Зменшення дозового навантаження опромінення людини в приміщеннях будівель за допомогою протирадонових захисних заходів

Размещено на http://www.allbest.ru/

ПРИДНІПРОВСЬКА ДЕРЖАВНА АКАДЕМІЯ БУДІВНИЦТВА та АРХІТЕКТУРИ

УДК 699. 877. 3 : 546.296

ЗМЕНШЕННЯ ДОЗОВОГО НАВАНТАЖЕННЯ ОПРОМІНЕННЯ ЛЮДИНИ В ПРИМІЩЕННЯХ БУДІВЕЛЬ ЗА ДОПОМОГОЮ ПРОТИРАДОНОВИХ ЗАХИСНИХ ЗАХОДІВ

Спеціальність 05.26.01 - охорона праці

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

ЧЕСАНОВ ВОЛОДИМИР ЛЕОНТІЙОВИЧ

Дніпропетровськ - 2001

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Придніпровській державній академії будівництва та архітектури.

Науковий керівник - кандидат технічних наук, доцент Соколов Ігор Анатолійович, Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, доцент кафедри технології будівельного виробництва, декан факультету промислового та цивільного будівництва.

Офіційні опоненти: - доктор геолого-мінералогічних наук, професор Крикунов Геннадій Миколайович, Дніпропетровський юридичний інститут, професор кафедри безпеки життєдіяльності;

- доктор біологічних наук, професор Лось Іван Павлович, Науковий центр радіаційної медицини Академії медичних наук України, завідувач лабораторією радіоекології.

Провідна установа - Харківський державний технічний університет будівництва та архітектури, кафедра безпеки життєдіяльності та інженерної екології.

Захист відбудеться "15" листопада 2001р. о 1300 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 08.085.03 Придніпровської державної академії будівництва та архітектури за адресою: 49600, м. Дніпропетровськ, вул. Чернишевського, 24-а, ауд. 202.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Придніпровської державної академії будівництва та архітектури за адресою: 49600, м. Дніпропетровськ, вул. Чернишевського, 24а.

Автореферат розісланий "14" жовтня 2001року.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Шаленний В.Т.

АНОТАЦІЇ

Чесанов В.Л. Зменшення дозового навантаження опромінення людини в приміщеннях будинків за допомогою протирадонових захисних заходів. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.26.01 - охорона праці, Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, Дніпропетровськ, 2001.

Метою роботи є підвищення радіаційної безпеки об'єктів будівництва шляхом зменшення радононадходження з джерел у повітря приміщень, що досягається застосуванням ефективних захисних заходів. Методика вирішення поставлених завдань з урахуванням стану досліджень радонової проблеми в м. Дніпропетровську базується на комплексному використанні даних геологічного і радіаційно-гігієнічного підходів по забезпеченню радіаційної безпеки об'єктів будівництва. Розроблена розрахунково-експериментальна модель радононадходження з грунту в повітря приміщення дозволила вирішити поставлені задачі.

Результати досліджень показали, що швидкість ексхаляції радону з підстилаючих ґрунтів на території м. Дніпропетровська змінюється в широкому діапазоні від 1,2 до 49,7 мБк/м2хс, а аналіз їх розподілу на території міста дозволив побудувати карту радононадходження. Встановлені припустимі значення швидкостей ексхаляції радону з джерел дозволяють оцінити ступінь радононебезпеки території міста і будівельних матеріалів, що викоритовуються.Показано, що при будівництві будинків на грунтах при значеннях швидкості ексхаляції з 25 мБк/м2хс і при використанні будівельних матеріалів для захистних конструкцій з 3 Бк/м2хс необхідно обов'язково використовувати противорадонові захисні заходи. Порівняльна оцінка економічної ефективності застосовуваних протирадіаційних захисних заходів щодо величини їхніх грошових еквівалентів показала, що найбільш ефективним є протирадоновий захисний екран. Отримані результати досліджень дозволяють реалізувати запропоновану регулюючу систему радіаційного контролю будівельного виробництва по забезпеченню радіаційної безпеки. Результати досліджень лягли в основу прийнятих до виконання для м. Дніпропетровська методичних рекомендацій із забезпечення радіаційної безпеки об'єктів будівництва.

Ключові слова: джерела іонізуючих випромінювань, природні радіонукліди, ефективна еквівалентна доза, рівень радіаційного ризику, протирадоновий захисний екран.

Чесанов В.Л. Уменьшение дозовой нагрузки облучения человека в помещениях зданий с помощью противорадоновых защитных мероприятий. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.26.01 - охрана труда, Приднепровская государственная академия строительства и архитектуры, Днепропетровск, 2001.

Источники ионизирующих излучений строительного производства определяют более чем на 80% величину эффективной годовой дозы облучения населения. При этом доминирующим ионизирующим источником является подстилающий грунт под зданием, вклад радонопоступления которого в величину дозовой нагрузки облучения человека составляет до 60%. Обеспечить радиационную безопасность объектов строительства возможно только с помощью применения эффективных противорадоновых защитных мероприятий в соответствии с требованиями НРБУ-97. Использование этого подхода для доминирующего ионизирующего источника - радонопоступления из подстилающего грунта - позволит повысить уровень радиационной безопасности объектов строительства. Что значительно улучшит условия жизнедеятельности людей и будет способствовать решению задачи сохранения генофонда.

