ISO 20044:2022
(Main)Measurement of radioactivity in the environment — Air: aerosol particles — Test method using sampling by filter media
Measurement of radioactivity in the environment — Air: aerosol particles — Test method using sampling by filter media
This document provides guidance for — the sampling process of the aerosol particles in the air using filter media. This document takes into account the specific behaviour of aerosol particles in ambient air (Annex B). — Two methods for sampling procedures with subsequent or simultaneous measurement: — the determination of the activity concentration of radionuclides bound to aerosol particles in the air knowing the activity deposited in the filter; — the operating use of continuous air monitoring devices used for real time measurement. The activity concentration is expressed in becquerel per cubic metre (Bq∙m-3). This document describes the test method to determine activity concentrations of radionuclides bound to aerosol particles after air sampling passing through a filter media designed to trap aerosol particles. The method can be used for any type of environmental study or monitoring. The test method is used in the context of a quality assurance management system (ISO/IEC 17025[2]). This document does not cover the details of measurement test techniques (gamma spectroscopy, global alpha and beta counting, liquid scintillation, alpha spectrometry) used to determine the activity deposited in the media filter, which are either based on existing standards or internal methods developed by the laboratory in charge of those measurements. Also, this document does not cover the variability of the aerosol particle sizes as given by the composition of the dust contained in ambient air[3][4]. This document does not address to sampling of radionuclides bound to aerosol particles in the effluent air of nuclear facilities [see ISO 2889:2021][5]. The procedures described here facilitate the sampling of aerosol bound radionuclides. It is supposed to conform to the national and international requirements for monitoring programmes safety standards of IAEA[6]. The characteristics of the sampling location (coordinates, type of vegetation, obstacles) need to be documented prior to commencing the monitoring. The guidelines of the World Meteorology Organization (WMO) include the criteria for representative measurements of temperature, wind-speed, wind direction, humidity and precipitation for all the weather stations in the world[7].
Mesurage de la radioactivité dans l'environnement — Air: particules d'aérosol — Méthode d’essai utilisant l’échantillonnage par un média filtrant
Le présent document fournit des recommandations pour: — le processus de prélèvement d’échantillons des particules d’aérosols dans l’air au moyen d’un média filtrant. Le présent document prend en compte le comportement spécifique des particules d’aérosols dans l’air ambiant (Annexe B); — deux méthodes de procédures d’échantillonnage avec mesurage simultané ou ultérieur: — la détermination de l’activité volumique des radionucléides liés à des particules d’aérosols dans l’air en connaissant l’activité déposée dans le filtre; — l’utilisation opérationnelle des dispositifs de surveillance continue de l’air utilisés pour les mesurages en temps réel. L’activité volumique est exprimée en becquerels par mètre cube (Bq∙m−3). Le présent document décrit la méthode d’essai pour déterminer les activités volumiques des radionucléides liés à des particules d’aérosols après un échantillonnage de l’air à travers un média filtrant conçu pour piéger les particules d’aérosols. La méthode peut être utilisée pour tout type d’étude ou de contrôle de l’environnement. La méthode d’essai est utilisée dans le cadre d’un système de management de l’assurance qualité (ISO/IEC 17025[2]). Le présent document ne traite pas des détails des techniques d’essai de mesurage (spectroscopie gamma, comptage global alpha et bêta, scintillation liquide, spectrométrie alpha) utilisées pour déterminer l’activité déposée sur le filtre, qui sont soit basées sur des normes existantes, soit sur des méthodes internes développées par le laboratoire chargé de ces mesurages. En outre, le présent document ne couvre pas la variabilité des tailles de particules d’aérosols en fonction de la composition de la poussière contenue dans l’air ambiant[3][4]. Le présent document ne traite pas de l’échantillonnage des radionucléides liés à des particules d’aérosols dans l’air des effluents des installations nucléaires [voir ISO 2889:2021][5]. Les procédures décrites ci-après facilitent l’échantillonnage des radionucléides liés aux aérosols. Elles sont considérées comme conformes aux exigences nationales et internationales relatives aux normes de sécurité des programmes de surveillance de l’AIEA[6]. Il est nécessaire de documenter les caractéristiques de l’emplacement d’échantillonnage (coordonnées, type de végétation, obstacles) avant de commencer la surveillance. Les lignes directrices de l’Organisation météorologique mondiale (OMM) comprennent les critères pour des mesurages représentatifs de la température, de la vitesse et de la direction du vent, de l’humidité et des précipitations pour toutes les stations météorologiques du monde[7].
