[English]

1-wire og radon

Voksenlia er et radonutsatt område, så det kan være nyttig å holde et øye på luftkvaliteten inne. På markedet fins det sporfilm og elektroniske målere, men jeg lyktes ikke å finne noe som gir detaljerte logger. Dermed bestemte jeg meg for å sette sammen noe sjøl. Logging vil gjøre det enklere å tolke dataene og se effekten av justering av husets ventilasjonsanlegg, væromslag ute, eventuelle tiltak for å redusere radon, og så videre.

Radon er en radioaktiv gass som dannes av andre, naturlig forekommende radioaktive stoff i fjellgrunnen, og gassen vil sige inn gjennom grunnmuren. Gassen med halveringstid på litt under 4 dager spaltes til andre stoff som fester seg til støv, og de brytes videre opp til nye stoff. Halveringstidene er fra noen minutt til noen timer. Ved spaltingene oppstår det alfastråling. Denne strålinga går ikke gjennom tøy eller hud, men når den oppstår i lungene ved at det radioaktive støvet har blitt pusta inn, kan det over tid være helseskadelig. Det anbefales å planlegge tiltak dersom årsmiddelet for oppholdsrom er over 200 Bq/m³, og snarlige tiltak bør settes i gang dersom årsmiddelet er over 400 Bq/m³.

Aware Electronics selger enkle Geiger-Müller-tellere som går for å være pålitelige. Modellene kan koples til serieporten til en datamaskin. Jeg bestilte modellen RM-70, som er relativt følsom for alfastråling. Alfastråling er det som er interessant for måling av radon.

RM-70 kom i posten sammen med et MS-DOS-program. Første utfordring var å få den til å virke på en USB-port under Linux. Noen hadde alt skrevet et Linux-program, men det fungerte ikke helt med en USB til seriell-adapter og heller ikke på ARM-prosessorer som jeg planla å bruke. Etter noen endringer i programmet fungerte dette. Mine endringer er tilgjengelig her. Endringene gjør det sannsynligvis også enklere å få det til å virke på andre operativsystem enn Linux.

Nå hadde jeg muligheten til å logge slik jeg ville, men det ville være bedre om geigertelleren kunne koples til en 1-wire-buss, som jeg alt har strukket rundt i huset. Med 1-wire er det dessuten mulig å la én usb-/seriellport logge fra et vilkårlig antall tellere, og kabellengden kan være flere hundre meter. Og det fjerner behovet for en stor, strømslukende pc (jeg bruker en Linksys NSLU2 som kjører Linux). RM-70 (og øvrige modeller) har en RJ11-kontakt, der 3 ledninger er i bruk: jord, strøm og signal. Litt prøving og feiling med spenninger fra 5 til 12V viste at alle lot til å fungere. Ved "klikk" faller signalet kortvarig fra samme nivå som innspenninga til 0V. Det lave signalet er oppgitt til å vare i ca. 80 µs. Dette så ut til å passe 1-wire-kretsen DS2423 godt, og RM-70 viste seg å trenge så lite strøm at den kan få den fra 1-wire-bussen, noe som forenkler kabling. Jeg brukte en TAI-8586 fra AAG Electronica (andre tellekretser, for eksempel til nedbørsmålere, kan også brukes) og kopla RM-70 direkte mot TAI-8586s DS2423 slik: DS2423 RM-70 jord (bein 1) jord (ledning 4) Vbat (bein 3) Vcc (ledning 3) input B (bein 5) signal (ledning 2) Ledningene til RM-70 over refererer til RJ11-pluggen fra venstre til høgre med fliken vendt ned og ledningen inn. Vbat er 5V og et "klikk" fra RM-70 blir da et fall fra 5V til 0V. DS2423 teller på fallende flanke, så det betyr at dødtida i RM-70 og DS2423 blir overlappende. DS2423 har ei typisk dødtid på 290 µs (maksimalt 460 µs) og er dermed det tregeste leddet. Først ved flere tusen "klikk" i sekundet vil ikke lenger DS2423 kunne henge med. Dette tilsvarer et ekstremt strålingsnivå, så DS2423 vil for mitt formål fungere med god margin. Bildet til høgre viser koplingene mot TAI-8586. Kortet har flere ledige hull som kan brukes, slik at det ikke er nødvendig å lodde direkte mot beina på DS2423 (som er montert på undersida av kortet).

Hvit er jord, purpur er 5V og blå er signal (klikk for å forstørre).

