velikost textu

Radioactivity of the rock and the environment in selected underground areas and its impact on human health

Upozornění: Informace získané z popisných dat či souborů uložených v Repozitáři závěrečných prací nemohou být použity k výdělečným účelům nebo vydávány za studijní, vědeckou nebo jinou tvůrčí činnost jiné osoby než autora.
Název:
Radioactivity of the rock and the environment in selected underground areas and its impact on human health
Název v češtině:
Radioaktivita hornin a ovzduší ve vybraných podzemních prostorách a jejich zdravotní dopady
Typ:
Disertační práce
Autor:
RNDr. Lenka Thinová, Ph.D.
Školitel:
prof. RNDr. Milan Matolín, DrSc.
Oponenti:
doc. RNDr. Karel Holý, CSc.
Ing. Martin Neznal
Id práce:
82872
Fakulta:
Přírodovědecká fakulta (PřF)
Pracoviště:
Ústav hydrogeologie, inž. geologie a užité geofyziky (31-450)
Program studia:
Aplikovaná geologie (P1202)
Obor studia:
Aplikovaná geologie se zaměřeními (XGEOLAP)
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
11. 9. 2013
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Angličtina
Klíčová slova:
Radioaktivita, radon v podzemí, monitorování, zdravotní dopady
Klíčová slova v angličtině:
Radioactivity, radon in underground, monitoring, health impacts
Abstrakt:
Souhrn Disertační práce je tematicky zaměřena na posouzení radioaktivity a absorbovaných dávek záření v jeskyních ČR, z nichž některé vykazují vysoké koncentrace radonu. Předkládaná práce je souhrnem analýz a doporučení, vyplývajících z výsledků měření uskutečněných v podzemních prostorách v ČR za předchozích 10 let. Je zaměřena na posouzení zdrojů ozáření v prostředí jeskyní (a v prostředí využívaných pro speleoterapii), zvážení zdravotních dopadů jejich radiace, včetně zhodnocení vlivu jejich variability na externí a interní ozáření osob. Všechna měření byla provedena s cílem ověřit, případně zlepšit, existující metodický postup pro výpočet absorbované dávky od radonu v podzemních prostorách. Hlavním řešeným problémem bylo posouzení, zda jednotný „jeskynní faktor“ odpovídá skutečným vlastnostem tohoto prostředí. Měření byla prováděna ve všech veřejnosti přístupných jeskyních v ČR a v některých dalších podzemních prostorách. Dvě z jeskyní (Bozkovské dolomitové jeskyně a Zbrašovské aragonitové jeskyně) byly vybrány pro dlouhodobé experimenty. Nejdůležitějšími získanými výsledky jsou tyto: koncentrace radonu v podzemních prostorách není možné předpovídat na základě žádného geologického a geometrického modelu; efektivní dávka externího záření geologických zdrojů radiace dosahovala jednotek µSv a ve srovnání s efektivní dávkou způsobenou inhalací radonu a jeho přeměnových produktů byla zanedbatelná; vysoké koncentrace radonu v ovzduší nemohou být způsobeny koncentrací radonu v přítomné vodě, jejich zdrojem jsou koncentrace 226Ra převážně v klastických sedimentech a zejména nízký koeficient výměny vzduchu; poměry 228Th/226Ra v klastických sedimentech byly vyšší než 1 (v průměru 1,5); typické hodnoty poměrů228Th/226Ra v karbonátových horninách (včetně amfibolitu a erlánu) se pohybovaly mezi 0, 2 až 0,5; integrální detektory radonu RAMARN byly otestovány pro použití k získání vstupních dat k výpočtu dávky od radonu; perioda integrálního měření byla stanovena na období 1.10. až 31.3. (zimní sezóna) a 1.4. až 30.9. (letní sezóna); nebyly zjištěny rozdíly mezi koncentracemi radonu v pracovní a mimo pracovní dobu; měřené hodnoty volné frakce radioaktivních částic v ovzduší se pohybovaly mezi 0,03 až 0,6 (průměrná hodnota pro jeskyně v ČR byla fp = 0,13); přítomnost aerosolových částic s průměrem 1-10 µm v jeskyni byla způsobena přítomností lidí (po uzavření jeskyně počet těchto částic rychle klesl); koncentrace částic s průměrem okolo 200 nm se ukázala být relativně stabilní (~10#/cm3); částice s průměry ~10 nm byly tvořeny v průběhu intensivní práce v jeskyni či pohybu osob v jeskyni (100-1000#/cm3); pro profil „Prohlídka jeskyně“ byly AMADy 144, 175 a 1900 nm; pro profil „Noc“ byly AMADy 140 a 170nm; závislost faktoru nerovnováhy F na volné frakci fp byla popsána logaritmickým vztahem ln(1/fp) = a*ln(1/F)b, koeficienty a a b byly vypočteny ze všech měření volné frakce v podzemních prostorách přístrojem FRITRA4 (měření na mřížce) jako a = 1,85 a b = -1,096. Na základě výsledků aerosolové kampaně (uskutečněné v Bozkovské dolomitové jeskyni) a výsledků výpočtů konversních koeficientů pro převod koncentrace radonu v ovzduší na absorbovanou dávku záření programem LUDEP byly vypočteny pro všechny proměřené podzemní prostory individuální jeskynní faktory. Hodnoty jeskynních faktorů se pohybovaly od 1 do 2,4. Celková relativní chyba výpočtu dávky od radonu byla stanovena na 46%. Metodika pro stanovení dávky v podzemních prostorách byla na základě presentovaných výsledků novelizována ve spolupráci se SÚJB (RNDr. Ivana Ženatá) a aplikována v praxi. V závěru práce byl vytvořen jednoduchý MCNPX model pro výpočet vlivu gama záření vzdušného 214Bi (energetické okno 1,66-1,86 MeV) v prostředí s vysokými koncentracemi radonu a složité geometrie měření na výsledky gama spektrometrie in situ, prováděné v jeskyních.