General Information
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 20044
First edition
2022-12
Measurement of radioactivity in the
environment — Air: aerosol particles
— Test method using sampling by
filter media
Mesurage de la radioactivité dans l'environnement — Air: particules
d'aérosol — Méthode d’essai utilisant l’échantillonnage par un média
filtrant
Reference number
© ISO 2022
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Published in Switzerland
ii
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 2
4 Symbols . 5
5 Principle . 6
6 Sampling . 9
6.1 General . 9
6.2 Choice of criteria for sampling location . 9
6.3 Criteria for sampling duration . . 9
6.4 Criteria for sampling equipment . 9
6.5 Criteria for filter .12
6.6 Criteria for air volume and flow-rate measurement .12
7 From filter collecting to deferred deposited activity measurement report .12
8 Determination of the activity concentration in the air from deferred measurement
results .13
8.1 General .13
8.2 Model of evaluation . 13
8.3 Relative standard uncertainty . 14
8.4 Decision threshold . 14
8.5 Detection limit . 14
8.6 Expression of activity concentration results . 14
[11]
9 Real time measurement with continuous air monitor .14
9.1 Context . 14
9.2 Description of CAM .15
9.3 Operating use of CAM . 17
10 Quality assurance and quality control .17
10.1 General . 17
10.2 Sample identification, handling, and storage . 17
10.3 Sampling equipment . 17
10.4 Documentation and record keeping . 18
[16]
Annex A (informative) Radionuclides in the atmosphere .19
Annex B (informative) General information on aerosol behaviour .21
Annex C (informative) Example of sampling head and characterizations .25
Annex D (informative) Examples of some sampling filters characteristics .27
Annex E (informative) Example of sampling information sheet .30
Annex F (informative) Characterization of the transport line .31
Annex G (informative) Example of calculation of the activity concentration in the air from
deferred measurement .33
Annex H (informative) Illustration of CAM empirical minimum detectable activity
concentration setup and its associated response time .37
Bibliography .43
iii
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.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
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. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation on the meaning of ISO specific terms and expressions related to conformity assessment,
as well as information about ISO's adherence to the World Trade Organization (WTO) principles in the
Technical Barriers to Trade (TBT) see the following URL: www.iso.org/iso/foreword.html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 85, Nuclear energy, nuclear technologies,
and radiological protection, Subcommittee SC 2, Radiological protection.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www.iso.org/members.html.
iv
Introduction
Everyone is exposed to natural radiation. The natural sources of radiation are cosmic rays and naturally
occurring radioactive substances that exist in the earth and flora and fauna, including the human body.
Human activities involving the use of radiation and radioactive substances add to the radiation exposure
from this natural exposure. Some of those activities, such as the mining and use of ores containing
naturally occurring radioactive materials (NORM) and the production of energy by burning coal that
contains such substances, simply enhance the exposure from natural radiation sources. Nuclear power
plants and other nuclear installations use radioactive materials and produce radioactive effluent and
waste during operation and decommissioning. The use of radioactive materials in industry, agriculture
and research is expanding around the globe.
All these human activities give rise to radiation exposures that are only a small fraction of the global
average level of natural exposure. The medical use of radiation is the largest and a growing man-made
source of radiation exposure in developed countries. It includes diagnostic radiology, radiotherapy,
nuclear medicine and interventional radiology.
Radiation exposure also occurs as a result of occupational activities. It is incurred by workers in
industry, medicine and research using radiation or radioactive substances, as well as by crew during
air travel. The average level of occupational exposures is generally similar to the global average level of
[1]
natural radiation exposure .
As uses of radiation increase, so do the potential health risk and the public's concerns. Thus, all these
exposures are regularly assessed in order to:
— improve the understanding of global levels and temporal trends of public and worker exposure;
— evaluate the components of exposure so as to provide a measure of their relative importance;
— identify emerging issues that may warrant more attention and study. While doses to workers are
mostly directly measured, doses to the public are usually assessed by indirect methods using the
results of measurements of the activity concentration in or specific activity of waste, effluent and/
or environmental samples.
