. 30 percenként mintákat vettünk mindkét
31
vízbıl 1, illetve 5 cm mélységbıl. Ennél a mérésnél már ügyeltünk
arra, hogy az orvosi fecskendı tőjérıl ne kerülhessen koktél a
pohárban lévı víz tetejére. Minden mintavétel után mosószeres
(desztillált) vízben mostuk el a tőt.
5. A mérés kiértékelése
5.1. Kalibráció
Ismert aktivitású 226Ra oldatot higítottunk úgy, hogy 20 és 500
Bq/l közötti aktivitású sztenderdeket kaptunk. A radioaktív egyensúly
beállta után, a koktél-fázisban kialakult a rádiummal egyenlı
aktivitású radonaktivitás. A sztenderd-sorozat mérési eredményei
megadják a kapcsolatot a percenkénti beütésszám és a Bq/l-ben mért
fajlagos aktivitás között. Az eredmények azt mutatják, hogy a
kalibrációs görbe nagyon jó közelítéssel egyenes. Nulla radontartalom
mellett kb. 10,88 beütés/perc intenzitást tapasztaltunk, ezt a háttér-
értéket több 12 órás mérés átlaga adta. Ezek alapján állítottuk be a
mőszerben az A csatorna transzformált értékét. A fajlagos aktivitást a
(cpm — 10,88)/1.98 képlet alapján határoztuk meg.
A mintavételkori aktivitást úgy kapjuk meg, hogy a mintavétel és
a mérés megkezdése között eltelt idıvel korrigáljuk a mért
koncentrációt. A radon felezési ideje 3,82 nap, ebbıl meghatározható
a bomlási állandója: λ=0,0075536 1/óra. Ennek alapján a mérés
32
megkezdéséig e— λt -ed részére csökkenı fajlagos aktivitást korrigálni
tudjuk.
A mérések hibája általában 5—10 % közé esett, amit a mérési
idı növelésével csökkenteni lehetett. A mérések hibája a statisztikai
ingadozáson kívül a kalibráció 2%-os szisztematikus hibáját is
tartalmazza.
5.2. Kiértékelı program
A mérési eredményeket Microsoft Excel® program segítségével
értékeltem ki. Egy alaptáblázatot készítettem, amelybıl az Excel egy
programrutin segítségével a bevitt adatokból visszaszámolja a
mintavételkori koncentrációt (2. táblázat). A táblázat egyes sorai a
következı információt tartalmazzák:
A TRI-CARB 1000A mérımőszer a következı adatokat
számolja:
- A cpm A szórását (a13).
- A mérés megkezdésétıl eltelt idıt (a14).
- A cpm B-t (a15), a B csatorna (25-900keV) beütésszámát
percenként.
- A sis-t (a16), megadja az energia-eloszlás maximumának
háromszorosát.
- A tsie-t (a17), magadja a kioltás mértékét; ha minimális a
kioltás 1000 a tsie, ha maximális, akkor pedig 0.
- A cpm A-t (a22), a fajlagos aktivitást 25-900 keV-es
tartományban. Ez is percenkénti beütésszám, amit a mérés
idıtartamára átlagolva kapunk.
33
A hosszabb mérések során lényeges, hogy a mérés ideje alatti
Rn-bomlást nem veszi figyelembe.
Az Excelben megírt program a következıket számolja:
- A mintavétel és a minta mérése között eltelt idıt (a10), az
alábbi függvény szerint:
(a7-a2)*24+(a8-a3)+(a9-a4)/60+(a14-a12)/60
- A c1-et (a18), ami e(-0,0075536*(a10)) konstanssal egyenlı.
- A c2-t (a19), ami az (a12)*0,0075536/60 konstanssal egyenlı.
- A c3-t (a20), ami az (1-e-(a19))/(a19) konstanssal egyenlı.
- A számolt koncentrációt (a20) a cpm B csatorna segítségével:
(cpm B - 10,9)/1,98 (10,9 a háttér).
Ez azért fontos, mert ha az adatok begépelésénél hiba történne, a
számolt (a21) és a mért koncentráció (a22) hányadosa nem 1, ezt az
értéket az (a25) mutatja.
- Az eredeti koncentrációt (a23) az (a22)/((a18)*(a20)) értékek
segítségével.
- Az eredeti koncentráció hibáját (a24) az ((a13)+2)/100*(a23)
értékekbıl.
minta kódja a1 mintavételi idı hónap a2 nap a3 óra a4
34
perc a5 mérés megkezdése hónap a6 nap a7 óra a8 perc a9 Delta t (óra) a10 protokoll a11 mérés idıtartama T (perc) a12 cpm A szórása a13 eltime a14 cpm B a15 SiS a16 tsie a17 c1 a18 c2 a19 c3 a20 számolt koncentráció cpm A a21 mért koncentráció (cpm A) a22 eredeti koncentráció a23 koncentráció szórása a24 hiba mért/számolt (cmp A ) a25
2. táblázat
6. A mérési eredmények, diszkusszió
35
6.1. Tab és környéke
6.1.1. Tab és környéke: Elsı és második sorozat
Tab és környéke elsısorban agyagos, löszös, tehát laza talajú,
így nem volt képes, és most sem tud hosszú ideig radont tárolni, ezért
a minták fajlagos aktivitása alacsony, mindenhol 10 Bq/l körüli,
illetve 10 Bq/l-es alatti fajlagos aktivitású (3., 4. és 5. táblázat).