Et filter er plassert ca. 1 cm under vifta. Boksen står på bein, slik at det blir åpning under boksen, der luft kan trekkes inn. Jeg satte inn en liten motstand for å redusere rotasjonshastigheten slik at vifta blir nær lydløs.

For å få måleren mer følsom for radon, eller snarere radonprodukta som binder seg til støv, satte jeg sammen ei vifte som trekker luft gjennom et filter plassert foran sensoren på RM-70. Aware Electronics selger slike vifter, men det er enkelt å sette sammen noe sjøl. Filteret har jeg klipt til fra et kaffefilter. Sannsynligvis er det ikke nødvendig å skifte filter ofte, for halveringstida på radonprodukta er korte (de måles som regel i minutt), slik at radioaktive partikler vil ikke over tid hope seg opp. Bildet under viser vifta og TAI-8586 satt på en RM-70.

Status 29. september 2007

En RM-70 med vifte er montert i stua og samler data. Jeg har foreløpig ingenting å kalibrere mot. To nye geigertellere er bestilt: en RM-60 og en RM-70. RM-60 er langt mindre følsom for alfastråling, men nesten like følsom for gammastråling. Den planlegger jeg å sette på loftet (formodentlig radonfritt) for å logge bakgrunnsstrålinga. Den andre RM-70 planlegger jeg å sette på barnerommet i underetasjen. Ved å måle bakgrunnsstrålinga på loftet kan jeg finne den økte radioaktiviteten i husets oppholdsrom. Jeg kan anta at den økte radioaktiviteten skyldes radon.

Oppdatering 6. oktober 2007

For å kunne kalibrere mine egne målere, skaffa jeg meg en Ramon 2.2 radonmåler. Den viser radonforekomster som et snitt over ei uke, men gir også foreløpige målinger etter to døgn. Etter to døgn ved min egen måler i stua (2. etasje) viste den 96 Bq/m³. I samme periode viste min egen måler med vifta på et snitt på 36,8 klikk i minuttet. Men før jeg kan sammenlikne målingene, må jeg finne ut hvor mye bakgrunnsstrålinga utgjør av klikka. De to bestilte målerne har nå passert tollen og jeg har dem sannsynligvis i hus i løpet av et par dager. Måleren i stua har nå logga i ei uke. Resultatet vises i grafen under. Det later til å være klare variasjoner i løpet av et døgn. Det har vært mest radioaktivitet om morgenen, minst om kvelden. Om dette er et fast mønster og hva det kan skyldes, aner jeg foreløpig ikke. I to døgn fra 2. til 4. oktober lot jeg vifta være av, og grafen viser at vifta øker følsomheten betydelig.

Oppdatering 17. oktober 2007

Jeg har hatt to nye målere, en RM-60 og en RM-70, operative ei drøy uke. Totalt tre målere har stått på samme 1-wire-buss og fått strøm derfra. De to nye målerne har stått på loftet, der alfa- og betastråling neppe gir et stort bidrag. RM-60 vil stå der permanent for å måle strålinga som kan ventes å være lik overalt i huset. Når dette trekkes fra målinger innadørs, skulle jeg sitte igjen med et brukbart mål på bidraget fra alfastråling, som er det interessante for å måle radon. Jeg lot den nye RM-70 stå på loftet sammen med RM-60 ei uke for å kunne korrelere følsomhetene. Jeg fant for øvrig at det målte strålingsnivået varierte noe (10-15%) avhengig av hvordan målerne var orientert; de målte høgere stråling når de pekte opp enn når de pekte mot sida. Derfor bør også målere i huset stå samme veg om ikke målingene justeres for dette.

Ramon 2.2 har målt i stua i snart to uker og vist ukesverdier mellom 79 og 100 Bq/m³. Antakelig måler Ramon 2.2 store variasjoner fra time til time. Ukesverdien kan endre seg med 4-5 Bq/m³ på omtrent like mange timer, og om vi antar at Ramon 2.2 viser et snitt av 168 (7×24) timesverdier, betyr så store utslag at det er stor forskjell på verdiene som går inn og ut av ukesvinduet. Om det for eksempel måles 200 Bq/m³ på en time mot 30 Bq/m³ på samme time ei uke tidligere, er det nok til å heve et ukesmiddel fra 90,0 til 91,0 Bq/m³ på en time. Disse variasjonene kan tenkes å være de somme som jeg ser med min egen måler. Variasjonene syntes først å henge sammen med tidspunktet på dagen, men den sammenhengen syns å ha blitt mindre klar. Kanskje kan det være varmessige forhold som påvirker mengden radon inne.