To ensure that the data obtained from radioactivity monitoring programs support their intended use, it
is essential that the stakeholders (for example nuclear site operators, regulatory and local authorities)
agree on appropriate methods and procedures for obtaining representative samples and for handling,
storing, preparing and measuring the test samples. An assessment of the overall measurement
uncertainty also needs to be carried out systematically. As reliable, comparable and ‘fit for purpose’
data are an essential requirement for any public health decision based on radioactivity measurements,
international standards of tested and validated radionuclide test methods are an important tool for
the production of such measurement results. The application of standards serves also to guarantee
comparability of the test results over time and between different testing laboratories. Laboratories
apply them to demonstrate their technical competences and to complete proficiency tests successfully
during interlaboratory comparisons, two prerequisites for obtaining national accreditation.
Today, over a hundred International Standards are available to testing laboratories for measuring the
activity concentration or specific activity of radionuclides in different matrices.
Generic standards help testing laboratories to manage the measurement process by setting out the
general requirements and methods to calibrate equipment and validate techniques. These standards
underpin specific standards that describe the test methods to be performed by staff, for example, for
different types of samples. The specific standards cover test methods for:
40 3 14
— naturally-occurring radionuclides (including K, H, C and those originating from the thorium and
226 228 234 238 210 210
uranium decay series, in particular Ra, Ra, U, U, Po and Pb) which can be found in
materials from natural sources or can be released from technological processes involving naturally
occurring radioactive materials (e.g. the mining and processing of mineral sands or phosphate
fertilizer production and use);
v
— human-made radionuclides, such as transuranium elements (americium, plutonium, neptunium,
3 14 90
and curium), H, C, Sr and gamma-ray emitting radionuclides found in waste, liquid and gaseous
effluent, in environmental matrices (water, air, soil and biota), in food and in animal feed as a result
of authorized releases into the environment, fallout from the explosion in the atmosphere of nuclear
devices and fallout from accidents, such as those that occurred in Chernobyl and Fukushima.
A reliable monitoring of activity concentration in the air is necessary to assess the potential human
exposure, to verify compliance with radiation protection and environmental protection regulations
or to provide guidance on reducing health risks. Accurate measurement of the activities of the
radionuclides is also needed for homeland security and in connection with the Non-Proliferation Treaty
(NPT).
NOTE The Non-Proliferation Treaty (NPT) is a landmark international treaty whose objective is to prevent
the spread of nuclear weapons and weapons technology, to promote cooperation in the peaceful uses of nuclear
energy and to further the goal of achieving nuclear disarmament and general and complete disarmament.
Many radionuclides are present in ambient air in gaseous form or bound to aerosol particles. They have
a natural or artificial origin with half-lives ranging from less than a second ( Po) to 15,7 million years
( I). Examples of activity concentration values of these background levels are presented in Annex A.
If the potential source of release is known, the measurement programme of the environment provides
data to compare the activity in the environment with the released radionuclides. In case of an
emergency, these measuring programmes provide data to calculate the expected dose.
In all cases, a correction for radon and/or radon progeny interference is taken into account when
analysing only the count results, statistics or types of particle, or when no specific information is
available, e.g. from spectrometric measurements.
The specific techniques used in a sampling programme are based on the purpose(s) of the sampling.
Even if airborne radionuclide concentrations are very low, sampling may be conducted routinely due to
the potential for high exposures and doses if an incident or accident release should occur. Sampling in
the environment can be used to determine the following parameters:
— controls of the confinement of radioactive substances;
— measurement of activity concentrations of airborne radioactive substance in the environment for
assessment of dose calculations and the recommendation of measures;
— environmental monitoring for preparedness for a nuclear/radiological emergency or making radio-
ecological investigation
The continuous measurement of radionuclides in the atmosphere enables very fast provision of
measurement data in case of an emergency. In the general measurement programme the detection of
activity concentrations near to the limit of detection is demanded. The sampling/measuring-sites have
to be distributed in such a way that the sum of the results allows an interpretation of the situation
which is representative for the area due to the meteorological conditions.
Aims are:
— monitoring of radionuclides in the atmosphere;
— trend detection;
— baseline determination;
— dose assessment in case of air contamination caused by long-distance sources (e.g. Chernobyl,
Algeciras, Fukushima, nuclear weapons, etc.);
— data collection for radio-ecological application and research.
vi
INTERNATIONAL STANDARD ISO 20044:2022(E)
Measurement of radioactivity in the environment — Air:
aerosol particles — Test method using sampling by filter
media
1 Scope
This document provides guidance for
— the sampling process of the aerosol particles in the air using filter media. This document takes into
account the specific behaviour of aerosol particles in ambient air (Annex B).