Minta kódja Fajlagos aktivitás Bq/l
hiba Bq/l
Tab 0101 3,41 0,34 Tab 0102 5,51 0,52 Tab 0103 5,47 0,52 Tab 0104 3,34 0,33 Tab 0105 3,19 0,32 TVG 0106 1,52 0,16 TVG 0107 2,72 0,27 Kap 0108
36
Tab 0205 7,31 0,78 TVG 0206 7,34 0,78 TVG 0207 6,81 0,73 Kap 0208 8,09 0,85 Tab 0209 4,76 0,54 Megy 0201 10,18 1,02 Nág 0201 4,86 0,55 Nág 0202 8,58 0,89 Zics 0201 10,575 1,06 Kára 0201 11,22 1,13
4. táblázat Tab környéki kutak fajlagos aktivitása 1998.12.18-án
0 2 4 6 8 10
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13 09.15.
12.18.
Fajlagos aktivitás (Bq/l)
tabi kutak 1.-9.sz.
3. ábra: A tabi kutak aktivitásának változása a mintavételtıl függıen
A 3. táblázat értékei eltérnek a 4. táblázatétól, pedig
ugyanazokból a kutakból származik a minta.
A 3. ábrán látható, hogy a kutak aktivitása a három hónap alatt
döntıen megváltozott, 2,5-3-szorosára nıtt. Az eltérés egyik oka,
abban lehet, hogy az elsı mintákat nem a fent leírtak alapján vettük.
A vízmintákat elıször egy fızıpohárba engedtem, amit egy nagy
nyomás alatt lévı mintavevı csapról. Mielıtt a küvettákba kerültek
volna a minták, pár percig a fızıpohárban álltak, így a szabad
levegıvel érintkeztek, körülbelül mindig ugyanannyi ideig. Kivéve a
37
nyolcas kutat, hiszen ahhoz a kúthoz sokat kellett menni (5 perc).
Mivel a vízminták a szabad levegıvel érintkezhettek, diffundálhatott
radon a levegıbe, s kisebb lett a minták fajlagos aktivitása.
Megzavarhatta a mérést még az idıjárás is, mivel mintavétel közben
esett az esı. Az eredmények kiértékelése után kiderül, hogy a néhány
perces szabad levegıvel való érintkezés nem okozhatott ekkora
aktivitás-csökkenést. Valószínőbb, hogy amikor a mintavevı csapnál
a vízmintát vettem, nagy volt a nyomáskülönbség, így a víz nagy
sebességgel áramolhatott a fızıpohárba, ami meggyorsíthatta a
radonkipárolgást. Az eredményekbıl persze nem derül ki, hogy a
fajlagos aktivitás-ingadozást a mintavételek körülményei közötti
eltérés, vagy egyszerően az évszakok változása okozza.
Természetesen mindkettı is lehet együttesen. Ez a kérdés is
hozzájárult ahhoz, hogy a késıbbiekben megvizsgáljuk a radon
kipárolgását a vízbıl. Ezt a kísérletet a hatodik, illetve hetedik
sorozatban végeztük el.
6.1.2. Tab és környéke: Harmadik sorozat
A harmadik sorozat eredményeit az 5. táblázat tartalmazza. A
harmadik sorozat mintái a következı településekrıl származnak:
Szorosad, Törökkoppány, Somogydöröcske, Gerézdpuszta,
Somogyacsa, Bonnya, Kisbárapáti, Fiad, Bonnyapuszta, Karád,
Nagytoldipuszta, Andocs.
Minta kódja Fajlagos aktivitás
Bq/l
hiba Bq/l
Szor0101 26,66 1,47
38
Szor0102 4,47 0,36 Tkopp0101 ≈ 0 Sdö0101 6,53 0,51 Gerp0101 2,25 0,2 Sacs0101 7,51 0,57 Bo0101 6,06 0,48 Kis0101 12,89 0,88 Fi0101 4,08 0,34 Bop0101 2,65 0,23 Ka0101 4,76 0,39 Ka0102 8,21 0,62 Ntpt0101 4,57 0,39 Ntpkút0101 2,89 0,25 An0101
39
oxigént adnak a tartály levegıjéhez, a vízben lévı vas az oxigén
hatására lerakódik a köveken, így kaphatunk vastalanított, illetve
kisebb mértékben vasat tartalmazó vizet. Ha a vas eltömíti a
rendszert, visszafelé kimossák. A köveket 5-6 évente cserélni kell.
A harmadik sorozat elsı két mintáját a szorosadi kútnál vettem:
közvetlenül a vastalanító elıtt a kútról, majd a vastalanító után. Az
eredmény megdöbbentı, hiszen a kút fajlagos aktivitása hatod részére
csökken, feltehetıen a vastalanítás hatására. A mintavételek között
egy - két perc sem telt el, elméletileg ez nem okozhatna nagy eltérést.
A választ talán a vastalanítás mőveleténél kell keresnünk. A
vastalanítás közben sok oxigént juttatnak a tartályba. A tartályban
lévı kövek azt a célt szolgálják, hogy a víz felületét megnöveljék,
ezáltal megnöveljék a vastalanítás hatásfokát. A víz a köveken
keresztül csörgedezik le a tartály aljába, ezáltal a felülete megnı, így
akár több radon is távozhat a felesleges oxigénnel a szabadba.
Bugyborékoltató párolgásnál nagyon gyorsan távozik a radon a vízbıl
(Deák Nikoletta: Szakdolgozat 1995. ELTE Atomfizikai Tsz.).
Említésre méltó még a törökkoppányi kút 0 Bq/l-es eredménye,
ami annak tudható be, hogy a kút már jó ideje üzemen kívül van, nem
mőködnek a szivattyúi, csak ha mintát vesznek belıle. Így a vízben
lévı radon vagy kidiffundált a levegıbe, vagy „elfelezıdött”. A 266
méter mély kútból nem lehetett kiengedni az összes vizet, ezért csak
„fáradt” vizet mérhettünk. A másik üzemen kívül lévı kút az Andocs
1. kút, ahol már lehetıség volt a kút vizének kifolyatására. Az
eredménybıl azonban az látszik, hogy mégsem sikerült az összes
„fáradt” vizet kiengedni a kútból.
