ISO 11665-7:2012
(Main)Measurement of radioactivity in the environment — Air: radon-222 — Part 7: Accumulation method for estimating surface exhalation rate
Measurement of radioactivity in the environment — Air: radon-222 — Part 7: Accumulation method for estimating surface exhalation rate
ISO 11665-7:2012 gives guidelines for estimating the radon-222 surface exhalation rate over a short period (a few hours), at a given place, at the interface of the medium (soil, rock, laid building material, walls, etc.) and the atmosphere. This estimation is based on measuring the radon activity concentration emanating from the surface under investigation and accumulated in a container of a known volume for a known duration. This method is estimative only, as it is difficult to quantify the influence of many parameters in environmental conditions. ISO 11665-7:2012 is particularly applicable, however, in case of an investigation, a search for sources or a comparative study of exhalation rates at the same site. ISO 11665-7:2012 does not cover calibration conditions for the rate estimation devices.
Mesurage de la radioactivité dans l'environnement — Air: radon 222 — Partie 7: Méthode d'estimation du flux surfacique d'exhalation par la méthode d'accumulation
L'ISO 11665-7:2012 donne des lignes directrices pour estimer le flux surfacique d'exhalation du radon 222 sur une courte période de temps (quelques heures), en un point donné, à l'interface entre un milieu (sol, roche, matériau de construction posé, mur, etc.) et l'atmosphère. Cette estimation est réalisée en mesurant l'activité volumique du radon exhalant de la surface étudiée et accumulé dans un conteneur de volume connu sur une période donnée. Cette méthode n'est qu'estimative, car l'influence de nombreux paramètres est difficilement quantifiable dans les conditions environnementales. L'ISO 11665-7:2012 revêt cependant tout son intérêt dans le cas d'une investigation, d'une recherche de sources ou d'une étude comparative des flux d'exhalation sur un même site. L'ISO 11665-7:2012 ne traite pas des conditions d'étalonnage des dispositifs d'estimation du flux.
General Information
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 11665-7
First edition
2012-07-15
Measurement of radioactivity in the
environment — Air: radon-222 —
Part 7:
Accumulation method for estimating
surface exhalation rate
Mesurage de la radioactivité dans l’environnement — Air: radon 222 —
Partie 7:
Méthode d’estimation du flux surfacique d’exhalation par la méthode
d’accumulation
Reference number
ISO 11665-7:2012(E)
©
ISO 2012
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ISO 11665-7:2012(E)
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Published in Switzerland
ii © ISO 2012 – All rights reserved
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ISO 11665-7:2012(E)
Contents Page
Foreword .iv
Introduction . v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms, definitions and symbols . 1
3.1 Terms and definitions . 1
3.2 Symbols . 2
4 Principle of the measurement method for estimating surface exhalation rate . 2
5 Equipment . 4
6 Accumulation of radon in a container . 5
6.1 Accumulation characteristics . 5
6.2 Accumulation duration . 5
7 Sampling . 5
7.1 Sampling objective . 5
7.2 Sampling characteristics . 5
7.3 Sampling duration . 6
7.4 Volume of air sampled . 6
8 Detection method . 6
9 Measurement . 6
9.1 Procedure . 6
9.2 Influence quantities . 7
10 Expression of results . 7
10.1 Radon surface exhalation rate . 7
10.2 Standard uncertainty . 7
10.3 Decision threshold and detection limit . 7
10.4 Limits of the confidence interval . 8
11 Test report . 8
Annex A (informative) Example of a sample results sheet .10
Annex B (informative) Estimation of radon surface exhalation rate using a continuous
measurement method .12
Annex C (informative) Estimation of radon surface exhalation rate using a spot measurement method 18
Bibliography .23
© ISO 2012 – All rights reserved iii
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ISO 11665-7:2012(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the International
Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 11665-7 was prepared by Technical Committee ISO/TC 85, Nuclear energy, nuclear technologies, and
radiological protection, Subcommittee SC 2, Radiological protection.
ISO 11665 consists of the following parts, under the general title Measurement of radioactivity in the
environment — Air: radon-222:
— Part 1: Origins of radon and its short-lived decay products and associated measurement methods
— Part 2: Integrated measurement method for determining average potential alpha energy concentration of
its short-lived decay products
— Part 3: Spot measurement method of the potential alpha energy concentration of its short-lived decay products
— Part 4: Integrated measurement method for determining average activity concentration using passive
sampling and delayed analysis
— Part 5: Continuous measurement method of the activity concentration
— Part 6: Spot measurement method of the activity concentration
— Part 7: Accumulation method for estimating surface exhalation rate
— Part 8: Methodologies for initial and additional investigations in buildings
The following parts are under preparation:
— Part 9: Method for determining exhalation rate of dense building materials
— Part 10: Determination of diffusion coefficient in waterproof materials using activity concentration measurement
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ISO 11665-7:2012(E)
Introduction
Radon isotopes 222, 220 and 219 are radioactive gases produced by the disintegration of radium isotopes 226,
224 and 223, which are decay products of uranium-238, thorium-232 and uranium-235 respectively, and are
all found in the earth’s crust. Solid elements, also radioactive, followed by stable lead are produced by radon
[1]
disintegration .
Radon is today considered to be the main source of human exposure to natural radiation. The UNSCEAR (2006)
[2]
report suggests that, at the worldwide level, radon accounts for around 52 % of global average exposure to
natural radiation. The radiological impact of isotope 222 (48 %) is far more significant than isotope 220 (4 %),
while isotope 219 is considered negligible. For this reason, references to radon in this part of ISO 11665 refer
only to radon-222.