Abstract v angličtině:
Summary The thesis is focused on measurement and assessment of absorbed doses of radiation in caves of the Czech Republic, out of which some exhibit high activity concentration of radon in air. This thesis presents an analysis and recommendations based on measurement results obtained in the underground caves over the past 10 years. The focus is on defining the sources of irradiation within the cave environment (and in areas used for speleotherapy), considering their potential health effect, including the variable dependence of external and internal irradiation influences. All of the measurements had as an objective to verify, and where possible improve, the existing methodology for assessing and calculating the dose from radon in underground spaces. The main issue that had to be resolved was whether a numerically specified cave factor value is applicable to all underground areas. The research measurements were carried out in all available show caves and in several underground areas, and were based on the initial results from an aerosol measurement campaign. Two caves (the Bozkov Dolomite Caves and the Zbrašov Aragonite Caves) were selected for advanced long-term measurements. A large number of long-term and short-term studies were carried out. The most important results for cave environments were: the values for the effective dose due to external radiation were not higher than units of µSv, and were considered negligible in comparison with the internal dose due to radon; radon in water cannot be the source of a high concentration of radon in the Czech caves; the 228Th/226Ra ratios in clastic sediments are generally higher than 1 (on an average, they are 1.5); typical values for the 228Th/226Ra ratio for carbonate rocks (including amphibolite and erlan) varied between 0.2 - 0.5; integral radon monitoring using RAMARN detectors can provide more consistent results for calculating the effective dose; no major differences were shown in the average radon activity concentration during working time as opposed to non-working time; the best period for “winter season” measurements was from October 1st to March 31st, while the remaining months are referred to as the “summer season”; the free fraction of radioactive particles in air ranged from 0.03 to 0.6, with arithmetical average fp = 0.13; the presence of aerosol particles 1-10 µm in diameter is definitely caused by the presence of visitors or personnel; when the cave was closed, these particles rapidly dissipated; by contrast, the concentration of air particles about 200 nm in diameter is relatively stable (~10 #/cm3); for the ~10 nm particle size group it seems that the aerosols are produced by intensive work or movement (the concentration is about 100-1000 #/cm3); for the “Night” profile, the AMADs were 140 and 170nm; for the “Guided Tour” profile, the AMADs were 144, 176 and 1900 nm; using the LUDEP program, dose conversion factors were obtained for single radon decay products; the direct dependence between equilibrium factor F and the size of the free fraction fp was described using the Log-Power expression ln(1/fp) = a*ln(1/F)b; the calculated values for coefficients a and b for measured free fraction values by FRITRA4 device from all measurements made in caves and in underground areas were a = 1.85 and b = -1.096. The individual cave factor for each investigated underground area was calculated on the basis of the aerosol measurement campaign in Bozkov Dolomite Caves, and the LUDEP program and results obtained through this research; the cave factor values varied between 1 and 2.4. The 46% relative error of the dose from radon was estimated and discussed. A new radon measurement methodology was prepared in collaboration with the State Office for Nuclear Safety (SONS), and it was put into operational use. A simple model using the MCNPX method was developed which describes the gamma-ray contribution of the high concentration of radon daughter 214Bi in the air of underground environment and the contribution of gamma rays of rocks in the complex measurement geometry of the in situ gamma spectrometry in underground caves.
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce RNDr. Lenka Thinová, Ph.D. 7.31 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce RNDr. Lenka Thinová, Ph.D. 175 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky RNDr. Lenka Thinová, Ph.D. 138 kB
Stáhnout Autoreferát / teze disertační práce RNDr. Lenka Thinová, Ph.D. 958 kB
Stáhnout Posudek oponenta doc. RNDr. Karel Holý, CSc. 136 kB
Stáhnout Posudek oponenta Ing. Martin Neznal 1 MB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby 933 kB