UDC 539.16.08:621.039:628.158 Radioactiviteitsmetingen Bepaling van de kunstmatige totale alfa-, kunstmatige totale bèta-activiteit en gammaspectrometrie van luchtfilters en berekening van de volumieke activiteit Radioactivity measurements Determination of artificial gross-alpha-, artificial gross-beta-activity and gamma spectometry of air filters and the calculation of the volumetric activity concentration of the sampled air NEDERLANDSE VOORNORM NVN 5636 1e druk, maart 1991 Dit document mag slechts op een stand-alone PC worden geinstalleerd. Gebruik op een netwerk is alleen. toestaan als een aanvullende licentieovereenkomst voor netwerkgebruik met NEN is afgesloten. This document may only be used on a stand-alone PC. Use in a network is only permitted when a supplementary license agreement for us in a network with NEN has been concluded. 1 Onderwerp Deze voornorm beschrijft de bepaling van de kunstmatige totale alfa-activiteit, de kunstmatige totale bèta-activiteit en de voor elke nuclide karakteristieke gamma-activiteit van luchtfilters. Uiteindelijk kan uit deze bepaalde activiteit de volumieke activiteit van de bemonsterde lucht worden berekend. 2 Toepassingsgebied De voornorm is van toepassing op luchtfilters die beladen zijn met in lucht zwevend stof, bijvoorbeeld volgens NVN 5621 voor in buitenlucht zwevend stof. Bij de berekening van de volumieke activiteit van de bemonsterde lucht wordt ervan uitgegaan dat het vangstrendement van het filter 100 % is. Bij de bepaling van het telrendement van de detector (de kalibrering) en de telling van het filter wordt ervan uitgegaan dat de zelfabsorptie van de op of in het filter verzamelde activiteit verwaarloosbaar is. Het uitgangspunt van verwaarloosbare zelfabsorptie is vooral voor de bepaling van de alfa-activiteit niet zonder meer toepasbaar, zie opmerking 2 in 8.5.2. 3 Termen en definities 3.1 Voor termen en definities die van toepassing zijn op deze voornorm, zie NEN 3297. 3.2 telrendement ( ): Het quotiënt van het met de telopstelling bepaalde netto teltempo en het tempo waarin deeltjes die door de bron worden uitgezonden de detector bereiken. Het telrendement is onder andere afhankelijk van de meetgeometrie en de energie van de uitgezonden straling. 3.3 laagst aantoonbare activiteit: De laagste waarde van de activiteit waarbij, met een voorgeschreven bovengrens van de onbetrouwbaarheid, nog wordt geconcludeerd dat activiteit in het filter is aangetoond (8.6). 3.4 blanco: Een filter dat in geometrie en samenstelling (zoveel mogelijk) overeenkomt met het filter met monster maar waarin de in het monster te bepalen activiteit ontbreekt. 4 Beginsel De voor de verschillende radionucliden karakteristieke gamma-activiteit van de luchtfilters wordt bepaald met behulp van halfgeleider-gammaspectrometrie volgens NVN 5623. De kunstmatige totale alfa-activiteit en kunstmatige totale bèta-activiteit worden vijf tot tien dagen na de monsterneming bepaald. Moeten de meetgegevens echter snel beschikbaar zijn dan wordt de activiteit zo snel mogelijk na de monsterneming bepaald. Na de periode van vijf dagen tussen de monsterneming en de meting zal de natuurlijke alfa- en natuurlijke bèta-activiteit op de filters grotendeels vervallen zijn. De natuurlijke activiteit is voornamelijk afkomstig van de variërende concentraties radionucliden uit de 238 U- en de 232 Th-vervalreeks in de buitenlucht. Volgens de in deze voornorm beschreven methode worden naast de kunstmatige radionucliden onvermijdelijk ook enkele van de natuurlijke radionucliden meebepaald zoals 210 Po (alfa-straling) en 210 Pb/ 210 Bi (bèta-straling). Zie bijlage A. Voor de kalibratie wordt gebruik gemaakt van een oneindig dunne 241 Am-, respectievelijk 90 Sr/ 90 Y- standaard. Er wordt geen rekening gehouden met een eventuele energie-afhankelijke responsie van de detector. 