Nejistota stanovení objemové aktivity radonu v pobytových místnostech a na pracovištích

Renáta Praksová

Doctoral thesis

Uncertainty of radon volume activity measurement in residential rooms and work places

Abstract:

Radon je radioaktivní plyn, který vzniká radioaktivní přeměnou radia, jehož hlavním zdrojem je geologické podloží. Radon může pronikat do budov různými cestami spolu s půdními plyny. V budově se s vysokou pravděpodobností hromadí a tím se stává závažným zdravotním rizikem onemocnění rakovinou plic pro pobývající obyvatele. V porovnání s jiným přírodními zdroji ozáření lze radonové riziko řídit a tedy i redukovat zdravotní rizika radonu. Důležitým a nepostradatelným elementem hodnocení a managementu rizik v radonové problematice je proto kvalitní měření a správná interpretace naměřených hodnot objemové aktivity radonu. Předkládaná disertační práce se zabývá analýzou možných zdrojů nejistot měření objemové aktivity radonu v pobytových místnostech a na pracovištích, jejich vyhodnocením a interpretací výsledků pomocí tří přístupů: analytického (mezinárodní příručkou JCGM 101:2008 GUM), simulačního (metodou Monte-Carlo) a pravděpodobnostního (binomickým rozdělením). Uvedené přístupy analýzy nejistot jsou aplikovány na integrální detektor průměrné objemové aktivity radonu (Systém pro integrální dozimetrii RM-1), který je vyžadován v doporučení SÚJB pro měření radonu ve stavbách s obytnými nebo pobytovými místnostmi. Vypočtená kombinovaná relativní nejistota pro běžnou úroveň radonu a pro plně nabité elektretové komorové detektory se pohybovala v rozmezí 7-11,5 procent v případě odhadu analytickým přístupem a v rozmezí 5-12 procent v případě odhadu simulačním přístupem. Vzájemné porovnání přístupů k hodnocení nejistot tedy ukázalo, že výsledky analytického a simulačního přístupu se liší jen o necelá 3%. Pravděpodobnostní přístup k hodnocení nejistot ukázal, že pro dvojici detektorů bude s pravděpodobností 90,7-92% výsledek měření v intervalu do 20% od očekávané (referenční) hodnoty. Kromě toho pravděpodobnostní přístup potvrdil negativní vliv vyšších absolutních vlhkostí (nad 9,1 g.m-3) na kvalitu výsledků měření radonu. Hlavním přínosem této disertace je aplikace mezinárodní metodiky GUM pro výpočet nejistoty objemové aktivity radonu českého měřícího systému integrální dozimetrie RM-1. Naměřená data i provedené počítačové simulace potvrzují, že analyzovaný systém RM-1 je robustní a vhodný pro odhad koncentrace radonu v obytných místnostech a na pracovištích.

Abstract:

Radon is a radioactive gas that is a produced from the decay of radium; a main source of which is the geological bedrock. Radon from soil gases can penetrate buildings in a number of different ways, posing a serious health risk to the resident population. Compared to other natural radiation sources, radon can be managed and health risks reduced. Quality assurance and control of radon measurements therefore represents an important element of radon risk assessment and management. This Ph.D. thesis analyses possible sources of uncertainty in the measurement of radon in residential rooms and work places. Three computational approaches were used to evaluate and interpret the uncertainty associated with the measurement of radon: an analytical approach (according the international handbook JCGM 101:2008 GUM); a simulation approach (the Monte-Carlo method); and a probabilistic approach (the binomial distribution). These approaches are applied to the integral radon concentration detector (A system for integral dosimetry RM-1), which is recommended by the Czech State Office for Nuclear Safety for the measurement of radon. The calculated combined relative uncertainty for a common radon volume activity level for fully charged electret ion chamber detectors is 7-11,5 per cent for the analytical approach and 5-12 per cent for the simulation approach. Thus, there is only a small difference between these computational approaches (<3 %). The results of the probabilistic approach are ∼90,7–92 per cent confident that a set of two electret ion chamber detectors is suitable for estimation of the radon concentration within the interval of ±20 % of the reference value. In addition, the probabilistic approach highlights the negative impact of a higher absolute humidity (above 9,1g m−3) on the quality assurance of radon measurements. The main benefit of the Ph.D. thesis consists on an application of the GUM international methodology to uncertainty of radon volume activity measurement of the Czech made system for integral dosimetry RM-1. The both measured and simulated results confirm that the analyzed RM-1 system is robust and suitable for estimation of radon concentration in residential rooms and workplaces.

Keywords

radon, místnost, měření, nejistota, Systém RM-1, přístup GUM, metoda Monte-Carlo, pravděpodobnost

Keywords

radon, room, measurements, uncertainty, system RM-1, GUM framework, Monte-Carlo method, probability

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 7. 1. 2014

Thesis defence

• Date of defence: 1. 7. 2014
• Supervisor: Jiří Švec
• Reader: Petr Mayer, Pavel Danihelka, Tomáš Čechák

VŠB - Technical University of Ostrava

Fakulta bezpečnostního inženýrství

Doctoral programme / field:
Požární ochrana a průmyslová bezpečnost / Požární ochrana a bezpečnost