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