40
6.2. Véménd-Szebény-Feked körzet
6.2.1. Az elsı sorozat, területi eloszlás
Véménd-Szebény-Feked települések közelében 100-120 méter
vastagságú gránitréteg található, amin csak a termıtalaj van. A gránit
igen kemény kızet, és ezáltal a radont, mint gázt, sokáig tárolni tudja.
A környéken lévı víz fajlagos aktivitása 5 Bq/l és 250 Bq/l
közé esik. A mérés azt mutatta, hogy az ásott kutak fajlagos aktivitása
kisebb, mint a terület vízmő-kútjaié, a fúrt kutaké. A különbség talán
a kutak mélységébıl is eredhet, hiszen az ásott kutak nem érnek le a
gránit-szintig (max. 32 méter), míg a Véménd-Szebény-Feked
települések ivóvíz készletének 77 %-át adó fekedi kút igen, vagy
legalábbis közelebb van hozzá, mint az ásott kutak. A fekedi fúrt kút
146 méter mély, ami legalább 110 méterrel mélyebb, mint az ásott
kutak. Az elsı sorozat eredményeit a 6. táblázat mutatja.
Az eredményekbıl megállapítható, hogy a fekedi fúrt kút
aktivitása a legnagyobb, közel 250 Bq/l-es, ami magas aktivitásúnak
mondható. A trefortpusztai tározó már a kevert vizet kapja, amit a
szebényi és fekedi kút vizébıl a megfelelı arányban (1:3,4) kevernek.
Azért lehet kisebb aktivitású a tározó vize, mert a szebényi kút
vizének aktivitása jóval kevesebb, mint a fekedi kúté (35 Bq/l).
Település Hely Fajlagos aktivitás
(Bq/l)
Hiba Bq/l
Véménd Trefortpusztai tározó 79,8 4 Trefortpusztai tározó 5 perccel késıbb 82 4 Véménd alsó, Öt-vályú forrás 74 4 Véménd alsó, Pince forrás 100 5
41
Véménd alsó, vezetékes közkút 29 2 Véménd, Kossuth u. 30., fürdıszoba 29,1 2 Véménd Polgármesteri Hivatal, mosdó 98,6 5 Véménd Szılıhegy, ásott kút (32 m) 32,5 2 Szebény Szebényi kút 35,1 2 Szebényi kút 5 perccel késıbb 36,7 2 Hısök tere 9., ásott kút 11,2 2 Feked fekedi fúrt kút 243 10 fekedi fúrt kút 5 perccel késıbb 248 10 alsó vezetékes közkút 91,7 5 Fı utca 88., ásott kút 5,1 1 Fı utca 82., ásott kút 3,3 1 Fı utca 82., vezetékes víz, fürdıszoba 62,2 4 felsı vezetékes közkút 36,9 3
6. táblázat: Véménd 1998.07.19-én
Véménd az ivóvizet a trefortpusztai tározóból kapja, ami a fent
említettek miatt közel 80 Bq/l-es aktivitású, bár mint késıbb kiderült,
az aktivitás-csökkenés nem csak a keverés miatt lép fel. Észrevehetı,
hogy a tározótól a vezetékes vízrendszerben egyre messzebb lévı
fogyasztók egyre kisebb aktivitású vizet kapnak.
A véméndi forrásvizek aktivitása kevesebb, mint a fekedi kúté.
Ez az eltérés származhat a források mélységébıl, a talajrétegek
vastagságának változásából és a mintavétel körülményeibıl, hiszen
láttuk, hogy ez is nagymértékben befolyásolja a mérés eredményét.
A fekedi vezetékes rendszer elején nagyobb aktivitású (91,7
Bq/l) víz van, mint a trefortpusztai tározóban. A fekedi közkút jóval
közelebb van a fekedi tározóhoz, mint a terfortpusztai tározó, ez
bizonyítja, hogy amíg a fekedi tározóból a trefortpusztaiba, vagy a
fekedi közkúttól a feljebb lévı Kossuth L. u. 82-es számú házig eljut
a víz, veszít az aktivitásából, tehát fontos lehet az aktivitás
szempontjából a vezetékrendszer hosszúsága is. Az aktivitás-
42
csökkenés persze származhat még a vezetékrendszer
kihasználatlanságából is, hiszen ha nem túl gyakran használják a
vezetékes vizet, akkor a csıben lévı radon 3,82 nap alatt felezıdik.
Nem elhanyagolható szempont a fogyasztás sem.
6.2.2. A második sorozat, a radon-koncentráció 1 napos
változása
A második méréssorozat 5 fı helyre koncentrált. 3 helyen
(Tejüzem és Kossuth L. u. 103. elıtt lévı közkút, Iskola) 2 óránként,
2 helyen hosszabb idıtartamonként vettünk mintát. Az eredményeket
a 4. ábra tartalmazza. A teljes eredménylista a mellékletekben
található. Ezzel a méréssel a radonaktivitás egy napon belüli
változását szerettük volna kimutatni.
A 4. ábra adataiból nem igazán derül ki a radondinamika; hogy
teljes képet kapjunk, több helyen, hosszabb ideig kellene mérni. Az
ábrán látható, hogy a fekedi kút aktivitása a legnagyobb, bár este
csökken, de a következı nap délben már újra 320 Bq/l-es. Említésre
méltó az iskola magas aktivitása. Ezeket a mintákat az ebédlı egyik
csapjáról vettük, tehát a gyermekek is ezt isszák, ihatják egész nap
nyolc éven keresztül. Látható, hogy itt a víz aktivitása a nap szinte
minden órájában több mint 100 Bq/l, a déli órákban viszont
megemelkedik az aktivitás.
43
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
260
280
300
320
340
fekedi kút
szebényi kút
Tejüzem
Kossuth L. u. 103.