Целью работы является повышение радиационной безопасности объектов строительства путем уменьшения радонопоступления из источников в воздух помещений, достигаемого применением эффективных защитных мероприятий.

Методика решения поставленных задач с учетом уровня состояния исследований радоновой проблемы в г. Днепропетровске базируется на комплексном использовании данных геологического и радиационно-гигиенического подходов по обеспечению радиационной безопасности объектов строительства. Разработанная расчетно-экспериментальная модель радонопоступления из грунта в воздух помещения позволила решить поставленные задачи.

Результаты исследований показали, что скорость эксхаляции радона из подстилающих грунтов на территории г. Днепропетровска изменяется в широком диапазоне от 1,2 до 49,7 мБк/м2хс, а анализ их распределения на территории города позволил построить карту радонопоступления.

Установленные допустимые значения скоростей эксхаляции радона из источников позволяют оценить степень радоноопасности территории города и изготавливаемых строительных материалов. Показано, что при строительстве зданий на грунтах при значениях скорости эксхаляции с 25 мБк/м2хс и при использовании строительных материалов для ограждающих конструкций с 3 мБк/м2хс необходимо обязательно использовать противорадоновые защитные мероприятия.

Разработана методика, позволяющая обосновать требования к противорадоновым защитным экранам, и проводить выбор параметров материалов, применяемых для изготовления эффективных экранов (коэффициент ослабления 0,5 - 0,9). Определен вклад радонопоступления из грунтов на территории г. Днепропетровска в величину создаваемой объемной активности радона в воздухе помещении зданий (46-87%), что показывает актуальность решаемой задачи по разработке и применению защитных мероприятий.

Проведенная оценка потенциальных уровней радиационной безопасности зданий на территории г. Днепропетровска и при применении всего комплекса противорадиационных защитных мероприятий, показала, что обеспечить приемлемый уровень радиационной безопасности (5.10-5) можно только использованием всей совокупности защитных мероприятий, в первую очередь, противорадоновых защитных экранов.

Сравнительная оценка экономической эффективности применяемых противорадиационных защитных мероприятий по величине их денежных эквивалентов показала, что наиболее эффективным является противорадоновый защитный экран.

Полученные результаты исследований позволяют реализовать предложенную регулируемую систему радиационного контроля строительного производства по обеспечению радиационной безопасности.

Результаты исследований легли в основу принятых к исполнению для г. Днепропетровска методических рекомендаций по обеспечению радиационной безопасности объектов строительства.

Ключевые слова: источники ионизирующих излучений, естественные радионуклиды, эффективная эквивалентная доза, уровень радиационного риска, противорадоновый защитный экран.

Chesanov V.L. A diminution of dosage load of irradiation a person in locations of buildings with the help of antiradon protective measures. - Manuscript.

Thesis on competition of a scientific degree of the candidate of technical science on a speciality 05.26.01 - Protection of labour, Pridneprovsk state academy of construction and architecture, Dnepropetrovsk, 2001.

The aim of the work is the increase of radiation safety of construction objects by a diminution radonoentering from sources to the air of locations achievable by application of effective protective measures. A technique of a solution of the delivered problems with allowance of level of researches condition of radon problem in Dnepropetrovsk bases on complex use of datas of the geological and radiation - hygienic approaches on maintenance of radiation safety of objects of construction. The developed rated - pilot model of radonoentering from a ground to the air of a location has allowed to decide the delivered problems.

The outcomes of researches have shown, that the speed of radon exhalation from underlying grounds on territory of Dnepropetrovsk is changed in a broad band from 1,2 up to 49,7 mBk/m2xc, and the analysis of their allocation on territory of city has allowed to construct a map оf radonoentering. The established allowable significances of speeds of radon exhalation from sources allow to evaluate a degree of radonorisk on the territory of the city and produced building materials. It's shown, that it is necessary to use antiradon protective measures for construction of buildings on grounds with 25 mBk/m2xc and for want of use of building materials for protecting constructions 3 mBk/m2xc. The comparative evaluation of an economic efficiency used antiradiation protective measures on magnitude of their money's worthies has shown, that most effective is antiradon shield. The obtained outcomes of researches allow to realize an offered adjustable system of radiation monitoring of building production on maintenance of radiation safety. Outcomes of researches underlie accepted to performance for Dnepropetrovsk of the methodical recommendations on maintenance of radiation safety of objects of construction.

Key word: sources of ionising radiations, natural radionuclides, effective equivalent doze, level of radiation risk, antiradon shield.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Джерела іонізуючих випромінювань (ДІВ) будівельного виробництва визначають більш ніж на 80% величину ефективної річної дози опромінення населення. При цьому домінуючим іонізуючим джерелом є підстилаючий під будинком ґрунт, внесок радононадходжения якого у величину дозового навантаження опромінення людини складає до 60%. Забезпечити радіаційну безпеку об'єктів будівництва можливо тільки за рахунок ефективних протирадонових захисних заходів відповідно до вимог Норм радіаційної безпеки України (НРБУ-97). Це дозволить підвищити рівень радіаційної безпеки об'єктів будівництва, поліпшити умови життєдіяльності людей і вирішити завдання по збереженню генофонду України.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами. Робота виконувалася відповідно до державної програми "Радон", регіональної цільової програми "Забезпечення радіаційної безпеки техногенно-підвищених джерел природного походження регіону" (Рішення голови Дніпропетровської облдержадміністрації №143 від 20.11.00 р.) та НДР д/б 1 "Розроблення теоретичних положень та практичних методик врахування факторів ризику при забезпеченні будівельних проектів ресурсами" (Державний реєстраційний № 0100U003684) де автор виступав як виконавець розділів.

