CC BY
43
благоприятная среда жизнедеятельности человека
Радиационный контроль
при ведении строительства в России
А.А.Цапалов
Известно, что около 60% суммарной дозы радиоактивного облучения человек получает от природных источников ионизирующего излучения в собственном жилище, где обычно проводит значительную долю времени. С учетом посещения других зданий эта доля времени увеличивается и составляет примерно 70-90% в течение продолжительности жизни человека. В целях ограничения облучения от природных источников в Нормах радиационной безопасности России [1] установлены приводимые в табл. 1 пределы эффективных доз для персонала (не более 5 мЗв в среднем за год) и населения (не более 1 мЗв в среднем за год), а также максимальные допустимые значения некоторых характеристик помещений и применяемых строительных материалов.
В табл. 1 ЭРОА = ЭРОАпп + 4,6 • ЭРОА
Тп
где ЭРОАКп и ЭРОАТп — среднегодовая эквивалентная равновесная объемная активность (концентрация) дочерних продуктов распада радона и то-рона, соответственно.
Радиационный контроль при ведении строительства в России начал планомерно развиваться с 1996 г. после принятия федерального закона «О радиационной безопасности населения» [2]. В основном радиационному контролю подвергаются новые здания при вводе в эксплуатацию. Заключение о радиационном состоянии здания выносится органом Рос-потребнадзора на основе результатов измерений уровней нормированных радиационных факторов во всех или выборочных закрытых помещениях здания. Контрольные измерения выполняются специалистами аккредитованных лабораторий по методике [3] с применением профессиональной аппаратуры, подлежащей ежегодной поверке.
Из-за значительных временных вариаций концентрации радона в помещениях наибольшую трудность при радиационном обследовании здания вызывает оценка уровня ЭРОА . Обычно максимальное значение этой величины, согласно [3], определяется по результатам краткосрочных измерений в виде:
ЭРОА = Ккп (ЭРОАКп + АКп) + 4,6 • (ЭРОАТп + АТп), где ЭРОА и А — результат соответствующего крат-
Радиационные характеристики Время постройки и тип здания
Жилое Производственное
построенное после ввода норм построенное до ввода норм
Среднегодовая эквивалентная равновесная объемная активность ЭРОА изотопов радона в воздухе помещения 100 Бк/м3 200 Бк/м3
ЭРОАКп 310 Бк/м3
ЭРОАТп 68 Бк/м3
Мощность эффективной дозы (МЭД) гамма-излучения в помещении не более 0,2 мкЗв/ч над фоном открытой местности не более 2,5 мкЗв/ч
Эффективная удельная активность природных радионуклидов в материалах ограждающих конструкций 370 Бк/кг 740 Бк/кг
Таблица 1. Нормированные радиационные характеристики строительных материалов и помещений зданий
5 2010 521
благоприятная среда жизнедеятельности человека
косрочного измерения, и его погрешность, Бк/м3; Кяп — коэффициент вариации концентрации радона, значения которого указаны в Табл.2.
Опыт показывает, что практическое применение приведенных в табл. 2 коэффициентов вариации часто приводит к противоречивым данным о радоновой обстановке в здании. Это объясняется тем, что эти значения коэффициентов нельзя применять к закрытым помещениям. Результаты проведенных непрерывных в течение года натурных наблюдений [4,5] над изменением концентрации радона в помещениях показали, что в закрытых помещениях содержание радона и его дочерних продуктов в зимний период ниже, чем в летний. Поэтому применительно к закрытому помещению значения коэффициента вариации для «теплого» сезона должны быть меньше, чем для «холодного». С целью устранения подобных методических недостатков в настоящее время при поддержке Федерального медико-биологического агентства России разработана программа измерений и ведутся системные долгосрочные исследования зависимости динамики концентрации радона и уровней ЭРОА в помещениях различных зданий от параметров воздушной среды. Предварительные выводы и результаты исследований содержатся в работе [6].
Учитывая сложность достоверной оценки среднегодового содержания радона и ЭРОА по результатам инструментальных измерений, а главное то, что содержание радона в помещениях здания определяется исключительно условиями строительства и характеристиками самого здания, наибольшая эффективность его противорадоновой защиты достигается на стадии проектирования здания. Причем обеспечение нормативных требований на стадии проектирования обходится значительно дешевле, чем устранение повышенной концентрации радона в эксплуатируемом здании.