Iskola
Fajlagos aktivitás (Bq/l)
Eltelt idõ (perc)
4. ábra:
Az ivóvíz aktivitásának ingadozása: 1998.10.12. 1200 - 1998.10.13 1300.
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
0
10
20
30
40
50
60
Kossuth L. u. 103.
Tejüzem
Fajlagos aktivitás (Bq/l)
E ltelt idõ 1998.10.12 12 óra óta (perc)
5. ábra:
Tejüzem és Kossuth L. u. 103. elıtt lévı közkutak aktivitása
44
A 5. ábra adatai a Kossuth u. elején (Tejüzem) és közepén
(Kossuth L. u. 103.) található közkutak aktivitását mutatja. A
közkutak aktivitása az esti órákban megnı, amit a tározók
feltöltésének idıfüggése nélkül nehéz megmagyarázni. Valószínő,
hogy a vízfelhasználás este nagyobb mint nappal, hiszen este az
emberek otthon tartózkodnak, az állatokat is itatják, így megnı a
vízfelhasználás. Az aktivitás-növekedés éjfélig tapasztalható, ami azt
jelentheti, hogy a nagymennyiségő vízfelhasználás megszőnik, éjfél
után a vezetékrendszerben „pihen” a víz, ezáltal csökken az aktivitás.
Reggel, amikor az emberek elkezdik használni az ivóvizet, újra
megnı az aktivitás. Látható, hogy ha egy magasabb aktivitású víz
érkezik a Tejüzem elé, akkor ez a magasabb koncentráció kb. 60 perc
múlva jelenik meg a Kossuth L. u. 103. elıtt. A Tejüzem elıtti közkút
vizének éjfél elıtti aktivitás-csökkenése a kis felhasználással
magyarázható, hiszen lehet, hogy nem lett teljesen kiengedve a víz a
csapból, így sokkal több ideig pihenhetett a vezetékrendszerben, mint
a Kossuth L. u. 103. elıtti, hiszen a közkút a fıvezeték-rendszertıl
bizonyos távolságra van. Ha a rácsatlakozási vezetékben található víz
nem lett teljesen kiengedve, meghamisíthatja az eredményeket. A
fekedi kútnál és az iskolánál déli órákra tehetı a csúcsidı, a Kossuth
L. utca elején és a közepén a csúcsidı eltolódik több órát a fekedi
kúthoz képest. A szebényi kút aktivitása nagyfokú állandóságot
mutatott, tapasztalatunk szerint a kút aktivitását a fogyasztás nem
befolyásolja.
45
6.2.3. A harmadik sorozat, a vízhálózat-rendszer csúcsidı-
dinamikája
A harmadik sorozat a napi csúcsidıszak során a radon-
koncentráció terjedését próbálja kimutatni. Ennél a mérésnél a Rad-
Lauder-Labor munkatársai és diákok végezték a mintavételeket. A 3.
melléklet a harmadik sorozat eredményeit tartalmazza. A világos
táblázatok az 1998.11.10-én mért aktivitásokat mutatják, a sötét alapú
táblázatok az 1998.11.11-én vett minták eredményeit tükrözik. A
település-rendszert ellátó fekedi átemelı - medence aktivitása nem
változik, ennek ellenére a trefortpusztai tározóé igen - 180±30 Bq/l - ,
ami felettébb meglepı. Az eredményekbıl kitőnik, hogy az iskola és a
Zrínyi u. egy vezetékrendszeren van, s az iskola van közelebb a
tározóhoz. A Tejüzem és a Tanács u. pedig minden bizonnyal a
véméndi tározóból kapja az ivóvizet, hiszen itt az aktivitás-értékek
jóval alacsonyabbak. A november 10-én mért eredményekbıl
kiolvasható, hogy a trefortpusztai tározóban 12 óra után aktivitás-
csökkenés tapasztalható, ezt a csökkenést az iskolánál csak 12:30 után
figyelhettük meg. Ez azt jelentheti, hogy a víz a tározóból legalább fél
óra alatt ér el az iskoláig.
A szebényi tározó vizének aktivitás-értékei alacsonyabbak, mint
a trefortpusztaié, ami szintén a szebényi tározó messzesége miatt
adódhat. Itt is észrevehetı az aktivitás-növekedés, de sajnos 12 órakor
nem vettünk mintát, így nem tudhatjuk, hogy az aktivitás-ingadozást a
víz vagy a mintavételi hibák okozzák. A szebényi közkútnál a 12:30-
kor mért 43,62 Bq/l-es aktivitás nagyon kilóg a sorból, valószínő,
hogy a mintavétel közben adódhattak problémák, amelyek erısen
46
kihatottak az eredményre. A közkútnál is megfigyelhetı a víz
aktivitásának enyhe növekedése éppen úgy, mint a szebényi
tározónál.
A fekedi közkút november 10-én a mérés ideje alatt valószínőleg
a tározóból, 11-én pedig az átemelı medencébıl kapta a vizet, mivel a
10-én mért értékek fele akkorák, mint a 11-én mértek. Az átemelı-
medencébıl pedig mindig "friss", tehát radonban gazdag vizet kap a
tározó. A tapasztalat szerint a koncentráció-gradiens a forrás felé
mutat. Az aktivitás 10-én a tározó felé növekedett, ami alátámasztja,
hogy onnan indult el. 11-én pedig pont fordítva. Ezzel a gondolat
menettel alátámasztható az elızı tapasztalati megállapítás.
47
3. melléklet: 1998.11.10-1998.11.11. Csúcsidı-dinamika
6.2.4. A negyedik sorozat, a fekedi átemelı-medence
levegıjének és vízének vizsgálata I.