The radon-222 half-life (3,8 days) is long enough for it to migrate from the rock producing it, through the soil,
[3]
to the air . The radon atoms in the soil are produced by the disintegration of the radium-226 contained in the
mineral grains in the medium. Some of these atoms reach the interstitial spaces between the grains: this is the
phenomenon of emanation. Some of the atoms produced by emanation reach the soil’s surface by diffusion
[3][4][5]
and convection: this is the phenomenon of exhalation . These mechanisms are also brought into play in
materials (building materials, walls, etc.).
The quantity of radon-222 reaching the open air per unit of time and per unit of surface is called the radon-222
surface exhalation rate and depends on the physical characteristics of the soil and weather conditions. When the
ground is covered in snow or a layer of water, or is frozen, this surface exhalation rate can become very weak.
2
Values of the radon-222 surface exhalation rate observed in France, for example, vary between 1 mBq/m /s
2 [6][7]
and about 100 mBq/m /s . In uranium-bearing ground, radon-222 surface exhalation rates in the order of
2
50 000 mBq/m /s can be observed. By way of comparison, the United Nations Scientific Committee estimates
2 [8]
the average surface exhalation rate on the surface of the globe at 20 mBq/m /s .
NOTE The origin of radon-222 and its short-lived decay products in the atmospheric environment and other
measurement methods are described generally in ISO 11665-1.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 11665-7:2012(E)
Measurement of radioactivity in the environment — Air:
radon-222 —
Part 7:
Accumulation method for estimating surface exhalation rate
1 Scope
This part of ISO 11665 gives guidelines for estimating the radon-222 surface exhalation rate over a short period
(a few hours), at a given place, at the interface of the medium (soil, rock, laid building material, walls, etc.) and
the atmosphere. This estimation is based on measuring the radon activity concentration emanating from the
surface under investigation and accumulated in a container of a known volume for a known duration.
This method is estimative only, as it is difficult to quantify the influence of many parameters in environmental
conditions. This part of ISO 11665 is particularly applicable, however, in case of an investigation, a search for
sources or a comparative study of exhalation rates at the same site. This part of ISO 11665 does not cover
calibration conditions for the rate estimation devices.
2
The measurement method described is applicable for radon exhalation rates greater than 5 mBq/m /s.
NOTE The uncertainty relating to the estimation of the result obtained by applying this part of ISO 11665 cannot
guarantee that the true flux value is included in the uncertainty domain.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced document
(including any amendments) applies.
ISO 11665-1, Measurement of radioactivity in the environment — Air: radon-222 — Part 1: Origins of radon and
its short-lived decay products and associated measurement methods
ISO 11665-5, Measurement of radioactivity in the environment — Air: radon-222 — Part 5: Continuous
measurement method of the activity concentration
ISO 11665-6, Measurement of radioactivity in the environment — Air: radon-222 — Part 6: Spot measurement
method of the activity concentration
ISO/IEC 17025, General requirements for the competence of testing and calibration laboratories
IEC 61577-1, Radiation protection instrumentation — Radon and radon decay product measuring instruments —
Part 1: General principles
3 Terms, definitions and symbols
3.1 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 11665-1 and the following apply.
3.1.1
accumulation container
recipient with known geometric characteristics used to accumulate the radon, with one open face in contact
with the surface under investigation
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ISO 11665-7:2012(E)
3.1.2
accumulation duration
time elapsed between installation of the container after air tightness is achieved and the end of sampling
3.1.3
back diffusion
mechanism responsible for the transport of radon from the accumulation container atmosphere into the material
under investigation
3.1.4
effective surface
internal surface of the open face of the container that is in contact with the surface under investigation
3.1.5
effective volume
available internal volume for radon accumulation after the container is installed
3.2 Symbols
For the purposes of this document, the symbols given in ISO 11665-1 and the following apply.
C
activity concentration in the accumulation container at time t, in becquerels per cubic metre
S
effective surface, in square metres
t
elapsed time since the start of the accumulation process, in seconds
U
expanded uncertainty calculated by Uk=⋅u with k = 2
()
u()
standard uncertainty associated with the measurement result
u
()
relative standard uncertainty
rel
V effective volume, in cubic metres
λ time constant of back diffusion, per second
B
λ decay constant of the nuclide i, per second
i
λ time constant of leakage, per second
V
φ surface exhalation rate, in becquerels per square metre per second
∗
φ
decision threshold of the surface exhalation rate, in becquerels per square metre per second
#
φ
detection limit of the surface exhalation rate, in becquerels per square metre per second
lower limit of the confidence interval of the surface exhalation rate, in becquerels per square metre
φ
per second
upper limit of the confidence interval of the surface exhalation rate, in becquerels per square metre
φ
per second
4 Principle of the measurement method for estimating surface exhalation rate
The measurement method for estimating the radon surface exhalation rate is based on the following elements:
a) accumulating radon in a radon-free accumulation container applied to the surface under investigation for
a known duration;
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ISO 11665-7:2012(E)
b) sampling a volume of air representative of the air contained in the accumulation container;
c) measuring the radon activity concentration in this air sample;
d) calculating the surface exhalation rate.
An estimate of the surface exhalation rate is calculated from the following elements:
— the variation in the radon activity concentration inside the accumulation container between two given moments;
— the effective surface of the accumulation container in contact with the surface under investigation;
— the effective volume of the accumulation container.
The radon activity concentration in the accumulation container increases over time depending on the surface-
related exhalation rate, the volume of the accumulation container and influencing factors such as inadequate
air tightness (leakage) and back diffusion.