Мета і задачі дослідження. Метою дисертаційної роботи є підвищення радіаційної безпеки об'єктів будівництва шляхом зменшення радононадходження з джерел у повітря приміщень будівлі за рахунок застосування ефективних захисних заходів.

Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити такі задачі:

розробка розрахунково-експериментальної моделі визначення параметрів підстилаючого ґрунту, які впливають на величину радононадхоження з нього;

дослідження розподілу радононадхоження з підстилаючих ґрунтів у повітря приміщень будівель та оцінки їхнього внеску у створювану об'ємну активність радону в повітрі цих приміщень;

розробка вимог до протирадонових захисних заходів щодо зменшення радононадходження з іонізуючих джерел, методики вибору параметрів матеріалів для виготовлення ефективних протирадонових захисних екранів (ПЗЕ);

оцінка соціально-психологічного та економічного показників радіаційної безпеки об'єктів будівництва при встановленні ПЗЕ;

розробка методики управління рівнем радіаційної безпеки будівельних об'єктів у відповідності з принципами НРБУ-97 на основі регулювання радононадходження з ґрунту, що підстилає будівлю.

Об'єкт дослідження - підстилаючий будівлю ґрунт та протирадонові захисні заходи щодо зменшення об'ємної активності радону в повітрі приміщень. радіаційний безпека будівництво захисний

Предмет дослідження - визначення параметрів ґрунту, що впливають на величину виділення радону з нього; встановлення кількісного взаємозв'язку надходження радону з ґрунту, що підстилає, зі створюваним дозовим навантаженням опромінення в приміщеннях будинку та забезпечення ефективності протирадонових захисних заходів.

Методи дослідження включають аналітичну формалізацію відомих науково-технічних даних про фізико-механічні та радіаційні параметри ґрунтів; стандартні експериментальні методи вивчення властивостей ґрунтів, що підстилають, і об'ємної активності радону в повітрі приміщень будинку; розрахунково-експериментальне моделювання цих параметрів на етапі проектування будівлі.

Вірогідність результатів досліджень підтверджується порівняльною оцінкою результатів визначення радонових параметрів ґрунту, що підстилає, і об'ємної активності радону в повітрі приміщень запропонованим розрахунковим методом з результатами натурних вимірів.

Наукова новизна одержаних результатів включає:

запропоновану систему радіаційного контролю будівельного виробництва, що охоплює всі іонізуючі джерела і дозволяє регулювати рівень радіаційної безпеки на об'єктах будівництва;

обґрунтування і розробку розрахунково-експериментальної моделі визначення радононадходжения з ґрунту, що підстилає, у повітря приміщень на етапі проектування будинку, що необхідна для своєчасного прийняття рішення про проведення протирадонових захисних заходів і їх обсягу;

встановлення припустимих рівнів радононадходження іонізуючих джерел, що відповідають радіаційно-гігієнічним вимогам НРБУ-97;

отриманий частотний розподіл потенційних значень радононадходження з ґрунтів, що підстилають, на території м. Дніпропетровська і побудовану карту радіаційних параметрів ґрунтів міста, що необхідно для вирішення завдання на етапі проектування будівлі та оцінки вартості землі.

Практичне значення одержаних результатів:

розробка методу вибору параметрів захисних матеріалів для виготовлення ефективних протирадонових захисних екранів для зменшення радононадходження з іонізуючих джерел у повітря приміщень;

розробка за результатами досліджень методичних рекомендацій, що дозволяють реалізувати принципи НРБУ-97 по забезпеченню радіаційної безпеки при впливі джерел радононадходження.

За результатами досліджень розроблені методичні рекомендації "Експрес-оцінка радіаційних параметрів підстилаючого ґрунту земельної ділянки, що відведена під будівництво, на відповідність вимогам НРБУ-97", що прийняті до виконання для м. Дніпропетровська. Розроблена методика управління рівнем радіаційної безпеки об'єктів будівництва на основі регулювання радононадходження з ДІВ впроваджена і використовується на ряді підприємств будіндустрії та будматеріалів м. Дніпропетровська: ВАТ "Новомосковський завод ЗБВ"; ВАТ "Дніпробудіндустрія" ДП "Будматеріали" та ДП "Док"; фірми по будівництву житла "ОКС"; СУ-2 Тресту № 17; ТОВ "Ольвія білдинг системз"; ТОВ "Дніпроспецбуд". Результати досліджень також використовуються в навчальному процесі Придніпровської державної академії будівництва та архітектури.