5 Hulpstoffen 5.1 Een 241 Am-standaard. Gebruik voor de kalibratie van de telopstelling voor bepaling van de totale alfa-activiteit een gecertificeerde 241 Am-bron waarvan de activiteit bekend is met een onnauwkeurigheid die kleiner is dan 5 %. Het telpreparaat met de standaard dient geometrisch gelijk te zijn aan de te meten telmonsters. 5.2 Een 90 Sr/ 90 Y-standaard. Gebruik voor de kalibratie van de telopstelling voor bepaling van de totale bèta-activiteit een gecertificeerde 90 Sr/ 90 Y-bron waarvan de activiteit bekend is met een onnauwkeurigheid die kleiner is dan 5 %. Het telpreparaat met de standaard dient geometrisch gelijk te zijn aan de te meten telmonsters. De activiteit van de standaard wordt gedefinieerd als de som van de activiteit van het 90 Sr en het 90 Y. 6 Toestellen Gebruikelijke laboratoriumapparatuur en in het bijzonder de onderstaande. 6.1 Telopstelling. De telopstelling bestaat onder andere uit een detector die gevoelig is voor de te detecteren straling, de bijbehorende elektronische apparatuur en een afscherming. en 1. De halfgeleider-gammaspectrometrie-opstelling wordt beschreven in NVN 5623. 2. Voor de bepaling van de totale alfa- en totale bèta-activiteit kunnen alle soorten beschikbare opstellingen met een voldoend hoog telrendement worden gebruikt. De detector moet zijn afgeschermd om het achtergrondteltempo te reduceren. (Zie ook NVN 5622 en NVN 5627.) NVN 5636
NVN 5636 Blz. 2 3. De meetgeometrie van de opstelling bij de bepaling van het telrendement dient gelijk te zijn aan die bij de meting van de filters. 6.2 Telbakjes Metalen telbakjes (planchets), bij voorkeur van corrosievast staal. 7 Bepaling van de voor een nuclidekarakteristieke gamma-activiteit van de verschillende radionucliden ven berekende activiteit te vermenigvuldigen met de correctiefactor: f i i t e t2 e t2 f i is de correctiefactor voor radioactiefverval tijdens de monsterneming voor nuclide i; i is de vervalconstante van het nuclide i, in s 1 ; t is de tijdsduur van de monsterneming, in s. Ook bij deze berekening dient men beducht te zijn voor de aanwezigheid van vervalreeksen. 7.1 Bepaal de activiteit (A i ) van de gammastraling uitzendende nucliden (i) in de filters volgens NVN 5623. Bepaal de bijbehorende variatiecoëfficiënt (ten gevolge van het stochastische karakter van de telling) en de laagst aantoonbare activiteit. Corrigeer de gemeten activiteit, indien nodig, voor radioactief verval gedurende de meting en gedurende de periode tussen meting en monsterneming. Daarbij dient men rekening te houden met vervalreeksen, vooral wanneer men bij het meten van de activiteit van een nuclide met een korte halveringstijd te maken heeft met de aanwezigheid van een moedernuclide met langere halveringstijd. Bij langdurige monsternemingen geldt het midden van de monsterperiode als tijdstip van monsterneming. en 1. Indien alleen de op het luchtfilter verzamelde kunstmatige activiteit hoeft te worden bepaald en indien het meetresultaat niet snel beschikbaar hoeft te zijn, mag het filter enkele dagen worden bewaard alvorens de activiteit ervan, eventueel samen met andere filters, wordt bepaald. Moeten de meetgegevens snel beschikbaar zijn (bijvoorbeeld als ze worden gebruikt ten behoeve van een waarschuwingssysteem), dan dient de activiteit zo snel mogelijk na de monsterneming te worden bepaald. Onderzoek de filters dan op het voorkomen van kunstmatige radioactiviteit gedurende een relatief korte meettijd, de activiteit kan later gedurende een langere meettijd worden bepaald. Daarbij moet bedacht worden dat de meting weliswaar met een grotere precisie gebeurt, maar dat dit niet impliceert dat in alle gevallen de activiteit met een grotere nauwkeurigheid wordt vastgesteld. Vooral wanneer er in de lucht kortlevende (T 1/2 enkele uren) gammaemitters aanwezig waren is de activiteit op het filter niet meer representatief voor de luchtactiviteit. 