The increase of radon activity concentration can be fitted with an exponential function:
φ ⋅S
−λt
Ct = ⋅−1e (1)
()
()
V ⋅λ
where
λλ=+λλ+ (2)
Rn222 BV
Since the background radon activity concentration in the container is close to zero at the beginning of the
[9][10]
accumulation process, the initial slope of the curve is independent of back diffusion . Assuming that radon
loss by leakage is negligible, the accumulation phase can be approximated by a linear increase of radon
activity concentration in the accumulation container (see the example in Figure 1) as described by Formula (3):
φ ⋅S
Ct = ⋅t (3)
()
V
Figure 1 — Example of changes in radon activity concentration in the accumulation container
For outdoor measurements, the analysis of the measurement results can require detailed knowledge of climatic
conditions. For example, the radon surface exhalation rate measurements carried out during snow or rain are
only representative of these weather conditions.
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ISO 11665-7:2012(E)
For soil investigations, the surface area, topography, geology, pedology, vegetation, etc. all need to be taken
into account. The humidity content of the ground at the time of sampling may be determined (see ISO 11465).
Several measurement methods meet the requirements of this part of ISO 11665. They can be distinguished by
the way the air is sampled from the accumulation container.
5 Equipment
The apparatus shall include the following components.
a) An accumulation container with known geometric characteristics (see Figure 2): The accumulation
container characteristics shall be chosen so that any irregularities of the surface under investigation do
not introduce an uncertainty of more than 10 % into the effective volume of the accumulation container.
The effective surface of the accumulation container shall be selected to ensure that measurements are
the most representative possible of the surface under investigation (i.e. the effective surface shall be
appropriate for the surface area under investigation). The effective volume of the accumulation container
shall be at least 10 times greater than the volume of air sampled from the accumulation container by the
radon measuring device. The material used in the accumulation container shall not allow the radon to be
diffused towards the outside of the container during the accumulation period. Neither the accumulation
container material nor colour shall encourage a rise in temperature in the effective volume in the event of
exposure to sunlight. The accumulation container shall have one or two orifices with a closing system for
sampling purposes. When the accumulation container is placed on the material under investigation these
orifices shall be open to prevent overpressure in the container.
b) A homogenization system in the accumulation container: Depending on its dimensions, the container may
have a system to homogenize the entire volume of the container.
c) An air sampling device.
d) A measuring device adapted to the physical quantity to be measured.
The necessary equipment for specific measurement methods is specified in Annexes B and C.
Key
1 measuring device
2 accumulation container
3 effective volume
4 contact surface
5 effective surface
Figure 2 — Example set-up of apparatus
A single model of accumulation container shall be used when investigating a site in order to find the zones with
the highest exhalation rates.
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ISO 11665-7:2012(E)
6 Accumulation of radon in a container
6.1 Accumulation characteristics
The open face of the accumulation container shall be positioned on the surface of the material under
investigation (soil, rock, building material, etc.). The accumulation container geometry shall suit the surface
under investigation. The contact surface shall be arranged so as to ensure uniform contact between the base
of the accumulation container and the surface under investigation (weeds, pebbles, roots removed) (see
Figure 2). Any alteration to the surface under investigation shall be recorded on the results sheet (see Annex A).
Whenever possible, the surface under investigation shall be chosen so that its irregularities do not introduce an
uncertainty of more than 10 % into the effective volume of the accumulation container.
After installing and before making the accumulation container air tight on the surface under investigation, the
container shall be purged with radon-free air to ensure that the radon activity concentration is close to zero at
the beginning of the accumulation process.
6.2 Accumulation duration
The experimental results show that accumulation takes between 1 h and 3 h depending on the volume of the
accumulation container.
7 Sampling
7.1 Sampling objective
The sampling objective is to place an air sample representative of the air contained in the accumulation
container in contact with the detector of the radon measuring device.
7.2 Sampling characteristics
7.2.1 General
Sampling may be either active via pumping or passive via natural diffusion. It shall not disturb the
accumulation phenomenon.
Sampling characteristics depend on the measuring device used (see ISO 11665-5, ISO 11665-6 and
Annexes B and C).
7.2.2 Grab sampling
When grab sampling is used, the sampling shall be carried out at the beginning and before the end of the
accumulation phase. Sampling shall be carried out as specified in ISO 11665-6.
7.2.3 Continuous sampling
Continuous sampling may be
a) active, whereby the pump integrated in the radon activity concentration measuring device provides
continuous air circulation between the measuring device and the accumulation container, or
b) passive by diffusion.
Sampling shall be carried out as specified in ISO 11665-5.
© ISO 2012 – All rights reserved 5
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ISO 11665-7:2012(E)
7.3 Sampling duration
The sampling duration depends on the measuring method used (see ISO 11665-5, ISO 11665-6 and
Annexes B and C).
7.4 Volume of air sampled
The volume of air sampled depends on the measuring method used (see ISO 11665-5, ISO 11665-6 and
Annexes B and C). It shall be determined accurately. To avoid alteration of the exhalation process in the case
of grab sampling, the total volume of sampled air shall not exceed 10 % of the effective volume of the container.
8 Detection method
Various detection methods may be used to measure the radon activity concentration of the sampled air from
the accumulation container.
For grab sampling, detection methods shall be in accordance with ISO 11665-6.
For continuous sampling, detection methods shall be in accordance with ISO 11665-5.
9 Measurement
9.1 Procedure
Measurement shall be carried out as follows.
a) Select and locate the measuring place.
b) Record the location of the measuring place.
c) Prepare the surface under investigation by removing rocks, roots, etc. if necessary.
d) Install the accumulation container on the surface of the material under investigation.
e) Purge the accumulation container with radon-free air.
f) Ensure the connection between the accumulation container and the surface under investigation is air tight.
g) Record the start time (date and hour) of the accumulation process.
h) Wait for the accumulation of radon in the container.
i) Take an air sample that is representative of the air of the container.
j) Record the time (date and hour) of sampling.
k) Measure the radon activity concentration of the sampled air. In the case of continuous sampling,
measurement of the radon activity concentration shall be carried out during the accumulation process.
l) Determine the radon surface exhalation rate by calculation.