A negyedik sorozat mintáit 1999.03.05-én vettük a fekedi kútnál
és a fekedi átemelı-medencénél. Ezt a harmadik sorozat azon
megállapítása miatt végeztük el, hogy amíg a fekedi átemelıbıl közel
azonos aktivitású ivóvíz indul a trefortpusztai tározóba, addig a tározó
kimeneténél a víz aktivitása változik. A negyedik sorozatban sikerült
újra kimérni a fekedi fúrt kút vizének aktivitását, ami ismét közel
állandó 350±5 Bq/l-es aktivitást mutatott. A fekedi átemelı aktivitása
is állandónak mondható. Ezt a tényt az elızı méréssorozatból is
megállapíthatjuk, bár akkor nem mértünk ilyen hosszú
idıintervallumban. 11:07-kor az átemelı szivattyú beindult, majd
12:00-kor, mikor az alsó szintjelzı bójáig fogyott a vízszint a
tározóban, a szabályozó-rendszer elindította a fekedi és szebényi
kutakat.
A 3. mellékleten látható, hogy a tározó aktivitása nem változik
annak ellenére sem, hogy idıközben bekapcsolt a fekedi és a szebényi
kút is. Nem zavarta meg a kút vizének aktivitását az sem, hogy
levegı-mintavétel közben a tározó ajtaja egy kis ideig néha nyitva
volt.
A levegıradon-mérı (MARKUS 10) elıször 6, 2, 0, majd 1, de
16 Bq/l-es levegıt is mért, attól függıen, hogy milyen magasan
vettünk mintát a víz felszíne felett. Ezért ezekbıl az eredményekbıl
nem lehet messzemenı következtetéseket levonni. Az egyes
méréseket különálló mérésekként kell kezelni. A 16000 Bq/m3-es
48
eredményt a tározó vízfelszíne felett kb. 40 cm-rel mértük. Ha ez a
levegı homogén módon kitöltötte volna a tározó légrétegét
ugyanilyen aktivitású levegıvel, és már az egyensúly beálltát
megvártuk volna, s közben a szellıztetést megszüntettük volna, akkor
a tározó vizének fajlagos aktivitása kb. 4 Bq/l-es lenne, mivel az
egyensúlyi állapotban a levegı-víz arány 4:1. (Deák Nikoletta:
Szakdolgozat 1995 Atomfizikai Tsz.)
A tározó henger alakú kb. 80-100m3 térfogatú, amelynek van egy
1 m2-es ajtaja. A tározó alapja kb. 12 m2, tehát ajtaja a víz felületéhez
képest kicsi.
300 perc után (15:00-kor) végleg kinyitottuk a tározó ajtaját, s
ennek következtében kissé csökkent az átemelıbıl kimenı víz
aktivitása. Sajnos abbahagytuk a mérést, ezért kellett megismételni
újra, és ezt az effektust kimérni az ötödik mérési sorozatban.
0 50 100 150 200 250 300 350
190
200
210
220
230
240
250
260
270
280
290
300
310
320
330
340
350
360
fekedi kút
fekedi átemelõ
Fajlagos aktivitás (Bq/l)
Eltelt idõ 1999.03.05. 10 óra óta (perc)
6. ábra: A fekedi medencénél 1999.03.05-én vett minták aktivitása
49
6.2.5. Az ötödik sorozat, a fekedi átemelı-medence vizének
vizsgálata II.
Az ötödik mérési sorozatot 1999.04.06-án végeztük, ismét a
fekedi átemelı-medencénél, az átemelı-szivattyú utáni csapból vettük
a mintákat. Az eredményeket és az idıbeli változásokat a 7. ábra
mutatja.
Amikor odaértünk az átemelı-medencéhez, azonnal kinyitottuk a
tározó ajtaját. Azt szerettük volna megmérni, hogy ez a tény hogyan
befolyásolja a medencében lévı víz aktivitását. Az ajtó felülete jóval
kisebb, mint a tározó alapterülete, s ezáltal a tározóban lévı víz
felszíne is, emiatt kicsi effektusra számítottunk.
A 7. ábráról leolvasható, hogy az elsı hat (8:18-9:08) vízminta
aktivitása csökken, majd hirtelen ugrás látható a hetedik (9:18) minta
aktivitásában. Idıközben becsuktuk a tározó ajtaját (9:12), hogy az
aktivitás-csökkenést is megfigyelhessük a vízmintákban.
Szerencsétlenségünkre pontosan ez idı tájt (9:17) kapcsolt be a fekedi
átemelı-szivattyú. Pontosan emiatt a tény miatt nem mondhatjuk meg
ezekbıl az eredményekbıl egzaktul, hogy az aktivitás-növekedés mi
miatt lépett fel: az ajtó becsukása, vagy az átemelı-szivattyú miatt; de
valószínőbb, hogy az átemelı szivattyú okozta az aktivitás-
növekedést, hiszen az ajtó felülete jóval kisebb, mint a tározó
vízfelszíne, s ez csak kevéssé befolyásolhatja az aktivitás-változást,
sokkal több idıre lenne szükség, hogy ez a hatás érvényesüljön.
Nagyon furcsa, hogy az aktivitás-növekedést az átemelı
szivattyú okozza, mert ha ez beindul, akkor csökken a víz a tározóban
50
és nı a levegıtérfogat. Emiatt kellene csökkennie még jobban az
aktivitásnak, de az aktivitás a fent felsoroltak ellenére növekedik.
Valószínő megoldás lehet, hogy addig, amíg nem indult be az átemelı
- szivattyú, a csıben "fáradt" víz lehetett, ami kevesebb aktivitást is
jelent. Abban a pillanatban, mikor az átemelı - szivattyú beindult, a
tározó vize került a csıbe is, és ettıl kezdve végig a mintavevı
csapnál a tározó vizét lehetett venni. A szivattyú nem állt le a mérés
végéig.
