Radonmessung in der Raumluft
In der Regel wird die Radonkonzentration in der Raumluft mit Hilfe von Langzeitmessungen ermittelt. Standardmäßig kommt ein integrierendes Kernspurmessverfahren mit sogenannten Diffusionskammern mit Exposimetern (auch unter den Begriffen "Festkörperspurdetektor" oder "Kernspurdetektor" bekannt) zum Einsatz.
Vorteile dieser Methode sind die einfache Handhabung und die günstigen Kosten; daher werden routinemäßige Messungen in Wohngebäuden oder an Arbeitsplätzen fast ausschließlich auf diese Weise durchgeführt.
Der Detektor (Exposimeter) ist ein Plastikfilm mit einer Fläche von 1 bis 10 cm2 und einer Dicke von 0,1 bis 1 mm. Als Detektormaterialien kommen Allyldiglykolpolycarbonat (z. B.: CR-39), Biphenylpolycarbonat (z. B.: Makrofol) oder Zellulosenitrat (z.B.: Kodak LR 115) zum Einsatz.
Der Detektor ist am Boden oder im Deckel einer Diffusionskammer befestigt. Die radonhaltige Luft diffundiert durch die gesamte Gehäusewandung in die Messkammer ein; Radonfolgeprodukte, Staub und Feuchte werden hierbei zurückgehalten. Der Diffusionswiderstand muss ausreichend groß sein, um das Eindringen von Thoron (Rn-220; Halbwertszeit: ca. 55 Sekunden) in die Kammer zu verhindern.
Manche Hersteller verwenden Messkammern, in die Luft ausschließlich durch einen Filter hineingelangen kann. Das eindiffundierte Radon zerfällt in der Kammer unter Aussendung von Alphateilchen in seine z. T. ebenfalls alphastrahlenden kurzlebigen Folgeprodukte.
Die Alphateilchen dringen bis 60 µm tief in die Plastikfolie ein und erzeugen dabei durch Ionisation und Aufbrechen der Polymerbindungen eine submikroskopische Spur mit einem Durchmesser von etwa 10 nm.
Diese Spuren werden durch ätzen der Folie z. B. mit Lauge oder mit Lauge und Alkohol in einem elektrischen Wechselfeld (elektrochemische ätzung) auf konische oder zylindrische ätzgruben oder Löcher von 1 bis 100 µm vergrößert. Diese werden mit lichtoptischen Verfahren identifiziert und gezählt. Die Spurendichte ist proportional der Exposition.
Der Detektor "beinhaltet" damit die mittlere Konzentration innerhalb der Messzeit als nicht löschbare Information. Zur Bestimmung der Radonaktivitätskonzentration in Gebäuden werden Jahresmessungen empfohlen, in Ausnahmefällen können DreiMonats-Messungen in den Übergangszeiten (Frühjahr oder Herbst) durchgeführt werden.
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Werden Kurzzeitmessungen benötigt, kommt zumeist ein Aktivkohlemessverfahren zur Anwendung. Auch hierbei handelt es sich um ein integrierendes Messverfahren, jedoch mit kürzeren Expositionszeiten. Diese liegen in der Regel zwischen 1 und 4 Tagen.
Dieses Verfahren macht sich die Tatsache zunutze, dass bestimmte Substanzen - wie beispielsweise Aktivkohle - das in der Luft vorhandene Radon an ihrer Oberfläche adsorbieren. Die Aktivkohle befindet sich in einem Gefäß, das am Messort offen über den gewünschten Expositionszeitraum aufgestellt wird.
Während dieser Zeitspanne lagert sich Radon an die Kohle an. Die anschließende Messung kann auf verschiedene Arten erfolgen, beispielsweise durch Gammaspektrometrie der Folgeprodukte oder durch Flüssigszintillometrie von Radon und seinen Folgeprodukten.
Kontinuierliche Messungen haben die Aufzeichnung eines Konzentrationsganges zum Ziel. Sie werden eingesetzt, um beispielsweise tageszeitliche Schwankungen oder Konzentrationsverläufe verursacht durch änderungen in den Betriebsbedingungen (z. B.: Ein- und Ausschalten eines Lüfters) zu dokumentieren. Zum Einsatz kommen elektronische Messgeräte mit automatischer Datenerfassung. Das zeitliche Auflösungsvermögen des verwendeten Messgerätes bestimmt die Genauigkeit der erfassten Konzentrationsschwankungen.
Als Beispiel ist das Ergebnis eines Messvergleiches zwischen einem Gerät mit Ionisationskammer und einem Messgerät, das mit Hilfe der elektrostatischen Abscheidung von Po-218 auf einem Halbleiterdetektor die Radonkonzentration ermittelt, dargestellt. Die Messungen fanden im Hochbehälter eines Wasserversorgungsunternehmens statt und liefen über einen Zeitraum von 7 Tagen.
Das Gerät mit der Ionisationskammer erfasste einen Mittelwert über jeweils 10 Minuten, das Messintervall des anderen Messgerätes betrug 30 Minuten. Die gute Übereinstimmung beider Kurvenverläufe dokumentiert die Vergleichbarkeit verschiedener Messverfahren bzw. -geräte. Der Gang der Radonkonzentration mit einem Maximum jeweils in den späten Abendstunden und einem Minimum zur Tagesmitte hat seine Ursache in den änderungen des Betriebsablaufes. Mittags wird radonhaltiges Wasser in den Behälter gepumpt, Radon entgast aus dem Wasser und die Radonkonzentration in der Luft steigt an. Abends wird die Pumpe abgestellt, die Zufuhr radonhaltigen Wassers endet und die Radonaktivitätskonzentration in der Behälterluft sinkt ab.