Interpretation of the results requires knowledge of the sampling and environmental conditions.
The measurement procedure for each measurement method, distinguished by the type of sampling, is specified
in Annexes B and C.
6 © ISO 2012 – All rights reserved
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ISO 11665-7:2012(E)
9.2 Influence quantities
9.2.1 General
Various quantities can lead to measurement bias that could induce non-representative results. Depending on the
measurement method and the control of usual influence quantities specified in IEC 61577-1 and ISO 11665-1,
the influence quantities specifed in 9.2.2 and 9.2.3 shall be considered in particular.
9.2.2 Influence quantities in the accumulation
The presence of the accumulation container on the surface under investigation systematically causes a
disturbance in the free surface exhalation rate.
The following quantities can have a significant influence on the final estimations and shall be limited.
a) The variations in conditions (pressure, temperature, humidity) inside and outside the accumulation
container: To minimise their effect, accumulation shall take place over a period of time with little variation
in the external and internal container conditions (heavy rain and showers shall be avoided). However, the
accumulation container may be thermally insulated.
b) Inadequate air tightness (leakages) and back diffusion induce radon loss. To minimize the effect of
leakages, improving air tightness is recommended. To minimize the effect of back diffusion, the container
shall be purged with radon-free air before beginning the accumulation process and the calculation of the
exhalation rate shall be based on the initial slope of the curve of accumulation.
9.2.3 Influence quantities in measuring the radon activity concentration
The influence quantities specified in ISO 11665-5 for continuous measurement and in ISO 11665-6 for spot
measurement shall be taken into consideration, as appropriate.
NOTE When the mass activity concentrations of radium-226 and radium-228 in the soil are the same, the radon-220
exhalation rate will be about two orders of magnitude higher than that of radon-222. Using measuring devices that do not
discriminate between these two nuclides will generate a false result.
10 Expression of results
10.1 Radon surface exhalation rate
In accordance with the measurement procedure described in 9.1, the radon surface exhalation rate, estimated
from the initial variation in radon activity concentration in the accumulation container according to time, is given
by Formula (4):
Ct()⋅V
φ = (4)
St⋅
10.2 Standard uncertainty
The standard uncertainty of φ is calculated according to ISO/IEC Guide 98-3. Examples of the calculations
of uncertainties are detailed in the various parts of ISO 11665 for each measurement method described (see
ISO 11665-5, ISO 11665-6 and Annexes B and C).
10.3 Decision threshold and detection limit
The characteristic limits associated with the measurand are calculated according to ISO 11929. Examples of
the calculations of characteristic limits are detailed in the various parts of ISO 11665 for each measurement
method described (see ISO 11665-5, ISO 11665-6 and Annexes B and C).
© ISO 2012 – All rights reserved 7
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ISO 11665-7:2012(E)
10.4 Limits of the confidence interval
The lower, φ , and upper, φ , limits of the confidence interval shall be calculated using Formulae (5) and (6)
(see ISO 11929):
φφ=−ku⋅ φω;1p =⋅ −γ 2 (5)
() ()
p
φφ=+ku⋅ φω;1q =− ⋅γ 2 (6)
()
q
where
ω =Φ yu y , Φ being the distribution function of the standardized normal distribution;
()
ω = 1 may be set if φφ≥ 4u , in which case:
()
φφ=±ku⋅ φ (7)
()
12−γ
γ = 0,05 with k =19, 6 are often chosen by default.
12−γ
11 Test report
11.1 The test report shall be in accordance with the requirements of ISO/IEC 17025 and shall contain the
following information:
a) reference to this part of ISO 11665, i.e. ISO 11665-7:2012;
b) measurement method (continuous, spot);
c) accumulation container characteristics (geometry, height, diameter, effective surface, effective volume);
d) accumulation container location;
e) accumulation container location characteristics (characteristics of the surface under investigation, etc.);
f) time of installation of the container (date and hour);
g) accumulation duration;
h) identification of the sample;
i) sampling characteristic (active or passive);
j) sampling time (date and hour);
k) duration of sampling;
l) measuring time (date and hour);
m) units in which the results are expressed;
n) test result,
φφ±u() or φ ±U , with the associated k value.
11.2 Complementary information may be provided, such as the following:
a) purpose of the measurement;
b) probabilities α, ß and (1-γ);
8 © ISO 2012 – All rights reserved
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ISO 11665-7:2012(E)
c) the decision threshold a
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 11665-7
Première édition
2012-07-15
Mesurage de la radioactivité dans
l’environnement — Air: radon 222 —
Partie 7:
Méthode d’estimation du flux
surfacique d’exhalation par la méthode
d’accumulation
Measurement of radioactivity in the environment — Air: radon-222 —
Part 7: Accumulation method for estimating surface exhalation rate
Numéro de référence
ISO 11665-7:2012(F)
©
ISO 2012
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ISO 11665-7:2012(F)
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ii © ISO 2012 – Tous droits réservés
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ISO 11665-7:2012(F)
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction . v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes, définitions et symboles . 1
3.1 Termes et définitions . 1
3.2 Symboles . 2
4 Principe de la méthode de mesure pour l’estimation du flux surfacique d’exhalation . 3
5 Équipement . 4
6 Accumulation du radon dans un conteneur . 5
6.1 Caractéristiques de l’accumulation . 5
6.2 Durée d’accumulation . 5
7 Prélèvement . 5
7.1 Objectif du prélèvement . 5
7.2 Caractéristiques du prélèvement . 6
7.3 Durée du prélèvement . 6
7.4 Volume d’air prélevé . 6
8 Méthode de détection . 6
9 Mesurage . 6
9.1 Mode opératoire . 6
9.2 Grandeurs d’influence . 7
10 Expression des résultats . 8
10.1 Flux surfacique d’exhalation du radon . 8
10.2 Incertitude type . 8
10.3 Seuil de décision et limite de détection . 8
10.4 Limites de l’intervalle de confiance . 8
11 Rapport d’essai . 8
Annexe A (informative) Exemple de Fiche des résultats de prélèvement .10
Annexe B (informative) Estimation d’un flux surfacique d’exhalation du radon en utilisant une méthode
de mesure en continu .12
Annexe C (informative) Estimation d’un flux surfacique d’exhalation du radon en utilisant une méthode
de mesure ponctuelle .18
Bibliographie .23
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ISO 11665-7:2012(F)
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est en général confiée aux
comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du comité
technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales,
en liaison avec l’ISO participent également aux travaux. L’ISO collabore étroitement avec la Commission
électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI, Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d’élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur publication
comme Normes internationales requiert l’approbation de 75 % au moins des comités membres votants.