Особистий внесок здобувача полягає в:

розробці системи радіаційного контролю будівельного виробництва, що дозволяє регулювати рівень радіаційної безпеки [1, 4, 9, С.120-122];

розробці розрахунково-експериментальної моделі визначення радононадходження з підстилаючих ґрунтів у повітря приміщень на етапі проектування будівлі [2, 5];

встановленні значень припустимих рівнів радононадходження з іонізуючих джерел будівельного виробництва, що рекомендовані для внесення в нормативні документи [6, 7, 8, С. 70-82];

побудові карти радононадходження з підстилаючих ґрунтів м. Дніпропетровська, що необхідна для вирішення завдання по забезпеченню радіаційної безпеки об'єктів будівництва на етапі проектування будівлі та оцінки вартості землі [3, 9, С. 122-127];

розробці методики вибору параметрів матеріалів для одержання ефективних протирадонових захисних екранів [5, 9, С. 127-129];

розробці прийнятих до виконання методичних рекомендацій [10].

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертаційної роботи доповідалися й обговорювалися на регіональній конференції "Питання реконструкції будинків" (м. Дніпропетровськ, 2000 р.), міжнародному симпозіумі "Безпека життєдіяльності в ХХІ столітті" (м. Дніпропетровськ, 2001 р.), міжнародній конференції "Від перехідної економіки до сталого розвитку" (м. Дніпропетровськ, 2001р.), міжнародному екологічному симпозіумі "Стратегія виходу з глобальної екологічної кризи" (м. Санкт-Петербург, 2001р.), на щорічних конференціях ПДАБТАА (1999-2001 рр.), на наукових семінарах і нарадах кафедри безпеки життєдіяльності ПДАБтаА (1998-2001 рр.).

Публікації. Результати досліджень дисертаційної роботи опубліковані в збірниках наукових праць, у "Вісниках ПДАБтаА" [2-7], у книгах [1,8,9], покладені в основу прийнятих до виконання методичних рекомендацій [10].

Структура й обсяг дисертації. Дисертація складається із вступу, п'яти розділів, загальних висновків по роботі, списку використаних літературних джерел та додатку. Загальний обсяг дисертації складає 174 сторінки. Крім основного тексту, який викладеного на 148 сторінках, дисертація містить 24 рисунки, 43 таблиці, список використаних джерел із 127 найменувань на 10 сторінках і додатка на 9 сторінках.

ЗМІСТ РОБОТИ

У вступній частині обґрунтована актуальність роботи і показано її зв'язок з науковими програмами; сформульована мета роботи і визначені основні завдання досліджень; показана наукова і практична новизна отриманих результатів і галузі їхнього використання.

Перший розділ присвячений аналізу стану досліджуваної проблеми. Геологічні умови розташування України і характер її основних галузей промисловості обумовили те, що середньорічна ефективна еквівалентна доза опромінення населення за рахунок джерел природного походження складає 6мЗвґрік-1. При цьому домінуючий внесок природних радіонуклідів (ПРН) будівельного виробництва у величину створюваного дозового навантаження (до 80%) пояснюється як високою радіотоксичністю радіонуклідів, так і тим, що людина в приміщеннях житлових та виробничих будинків проводить до 80% часу. ДІВ будівельного виробництва є ПРН у будівельних матеріалах конструкцій будинків, що обгороджують, і в ґрунті, що підстилає, визначають зовнішню і внутрішню складові дозового навантаження опромінення людини. За даними Міжнародної комісії з радіологічного захисту (МКРЗ) внесок внутрішньої складової в сумарну ефективну еквівалентну дозу складає 65-76%, а зовнішньої - 24-35%. При цьому величина внутрішньої складової еквівалентної дози опромінення на 75% залежить від радононадходження з підстилаючого будівлю ґрунту, а інше визначається надходженням радону з огороджуючих конструкцій приміщення і зовнішнього повітря. Значимість внеску джерел радононадходження у величину дозового навантаження на людину в приміщеннях будівлі диктує необхідність встановлення контролю і нормування їхніх параметрів.

На основі аналізу результатів досліджень провідних організацій України, рекомендацій МКРЗ і літературних джерел, сформульована робоча гіпотеза, визначені об'єкт, предмет і методи досліджень для досягнення поставленої мети роботи.

Другий розділ присвячений розробці методики вирішення завдань дослідження. Будівельне виробництво є результатом діяльності людей. Тому на кожнім етапі виробництва людина може впливати на величину радіаційних параметрів продукції, що випускається. НРБУ-97 для ДІВ будівельного виробництва, поряд із припустимими значеннями контрольованих радіаційних параметрів, ще введені їхні контрольні рівні, значення котрих повинні встановлюватися з урахуванням ефективності захисних заходів щодо їхнього зменшення. Запропонована система контролю будівельного виробництва для регулювання рівня радіаційної безпеки об'єктів будівництва, що охоплює всі іонізуючі джерела та етапи виробництва й відповідає вимогам НРБУ-97, представлена на рис.1.

Задачу регулювання радононадходження з підстилаючого ґрунту необхідно починати вирішувати ще на початковому етапі проектування будинку на основі вивчення фізико-механічних і радіаційних параметрів земельної ділянки, що відведена під будівництво.

