Czy beton komórkowy jest promieniotwórczy?

Promieniowanie jonizujące to nieodzowny składnik ekologiczny biosfery ziemskiej, warunkujący prawidłowy rozwój istot żywych. Z drugiej strony, promieniowanie wywołuje pewne zmiany chemiczne i biologiczne w komórkach i tkankach istot żywych. Dopóki nie są przekroczone określone poziomy promieniowania jonizującego, nie ma powodów do obaw, gdyż organizmy wykazują zdolność do samonaprawiania zniszczeń.

Z kolei uważa się, że zbyt zaniżone poziomy promieniowania również nie są pożądane, gdyż mogą przyczyniać się do żywiołowego rozwoju chorobotwórczych drobnoustrojów. Istotne znaczenie dla istot żywych mają dwie składowe promieniowania jonizującego: promieniowanie gamma, działające na całe ciało, oraz promieniowanie alfa, działające na układ oddechowy.

Źródłami promieniowania gamma wewnątrz budynku są naturalne pierwiastki promieniotwórcze znajdujące się w wyrobach budowlanych produkowanych z surowców i odpadów pochodzenia mineralnego oraz zawarte w podłożu gruntowym, a także część promieniowania kosmicznego przenikającego przez ściany, dach i stropy.

Pierwiastki promieniotwórcze w materiałach budowlanych

Wszystkie materiały budowlane pochodzenia mineralnego zawierają naturalne pierwiastki promieniotwórcze, z których istotne znaczenie ze względu na poziom promieniowania naturalnego tła jonizującego w środowisku mieszkalnym mają: potas K-40, pierwiastki szeregu uranowo-radowego oraz szeregu torowego.

Niebezpieczne dla zdrowia człowieka są produkty rozpadu radu. Z rozpadu radu Ra-226 powstaje gaz radon Rn-222, który w dalszej kolejności rozpada się samoistnie. Groźne są pochodne jego rozpadu – izotopy metali, ołowiu, bizmutu.

Radon i pochodne jego rozpadu, będące źródłem promieniowania alfa, pochodzą głównie z gruntu oraz – w znacznie mniejszym stopniu – z materiałów budowlanych. Zilustrowano to w tabeli 1. Dane te są bardzo zbliżone do podawanych przez światowe i krajowe ośrodki badawcze zajmujące się problematyką promieniotwórczości.

By zapewnić odpowiednie warunki higieniczno-zdrowotne w pomieszczeniach przeznaczonych na stały pobyt ludzi lub zwierząt, trzeba eliminować stosowanie wyrobów budowlanych zawierających nadmierne ilości naturalnych pierwiastków promieniotwórczych: potasu K-40, radu Ra-226 i toru Th-228. W przypadku występowania dużego stężenia radonu Rn-222 w powietrzu w pomieszczeniach należy zastosować rozwiązania techniczno-budowlane zmniejszające infiltrację radonu z podłoża do budynku.

Ocena wyrobów budowlanych pod kątem promieniotwórczości

Zapewnienie odpowiednich warunków higieniczno- zdrowotnych w pomieszczeniach budowlanych wiąże się z koniecznością spełnienia wymagań ujętych w ustawach: Prawo budowlane [1] i Prawo atomowe [2] oraz w aktach wykonawczych. Zgodnie z zapisami tych aktów prawnych budynki przeznaczone na pobyt ludzi lub inwentarza żywego powinny spełniać następujące warunki:

• dawka graniczna promieniowania jonizującego spowodowana stosowaniem wyrobów powszechnego użytku emitujących takie promieniowanie nie może przekroczyć wartości 1 milisiwerta na rok (mSv/y),
• budynek nie może być wykonany z wyrobów budowlanych, w których przekroczone są graniczne wartości obecności naturalnych pierwiastków promieniotwórczych,
• średnie roczne stężenie radonu w powietrzu w pomieszczeniach nie może przekraczać: 200 [Bq/m3] w budynkach oddanych do użytku po 1997 r. oraz 400 [Bq/m3] w pozostałych budynkach.

Mając na uwadze dwa wymienione rodzaje narażenia istot żywych na promieniowanie, przyjęto za podstawę oceny wyrobów budowlanych oznaczane laboratoryjnie dwa współczynniki kwalifikacyjne: f₁ i f₂. Metody badań i kryteria oceny ujęte są w instrukcjach Instytutu Techniki Budowlanej [3, 4].

Współczynnik f₁ informuje o narażeniu całego ciała promieniowaniem gamma przez radionuklidy pochodzenia geologicznego, potasu K-40, radu Ra-226 i toru Th-228, występujące w materiale. Współczynnik f₁ ma formę złożoną, uwzględniającą różną wagę poszczególnych radioizotopów:

f₁ = 0,00027 S_K + 0,0027 S_ra + 0,0043 S_th (1),

gdzie:

S_K, S_ra, S_th – stężenia odpowiednio: potasu K-40, radu Ra-226 i toru Th-228 [Bq/kg].

Warunek bezpieczeństwa jest spełniony, gdy f1 ≤ 1,2.

Współczynnik f₂ informuje o stopniu narażenia nabłonka płuc na skutki promieniowania alfa radonu Rn-222 i jego pochodnych.
S_ra – stężenie radu Ra-226 [Bq/ /kg].