— Two methods for sampling procedures with subsequent or simultaneous measurement:
— the determination of the activity concentration of radionuclides bound to aerosol particles in
the air knowing the activity deposited in the filter;
— the operating use of continuous air monitoring devices used for real time measurement.
-3
The activity concentration is expressed in becquerel per cubic metre (Bq∙m ).
This document describes the test method to determine activity concentrations of radionuclides bound
to aerosol particles after air sampling passing through a filter media designed to trap aerosol particles.
The method can be used for any type of environmental study or monitoring.
[2]
The test method is used in the context of a quality assurance management system (ISO/IEC 17025 ).
This document does not cover the details of measurement test techniques (gamma spectroscopy,
global alpha and beta counting, liquid scintillation, alpha spectrometry) used to determine the activity
deposited in the media filter, which are either based on existing standards or internal methods
developed by the laboratory in charge of those measurements. Also, this document does not cover the
variability of the aerosol particle sizes as given by the composition of the dust contained in ambient
[3][4]
air . This document does not address to sampling of radionuclides bound to aerosol particles in the
[5]
effluent air of nuclear facilities [see ISO 2889:2021] .
The procedures described here facilitate the sampling of aerosol bound radionuclides. It is supposed to
conform to the national and international requirements for monitoring programmes safety standards
[6]
of IAEA .
The characteristics of the sampling location (coordinates, type of vegetation, obstacles) need to
be documented prior to commencing the monitoring. The guidelines of the World Meteorology
Organization (WMO) include the criteria for representative measurements of temperature, wind-speed,
[7]
wind direction, humidity and precipitation for all the weather stations in the world .
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements 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 11929-1, Determination of the characteristic limits (decision threshold, detection limit and limits of
the coverage interval) for measurements of ionizing radiation — Fundamentals and application — Part 1:
Elementary applications
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
ISO and IEC maintain terminology databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at https:// www .electropedia .org/
3.1
accuracy
closeness of agreement between a measured quantity value and the true quantity value of the
measurand
[SOURCE: ISO 2889:2021, 3.4, modified — Correction of “measured quantity” in “measured quantity
[5]
value” and “true quantity” in “true quantity value” .]
3.2
activity median aerodynamic diameter
AMAD
d̅
a,A
median aerodynamic diameter (MAD) (3.14) for the airborne activity in a given aerosol (3.4)
3.3
aerodynamic diameter
AD
d
a
-3
diameter of a sphere with density 1 000 kg·m that has
the same sedimentation velocity in quiescent air as the arbitrary particle
3.4
aerosol
system of solid and/or liquid particles suspended in air or other gas
[8]
[SOURCE: ISO 15900:2020, 3.1 ]
3.5
aerosol particle
solid or liquid particle constituents of an aerosol (3.4)
[5]
[SOURCE: ISO 2889:2021, 3.11 ]
3.6
collection efficiency of the sampling line
ratio between the concentration of aerosol particles (3.5) arriving on the media filter via the transport
line and the outdoor concentration of aerosol particles near the sampling head, for a given "size" of
aerosol particles (3.5) as part of aerosols (3.4)
3.7
collection efficiency of the filter
ratio between the amount of aerosol particles (3.5) deposited in the filter and the amount of aerosol
particles (3.5) arriving on the filter
3.8
continuous air monitor
CAM
instrument that continuously monitors the airborne activity concentration on a near real-time basis
Note 1 to entry: This approach uses continuous air monitors to assess activity concentration in air and can alarm
when predetermined levels are exceeded.
[9]
[SOURCE: ISO 16639:2017, 3.10 ]
3.9
decision threshold
value of the estimator of the measurand, which when exceeded by the result of an actual measurement
using a given measurement procedure of a measurand quantifying a physical effect, it is decided that
the physical effect is present
Note 1 to entry: The decision threshold is defined in such a way that in cases where the measurement result
exceeds the decision threshold, the probability of a wrong decision, namely that the true value of the measurand
is not zero if in fact it is zero, is less or equal to a chosen probability, α.
Note 2 to entry: If the result, A, is below the decision threshold, it is decided to conclude that the result cannot be
attributed to the physical effect; nevertheless, it cannot be concluded that it is absent.
[SOURCE: ISO 11929-1:2019, 3.12, modified — The definition and the Notes to entry have been slightly
reworded.]
3.10
detection limit
smallest true value of the measurand which ensures a specified probability of being detectable by the
measurement procedure
Note 1 to entry: With the decision threshold, the detection limit is the smallest true value of the measurand for
which the probability of wrongly deciding that the true value of the measurand is zero is equal to a specified value,
β, when, in fact, the true value of the measurand is not zero. The probability of being detectable is consequently
(1 − β).