0.00 100.00 200.00 300.00 400.00
Eltelt id 8:18 ta (perc)
140.00
160.00
180.00
200.00
220.00
240.00
260.00
Fajlagos aktivits (Bq/l)
7. ábra: A fekedi átemelı-medence vízének fajlagos aktivitása 1999.04.06-án
51
A szivattyú bekapcsolódása után fél órával kinyitottuk az ajtót,
ezután a tározó vizének aktivitása lassan csökkenni kezdett. Ennek
sebebsségét a következı fejezetekben tárgyaljuk.
6.2.6. A fekedi kút aktivitásának évszakos vizsgálata
Összehasonlíthatjuk a fekedi fúrt kút aktivitásszintjének
változását 1998 nyarától 1999 tavaszáig terjedı idıintervallumban (8.
ábra).
Látható, hogy a kút aktivitása tavasszal nagyobb, mint nyáron,
ami pontosan az ellenkezıjét mutatja, mint amit a Velencei-
hegységben a Szőcs-kútnál vett mintáknál tapasztalt Halász István,
hiszen ott ısszel és télen a minták aktivitása magasabb volt, mint
tavasszal. Az eltérés talán abból eredhet, hogy a Szőcs-kút vize
forrásvíz, és a minták a víz felszínérıl lettek véve, a fekedi vízminták
pedig közvetlenül a mintavevı csapról, ami a 146 méter mélyrıl jön a
felszínre. (Halász István: Szakdolgozat Atomfizikai Tsz. 1999)
Érdekes lenne az idén nyáron is mintákat venni, s
összehasonlítani a tavaly nyáron vett minták aktivitásával, de sajnos
ezt ebben a szakdolgozatban már nem tudom megtenni. Érdemes
lenne folytatni több éven keresztül a méréseket.
52
0
100
200
300
400
1998 júl. 1998. okt. 1998. nov. 1999. márc.
Fajlagos aktivitás (Bq/l)
8.ábra: A fekedi kút fajlagos aktivitása 1998 júliusa és 1999 márciusa között
6.3. Laboratóriumi mérések
6.3.1. A radonkipárolgás mérése
Az elızı sorozat eredményei megmutatták, hogy a radon
valamilyen sebességgel kipárolog a szabad vízfelületen. Azt szerettük
volna kimérni, hogy mennyi idı alatt csökken a felére a
fızıpohárban lévı radonos víz aktivitása a 4.2. alfejezet utolsó elıtti
bekezdésében leírt módon. A 9. ábra tartalmazza a radonkamrás
kísérlet eredményeit, amelyekbıl látható, hogy az aktivitás (18±2
Bq/l) a mérés idıtartama alatt nem nagyon változott - illetve hibán
belül nem - az utolsó vízmintáig. Az utolsó mintánál már a vízminta
aktivitása lecsökkent 7,54±1 Bq/l-re, amit az oldat 4 percen keresztüli
53
lötykölésével értünk el. Sajnos az aktivitások nem elég magasak,
emiatt nem lehet olyan könnyen kimutatni a csökkenést, bár látszik,
hogy a víz körkörös mozgatásával elısegíthetı a radon-kiáramlás.
Rövid idıközönként és rövid ideig vettünk mintákat, mivel gyors
(néhány perces) kipárolgásra számítottunk. Ez a mérés megcáfolta a
feltételezést. Ezért volt szükség a hetedik mérési sorozatra.
0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00Eltelt id 1999.04.22. 17:18 óta (perc)
4.00
8.00
12.00
16.00
20.00
24.00
Fajlagos aktivits (Bq/l)
9. ábra: Perces nagyságrendő kipárolgás mérés
6.3.2. A radonkipárolgás mérése nyugvó és forgó vízbıl
54
A hetedik sorozatra azért volt szükség, mert az elızı sorozatnál
kevés idıt "adtunk" a radonnak, hogy ki tudjon párologni a
fızıpohárban lévı víz szabad felületén. A minták aktivitása alacsony
(20 Bq/l), hibájuk ennek függvényében arányosan nagyobb százalék
volt. Ebben a sorozatban a Juventus forrás vizét használtuk radonban
gazdag vízként. Két pohárba öntöttük a forrásból hozott vizet, az
egyiket egy mágneses keverı segítségével állandóan kevertük (1-
2Hz-es fordulatszámmal), mindkét pohárból 1, illetve 5 cm
mélységbıl mintákat vettünk. Az eredményeket a 10-14.ábra mutatja.
0 100 200 300 400 500 600
0
20
40
60
80
100
120
140
egycm
ötcm
ötcmp
egycmp
Fajlagos aktivitás (Bq/l)
eltelt idõ (perc)
10. ábra:
1999.04.28-án mért Juventus forrás vizének aktivitása különbözı feltételekkel
A 11-14. ábra függıleges tengelyei logaritmusos beosztásúak.
55
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100
100
1 cm mélységbenFajlagos aktivitás (Bq/l)
E ltelt idõ 1999.04.28. 13:43 óta (perc)
11. ábra: 1 cm mélységben a Juventus forrás fajlagos aktivitása
-100 0 100 200 300 400
100
5 cm mélységben
Fajlagos aktivités (Bq/l)
E ltelt idõ 1999.04.28. 13:43 óta (perc)
12. ábra :5 cm mélységben a Juventus forrás fajlagos aktivitása
56
0 100 200 300 400
10
100
1 cm mélységben, keveréssel
Fajlagos aktivitás (Bq/l)
Eltelt idõ 1999.04.28. 13:43 óta (perc)
13. ábra: 1 cm mélységben a Juventus forrás fajlagos aktivitása, keveréssel
0 50 100 150 200 250 300 350 400
10
100 5cm mélységben keveréssel
Fajlagos aktivitás (Bq/l)
Eltelt idõ 1999.04.28. 13:43 óta (perc)
14. ábra: 5 cm mélységben a Juventus forrás fajlagos aktivitása, keveréssel
57
A 10. ábra azt mutatja, hogy hibán belül megegyezik az 1, illetve
5 cm-es mélységbıl vett minták fajlagos aktivitása, tehát nincsen
koncentráció-gradiens. Az és a radioaktív
bomlásnál érvényes összefüggések segítségével az adatokra (11-14.