Значення вихідних даних, необхідних для вирішення завдань дослідження, можуть бути отримані шляхом:

прямих вимірів питомої активності радію-226 (АпитRa), коефіцієнту еманування радону (з), щільності ґрунту (с) і швидкості ексхаляції радону (qексх);

непрямих вимірів пористості ґрунту (n) і довжини дифузії радону в ґрунті (lдифRа);

розрахунковими методами визначення швидкості ексхаляції радону (qексх) і використанням статистичних даних про них.

Рис. 1 Структурна схема системи радіаційного контролю будівельного виробництва для управління рівнем радіаційної безпеки

Запропонована методика вирішення поставлених завдань з урахуванням стану досліджень радонової проблеми в м. Дніпропетровську базується на рекомендаціях МКРЗ по комплексному використанню даних геологічного і радіаційно-гігієнічного підходів до забезпечення радіаційної безпеки об'єктів будівництва. Надходження радону з ґрунту, що підстилає будинок, у повітря приміщень носить дифузійний характер. Це обумовлено розходженням концентрації радону в них і викликає спрямований рух його молекул. Через одиничну площадку ДІВ (підстилаючий ґрунт, будівельні матеріали огороджуючих конструкцій) за одиницю часу проходить спрямоване перенесення маси радону, що несе визначену активність j, Бк/м2 с , яка визначається за законом Фіка:

j = в , (1)

де: - зменшення об'ємної активності радону на одиницю довжини, Бк/м4;

в - коефіцієнт дифузії, м2/с.

Процес поширення радону порами ґрунту і надходження його в атмосферне повітря і повітря приміщення описується одномірним рівнянням дифузії, вирішення якого привело до одержання розрахункових залежностей для об'ємної активності радону в повітрі приміщення, що створюється надходженням його з ґрунту:

АvRnприм (x)= Аv х [1 - exp(- )] (2)

і швидкості ексхаляції радону з ґрунту:

(3)

де: - довжина дифузії радону в ґрунті.;

х - відстань від ґрунту, м;

AпитRa - питома активність радію-226 у ґрунті, Бк/кг;

- щільність ґрунту, кг/м3;

з- ?оефіцієнт еманування радону в ґрунті;

оRn - постійна розпаду радону ,с-1;

в- коефіцієнт дифузії радону в ґрунті, м2 с-1;

n - пористість ґрунту.

Створювана іонізуючими джерелами об'ємна активність радону в повітрі приміщення визначається співвідношенням:

(4)

де: Sпідл, Sокі - площа підлоги, і-ої огороджуючої конструкції приміщення, відповідно, м2;

vприм - об'єм приміщення, м3;

- кратність повітрообміну в приміщенні, с-1;

- об'ємна активність радону в атмосферному повітрі, Бк/м3.

Величина швидкості ексхаляції радону з іонізуючих джерел розраховується на основі визначення їх фізико-механічних і радіаційних параметрів. Вірогідність отриманих розрахункових значень радононадходження з іонізуючих джерел (qексх.гр, qексх.ок) і створюваної в приміщеннях будинку оцінюється шляхом порівняння з результатами натурних вимірів цих параметрів.

Третій розділ містить результати досліджень величини радононадходження з ґрунтів, що підстилають, на основі розробленої розрахунково-експериментальної моделі на прикладі м. Дніпропетровська. Визначення величини радононадходження з ґрунтів, що підстилають, на території об'єкта дослідження вимагає знання геологічних структур підстилаючих ґрунтів, і методів визначення фізико-механічних і радіаційних параметрів ґрунтів, які впливають на величину їх радононадходження у повітря приміщень.

Радононадходження з ґрунту, що підстилає, у повітря приміщень будинку запропоновано розраховувати з глибини hнадх.,м:

Hнадх.= hкотл.+5ґ диф.Rn (5)

де: hкотл. - глибина котловану для влаштування фундаменту будинку, м;

диф.Rn - довжина дифузії радону в ґрунті.

Визначення фізико-механічних та радіаційних параметрів ґрунтів проводилося різними методами (прямими і непрямими вимірами, розрахунковим шляхом, використанням статистичних даних). Як показали дослідження, швидкість ексхаляції радону з підстилаючих ґрунтів на території м.Дніпропетровська змінюється у широкому діапазоні від 1,2 до 49,7 мБк/м2ґс. Виконані натурні виміри швидкості ексхаляції радону з підстилаючих ґрунтів показали, що розрахункові значення відрізняються від результатів вимірів не більше ніж на 14-25%.

Для повної характеристики радононадходженння з підстилаючих ґрунтів міста, необхідно знати площі, що займають типові ділянки на кожнім із прийнятих рівнів градації швидкості ексхаляції радону. Результати розрахунку представлені Рис. 2

Рис. 2 Відносна площа ґрунтів на території м. Дніпропетровська з врахуванням їх радоновиділення в повітря приміщень будівель

Знання величин швидкостей ексхаляції радону з підстилаючих ґрунтів та їхній розподіл по території дозволили побудувати карту радононадходження з ґрунтів м. Дніпропетровська.