В связи с этим при проведении инженерных экологических изысканий [7] в полевых условиях оценивается потенциальная радоноопасность участка строительства [8]. Критерием оценки служит величина плотности потока радона (ППР) на поверхности грунта, определяемая путем краткосрочных на-
турных измерений в группе контрольных точек в случайные моменты времени [9]. Этот критерий был установлен на основе упрощенной модели «эталонного дома» в предположении прямой зависимости концентрации радона в помещениях от значения ППР с поверхности грунта [10]. В реальном здании формирование радонового режима в помещениях зависит от ряда факторов: радиационно-геологичес-ких свойств грунтового основания, материалов ограждающих конструкций, конструкции самого фундамента, системы вентиляции и т.д. Поэтому такая связь фактически не подтверждается и, как показывает уже многолетний опыт инженерно-экологических изысканий, величина ППР не является достоверным критерием оценки. Подтверждают сказанное следующие обстоятельства:
— измеренные в разные моменты времени средние по площади участка краткосрочные значения ППР с поверхности грунта могут отличаться друг от друга более чем на порядок (в зависимости от увлажненности грунта и погодных условий), и редко соответствуют среднегодовому значению [11];
— ППР из грунта на его поверхности, как правило, существенно отличается от ППР на фактическом уровне заложения подошвы фундамента здания [12];
— после возведения здания изменяются влажно-стный и воздухообменный режимы в верхнем слое грунта, а также граничные условия в новой системе «грунт-здание», коренным образом изменяя поведение радона на новой границе раздела сред [13].
Кроме того, поскольку величина ППР не содержит информации о радиационно-геологических свойствах грунтового основания здания, отсутствуют исходные данные для расчетного проектирования, и поэтому нет возможности для принятия адекватного условиям строительства проектного решения. Отметим, что продолжающаяся в России уже более 10 лет практика натурных измерений ППР с поверхности грунта, не встречающаяся ни в одной другой стране мира, в итоге лишь ослабляет систему радиационного контроля в стране.
Для обеспечения радиационной безопасности проектируемых зданий должны применяться строительные нормы и правила, позволяющие путем
Сезон года Продолжительность измерения
менее 1 часа 1 - 3 суток 1 - 2 недели 1 - 3 месяца
Теплый 3,0 2,3 1,8 1,5
Холодный 1,5 1,1 0,95 0,75
Таблица 2. Значения коэффициента вариации радона.
благоприятная среда жизнедеятельности человека
расчета устанавливать достаточность защиты здания от радона с учетом проекта и фактических ра-диационно-геологических условий строительства. К сожалению, нормированных методов расчета ожидаемой концентрации радона в помещениях проектируемых зданий и правил проектирования проти-ворадоновой защиты в настоящее время в России не существует. В связи с этим представляется перспективным недавно сформулированный и обоснованный принцип построения новых норм проектирования противорадоновой защиты зданий [14]. Разработанный алгоритм расчетной оценки степени защиты здания от проникновения почвенного радона использует информацию о значениях коэффициента диффузии радона в материалах слоев ограждений подземной части здания, а также концентрации радона в грунтовом массиве под его фундаментом.
В настоящее время получение представительных исходных данных для такого расчета не является проблемой, поскольку существуют лабораторные установки для ускоренного (не более 18 ч) измерения коэффициента диффузии радона [15] и постоянно расширяется банк данных о диффузионной радонопроницаемости разнообразных строительных материалов.
Концентрация порового радона в приповерхностных слоях грунта (так же как ППР на поверхности грунта) подвержена влиянию множества факторов окружающей среды, поэтому ее значение крайне нестабильно во времени, а результаты полевых измерений также малодостоверны. Подобная проблема исчезает, если отказаться от полевых измерений и проводить анализ только тех параметров радонового поля в грунтовом массиве, которые не испытывают временных колебаний, а именно: удельной активности 22^а, 210РЬ (или 210Ро), а также коэффициента эманирования грунтов (интенсивность выделения радона из твердой структуры в поры грунта). Измерения проб грунтов, извлеченных с заданной глубины, проводятся методами спектрометрии и радиохимического концентрирования исключительно в лабораторных условиях, где с достаточной достоверностью определяются радиаци-онно-физические свойства источника почвенного радона — грунтов, послойно слагающих геологический профиль участка строительства. При этом количественная оценка значимости вклада конвективных потоков радона от «глубинных» источников в приповерхностное радоновое поле может выполняться по изотопным отношениям 210РЬ / 22^а.