L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de droits
de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne pas avoir
identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L’ISO 11665-7 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 85, Énergie nucléaire, technologies nucléaires
et radioprotection, sous-comité SC 2, Radioprotection.
L’ISO 11665 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Mesurage de la radioactivité dans
l’environnement — Air: radon 222:
— Partie 1: Origine du radon et de ses descendants à vie courte et méthodes de mesure associées
— Partie 2: Méthode de mesure intégrée pour la détermination de l’énergie alpha potentielle volumique
moyenne de ses descendants à vie courte
— Partie 3: Méthode de mesure ponctuelle de l’énergie alpha potentielle volumique de ses descendants à vie
courte
— Partie 4: Méthode de mesure intégrée pour la détermination de l’activité volumique moyenne du radon
avec un prélèvement passif et une analyse en différé
— Partie 5: Méthode de mesure en continu de l’activité volumique
— Partie 6: Méthode de mesure ponctuelle de l’activité volumique
— Partie 7: Méthode d’estimation du flux surfacique d’exhalation par la méthode d’accumulation
— Partie 8: Méthodologies appliquées aux investigations initiales et complémentaires dans les bâtiments
Les parties suivantes sont en cours d’élaboration:
— Partie 9: Méthode de détermination du flux d’exhalation des matériaux de construction
— Partie 10: Détermination du coefficient de diffusion du radon des matériaux imperméables par mesurage
de l’activité volumique du radon
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ISO 11665-7:2012(F)
Introduction
Les isotopes 222, 220 et 219 du radon sont des gaz radioactifs produits par la désintégration des isotopes 226,
224 et 223 du radium, lesquels sont respectivement des descendants de l’uranium 238, du thorium-232 et de
l’uranium 235 et sont tous présents dans l’écorce terrestre. Des éléments solides, eux aussi radioactifs, suivis
[1]
par du plomb stable sont produits par la désintégration du radon .
Le radon est aujourd’hui considéré comme la principale source d’exposition de l’homme au rayonnement
[2]
naturel. Le rapport de l’UNSCEAR (2006) suggère qu’au niveau mondial, le radon intervient pour environ
52 % à l’exposition moyenne globale au rayonnement naturel. L’isotope 222 (48 %) est nettement plus important
que l’isotope 220 (4 %), l’isotope 219 est quant à lui considéré comme négligeable. Pour cette raison, le terme
radon dans la présente partie de l’ISO 11665 désignera exclusivement le radon 222.
La période du radon 222 (3,8 jours) est suffisamment longue pour lui permettre de migrer dans les sols depuis
[3]
la roche qui lui a donné naissance jusqu’à l’air libre . Les atomes de radon présents dans le sol sont issus de la
désintégration du radium 226 contenu dans les grains minéraux qui se trouvent dans le milieu. Une partie de ces
atomes atteint les espaces interstitiels entre les grains, un phénomène appelé l’émanation. Une partie des atomes
[3]
produits par émanation parvient à la surface du sol par diffusion et convection, un phénomène appelé l’exhalation
[4][5]
. Ces mécanismes sont également mis en jeu dans les matériaux (matériaux de construction, murs, etc.).
La quantité de radon 222 qui arrive à l’air libre par unité de temps et par unité de surface est appelée
222
flux surfacique d’exhalation du Rn et dépend des caractéristiques physiques du sol et des conditions
météorologiques. Lorsque le sol est recouvert de neige, d’une lame d’eau ou bien est gelé, ce flux surfacique
d’exhalation peut devenir très faible.
2
En France, les valeurs du flux surfacique d’exhalation du radon 222 observées varient de 1 mBq/m /s à
2 [6][7]
100 mBq/m /s environ . Dans un sol contenant de l’uranium, un flux surfacique d’exhalation du radon 222
2
de l’ordre de 50 000 mBq/m /s peut être observé. À titre comparatif, le flux surfacique d’exhalation moyen sur
2 [8]
la surface du globe est estimé à 20 mBq/m /s par le Comité scientifique des Nations unies .
NOTE L’origine du radon 222 et de ses descendants à vie courte dans l’environnement atmosphérique ainsi que
d’autres méthodes de mesure sont décrites de manière générale dans l’ISO 11665-1.
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NORME INTERNATIONALE ISO 11665-7:2012(F)
Mesurage de la radioactivité dans l’environnement — Air:
radon 222 —
Partie 7:
Méthode d’estimation du flux surfacique d’exhalation par la
méthode d’accumulation
1 Domaine d’application
La présente partie de l’ISO 11665 donne des lignes directrices pour estimer le flux surfacique d’exhalation
du radon 222 sur une courte période de temps (quelques heures), en un point donné, à l’interface entre un
milieu (sol, roche, matériau de construction posé, mur, etc.) et l’atmosphère. Cette estimation est réalisée
en mesurant l’activité volumique du radon exhalant de la surface étudiée et accumulé dans un conteneur de
volume connu sur une période donnée.
