Игнатенко М.И., к.т.н., старший преподаватель

Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет

 

КРАТНОСТЬ ВОЗДУХООБМЕНА В ПОМЕЩЕНИИ ПРИ ОБЕСПЕЧЕНИИ РАДОНОВОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

 

Строительные материалы, используемые для изготовления ограждающих конструкций здания, являются наиболее весомым источником поступления радона в воздух помещений. Радон и его дочерние продукты распада (ДПР) обусловливают ингаляционную дозу облучения человека. Одним из основных принципов обеспечения радоновой безопасности является увеличение кратности воздухообмена с целью снижения объемной активности радона [1].

Поэтому была разработана методика расчета кратности воздухообмена в помещении здания при условии обеспечения нормативных уровней радона. Исходной величиной для расчета является удельная активность 226Ra (CRa) в строительных материалах, что позволяет определить массу радия (mRa), которая содержится в 1 кг строительного материала, по формуле

 

, г/кг,                        (1)

 

где    226 – атомный вес нуклида 226Ra, г; 6,02·1023 – число Авогадро, то есть количество атомов 226Ra, содержащееся в 1 моль строительного материала;     aRa – количество атомов 226Ra, содержащееся в 1 кг стройматериала, определяется по соотношению

 

, атомов/кг,            (2)

 

где    CRa – удельная активность 226Ra в стройматериале, Бк/кг; λ – постоянная радиоактивного распада 226Ra, с-1; T – период полураспада 226Ra, с (TRa = 1620 лет или 5,11∙1010 с).

Установлено, что 1 грамм 226Ra выделяет в сутки 1 мм3 222Rn [2], тогда объём радона (VRn) в строительном материале ограждающих конструкций помещения (стены, потолок, пол) определяется по формуле

 

, мм3/сут,                 (3)

 

где    mмат – масса использованного строительного материала, кг; d – половина толщины ограждающих конструкций, м; S – площадь помещения, м2; ρ – плотность материала, кг/м3.

В уравнении (3) учтено, что для 222Rn длина диффузии в строительных конструкциях составляет около 20 см [1]. При этом для обычных толщин стен и перекрытий (от 50 до 10 см) это значение мало отличается от половины толщины стены.

Процесс эманации радона из строительных материалов в воздух помещения включает два этапа: эманацию радона во внутренние поры материала и диффузию атомов радона по этим порам с последующим выходом из материала в воздух помещения. Количество радона, выходящее в поры материала, характеризуется коэффициентом эманации материала η [1].

Основным параметром строительных материалов, который определяет как скорость эманации радона из строительных конструкций, так и его объемную активность в воздухе помещения, является эффективная удельная активность радия Cэфф.Ra, которая рассчитывается как произведение удельной активности 226Ra и коэффициента эманации (СRa · η).

При решении поставленной задачи пренебрегали поступлением радона в помещение с атмосферным воздухом и эманацией радона из почвы под зданием, а скорость эманации радона для всех стен, пола и потолка, изготовленных из одного и того же материала, считалась одинаковой. При этих условиях суточный объём радона в воздухе помещения (VRn пом) равен

 

, л/сут.                 (4)

 

Доза облучения лёгочной ткани зависит от объемной активности радона и его ДПР в воздухе помещений. Удельная суточная активность радона (CRn) в воздухе помещения определяется на основании величины VRn пом по формуле

 

, Бк/сут,     (5)

 

где    TRn – период полураспада 222Rn (3,83 сут или 330912 с); aRn – количество атомов 222Rn, содержащееся в воздухе помещения, определяется по соотношению

 

, ат/сут.              (6)

 

Для помещения объемом Vпом объемная суточная активность радона    (CRn о) в воздухе будет составлять

 

, Бк/м3.                          (7)

 

Инертный газ 222Rn, непрерывно поступающий в воздух помещения, концентрируется в воздухе помещения до тех пор, пока не будет выведен в атмосферу с помощью вентиляции.

Согласно НРБУ-97 среднегодовая эквивалентная равновесная объёмная активность радона и его ДПР в воздухе помещений проектируемых, строящихся и реконструируемых зданий и сооружений с постоянным пребыванием людей не должна превышать 50 Бк/м3 [3]. Для установления вентиляционного оборудования и соблюдения нормативной величины 50 Бк/м3 необходимо, чтобы выведение радона равнялось его поступлению, тогда

 

CRn о – ΔCRn = 50,                                               (8)

 

где ΔCRn – разница между суточным удалением и поступлением радона в воздух помещения сооружения, которое рассчитывается по выражению

 

24∙3600∙CRn о∙k – CRn о = ΔCRn,                                      (9)

 

где    24∙3600∙CRnо∙k – суточное удаление радона из воздуха помещения, Бк/м3;  k – кратность воздухообмена (замена объёмов воздуха за 1 с); CRn о – суточное поступление радона в воздух помещения, Бк/м3.

Если учесть возможность отсутствия вентиляции в помещении в течение n суток, то формула (8) с учётом выражения (9) примет вид

 

n∙CRn о – CRn о (24∙3600∙k – 1) = 50.

 

Кратность воздухообмена в помещении при этих условиях может быть рассчитана по следующей формуле:

 

, объёмов/с.                          (10)

 

С учетом соотношения (7) формула (10) примет вид

 

, объёмов/с.               (11)

 

Таким образом, время, в течение которого должен замениться весь объём воздуха в помещении для обеспечения условий радоновой безопасности, рассчитывают по соотношению t = 1/k.

 

Использованная литература:

1. Крисюк Э.М. Радиационный фон помещений / Э.М. Крисюк. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 120 с.

2. Вредные химические вещества. Радиоактивные вещества: справ. изд. / В.А. Баженов, Л.А. Булдаков, И.Я. Василенко [и др.]; под ред. В.А. Филова. – Л.: Химия, 1990. – 464 с.

3. Нормы радиационной безопасности Украины (НРБУ-97). – К.: МОЗ, 1997. – 121 с.