Note 2 to entry: The terms detection limit and decision threshold are used in an ambiguous way in different
standards (e.g. standards related to chemical analysis or quality assurance). If these terms are referred to, it is
necessary to state according to which standard they are used.
[SOURCE: ISO 11929-1:2019, 3.13]
3.11
hot particle
small particle containing a specific activity significantly higher than the rest of the sample
Note 1 to entry: If not detected, the activity of the hot particle would be assigned to the total sample and,
therefore, results in a non-representative measurement.
3.12
limits of the coverage interval
values which define a coverage interval
Note 1 to entry: The limits are calculated in the ISO 11929 series to contain the true value of the measurand with
a specified probability (1 − γ).
Note 2 to entry: The definition of a coverage interval is ambiguous without further stipulations. In this document,
two alternatives, namely the probabilistically symmetric and the shortest coverage interval are used.
Note 3 to entry: The coverage interval is defined in ISO 11929-1:2019, 3.4, as the set of quantity values within
which the true value of the measurand is contained with a stated probability, based on the information available.
[SOURCE: ISO 11929-1:2019, 3.16, modified — Note 3 to entry has been added.]
3.13
measurand
quantity intended to be measured
[SOURCE: ISO 11929-1:2019, 3.3]
3.14
median aerodynamic diameter
MAD
d̅
a
value of aerodynamic diameter (3.3) for which 50 % of the quantity in a given aerosol (3.4) is associated
with particles smaller than the MAD, and 50 % of the quantity is associated with particles larger than
the MAD
3.15
minimum detectable activity concentration
time-integrated activity concentration or activity concentration measurements and their associated
coverage intervals for a given probability (1 − γ) to the detection alarm level
[11]
[SOURCE: ISO TR 22930-1:2020, 3.9 ]
3.16
mass median aerodynamic diameter
MMAD
d̅
a,m
point in an aerodynamic particle size distribution where half of the mass lies in particles with a
diameter less than the MMAD and half in particles with a diameter greater than the MMAD
[12]
[SOURCE: ISO 16972:2020, 3.140 ]
3.17
model of evaluation
set of mathematical relationships between all measured and other quantities involved in the evaluation
of measurements
[SOURCE: ISO 11929-1:2019, 3.11]
3.18
response time
time required after a step variation in the measured quantity for the output signal variation to reach a
given percentage for the first time, usually 90 %, of its final value
[5]
[SOURCE: ISO 2889:2021, 3.64 ]
3.19
sampling
collection of radioactive substances on filter, absorbers or adsorbers that is analysed for radioactive
material
3.20
sampling head
device through which aerosol particle (3.5) as part of the aerosols (3.4) in the atmosphere contained in
ambient air are pumped
3.21
standard reference conditions
STP
conditions of temperature and pressure to which measurements are referred for standardization
Note 1 to entry: Standard reference conditions used in this document are of 273,15 K temperature and
1 013,25 hPa pressure.
[13]
[SOURCE: ISO 13443:1996, Clause 3 ]
3.22
test sample
sample obtained from the collected filter by an appropriate treatment which makes it possible to
determine the activity deposited in the filter
Note 1 to entry: If no appropriate treatment is needed, the filter is the test sample.
3.23
transit time
duration corresponding to the complete scrolling of the moving filter in front of the detector, in case of
moving filter, and considering that the entire deposition area is viewed by the detector
Note 1 to entry: If v is the moving filter velocity and L the diameter of the circular area of the exposed filter or the
length of a rectangular area in the direction of the transported filter tape with a constant width w of the
D
L
exposed area below the detector then the time transit is: t = (see Clause 4)
T
ν
[11]
[SOURCE: ISO/TR 22930-1:2020, 3.13 , modified — Note 1 to entry has been modified with respect to
ISO/TR 22930-1:2020, 3.13.]
3.24
transport line
pipe or set of pipes connecting the sampling head (3.20) to the media filter
3.25
uncertainty of measurement
parameter associated with the result of measurements that characterizes the dispersion of the values
that could reasonably be attributed to the measurand (3.13)
[14]
Note 1 to entry: The uncertainty of a measurement derived according to the GUM comprises, in general, many
components. Some of these components are evaluated from the statistical distribution of the results of series of
measurements and can be characterized by experimental standard deviations. The other components, which also
can be characterized by standard deviations, are evaluated from assumed or known probability distributions
[15]
based on experience and other information .