Для врахування джерел радононадходження будівельного виробництва в систему радіаційного контролю необхідно встановити припустимі значення швидкості ексхаляції радону з ґрунту ( ) і з огороджуючих конструкцій (), які б відповідали радіаційно-гігієнічним вимогам НРБУ-97. Основою для цього є припустиме значення еквівалентної рівноважної об'ємної активності радону в повітрі приміщень будинку 50 Бк/м3 та знання внеску джерел радононадходження ДІВ у створювану концентрацію (66% - ґрунт, 30% - огороджуючі конструкції, 4% - атмосферне повітря):

(6 а)

(6 б)

де: ?в - кратність повітрообміну в приміщенні будівлі, с-1 ( );

Fо - коефіцієнт рівноваги (Fo=0,5).

Встановлені допустимі значення швидкостей ексхаляції радону з джерел дозволяють оцінити ступінь радононебезпеки досліджуваної території і будівельних матеріалів, що виготовляються, та рекомендовані до внесення в нормативні документи. Аналіз карти радононадходження м. Дніпропетровська показав, що більш 68% території займають ґрунти з qексх.гр>25 мБк/м2хс. Відповідно до принципів НРБУ-97, при будівництві будинків на ґрунтах з qексх.гр 25 мБк/м2хс і використанні будівельних матеріалів для конструкцій, що обгороджують, з qексх.ок 3 мБк/м2хс необхідно обов'язково використовувати противорадонові захисні заходи.

Четвертий розділ присвячено аналізу протирадонових захистних заходів, їх класифікації та розробці вимог до матеріалів, що використовуються для виготовлення ПЗЕ і методики вибору параметрів матеріалів, що визначають ефективність екранів.

Об'ємна активність радону в повітрі приміщення будинку , створювана ґрунтом, що підстилає ( >), при встановленні ПЗЕ визначається співвідношенням:

, (7)

де: Т1/2Rn - період напіврозпаду радону-222, рівний 3,3.105 с;

- час затримки радону при проходженні через екран, визначенний за формулою:

 = , (8)

де: - товщина і площа екрана відповідно, м, м2;

- об'єм приміщення будинку, м3;

векр - коефіцієнт дифузії радону в екрані, м2/с.

При заданих умовах, величина об'ємної активності радону в повітрі приміщення будівлі , Бк/м3, визначається співвідношенням:

= (9)

де - постійна часу, с;

t - поточний час.

Об'ємна активність радону в повітрі приміщення при буде меншою концентрації його в підстилаючому ґрунті у разів. Для того, щоб ПЗЕ виконував свою роль в зменшенні надходження радону з ДІВ у повітря приміщення будівлі, необхідно виконання умови:

(10)

Матеріал для виготовлення ПЗЕ повинний зберігати свої захисні властивості на весь термін експлуатації будівлі, бути міцним і дешевим.

Захисні властивості ПЗЕ запропоновано оцінювати величиною його коефіцієнта ослаблення КПЗЕ:

КПЗЕ = , (11)

де: qексх.ПЗЕ - швидкість ексхаляції радону на виході ПЗЕ, мБк/м2ґс.

Тоді швидкість ексхаляції радону на виході ПЗЕ визначається за формулою:

(12)

і відповідає його контрольному рівню (qексх.ПЗЕ = q ) тому, що відображає ефективність протирадонових заходів щодо зменшення впливу даного ДІВ .

З урахуванням технології будівельного виробництва і конструктивних особливостей зведення будівель, для виготовлення ПЗЕ можуть застосовуватися будівельні матеріали з малою пористістю п і малим коефіцієнтом дифузії вдиф., м2/с. При цьому чим менше коефіцієнт дифузії радону в матеріалі, тим менше необхідна товщина ПЗЕ (форм. 8,9). Цим технологічним та експлуатаційним вимогам до ПЗЕ в найбільшій мірі відповідають бетони. Однак, при цьому потрібно значна товщина dекр бетонної подушки, щоб забезпечити виконання умови (форм.8,9) зменшення радононадходження з підстилаючого ґрунту. До недоліків ПЗЕ, що виготовляються з бетону, варто віднести великі витрати на матеріали, високу вартість робіт і недостатню надійність збереження захисних протирадонових властивостей на весь термін експлуатації будівлі.

Більш доцільно для виготовлення ПЗЕ використовувати полімерні матеріали. Однією з головних характеристик полімерів є їхня молекулярна маса. На відміну від низькомолекулярних з'єднань, полімери мають молекулярну масу до сотень тисяч одиниць, що визначає малу величину їхнього коефіцієнта дифузії ( <1.10-8 м2/с).

Проведений аналіз реальних значень параметрів (векр, dекр) матеріалів (бетону, полімерних матеріалів та ін.), що використовуються для виготовлення ПЗЕ, дозволив установити їхній зв'язок із КПЗЕ (Рис. 3).