Cette méthode n’est qu’estimative, car l’influence de nombreux paramètres est difficilement quantifiable dans
les conditions environnementales. La présente partie de l’ISO 11665 revêt cependant tout son intérêt dans
le cas d’une investigation, d’une recherche de sources ou d’une étude comparative des flux d’exhalation sur
un même site. La présente partie de l’ISO 11665 ne traite pas des conditions d’étalonnage des dispositifs
d’estimation du flux.
2
La méthode de mesure décrite s’applique aux flux d’exhalation du radon supérieurs à 5 mBq/m /s.
NOTE L’incertitude associée à l’estimation du résultat obtenu par l’application de la présente partie de l’ISO 11665 ne
permet pas de garantir que la valeur vraie du flux est incluse dans le domaine d’incertitude.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l’application du présent document. Pour les
références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence (y compris les éventuels amendements) s’applique.
ISO 11665-1, Mesurage de la radioactivité dans l’environnement — Air: radon 222 — Partie 1: Origine du radon
et de ses descendants à vie courte et méthodes de mesure associées
ISO 11665-5, Mesurage de la radioactivité dans l’environnement — Air: radon 222 — Partie 5: Méthode de
mesure en continu de l’activité volumique
ISO 11665-6, Mesurage de la radioactivité dans l’environnement — Air: radon 222 — Partie 6: Méthode de
mesure ponctuelle de l’activité volumique
ISO/CEI 17025, Exigences générales concernant la compétence des laboratoires d’étalonnages et d’essais
CEI 61577-1, Instrumentation pour la radioprotection — Instruments de mesure du radon et des descendants
du radon — Partie 1: Règles générales
3 Termes, définitions et symboles
3.1 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’ISO 11665-1 ainsi que les
suivants s’appliquent.
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ISO 11665-7:2012(F)
3.1.1
conteneur d’accumulation
conteneur possédant des caractéristiques géométriques connues, utilisé pour accumuler le radon et ayant une
face ouverte en contact avec la surface examinée
3.1.2
durée d’accumulation
temps écoulé entre la pose du conteneur après l’application de l’étanchéité et la fin du prélèvement
3.1.3
rétrodiffusion
mécanisme responsable du transport du radon de l’atmosphère du conteneur d’accumulation vers le matériau étudié
3.1.4
surface utile
surface interne de la face ouverte du conteneur en contact avec la surface étudiée
3.1.5
volume utile
volume interne disponible pour l’accumulation du radon après la pose du conteneur
3.2 Symboles
Pour les besoins du présent document, les symboles décrits dans l’ISO 11665-1 ainsi que les suivants
s’appliquent.
C
activité volumique dans le conteneur d’accumulation à l’instant t, en becquerels par mètre cube
S
surface utile, en mètres carrés
t temps écoulé depuis le début du processus d’accumulation, en secondes
U
incertitude élargie calculée par Uk=⋅u() avec k = 2
incertitude type associée au résultat du mesurage
u
()
incertitude standard relative
u
()
rel
V volume utile, en mètres cubes
λ constante de temps liée à la rétrodiffusion, par seconde
B
λ constante de désintégration du nucléide i, par seconde
i
λ constante de temps liée aux fuites, par seconde
V
f flux surfacique d’exhalation, en becquerels par mètre carré par seconde
*
φ
seuil de décision du flux surfacique d’exhalation, en becquerels par mètre carré par seconde
#
φ
limite de détection du flux surfacique d’exhalation, en becquerels par mètre carré par seconde
limite basse de l’intervalle de confiance du flux surfacique d’exhalation, en becquerels par mètre
φ
carré par seconde
limite haute de l’intervalle de confiance du flux surfacique d’exhalation, en becquerels par mètre
φ
carré par seconde
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ISO 11665-7:2012(F)
4 Principe de la méthode de mesure pour l’estimation du flux surfacique d’exhalation
La méthode de mesure pour l’estimation du flux surfacique d’exhalation est fondée sur
a) l’accumulation du radon dans un conteneur d’accumulation, exempt de radon, et appliqué sur la surface à
étudier sur une période donnée,
b) le prélèvement d’un volume d’air représentatif de l’air contenu dans le conteneur d’accumulation,
c) le mesurage de l’activité volumique du radon dans cet échantillon d’air, et
d) le calcul du flux surfacique d’exhalation.
Le flux surfacique d’exhalation est estimé à partir des éléments suivants:
a) la variation de l’activité volumique du radon à l’intérieur du conteneur d’accumulation entre deux instants donnés;
b) la surface utile du conteneur d’accumulation en contact avec la surface étudiée;
c) le volume utile du conteneur d’accumulation.
L’activité volumique du radon dans le conteneur d’accumulation croit au cours du temps en fonction du flux
d’exhalation rapporté à la surface, du volume du conteneur d’accumulation et de facteurs d’influence tels
qu’une étanchéité insuffisante et la rétrodiffusion.