2. Indien regelmatig grote aantallen filters worden geanalyseerd kan de activiteit van meer dan één filter te zamen worden bepaald. De filters mogen dan geen contact met elkaar maken. De activiteit van de filters moet alsnog afzonderlijk worden bepaald wanneer er kunstmatige activiteit wordt aangetoond. Er moet derhalve in dit geval een bepaling van het telrendement van de halfgeleider-gammaspectrometer zijn uitgevoerd voor de meetgeometrie van zowel één filter als voor het aantal filters dat tegelijkertijd wordt bepaald. 3. Voor de vervalcorrectie is er van uitgegaan, dat de luchtsamenstelling gedurende monsterneming onveranderd blijft en dat de activiteit van het in de atmosfeer aanwezige luchtstof op natuurlijke wijze vervalt. Indien dit niet het geval is, zal voor verdere berekeningen nadere informatie omtrent de veranderingen noodzakelijk zijn. In het bijzondere geval dat men te maken heeft met een constante activiteitsconcentratie, kan men deze berekenen door de hierbo- 8 Bepaling van de kunstmatige totale alfa- en kunstmatige totale bèta-activiteit en 1. In dit hoofdstuk dient voor activiteit steeds gelezen te worden totale alfa-, of totale bèta-activiteit. 2. In afwijking van de procedures beschreven in NVN 5622 respectievelijk NVN 5627 wordt het filter niet verpoederd maar in zijn geheel gemeten. Bij de bepaling van het telrendement van de detector is een uitgangspunt dat de op het filter verzamelde activiteit zich bevindt in een dunne laag met verwaarloosbare zelfabsorptie. Bij een lange monsternemingsperiode of bij hoge stofconcentraties kan er zoveel stof op het filter worden verzameld dat er zelfabsorptie van alfadeeltjes optreedt die niet te verwaarlozen is. De totale alfa-activiteit kan daarom slechts dan volgens de hier beschreven methode worden bepaald als de belading van stof op het filter kleiner is dan 10 g/m 2. Zie ook opmerking 2 in 8.5.2. en 3. De meetgeometrie van de opstelling bij de bepaling van het telrendement dient gelijk te zijn aan die bij de meting van de filters. 4. De experimentele bepaling van de beladingsgraad van een luchtfilter wordt bemoeilijkt doordat de massa van een filter ook afhankelijk is van de hoeveelheid vocht die erin is geabsorbeerd. 8.1 Bewaar na de monsterneming de filters vijf tot tien dagen zodat de natuurlijke activiteit grotendeels is vervallen. Doe dit alleen indien wordt verwacht dat het niveau aan kunstmatige activiteit laag is. De natuurlijke radioactiviteit is voornamelijk afkomstig van de relatief kort levende dochternucliden van 222 Rn en 220 Rn (zie figuur 1). De kunstmatige alfa- en bèta-activiteit in lucht kan na een ongeval aanzienlijk hoger zijn dan de natuurlijke alfa- en bèta-activiteit. Indien wordt verwacht een hoog niveau aan kunstmatige activiteit op de filters aan te treffen, wordt aanbevolen om eerder dan vijf dagen na het beëindigen van de monsterneming een (over)schatting van de kunstmatige activiteit te maken. Meet dan zo snel mogelijk, maar niet eerder dan 15 min na de monsterneming, de activiteit. Vermeld de verstreken tijd tussen monsterneming en meting dan in het verslag. Wanneer na de monsterneming 3 h in plaats van 15 min wordt gewacht zijn ook de bijdragen van 214 Pb, 214 Bi en 214 Po aan de natuurlijke activiteit grotendeels verdwenen. 8.2 Bepaal het teltempo van de standaardbron (R s ) en het achtergrondteltempo (R o,s ) voor zowel alfa- als bètastraling.
NVN 5636 Blz. 3 222 Rn α 218 Po α 214 Pb β,γ 214 Bi β,γ 214 Po α 210 Pb β,γ 210 Bi β 210 Po α 206 Pb 3,82 d 3,05 min 26,8 min 19,7 min 164 µs 21 a 5,01 d 138,4 d stabiel 220 Rn 55 s α 216 Po α 212 Pb β,γ 0,15 s 10,64 h 212 Po β,γ 304 ns 212 Bi 60,6 min α 208 TI 3,10 min α β,γ 208 Pb stabiel Figuur 1 Vereenvoudigde vervalschema s van de 222 Rn- en 220 Rn-vervalreeksen 8.3 Bepaal het tempo waarin de telopstelling de alfa- en de bètadeeltjes, afkomstig van het beladen filter, detecteert (R m ). Meet elk filter apart, waarbij de beladen kant van het filter naar de detector is gericht. 8.4 Meet regelmatig een schoon, onbeladen filter (een blanco) onder gelijke omstandigheden als waaronder de beladen filters worden gemeten. Bepaal aldus het teltempo van de blanco voor zowel alfa- als bètastraling (R o,m ). 