Рис. 3. Вибір параметрів матеріалів для виготовлення ПЗЕ з заданим коефіцієнтом ослаблення КПЗЕ

Залежність коефіцієнта ослаблення ПЗЕ від параметрів екрану КПЗЕ= =f(векр, dекр) дозволяє оцінити можливості використовуваних матеріалів для забезпечення заданих значень КПЗЕ. Так, при виготовленні ПЗЕ з будівельного матеріалу - бетону, коефіцієнт дифузії радону в якому змінюється в інтервалі від 10-6 до 10-5 м2/с, для забезпечення КПЗЕ 0,5 необхідна бетонна подушка товщиною від 10 см до 1 м. Для одержання КПЗЕ=0,9 потрібно значне збільшення товщини бетонної подушки, що веде до суттєвого збільшення матеріально-технічних витрат. Більш доцільно в цьому випадку (КПЗЕ>0,5) використовувати комбінований метод захисту: первинний - подушка з бетону і вторинний - покриття внутрішньої поверхні подушки шаром масляної чи епоксидної фарби, а також - полімерними матеріалами.

При виготовленні ПЗЕ з полімерних матеріалів - поліетиленових плівок, коефіцієнт дифузії радону в яких змінюється в інтервалі 10-9 - 10-8 м2/с, для досягнення КПЗЕ 0,5, необхідна товщина екрану з плівки менше 1 мм. Забезпечення КПЗЕ=0,9 досягається товщиною екрану з поліетиленової плівки більшою 1 мм, що цілком можливо.

Для зменшення радононадходження в повітря приміщення з іншого ДІВ будівельного виробництва - будівельних матеріалів огороджуючих конструкцій, ДБН-В1.4-97 рекомендують використовувати ПЗЕ: шпалери на полімерній основі з КПЗЕ=0,3 чи фарбування стін трьома шарами олійної фарби (або один шар епоксидної фарби), КПЗЕ=0,6. Приведена залежність КПЗЕ =f(векр, dекр) дозволяє визначити параметри матеріалів екрану для зменшення швидкості ексхаляції з огороджуючих конструкцій: товщина плівки в полімерних шпалерах (КПЗЕ=0,3) складає 0,05 мм, а покриття шаром фарби повинне бути 1-3 мм для забезпечення КПЗЕ=0,6.

Проведений аналіз захисних можливостей матеріалів, що застосовуються для виготовлення ПЗЕ, дозволив провести порівняльну кількісну оцінку зменшення об'ємної активності радону в повітрі приміщень будинків, що створюються ДІВ, (форм. 4, 12) при застосуванні ПЗЕ в порівнянні з потенційними значеннями (Рис. 4).

Рис. 4. Порівняльна оцінка об'ємної активності радону в повітрі приміщень будівель м. Дніпропетровська: 1 - потенційної Аv, 2 - при реалізації захисних заходів Аv

П'ятий розділ. Розглянуто питання оцінки рівня радіаційної безпеки об'єктів будівництва при впровадженні ефективних протирадонових захисних заходів. Знання рівнів вмісту ПРН у будівельних матеріалах, що використовуються для несучих та огороджуючих конструкцій, і в підстилаючому ґрунті, дозволяє на підставі формалізованих моделей визначити створюваний ними радіаційний фон в приміщеннях будівлі.

Знання величин ефективної еквівалентної зовнішньої і внутрішньої складових дози опромінення дозволяє визначити сумарну ефективну річну дозу Неф , мЗв/рік:

Неф = Неф.зовн. + Неф.внутр (13)

Як соціально-психологічний показник радіаційної безпеки об'єктів будівництва, застосовується радіаційний ризик Rос. Величина прийнятного рівня ризику для населення встановлена на рівні 5.10-5. Значення індивідуального ризику Rос визначається за формулою:

Rос = r Hеф?, (14)

r - коефіцієнт ризику, для населення дорівнює 7,3.10-2 Зв-1;

Hеф? - сумарна ефективна доза опромінення, Зв.

На Рис. 5 наведені середні значення потенційних індивідуальних радіаційних ризиків для населення м. Дніпропетровська та при реалізації комплексу протирадіаційних захисних заходів (КПЗЗ) на регіональному рівні.

Рис. 5. Порівняльна оцінка рівня радіаційного ризику для житлового фонду м. Дніпропетровська: 1 - потенційного, 2 - при реалізації КПЗЗ

Соціально-економічний ефект, що досягається при реалізації протирадонових захисних заходів при спорудженні будівлі СПЗЕ, грн, визначається за формулою:

(15)

де: - грошовий еквівалент, грн./ чол. Зв;

еф? - величина відверненої ефективної дози опромінення людини за рахунок проведення ПЗЗ, Зв/рік;

t експл.буд. - термін експлуатації будинку, протягом якого ПЗЕ буде виконувати свої захисні функції, роки;

N меш. - кількість мешканців, що проживають у будинку, чол.

Про економічну ефективність проведення різних груп захисних заходів можна судити за величиною їх грошових еквівалентів (Рис. 6), що характеризують витрати на зменшення дози опромінення на 1 людинуґЗв, грн/ чол.ґЗв.

Рис. 6. Порівняльна оцінка грошових еквівалентів при реалізації основних груп протирадіаційних захисних заходів

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

1. Вирішено актуальну задачу - забезпечення радіаційної безпеки об'єктів будівництва за рахунок створення системи радіаційного контролю будівельного виробництва і зменшення радононадходження з підстилаючого ґрунту, що досягається шляхом застосуванням ефективних протирадонових захисних екранів.