L’augmentation de l’activité volumique du radon peut être estimée avec une fonction exponentielle:
φ⋅S
−λt
Ct = ⋅−1e (1)
()
( )
V ⋅λ
où
λλ=+λλ+ (2)
Rn222 BV
Comme le niveau de bruit de fond en activité volumique du radon dans le conteneur est proche de zéro au
[9][10]
début du processus d’accumulation, la pente initiale de la courbe est indépendante de la rétrodiffusion . Si
on considère les pertes de radon par fuite comme négligeables, l’accumulation peut être décrite en première
approximation par une croissance linéaire de l’activité volumique du radon dans le conteneur d’accumulation
(voir l’exemple de la Figure 1) comme décrit dans l’Équation (3):
ϕ ⋅S
Ct = ⋅t (3)
()
V
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ISO 11665-7:2012(F)
Figure 1 — Exemple des variations de l’activité volumique du radon dans le conteneur
d’accumulation
Pour les mesurages en environnement extérieur, l’analyse des résultats de la mesure peut nécessiter une
connaissance détaillée des conditions climatiques. Par exemple, les mesures du flux surfacique d’exhalation
du radon réalisées pendant des chutes de neige ou de pluie ne sont représentatives que de ces conditions
météorologiques.
Pour les études du sol, il faut tenir compte de l’aire, de la topographie, de la géologie, de la pédologie,
de la végétation, etc. La teneur en humidité de la terre au moment du prélèvement peut être déterminée
(voir ISO 11465).
Plusieurs méthodes de mesure satisfont aux exigences de la présente partie de l’ISO 11665. Elles se distinguent
par le mode de prélèvement de l’air du conteneur d’accumulation.
5 Équipement
L’appareil doit comprendre les éléments suivants:
a) Un conteneur d’accumulation, possédant des caractéristiques géométriques connues (voir Figure 2).
Les caractéristiques géométriques du conteneur d’accumulation doivent être choisies de sorte que
les éventuelles irrégularités de la surface étudiée n’introduisent pas sur le volume utile du conteneur
d’accumulation une incertitude supérieure à 10 %. La surface utile du conteneur d’accumulation doit
être choisie de manière à réaliser des mesures les plus représentatives possible de la surface à étudier
(la surface utile doit être proportionnée aux dimensions de la surface à étudier). Le volume utile du
conteneur d’accumulation doit être au moins dix fois supérieur au volume d’air prélevé dans le conteneur
d’accumulation par le dispositif de mesure du radon. Le matériau constitutif du conteneur d’accumulation
ne doit pas laisser diffuser le radon vers l’extérieur du conteneur pendant la période d’accumulation.
Le matériau et la couleur du conteneur d’accumulation ne doivent pas favoriser une élévation de la
température dans le volume utile lors d’une exposition au soleil. Le conteneur d’accumulation possède,
pour le prélèvement, un ou deux orifices munis d’un système de fermeture. Lors de la mise en place du
conteneur d’accumulation sur le matériau à étudier, ces orifices sont ouverts pour éviter une surpression
dans le conteneur.
b) Un système d’homogénéisation dans le conteneur d’accumulation. Suivant ses dimensions, le conteneur
peut être doté d’un système pour homogénéiser la totalité de son volume.
c) Un dispositif de prélèvement d’air.
d) Un dispositif de mesure adapté pour la grandeur physique à mesurer.
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ISO 11665-7:2012(F)
L’équipement nécessaire pour les méthodes de mesure spécifiques est spécifié dans les Annexes B et C.
Légende
1 dispositif de mesure
2 conteneur d’accumulation
3 volume utile
4 surface de contact
5 surface utile
Figure 2 — Exemple d’installation d’un appareil
Pour l’étude d’un site destinée à mettre en évidence des zones de plus forte exhalation, un seul modèle de
conteneur d’accumulation doit être utilisé.
6 Accumulation du radon dans un conteneur
6.1 Caractéristiques de l’accumulation
La face ouverte du conteneur d’accumulation doit être placée sur la surface du matériau à étudier (sol, roche,
matériau de construction, etc.). La géométrie du conteneur d’accumulation doit être adaptée à la surface à
étudier. La surface de contact doit être aménagée de manière à garantir un contact uniforme entre la base du
conteneur d’accumulation et la surface à étudier (enlever les mauvaises herbes, les cailloux, les racines, etc.)
(voir Figure 2). Toute modification apportée à la surface étudiée doit être reportée sur la fiche de résultats (voir
l’Annexe informative A). Dans la mesure du possible, la surface à étudier est choisie de sorte que ses irrégularités
n’introduisent pas sur le volume utile du conteneur d’accumulation une incertitude supérieure à 10 %.
Après avoir installé le conteneur d’accumulation sur la surface à étudier et avant de le rendre étanche, celui-ci
doit être purgé avec de l’air exempt de radon afin de garantir que l’activité volumique du radon est proche de
zéro au début du processus d’accumulation.
6.2 Durée d’accumulation
Les résultats expérimentaux montrent que la durée d’accumulation est comprise entre 1 h et 3 h, suivant le
volume du conteneur d’accumulation.
7 Prélèvement
7.1 Objectif du prélèvement
Le prélèvement a pour objectif d’introduire un échantillon d’air représentatif de l’air contenu dans le conteneur
d’accumulation en contact avec le détecteur du dispositif de mesure du radon.
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7.2 Caractéristiques du prélèvement
7.2.1 Généralités
Le prélèvement peut être actif (pompage) ou passif (diffusion naturelle). Il ne doit pas perturber le processus
d’accumulation.
Les caractéristiques du prélèvement dépendent du dispositif de mesure utilisé (voir ISO 11665-5, ISO 11665-6
ainsi que les Annexes B et C).
7.2.2 Prélèvement ponctuel
Pour un prélèvement ponctuel, le prélèvement est effectué au début et avant la fin de la phase d’accumulation.
Le prélèvement doit être effectué comme spécifié dans l’ISO 11665-6.
7.2.3 Prélèvement continu
Le prélèvement continu peut être:
a) actif, la pompe intégrée dans le dispositif de mesure de l’activité volumique du radon assure une circulation
en continu de l’air entre le dispositif de mesure et le conteneur d’accumulation, ou
b) passif par diffusion.