8.5 Berekening 8.5.1 Bereken het telrendement van de detectoropstelling met behulp van de formule: R s R o,s A s is het telrendement van de detectoropstelling; R s is het (bruto) teltempo van de standaard, in s 1 ; R o,s is het achtergrondteltempo, in s 1 ; A s is de activiteit van de standaard, in Bq. Als activiteit van de standaard voor de bepaling van de totale bèta-activiteit wordt de som van de activiteit van het 90 Sr en het 90 Y genomen. 8.5.2 Bereken de activiteit van de op het filter verzamelde nucliden: A m R m R o,m A m is de op het filter verzamelde activiteit, in Bq; R m is het (bruto) teltempo van het filter, in s 1 ; R o,m is het teltempo van de blanco, in s 1. en 1. Een correctie voor radioactief verval van de op het filter verzamelde nucliden is niet mogelijk wegens de onbekende samenstelling van radionucliden op het filter. Hierdoor wordt de activiteit van kortlevende alfa- en bètastralers onderschat. 2. Het uitgangspunt van verwaarloosbare zelfabsorptie is voor de metingen van alfastraling een benadering van de werkelijke situatie. Zelfs als de hoeveelheid stof gering is zal er zelfabsorptie van de uitgezonden alfastraling optreden. De volgens deze voornorm bepaalde waarden van de totale alfa-activiteit zijn daarom slechts indicatief te noemen. 8.5.3 Bereken de procentuele variatiecoëfficiënt van het teltempo van de standaard en van het filter met het monster ten gevolge van het stochastische karakter van de telling met behulp van de volgende formules: v s R o,s t o,s R s t s 100 % R s R o,s v s is de variatiecoëfficiënt van het teltempo van de standaard, in %; t o,s is de meettijd van de achtergrond, in s; t s is de meettijd van de standaard, in s; en: v m R o,m t o,m R m t m R m R o,m 100 % v m is de variatiecoëfficiënt van het teltempo van het filter, in %; t o,m is de meettijd van de blanco, in s; t m is de meettijd van het filter, in s. Bereken de variatiecoëfficiënt van de op het filter verzamelde activiteit, als gevolg van het stochastische karakter van de telling, volgens: v v 2 s v 2 m v is de variatiecoëfficiënt van de op het filter verzamelde activiteit, in %. 8.6 Bereken de laagst aantoonbare activiteit op het filter: A min k R o,m (1 t m t o,m ) tm A min is de laagst aantoonbare activiteit op een filter, in Bq; k is de betrouwbaarheidscoëfficiënt (kies k = 3). Wanneer de activiteit A m (8.5.2) de bijbehorende laagst aantoonbare activiteit A min overschrijdt, wordt geconcludeerd, dat er in het filter activiteit (anders dan afkomstig van de blanco) is aangetoond. De kans dat ten onrechte wordt geconcludeerd dat er in een filter activiteit is aangetoond (een vals alarm ) is de kans op een fout van de eerste soort. Een kans op een fout van de eerste soort = 0,0014 correspondeert met de betrouwbaarheidscoëfficiënt k = 3 (zie DIN 25 482, Teil 1).
NVN 5636 Blz. 4 en 1. De International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) geeft de aanbeveling om voor de betrouwbaarheidscoëfficiënt de waarde drie te nemen. Bij een normale verdeling van de meetwaarden komt dit overeen met een betrouwbaarheid beter dan 99 %. In de praktijk echter zal de betrouwbaarheid van een meting kleiner zijn. Dit is vooral het geval bij metingen van lage activiteiten, de waarde k = 3 zal dan corresponderen met een betrouwbaarheid van ongeveer 90 %. 2. Zie ook opmerking 2 in 8.5.2. 9 Berekening van de volumieke activiteit In dit hoofdstuk dient voor activiteit steeds gelezen te worden totale alfa-, totale beta- of voor nuclidekarakteristieke gamma-activiteit. 9.1 Bereken de volumieke activiteit als volgt: a A V a is de volumieke activiteit van de bemonsterde lucht, in Bq/m 3 ; A is de activiteit op het filter, in Bq; V is het volume bemonsterde lucht, in m 3. Bij deze berekening wordt ervan uitgegaan dat het vangstrendement van het filter 100 % is. 9.2 De procentuele variatiecoëfficiënt van de volumieke totale alfa- of totale bèta-activiteit die het gevolg is van het stochastisch karakter van de telling is dezelfde als de volgens 8.5.3 berekende variatiecoëfficiënt van de op het filter verzamelde activiteit. Door deze variatiecoëfficiënt op te geven wordt er geen rekening gehouden met een aantal andere fouten (bijvoorbeeld fouten in rendement van de filtervangst, afwijkingen in de activiteit van de standaard, eventueel nog aanwezige natuurlijke radionucliden, afwijkingen in het aanzuigdebiet, eventueel niet-continue lozing of niet-constante volumieke activiteit, afwijkingen in de meetapparatuur enz). 