3. Herausforderungen bei der Messung von Radon
a. Geschwindigkeit und Genauigkeit der Messung vs. Größe des Sensors
Ein Bequerel bedeutet ein radioaktives Zerfalls-Event pro Sekunde. Die übliche Messeinheit ist Bequerel je Kubikmeter - so gibt das Bundesamt für Strahlenschutz einen Grenzwert von 300 Bq/m³ vor. Üblicherweise sollen Radon-Messgeräte deutlich kompakter und sogar transportabel sein so dass in einem deutlich geringeren Volumen als 1 Kubikmeter (1 x 1 x 1 meter Würfel) gemessen wird - zb 200 cm³ (0,0002 m³). Will man mit einem Sensor mit kleiner Messkammer messen, so sinkt entsprechend das Ansprechverhalten, die Messauflösung und die Genauigkeit. Die Herausforderung besteht darin eine Messkammer bzw. Messverfahren zu entwickeln mit dem eine qualitativ hochwertige und vergleichbare Echtzeitmessung möglich ist. Beim air-Q Radon haben wir uns daher für eine relativ große Kammer entschieden. Zudem arbeitet das Messmodul mit einer optimierten passiven Lüftung der Messkammer, um in relativ kurzer Zeit Messwerte liefern zu können, die auch auf Umweltbedingungen wie Lüften schnell reagieren.
Um einmal zu verdeutlichen wie viele Zerfälle je Messvolumen gemessen werden müssen, haben wir hier eine Übersicht erstellt. So entsprechen 50 Bq/m³ 3.000 radioaktiven Zerfällen je Kubikmeter und nur noch 0,6 Zerfälle je Minute.
b. Mittellungsalgorithmus notwendig für Messung in kleinen Volumen
Radioaktiver Zerfälle sind statistische Prozesse. Es gibt somit eine gewisse Wahrscheinlichkeit eines Zerfallsevents. Bei geringer Radon Belastung kann ein radioaktiver Zerfall mehr oder weniger in einem geringen Messvolumen eine Vervielfachung / Halbierung des Messwertes bedeuten (und damit eine mögliche Über- oder Unterschätzung der tatsächlichen Radon Belastung). Daher ist ein Mittelungsmechanismus notwendig um eine stetige Messkurve zu erhalten. Gleichzeitig führt eine Mittelung zu einem schlechteren Ansprechverhalten. Daher ist ein ausgefeilter Mechanismus nötig. Für den air-Q Radon wurde ein angepasster Kalman-Filter verwendet.
Der air-Q Kalman-Filter hilft, aus wenigen Messpunkten möglichst genaue Schätzungen zu berechnen. Er kombiniert vergangene Werte und Trends mit aktuellen Messwerten. Dabei wird jede neue Messung genutzt, um die vorherige Schätzung zu verbessern. Der Filter arbeitet schrittweise und aktualisiert seine Einschätzung laufend mit jeder neuen Information.
c. Messen von Radon und Thoron
Die meisten Radon-Messgeräte sind auf Radon 222 ausgelegt / kalibriert. Es ist das am häufigsten vorkommende Radon Isotop und in der Praxis damit die größte Gesundheitsgefahr.
Baumaterialien die Thorium enthalten können, emittieren möglicherweise Thoron (Radon 220). Dazu gehören beispielsweise Lehmputz, Bims, Naturgips, Tuffstein oder Flugasche-Zement. Thoron tritt dabei an der Oberfläche aus und zerfällt durch die kurze Halbwertszeit (55 Sekunden) extrem schnell. Dadurch kann es sich in dieser Zeit nur wenige Zentimeter vom Material wegbewegen und ist nur in unmittelbarer Nähe der genannten Baumaterialien messbar. Mit dem air-Q Radon Messmodul kann Radon 222 und Radon 220 nicht unterschieden werden und wird als Messwert Radon ausgegeben.