ábra) illesztett egyenesek meredekségébıl és hibájából kiszámolható,
hogy mennyi idı alatt csökken - az egyes körülmények között - a
vízminták fajlagos aktivitása a felére. Ezek az egyenesek valójában
exponenciális görbék a logaritmusos tengelyskála miatt.
Az 1 és 5 cm mélyen vett mintáknál ez a karakterisztikus idı 303
perc, ha néhány Hz-es szögsebességgel keverjük, akkor 105 perc. Ez
igen meglepı. Ugyanezzel a módszerrel illesztettem görbét az 5.
mérési sorozatnál (a fekedi átemelı-medence 1 napos vizsgálata)
kapott eredményekre. Ekkor 1200 perc adódott, tehát négyszer több
idı szükséges ahhoz, hogy a fekedi tározó fajlagos aktivitásszintje
felére csökkenjen. A négyszeres idı a tározó ajtajának (kb. 1 m2) és
vízfelszínének (kb. 13 m2) nagy különbségével magyarázható. Ez is
alátámaszthatja azt a feltételezést, hogy zárt térfogatban a
vízfelszínen egy ún. radonpárna alakul ki, ami nem nagyon keveredik
a tározó levegıjének fentebbi légrétegével.
58
7. A víztározó szimulációs programja
A program célja, hogy szimulálja a fekedi átemelı-medence
(tározó) vízszintingadozásából származó radon-koncentráció
változását a vízrendszerben. Természetesen a program egy
leegyszerősített sémát követ, de megpróbáltunk a program írásánál a
valósághoz közelíteni.
A program Visual Basic programnyelven íródott, amely egy
objektum-orientált programozási nyelv, felhasználó-barát, ilyen
módon azoknak, akik használják nem feltétlenül szükséges a
programnyelv ismerete, és könnyen tudják kezelni. A program
Windows®-os környezetben futtatható.
A programban adott a fúrt kút fajlagos aktivitásszintje (200
Bq/l). A kút a szabályzórendszer segítségével termel a tározóba. A
szabályozórendszer két bóján keresztül érzékeli a vízszint változását.
Ezek a vízszintjelzı-bóják a tározó falán vannak bizonyos
mélységekben. Amikor az alsó bója szintjéig csökken a vízszint,
akkor a fúrt kút szivattyúi bekapcsolnak és nyers vizet termelnek a
tározóba egészen addig, amíg a vízszint el nem éri a felsı bója
szintjét. A fogyasztás hatására csökken a vízszint a tározóban, ha eléri
az alsó bója szintjét, akkor újra bekapcsolnak a szivattyúk és vizet
nyomnak a tározóba. Ez a valóságban is hasonló módon történik. A
programban a kút termelési sebességét, a fogyasztás mértékét is lehet
változtatni.
Ha a fogyasztás nagyobb lenne, mint a termelés sebessége, és a
59
tározóban van még felhalmozott víztartalék, akkor a fogyasztói oldal
változatlan ütemben kapja az ivóvizet. Ha a tározó kiürül, akkor a
fogyasztók közvetlenül a kútról kaphatnak annyi vizet, amennyit a kút
kitermel. Ez a valóságban még nem fordult elı, hiszen a kutak
termelési sebessége (kb. 600 l/min) nagyobb, mint az átlagos
fogyasztás (kb. 500-600 m3/nap). A tározó nem tud szellızni V = áll.
Ha a fogyasztók a kútról közvetlenül kapják a vizet, akkor a víz
fajlagos aktivitása megegyezik a kútéval (200Bq/l). Ha a fogyasztók a
tározóból kapják a vizet, akkor 100-400 Bq/l fajlagos aktivitású víz
áramlik a fogyasztókhoz a program szerint.
Ez azzal magyarázható, hogy amikor a tározó levegıje még nem
gazdag radonban, akkor még ki tud diffundálni radon a levegıbe.
A levegı radon-koncentrációját így is lehet növelni, de úgy
is, ha csökkentjük a levegıtérfogatát, vagyis elkezdjük feltölteni a
tározót. Ezzel egyidıben „friss” radonban gazdagabb vízzel töltjük,
így még gyorsabban telítıdhet a tározó levegıjében a radon. Ha a
tározóban lévı víz és levegı elérte az egyensúlyi koncentráció
állapotát, akkor ugyanannyi radon mosódik bele a vízbe, mint
amennyi a vízbıl kipárolog a levegıbe. Ha az egyensúlyi
koncentráció beállta után még mindig töltjük a tározót - ezáltal
csökkentjük a benne lévı levegı térfogatát, és egyben növeljük a
tárzóban lévı összes radonatom számát -, akkor már a vízbe fog több
radon belemosódni, mint a vízbıl kipárologni. Így érhetı el az, hogy
míg a fúrt kút nyers vize 200Bq/l-es fajlagos aktivitású, addig a
fogyasztókhoz akár 400 Bq/l-es víz is juthat. Ha csökkentjük a
tározóban felhalmozott vizet azzal, hogy a fogyasztói oldalnál van
csak felhasználás, akkor növekedik a levegıréteg térfogata is, így a
60
radon-koncentráció a tározó levegıjében csökken. Ennek a
kiküszöbölésére lehetne szellıztetést alkalmazni, amivel csökkenthetı
a tározó levegıjének radonszintje.
