Medições e investigação de fluidodinâmica computacional da distribuição interna de radônio em uma sala típica ventilada naturalmente

Dec 27, 2023

Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 2064 (2023) Citar este artigo

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Detalhes das métricas

Com base nos Padrões Básicos de Segurança da União Européia para proteger as pessoas contra a exposição à radiação ionizante, é necessário estabelecer e abordar os níveis de referência para as concentrações de radônio em ambientes fechados. Portanto, a concentração interna de radônio deve ser monitorada e controlada em residências e locais de trabalho. No entanto, a ventilação adequada e a sustentabilidade são os principais fatores que influenciam o quão saudável é o ambiente de um edifício para seus ocupantes. Neste trabalho, a distribuição interna de radônio em uma sala típica ventilada naturalmente sob dois cenários (quando a porta está fechada e aberta) usando a técnica de dinâmica de fluidos computacional (CFD) foi estudada. O código CFD ANSYS Fluent 2020 R1 baseado no método de volume finito foi empregado antes que os resultados da simulação fossem comparados com cálculos analíticos, bem como medições passivas e ativas. A concentração média de radônio da simulação CFD foi encontrada entre 70,21 e 66,25 Bq m-3 em condições de portas fechadas e abertas, respectivamente, na taxa de ventilação desejada de 1 ACH (mudanças de ar por hora). Além disso, as maiores concentrações de radônio foram medidas perto do chão e os menores valores foram registrados perto da entrada, resultando no perfil de velocidade do fluxo de ar. Os resultados da simulação concordaram com os máximos de 19% e 7% em comparação com os cálculos analíticos em diferentes velocidades do ar interno nos cenários de porta aberta e fechada, respectivamente. As concentrações de radônio medidas obtidas pelas medições ativas também se ajustaram bem aos resultados CFD, por exemplo, com um desvio padrão relativo de cerca de 7% e 2% quando medido pelos monitores AlphaGUARD e RAD7 a uma altura de 1,0 m acima do solo no cenário de portas abertas. A partir dos resultados da simulação, também foi calculada a dose efetiva recebida por um indivíduo do ar interno do local de trabalho.

Nas últimas décadas, um grau significativo de preocupação em todo o mundo foi levantado sobre os riscos à saúde decorrentes da exposição ao radônio e seus derivados. Por um lado, as pessoas passam cerca de 80% de suas vidas em locais confinados e fechados, ou seja, em residências e escritórios, mas, por outro lado, quase 50% da dose natural de radiação de fundo para os seres humanos tem origem na inalação desses gases e suas progênies aerotransportadas1,2. O radônio é um gás radioativo. É o produto de decaimento do 226Ra com meia-vida de 3,84 dias e uma partícula alfa emitindo radionuclídeo inerte (5,49 MeV). É um nuclídeo que ocorre naturalmente e é considerado um gás perigoso para o ambiente humano, pois as partículas alfa podem causar danos substanciais a uma célula. Os produtos de decomposição do radônio podem ser depositados nos tecidos pulmonares em um padrão heterogêneo1 e são conhecidos como a segunda principal fonte de câncer de pulmão depois do tabagismo2. Portanto, conhecer o comportamento e a distribuição do radônio interno, ou seja, os níveis exatos de radônio em diferentes pontos e áreas, principalmente em zonas de respiração em edifícios residenciais, é essencial para fins de avaliação de dose3,4,5. Além disso, estima-se que a exposição interna ao radônio represente aproximadamente 9% de todas as mortes por câncer de pulmão e 2% de todas as mortes por câncer na Europa6. Na Hungria, em relação aos novos padrões atualizados dos Padrões Básicos de Segurança da União Européia7, recomenda-se que a concentração média anual de radônio interno não seja superior a 300 Bq m−3 em residências ou locais de trabalho7 e os países membros devem preparar e revisar continuamente um Radon Plano de Ação para reduzir o risco de câncer de pulmão da exposição ao radônio. Portanto, a concentração interna de radônio deve ser monitorada e controlada em residências e locais de trabalho.

Como o radônio vem do decaimento natural do urânio encontrado em quase todos os solos, ele normalmente sobe pelo solo até o ar acima e entra em sua casa através de rachaduras e outros buracos na fundação. Sua casa retém o radônio dentro, onde ele pode se acumular. Qualquer casa pode ter um problema de radônio. Isso significa casas novas e antigas, casas bem vedadas e com correntes de ar e casas com ou sem porões. O radônio do gás do solo é a principal causa de problemas de radônio. Às vezes, o radônio entra em casa através da água do poço. Em muitas casas, os materiais de construção também podem liberar radônio. No entanto, os materiais de construção raramente causam problemas de radônio por si mesmos. Portanto, sendo um gás nobre, o radônio é facilmente liberado do termo fonte para os poros (emanação) e posteriormente dos poros para o ambiente externo (exalação).