В заключении следует признать, что современная система радиационного контроля при ведении строительства в России далека от совершенства и
сейчас находится в стадии развития. Во избежание повторных ошибок очень важно правильно определить направление этого развития.
Литература
1. Нормы радиационной безопасности НРБ-99/ 2009. СанПиН 2.6.1.2523-09.
2. О радиационной безопасности населения. Федеральный закон №3-Ф3 от 09.01.1996 г.
3. Проведение радиационно-гигиенического обследования жилых и общественных зданий. Методические указания МУ 2.6.1.715-98.
4. Цапалов A.A., Кувшинников С.И. Зависимость объемной активности радона в помещениях от разности внутренней и наружной температур воздуха. АНРИ, 2008, №2, с.37-43.
5. Цапалов A.A. Оценка среднегодового уровня ЭРОА радона в помещениях на основе результатов краткосрочных измерений радиометром «Аль-фаАЭРО». АНРИ, 2008, №3, с.49-58.
6. Экспериментальное определение зависимости динамики ЭРОА в помещениях от параметров воздушной среды. Отчет о НИР ООО «НТЦ Амплитуда». Москва, Зеленоград, 2009, с.62.
7. Инженерно-экологические изыскания для строительства. Свод правил по инженерным изысканиям для строительства СП 11-102-97.
8. Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности (ОСПОРБ-99). Санитарные правила и нормативы СП 2.6.1. 799 - 99.
9. Радиационный контроль и санитарно-эпидемиологическая оценка земельных участков под строительство жилых домов, зданий и сооружений общественного и производственного назначения в части обеспечения радиационной безопасности. Методические указания МУ 2.6.1.2398-08.
10. Гулабянц Л.А., Заболотский Б.Ю. Плотность потока радона как критерий оценки радоноо-пасности. АНРИ, 2004, №3, с. 16-20.
11. Гулабянц Л.А., Заболотский Б.Ю. Сезонная вариация потока радона из грунта и оценка ра-доноопасности площади застройки. АНРИ, 2004, №4, с. 46-50.
12. Гулабянц Л.А., Заболотский Б.Ю. Мощность «активного» слоя грунта при диффузионном переносе радона в грунтовом основании здания. АНРИ, 2001, №4, с. 38-40.
13. Микляев П.С., Петрова Т.Б. Механизмы формирования потока радона с поверхности почв и подходы к оценке радоноопасности селитебных территорий. АНРИ, 2007, №2, с. 2-16.
14. Гулабянц Л.А. Принцип построения новых норм проектирования противорадоновой защиты
5 2010 523
благоприятная среда жизнедеятельности человека
зданий. Academia. Архитектура и строительство. — М. НИИСФ РААСН, 2009, с. 461-467.
15. Цапалов A.A. Метод определения коэффициента диффузии радона в материалах ограждающих конструкций зданий. Дисс. канд. техн. наук. М.: НИИСФ, 2008, с. 147.
Радиационный контроль при ведении строительства в России
Основным фактором радиационной опасности в зданиях является радоновая радиоактивность в воздухе помещений. Для ограничения воздействия этой радиоактивности в России установлены соответствующие нормативные уровни и осуществляется радиационный контроль в новых зданиях и при ведении строительства. Однако применяемые в нашей стране принципы радиационного контроля и методы его проведения далеки от совершенства, поскольку не учитывают (или учитывают, но неверно) вариационный характер радоновой радиоактивности. Предлагаемые в работе новые принципы радонового контроля при ведении строительства не только наиболее достоверны, но и одновременно позволяют получать исходные данные для расчетной оценки степени защиты проектируемого здания от радона.
Radiation control in construction in Russia
by A.A.Tsapalov
The main factor for radiation hazard in buildings is radon radioactivity. To limit the impact of the radioactivity in Russia by appropriate regulatory levels and carried out radiation monitoring in new buildings and at building conducting. However, applied in our country the principles of radiation monitoring and methods of carrying out far from perfect, because it does not take into account (or take into account, but incorrect) variational character of radon radioactivity. Offered in the new principles of the radon control in the construction of not only the most authentic, but also simultaneously allow to obtain the initial data for a settlement estimation of degree of protection of a projected building from radon.
Ключевые слова: радон, ЭРОА радона, концентрация радона в помещениях, плотность потока радона, диффузия радона, эффективная доза, норматив, радиационный контроль, здание, строительные материалы.
Key words: radon, radon EEC, indoor radon concentration, radon flux, radon diffusion, effective dose, standard, radiation control, building, building material.