Grafen under viser gammastråling siste uke som RM-60 målte på loftet. Dette strålingsnivået kan trekkes fra målinger ellers i huset for å isolere stråling fra radon. Jeg har brukt at ett klikk i minuttet fra gammastråling (¹³⁷Cs) tilsvarer 0,95 µR/h = 8,34 nGy/h. Dette i henhold til databladet for RM-60.

Oppdatering 22. oktober 2007

To RM-70 har stått i stua i over ei uke og de måler helt like variasjoner. Det ene er litt mer følsom (12,9%) enn den andre.

Ramon 2.2 har målt på samme sted i over to uker, men når målingene sammenliknes med RM-70, er det visse avvik. Ramon 2.2 og RM-70 er noenlunde enige om trendene, men nivået avviker en del. Det kan hende at RM-70 og Ramon reagerer på endringer på litt ulike måter. Dette bør viskes ut over tid, så jeg vil fortsette sammenlikninga i stua enda ei stund.

Oppdatering 28. oktober 2007

Denne grafen sammenlikner Ramon 2.2 og RM-70 i stua:

Etter tre uker med målinger gav Ramon 2.2 et snitt på 93 Bq/m³, og RM-70 gav et snitt på 20,23 klikk/min når gammastrålinga trekkes fra, som i perioden var 17,18 klikk/min. Jeg flytta så Ramon 2.2 til kjellerbua, det rommet som jeg antar har mest radon. For å kalibrere RM-70, trenger jeg å eksponere målerne for et annet strålingsnivå. Både RM-70 og Ramon 2.2 viste et betydelig høgere nivå. Ramons første målinger lå på rundt 200 Bq/m³. Gammastrålinga ser ut til å ligge stabilt på samme nivå hver dag, men det har kommet en del regn siste dager og gammastrålinga har økt med ca. 5%.

Oppdatering 14. november 2007

Grafen under viser alfastråling i to ulike rom over en 23-dagersperiode. Sjøl om målerne står i ulike etasjer, følger de hverandre noenlunde.

Oppdatering 2. januar 2008

Jeg har nå ca. 10 uker med data fra kjellerbua. Ramon og min måler følger hverandre noenlunde, men ikke helt lineært. En andregradsfunksjon ser ut til å gi en brukbar oversettelse fra klikk i minuttet til Bq/m³:

Basert på dataene fra kjellerbua og stua har jeg funnet følgende funksjoner for å oversetter fra klikk per minutt til Bq/m³: f(x) = 0,08x² + 3,4x for måleren i kjellerbua og f(x) = 0,063x² + 3,1x for måleren i stua, der x er klikk per minutt fra alfastråling (klikk fra gammastråling har blitt trukket fra). Disse funksjonene ser i hvert fall ut til å gjelde noenlunde for ukesmiddel i intervallet 85 - 340 Bq/m³, som er det jeg har kunnet måle med Ramon.

Jeg har altså en egen måler som registrerer gammastråling, slik at jeg kan trekke fra dette for å isolere stråling fra radon. Gammastrålinga viser seg å være ganske konstant med en variasjon på bare 10% fra bunn til topp, så det ville ikke gi stort tap av nøyaktighet å fjerne gammamålingene og anta et konstant fratrekk i oversettelsesfunksjonen. Gammastrålinga er lavest i tørt vær og størst i regn- eller snøvær.

Før jeg begynte disse målingene hadde jeg lest at radonforekomstene er størst i kaldt vær, dvs om vinteren. Etter noen måneder med målinger ser imidlertid nedbør, ikke temperatur, ut til å være det vesentlige. Under regnvær, og til dels snøvær, stiger radonnivået kraftig. Foreløpig i vinter har det ikke det ikke kommet noen store nedbørsmengder i form av tørr snø, så det gjenstår å se hvilken effekt det har i sammenlikning med tilsvarende nedbørsmengder i form av regn.

Under følger grafer for samme periode som viser nedbør og utetemperatur. Merk spesielt den kraftige nedbøren i begynnelsen av uke 48, som gav ei kraftig økning i radon. Halvparten falt som regn, den andre halvparten som snø, men det meste av snøen smelta. Den kalde perioden rundt uke 50 var tørr og gav et lavt radonnivå.