Le prélèvement doit être effectué comme spécifié dans l’ISO 11665-5.
7.3 Durée du prélèvement
La durée du prélèvement dépend de la méthode de mesure utilisée (voir ISO 11665-5, ISO 11665-6 ainsi que
les Annexes B et C).
7.4 Volume d’air prélevé
Le volume d’air prélevé dépend de la méthode de mesure utilisée (voir ISO 11665-5, ISO 11665-6 ainsi que les
Annexes B et C). Il doit être déterminé avec précision. Pour éviter toute modification du processus d’exhalation
dans le cas du prélèvement ponctuel, le volume total de l’air prélevé ne doit pas excéder 10 % du volume utile
du conteneur.
8 Méthode de détection
Différentes méthodes de détection peuvent être utilisées pour mesurer l’activité volumique du radon dans l’air
prélevé du conteneur d’accumulation.
Pour un prélèvement ponctuel, les méthodes de détection doivent être conformes à l’ISO 11665-6.
Pour un prélèvement continu, les méthodes de détection doivent être conformes à l’ISO 11665-5.
9 Mesurage
9.1 Mode opératoire
Le mesurage doit être effectué comme suit:
a) choix et localisation de l’emplacement de la mesure;
b) notification du lieu de l’emplacement de la mesure;
c) préparation de la surface à étudier en éliminant, si nécessaire, les roches, racines, etc.;
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d) pose du conteneur d’accumulation sur la surface du matériau à étudier;
e) purge du conteneur d’accumulation avec de l’air exempt de radon;
f) réalisation de l’étanchéité entre le conteneur d’accumulation et la surface à étudier;
g) notification du moment (date et heure) du début du processus d’accumulation;
h) attente de l’accumulation de radon dans le conteneur;
i) prélèvement d’un échantillon d’air représentatif de l’air du conteneur;
j) notification du moment (date et heure) du prélèvement;
k) mesurage de l’activité volumique du radon dans l’air prélevé. Dans le cas d’un prélèvement continu, le
mesurage de l’activité volumique du radon est réalisée pendant le processus d’accumulation;
l) détermination par calcul du flux surfacique d’exhalation du radon.
L’interprétation des résultats nécessite la connaissance des conditions de prélèvement et environnementales.
Le mode opératoire de mesure pour chaque méthode de mesure en fonction du type de prélèvement est décrit
dans les Annexes B et C.
9.2 Grandeurs d’influence
9.2.1 Généralités
Différentes grandeurs peuvent influencer le mesurage au point de donner lieu à des résultats non représentatifs.
Suivant la méthode de mesure et la maîtrise des grandeurs d’influence spécifiées dans la CEI 61577-1 et
l’ISO 11665-1, les grandeurs d’influence spécifiées en 9.2.2 et 9.2.3 doivent être considérées en particulier.
9.2.2 Grandeurs d’influence sur l’accumulation
La présence du conteneur d’accumulation sur la surface étudiée provoque systématiquement une perturbation
du flux surfacique d’exhalation libre.
Les grandeurs suivantes peuvent avoir une influence significative sur les estimations finales et doivent être limitées:
a) Les variations de conditions (pression, température, humidité) à l’intérieur et à l’extérieur du conteneur
d’accumulation. Pour réduire leur effet, l’accumulation doit avoir lieu pendant une période de temps au cours
de laquelle les conditions internes et externes au conteneur varient peu (les fortes pluies et les giboulées
doivent être évitées). Le conteneur d’accumulation peut toutefois être doté d’une isolation thermique.
b) Une étanchéité insuffisante (fuites) et la rétrodiffusion engendrent des pertes de radon. Il est recommandé
d’améliorer l’étanchéité afin de minimiser l’effet des fuites. Pour réduire l’effet de la rétrodiffusion, le
conteneur doit être purgé avec de l’air exempt de radon avant de commencer le processus d’accumulation
et le calcul du flux d’exhalation doit être basé sur la pente initiale de la courbe d’accumulation.
9.2.3 Grandeurs d’influence sur le mesurage de l’activité volumique du radon
Les grandeurs d’influence spécifiées dasn l’ISO 11665-5 pour le mesurage continu et dans l’ISO 11665-6 pour
le mesurage ponctuel doivent être prises en compte, le cas échéant.
NOTE Lorsque les concentrations massiques en radium 226 et en radium 228 dans le sol sont identiques, le flux
d’exhalation du radon 220 sera supérieur d’environ deux ordres de grandeur à celui du radon 222. L’utilisation de dispositifs
de mesure qui ne font pas la différence entre les deux radionucléides engendrera des résultats erronés.
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ISO 11665-7:2012(F)
10 Expression des résultats
10.1 Flux surfacique d’exhalation du radon
Conformément au mode opératoire de mesure décrit en 9.1, le flux surfacique d’exhalation du radon, estimé à
partir de la variation initiale de l’activité volumique du radon dans le conteneur d’accumulation en fonction du
temps, est obtenu par l’Équation (4):
Ct ⋅V
()
φ = (4)
St⋅
10.2 Incertitude type
L’incertitude type sur f est calculée selon le Guide ISO/CEI 98-3. Des exemples de calcul des incertitudes sont
détaillés dans les diverses parties de l’ISO 11665 pour chaque méthode de mesure décrite (voir l’ISO 11665-5,
l’ISO 11665 et les Annexes B et C).
10.3 Seuil de décision et limite de détection
Les limites des caractéristiques associées au mesurande sont calculées selon l’ISO 11929. Des exemples
de calcul des limites des caractéristiques sont détaillés dans les diverses parties de l’ISO 11665 pour chaque
méthode de mesure décrite (voir l’ISO 11665-5, l’ISO 11665-6 et les Annexes B et C).
...
Questions, Comments and Discussion
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