2. Розроблено прогностичну розрахунково-експериментальну модель визначення радононадходження з підстилаючого ґрунту, і створюваної об'ємної активності радону в повітрі приміщень на етапі проектування будівлі (погрішність визначення швидкості ексхаляції радону не перевищує 14-25%, а об'ємної активності радону в повітрі приміщень будинків - 18%).

3. Встановлено припустимі значення швидкості ексхаляції радону з іонізуючих джерел будівельного виробництва (), які рекомендовані до внесення в нормативні документи.

4. Досліджено фізико-механічні та радіаційні параметри ґрунтів на території м. Дніпропетровська, що дозволило побудувати частотний розподіл їхніх швидкостей ексхаляції радону та карту радононадходження з підстилаючих ґрунтів м. Дніпропетровська. Встановлено, що більш ніж на 68% території міста швидкість ексхаляції радону з ґрунтів перевищує встановлене припустиме значення 25 мБк/м2х с та вимагає застосування протирадонових захисних екранів.

5. Виконано аналіз протирадонових захисних заходів і запропоновано їх класифікацію.

6. Розроблено методику, що дозволяє обґрунтувати вимоги до протирадонових захисних екранів і проводити вибір параметрів матеріалів (dекр,векр), що застосовуються для виготовлення ефективних екранів (коефіцієнт ослаблення 0,5 - 0,9).

7. Проведена порівняльна оцінка потенційних рівнів радіаційної безпеки будівель на території м. Дніпропетровська та при застосуванні захисних заходів показала, що забезпечити прийнятний рівень радіаційної безпеки ( 5.10-5) можливо тільки використанням усього комплексу захисних заходів, у першу чергу - протирадонових захисних екранів.

8. Виконана порівняльна економічна оцінка застосовуваних груп протирадіаційних захисних заходів щодо величини їхніх грошових еквівалентів показала, що найбільш ефективним є противорадоновый захисний екран. (аПЗЕ << аКПЗЗі).

9. За результатами досліджень розроблена методика визначення радононадходження з підстилаючого ґрунту, яка лягла в основу прийнятих до виконання для м. Дніпропетровська методичних рекомендацій "Експрес-оцінка радіаційних параметрів підстилаючого ґрунту на ділянці, що відводиться під будівництво, на відповідність вимогам НРБУ-97".

10. Результати досліджень впроваджені на ряді підприємств будівельного виробництва м. Дніпропетровська і використовуються в навчальному процесі ПДАБтаА.

ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ ДИСЕРТАЦІЇ ВИКЛАДЕНІ В РОБОТАХ

1. Соколов И.А., Чесанов В.Л. Радиоактивные изотопы элементов периодической системы и радионуклиды, определяющие дозовую нагрузку на человека // Учебное пособие. - Днепропетровск: ПГАСА.-1998.-164с.

2. Чесанов В.Л. Оценка параметров подстилающих грунтов г. Днепропетровска, определяющих величину их радоновыделения в воздух помещений зданий // Сб. научн. тр.: Строительство. Материаловедение. Машиностроение; Вып. 11 - Дн-ск: ПГАСиА.-2000.-С. 252-256.

3. Чесанов В.Л. Частотное распределение радонопоступления из подстилающих грунтов г. Днепропетровска в воздухе помещений зданий // Сб. научн. тр.: Строительство. Материаловедение. Машиностроение; Вып. 12. - Дн-ск: ПГАСиА.-2001.-С. 239-242.

4. Чесанов В.Л. Оценка системы радиационного контроля строительного производства на соответствие требованиям НРБУ-97 // Сб. научн. тр.: Строительство. Материаловедение. Машиностроение; Вып. 13. - Дн-ск: ПГАСиА.-2001.-С. 29-31.

5. Чесанов В.Л. Противорадоновый защитный экран - рациональный технический метод уменьшения радонопоступления из источников // Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури. - Дніпропетровськ: ПДАБтаА.-2001. - № 8.-С. 46-51.

6. Чесанов В.Л. Источники ионизирующего излучения, определяющие величину дозы облучения человека // Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури. - Дніпропетровськ: ПДАБтаА.-2001.- № 9.-С. 57-61.

7. Чесанов В.Л. Вклад радонопоступления из подстилающих грунтов г. Днепропетровска в величину объемной активности радона в воздухе помещений зданий // Сб. научн. тр.: Строительство. Материаловедение. Машиностроение; Вып. 15 - Дн-ск: ПГАСиА.-2001.-С. 91-97.

8. Чесанов Л.Г., Шапарь А.Г., Кораблева А.И., Чесанов В.Л. Внутренняя среда помещений: эколого-гигиенические аспекты. - Днепропетровск: Центр экономического образования.-2001.- 162 с.

9.Чесанов Л.Г., Шапарь А.Г., Кораблева А.И., Чесанов В.Л., Мороз Н.П. Проблеми урбоекології. - Днепропетровск: Полиграфист.-2001.- 159 с.

10. Соколов И.А., Чесанов В.Л. Экспресс-оценка радиационных параметров подстилающего грунта на земельном участке, отведенного под строительство, на соответствие требованиям НРБУ-97 // Методические рекомендации. Городской Совет. Жилищное управление, ПГАСиА. - Днепропетровск: 2001.-35 с.

Размещено на Allbest.ru