Oppdatering 6. januar 2008

Så kom vinterens første tørrsnø av betydning. Mellom morgenene 5. og 6. januar snødde det moderat og det falt ca. 20 mm nedbør som gav ca. 20 cm nysnø og en total snødybde på 25 cm. Før snøen kom, var bakken delvis bar, delvis dekt med is, og temperaturen i bakken var under 0 °C ned til 15 - 20 cm. Snø isolerer godt, og etter at snøen la seg, har bakketemperaturen økt til +0,2 °C øverst og til +1,7 °C 20 cm ned, men dette er ikke nok til å gi noen snøsmelting.

Tidligere har radonnivået gått kraftig opp etter nedbør, også etter snøfall, men tidligere snøfall i måleperioden har vært våte på frostfri mark. Tørr snø med tele i bakken påvirka imidlertid ikke radonnivået. Det var uendra på ca. 50 Bq/m³ i stua og ca. 140 Bq/m³ i kjellerbua. Tidligere har nedbør på ca. 20 mm økt nivået kortvarig til ca. 150 Bq/m³ i stua og til rundt 500 Bq/m³ i kjellerbua. Det later altså å være økt fuktighet i grunnen som får radon til å trenge seg gjennom grunnmuren. Det betyr at jeg kan forvente mindre radon gjennom en typisk vinter, ikke høgere som det hevdes.

Oppdatering 8. januar 2008

Det har kommet mer snø, men denne gangen økte radonnivået trass i at snøen var tørr. Måleren i kjellerbua nådde 300 Bq/m³ og den i stua i overkant av 150 Bq/m³, begge deler omtrent dobling i forhold til dagen før. Sjøl om temperaturen har holdt seg under 0 °C, har telen nær husveggen forsvunnet og snøen nærmest bakken har blitt kram. Dette skyldes at snødekket isolerer for varmen djupere ned i grunnen. Den kramme snøen i bunn har muligens ført til at bakken har blitt fuktig igjen, og at målerne derfor melder om mer radon. Uansett, det er ikke temperaturen som påvirker radoninnsiget, for temperaturen har endra seg lite; det er bare en tanke mildere. Siste ukes data viser at RM-70 og Ramon følger hverandre på samme vis som tidligere og konverteringsfunksjonen ser fortsatt ut til å være gyldig. Gjennomsnittet av to og en halv måneders data fra kjellerbua gir 228 Bq/m³ med RM-70 og 226 Bq/m³ med Ramon 2.2. Jeg avslutter derfor målingene i kjellerbua med Ramon 2.2 og vil heller bruke den til å kartlegge radon i andre rom.

Oppdatering 10. februar 2008

Ramon 2.2 har stått noen uker på barnerommet som har dør rett inn til kjellerbua, der jeg har målt de høgeste radonkonsentrasjonene. Litt overraskende viste tre ukers målinger et snitt på bare litt over 50 Bq/m³ på barnerommet, som er mindre enn i stua etasjen over. Dette kan skyldes romstørrelsen. Og fordi luft blåses inn i barnerommet og suges ut fra bua, trekker ikke radon så lett fra bua til barnerommet.

Så skrudde jeg av ventilasjonsanlegget i huset for å se hvilken effekt det fikk. Effekten var stor og umiddelbar. Verdiene jeg fikk, var så store at det var nødvendig å rekalibrere mine egne målere for slike verdier. Tidligere hadde jeg funnet at jeg kunne gange antall klikk i minuttet med en verdi rundt 5 for å få Bq/m³, men jeg fikk et litt bedre resultat med en annengradsfunksjon. For store verdier gir dette et dårlig resultat, men faktoren på rundt 5 gjelder fortsatt. For måleren i bua gikk jeg tilbake til en faktor på 5,6 og i stua en faktor på 4,8.

I løpet av få timer steig konsentrasjonene fra ca. 50 Bq/m³ i stua til 500 Bq/m³, fra ca. 50 Bq/m³ til 600 Bq/m³ på barnerommet, og fra ca. 250 Bq/m³ til 1200 Bq/m³ i bua! Grafen under viser konsentrasjonene som timesmiddel i stua og i bua i dagene før og etter ventilasjonsanlegget blei skrudd av:

Etter ei drøy uke kunne følgende ukesmiddel plottes:

Målingene i barnerommet blei avslutta etter 7 dager for å kunne gjøre ny kalibrering. Jeg satte Ramon 2.2 i bua, og som bildet til høgre viser, rapporterte den langt over 1000 Bq/m³. Timesverdiene fra min egen måler svingte mellom 600 Bq/m³ og 1800 Bq/m³ etter rekalibrering. Det falt riktignok 58 mm nedbør som snø, stort sett kram snø, i løpet av denne uka. Dette kan ha ført til at noe mer radon har kommet opp fra grunnen, men det utgjør utvilsomt en forsvinnende liten del av økninga. Mens ventilasjonsanlegget har vært av, har det vært lufta av og til gjennom vinduer og dører. Det har ført til raske fall, men så snart luftinga opphører, stiger radonkonsentrasjonene igjen i løpet av få timer. Det er kontinuerlig utskifting av lufta som gir gode resultat. Ventilasjonsanlegget ser ut til å redusere radon med 75% - 90% avhengig av rom. En annen observasjon jeg har gjort nå som vinteren har kommet skikkelig, er at gammastrålinga målt på loftet har jamt over falt med noen få prosent. Det skyldes trulig snøen på taket, og det viser at det skulle være mulig å måle snøens vanninnhold ved å sammenlikne to målere der den enne er plassert over snøen og den andre under snøen.

Oppdatering 15. februar 2008

Da ventilasjonsanlegget blei skrudd på igjen, var effekten like rask som da den blei skrudd av. I løpet av få timer forsvant 80-90% av radonet. Grafen under viser effekten.

Oppdatering 20. august 2008

Et lynnedslag 29. juli ødela to målere, som jeg var i stand til å reparere med reservedeler. For å se om de reparerte målerne fungerer som de skal, skrudde jeg igjen av ventilasjonsanlegget i noen timer og kontrollerte at målerne viste høgere radonverdier. Effekten var igjen umiddelbar. I løpet av få timer økte verdiene i stua fra rundt 50 Bq/m³ til rundt 200 Bq/m³ og i kjellerbua fra rundt 400 Bq/m³ til godt over 3000 Bq/m³. Mye regn siste tida ser ut til å gi høge verdier. Jeg kontrollerte også mot Ramon 2.2, og etter ei ukes tid i stua er Ramon enig med min måler om ca. 50 Bq/m³.

Oppdatering 13. januar 2009

Målerne har vært operative i godt over et år. Dataene viser at stua hadde i 2008 et middel på 82 Bq/m³ og kjellerbua hadde 232 Bq/m³. Stikkmålinger ellers tyder på at kjellerbua er det eneste rommet med over 100 Bq/m³ i årsmiddel. Plottet under viser ukesmiddel gjennom hele året. De høge verdiene i begynnelsen av februar og kortvarig i august skyldes at ventilasjonsanlegget var skrudd av i disse periodene. Uten ventilasjon stiger verdiene med mellom 5 og 20 ganger.

Oppdatering 18. april 2011

Det har gått et par nye år og målerne virker fortsatt. Det har ikke vært nødvendig å skifte filter. Nylig har en av målerne målt på samme sted som en Radon Scount+, som koster om lag 20 ganger så mye. Jeg gjengir resultatet under:

Radon Scout+ (blå kurve) målte et snitt på 206 Bq/m³. Min måler (rød kurve) målte også 206 Bq/m³ i snitt i samme periode. At det var nøyaktig samme verdi, er nok en heldig tilfeldighet, men likevel betryggende om nøyaktigheten. Vi kan også se at måleren stort sett følger de samme tendensene, men min graf er en god del glattere og later ikke til å plukke opp alle mindre endringer som Radon Scout+ finner (antatt at disse er reelle og ikke støy). Det kan hende at dette har med å gjøre at min måler fanger opp støv og måler radioaktiviteten i dette, og når støvet først er fanga, blir det der til radioaktiviteten er borte sjøl om det f.eks. luftes intenst. Dermed blir responsen på endringer noe tregere enn realiteten. Uansett, sammenfallet i de større variasjonene er oppmuntrende og tyder på at variasjonene som registreres, er reelle variasjoner. Jeg har sett en del avvik mellom mine målere og Ramon 2.2 (som gir første måleverdi etter 48 timer) under korttidsmålinger (fra noen få dager til et par uker). Sammenlikninga med Radon Scout+ tyder på at disse avvika skyldes unøyaktigheter i Ramon 2.2 snarere enn i mine målere og at Ramon 2.2 først gir nøyaktige snittmålinger etter noen uker.

Oppdatering 19. april 2011

Den største radonkonsentrasjonen fins i kjellerbua. Ofte siver det inn radon der vannrøra kommer inn i huset, som også er i dette rommet, så jeg satte Ramon 2.2 der noen dager. Måleren viste godt over 2000 Bq/m³, eller 10 ganger så mye som ellers i rommet. Antakelig kan det være noe å hente på å tette akkurat dette området.

Send e-post til steinar@latinitas.org (Steinar Midtskogen) om du har spørsmål om denne sida.