A valóságban a tározó nem hermetikusan zárt, ezért a
programot megváltoztattuk. Kiderült, hogy a szellıztetésüzem
beállításával maximálisan 200 Bq/l-es víz jut a fogyasztókig, ami a
fúrt kút fajlagos aktivitása. A programban a szellıztetés annyiból áll,
hogy a növekvı vízszint kinyomja a szabadba a tározó felesleges
levegıjét ellenállás nélkül, és vele együtt az abban a levegırészben
lévı radonatomokat. Ez egyébként a valóságban is így van, mivel a
vízszintemelkedés nem túl gyors, és a tározó tetején van egy
szellızınyílás. A szimulációnál 10 percenként számolunk víz, illetve
radon-koncentráció szintet. A levegıben lévı radont homogén
eloszlásúnak, a vízbıl való kipárolgását pedig gyorsnak feltételeztük.
Azt gondoltuk, hogy az egyensúlyi koncentráció 10 percen belül
kialakul. Ez a feltételezés, mint késıbb kiderült, hibás volt, mint az is,
hogy a radon homogén eloszlású a levegıben.
8. Összefoglalás
A közel 200 vízminta között találhatunk figyelemre méltó
fajlagos aktivitásszinteket, ezekbıl az adatokból a következı
konzekvenciák vonhatók le:
A tabi területen - a vízminták közül - talán a szorosadi kút
61
vízének fajlagos aktivitás-csökkenése - vastalanítás következtében -
figyelemre méltó. Hatodára csökkent, ami valószínőleg gyorsan ment
végbe, hiszen kevés idıre van szükség ahhoz, hogy egy 10 m3-es
tartály tetejérıl a víz az aljára érjen. Ez nagyon fontos, hiszen
láthattuk, hogy a fekedi tározóban 1200 perc, a laboratóriumi
körülmények között párologtatott Juventus forrás vízének 303 perc, s
ha kevertük néhány Hz-es szögsebességgel, akkor 105 perc kellett
ahhoz, hogy az aktivitás benne a felére csökkenjen.
Összességében megállapítható, hogy a tabi terület radioaktivitás
szempontjából nem fontos, hiszen a fajlagos aktivitásszintek
többnyire csak megközelítették az USA-beli ajánlott 11 Bq/l-es
határértéket, ami alacsony radioaktivitásra utal. Ennek oka a laza,
löszös talaj, ami nem képes tárolni a radont, így könnyebben kerülhet
a levegıbe és 3,82 napos felezési idejével gyorsan "eltőnik " innen is.
A Feked-Szebény-Véménd-i terület viszont radioaktivitás
szempontjából figyelemre méltó, ami a nagy 100-150, sıt 250-350
Bq/l-es fajlagos aktivitás értékeknek köszönhetı. Ezek az aktivitások
- feltehetıen - Mecsekben található urántartalmú gránit, - amelynek a
nyúlványa ezen a területen helyezkedik el - ,illetve a kutak nagy
mélységével magyarázható.
Ezen a területen sokat dolgoztunk a RAD-Lauder-
Laboratóriummal együttmőkösésben. Elıször a területi eloszlást
határoztuk meg, majd kiderítettük, hogy a magas aktivitás egy - a
település-rendszert 77%-ban ellátó - mély fúrt kút miatt van.
A következıkben meghatároztuk egy 24 órás méréssel, hogy
mikor van a vízrendszerben a víz fajlagos aktivitásának maximuma.
Ezekután csúcsidı-dinamikát mértünk. Kiderült, hogy a radontól
62
származó aktivitás egy része eltőnik a vezetékrendszerben, s az is,
hogy amíg a fúrt kút vizének aktivitása nem változik idıben, addig a
tározóké igen.
Programot készítettünk ennek megértésére, ami a fekedi
átemelı-medence vizének aktivitás-változását volt hivatott
szimulálni. Végezetül megvizsgáltuk néhány geometriailag
hasonló esetben a radon kipárolgásának gyorsaságát. Eredményeink
azt mutatják, hogy a vízbıl magától, ha nyugalomban hagyjuk 5-6 óra
alatt, ha kissé (1-2 Hz szögsebességgel) kevergetjük 1-2 óra múlva
csökken az aktivitás a felére. Ez az idı jelentısen csökkenthetı a
keverési sebesség növelésével, illetve a vízfelszín növelésével (pl.
porlasztás).
A nagy aktivitás problémájával foglalkoznunk kell, hiszen ezen
a területen majd 2000 ember él, és ık naponta konfrontálódnak ezzel
a kérdéssel.
Többféle módszert próbáltunk kidolgozni az ivóvizek fajlagos
aktivitás-csökkentésére. Egy lehetséges megoldásnak tőnt a mérések
folyamán, ha a tározók levegıjét szellıztetnénk. Szimulációs
programot is készítettünk e problémára, de a mérések folyamán
kiderült, hogy a radon nem párolog olyan gyorsan a vízbıl, mint
feltételeztük. Így hiába szellıztetnénk a tározó levegıjét, a nagy
fogyasztás miatt gyorsan távozik a víz a tározóból, és nem tud
kipárologni a radon a vízbıl, így a vízhálózatba kerül. Mondhatnánk
erre, hogy építsenek egy jóval nagyobb tározót, s ekkor majd lesz a
radonnak ideje a vízbıl kipárologni, de ez a megoldás igazából újabb
problémákat vet fel - nem is beszélve a financiális megkötöttségekrıl
- , pl. közegészségügyit, ugyanis nem tesz jót bakteriológiai
63
szempontból, ha a víz sokáig áll egy helyen. Másik megoldás lehet -
amivel csökkenthetı az aktivitásszint - a keverés vagy csobogtatás,
bár ezek nehezebben valósíthatók meg, de hatásosabbak és -
mindenekelıtt - olcsóbbak, mint az elızı megoldás. Optimális
megoldás lehetne a keveréssel vagy csobogtatással együtt a
szellıztetést is üzembe állítani. Véleményem szerint így lehetne a
legnagyobb mértékben csökkenteni az ottani ivóvíz fajlagos
aktivitását.
9. Mellékletek
64
Köszönetnyilv