9.3 Bereken de laagst aantoonbare volumieke activiteit: a min A min V a min is de laagst aantoonbare volumieke activiteit, in Bq/m 3. 10 Verslag Vermeld in het verslag: a. de gegevens die noodzakelijk zijn voor het identificeren van het filter; vermeld ook het type filter; b. de toegepaste methode: volgens NVN 5636; c. het telrendement van de meetopstelling voor de 90 Sr/ 90 Y- en 241 Am-standaard (8.5.1); d. de tijdsduur tussen monsterneming en de meting; e. de bepaalde volumieke totale alfa-, totale bètaen/of nuclide-karakteristieke gamma-activiteit in Bq/m 3 (9.1); f. de variatiecoëfficiënt van de volumieke totale alfa-, totale bèta- en/of nuclide-karakteristieke gammaactiviteit (9.2); g. de laagst aantoonbare volumieke totale alfa-, totale bèta- en/of nuclide-karakteristieke gamma-activiteit (9.3); h. indien beschikbaar, gegevens omtrent de herhaalbaarheid en/of de reproduceerbaarheid van de methode; i. alle niet in de voornorm vermelde handelingen, die het resultaat kunnen hebben beïnvloed; j. indien de totale alfa- of totale bèta-activiteit eerder dan vijf dagen na het beëindigen van de monsterneming is bepaald, vermeld dit dan expliciet; k. indien beschikbaar, gegevens over de belading van het filter in g/m 2 ; l. geef aan hoe de voor elk nuclide-karakteristieke gamma-activiteit is bepaald; verwijs bijvoorbeeld naar het verslag van de meting volgens NVN 5623. 11 Literatuur [1] A.C. Koolwijk, F.C.M. Mattern, R.M.S. Drost, A. Ockhuizen. Onderzoek naar radioactiviteit in luchtstof te De Bilt. Resultaten over 1986. RIVM-Rapport 248202007, November 1988. [2] A.C. Koolwijk, F.C.M. Mattern, R.M.S. Drost. Onderzoek naar radioactiviteit in luchtstof te De Bilt. Resultaten over 1988. RIVM Rapport 248701003, April 1989.
Bestelformulier Stuur naar: NEN Standards Products & Services t.a.v. afdeling Klantenservice Antwoordnummer 10214 2600 WB Delft NEN Standards Products & Services Postbus 5059 2600 GB Delft Vlinderweg 6 2623 AX Delft Ja, ik bestel ex. NVN 5636:1991 nl Radioactiviteitsmetingen - Bepaling van de kunstmatige totale alfa-, kunstmatige totale bèta-activiteit en gammaspectrometrie van luchtfilters en berekening van de volumieke activiteit 24.00 T (015) 2 690 390 F (015) 2 690 271 www.nen.nl/normshop Wilt u deze norm in PDF-formaat? Deze bestelt u eenvoudig via www.nen.nl/normshop Gratis e-mailnieuwsbrieven Wilt u op de hoogte blijven van de laatste ontwikkelingen op het gebied van normen, normalisatie en regelgeving? Neem dan een gratis abonnement op een van onze e-mailnieuwsbrieven. www.nen.nl/nieuwsbrieven Gegevens Bedrijf / Instelling T.a.v. O M O V E-mail Klantnummer NEN Uw ordernummer BTW nummer Postbus / Adres Postcode Plaats Telefoon Fax Factuuradres (indien dit afwijkt van bovenstaand adres) Postbus / Adres Postcode Plaats Datum Handtekening Retourneren Fax: 015 2 690 271 E-mail: klantenservice@nen.nl Post: NEN Standards Products & Services, t.a.v. afdeling Klantenservice Antwoordnummer 10214, 2600 WB Delft (geen postzegel nodig). Voorwaarden De prijzen zijn geldig tot 31 december 2018, tenzij anders aangegeven. Alle prijzen zijn excl. btw, verzend- en handelingskosten en onder voorbehoud bij o.m. ISO- en IEC-normen. Bestelt u via de normshop een pdf, dan betaalt u geen handeling en verzendkosten. Meer informatie: telefoon 015 2 690 391, dagelijks van 8.30 tot 17.00 uur. Wijzigingen en typefouten in teksten en prijsinformatie voorbehouden. U kunt onze algemene voorwaarden terugvinden op: www.nen.nl/leveringsvoorwaarden. LEREN, WERKEN EN GROEIEN MET NEN preview - 2018