[SOURCE: ISO 11929-1:2019, 3.10, modified — Definition and Note 3 to entry were reworded and Notes
1, 2 and 4 to entry were deleted.]
4 Symbols
Symbols used in formulae in this document are defined in Table 1.
Table 1 — Symbols used in formulae
α, β Probability of a false positive and false negative decision, respectively —
A Activity deposited in the filter at the time of measurement Bq
A* Decision threshold of the activity deposited in the media filter at the time of meas- Bq
urement
#
A Detection limit of the activity deposited in the media filter at the time of measurement Bq
a Cross section area of the suction pipe m
-3
Averaged activity concentration in the air over the sampling duration Bq·m
C
-3
Decision limit of the averaged activity concentration in the air over the sampling Bq·m
C *
duration
-3
#
Decision threshold of the averaged activity concentration in the air over the sampling Bq·m
C
duration
d Inner diameter of the pipe m
-1
λ Radioactive constant decay of the measured radionuclide s
TTabablele 1 1 ((ccoonnttiinnueuedd))
ε Collection efficiency of the sampling line —
S
Collection efficiency of the filter —
ε
F
-1 -1
η Dynamic viscosity kg∙m ∙s
G
Quantile of the standardized normal distribution for the probability p (for instance —
k
p
p = 1-α, 1-β or 1-γ/2)
L Diameter of the circular area of the exposed filter or the length of a rectangular area
in the direction of the transported filter tape with a constant width w of the exposed
m
D
area below the detector
3 -1
q Volume flow rate at standard reference conditions with T = 273,15 K and p = 1 013,25 hPa m ∙s
STP
Re Reynolds number, dimensionless —
-3
Gas density kg∙m
ρ
G
t (= T1) Sampling duration s
S
Period of time from the end of sampling to the end of the measurement s
t (= T2)
t Counting time s
C
Sampling time of CAM s
t
t Transit time of the filter s
T
Standard uncertainty of the quantity x —
ux()
ux Relative standard uncertainty of the quantity x —
()
r
V Air volume m
-1
v Moving filter velocity m∙s
-1
v Air velocity m∙s
a
Conversion factor for the measurement of the activity deposited on the media filter.
It takes into account the detector calibration, the emission intensity and various
-1
w s·Bq
correction factors useful for the measurement such as, for example, self-attenuation,
geometry correction, chemical precipitation efficiency, true coincidences
Filter tape width m
w
D
5 Principle
The activity concentration monitoring of the aerosols in the atmosphere consists of passing a known
volume of air through a filter placed in a transport line and measuring the activity deposited on this
media. In general, two methods are applied:
— A system referred to as continuous sampling and off-line measurement (see Figure 1), in which the
filter medium is collected at the end of the batch sampling process and then sent to a laboratory for
measurement of the activity deposited on it. The average activity concentrations over the sampling
period can be determined only when the measurement result of the activity deposited on the filter
is available;
Key
P1 sampling phase
P2 filter collecting, packaging, transfer and conservation phase
P3 filter treatment and activity determination phase
sampling duration
T
period of time from the end of sampling to the end of the measurement
T
A1 activity result of the test sample at the time of measurement
A activity deposited on and in the filter media at the time of sampling (deduced from A1)
1 sampling head
2 transport line
3 filter holder
4 filter
5 pump and flow meter
6 filter packaging and transport box
7 treatment of the filter for sampling test
8 test sample
9 activity measurement device
Figure 1 — Principle of continuous sampling with deferred measurement
[10]
[SOURCE: NF M 60-760]
— Another system referred to as real-time measurement using continuous air monitors (CAM) for
aerosol particles (see Figure 2), which consists of continuously and simultaneously measuring the
volume of air passing through the filter and the activity deposited therein by a radiation detector.
[10][11]
The results of the activity concentrations are made available in real time .
Key
1 sampling head
2 transport line
3 filter holder
4 filter
5 pump and flow meter
6 radiation detector
A activity deposited on the filter
Figure 2 — Principle of continuously sampling and simultaneous detection
The determination of the activity concentration requires the knowledge of the various parameters
regarding
— the sampling process: the representativeness of the sampling location, the capture efficiency of the
transport line, the trapping efficiency of the filter, the volume of air sampled and their respective
uncertainties, and
— the activity measurement process: the treatment efficiency (if needed) of the filter, the activity
deposited on the filter at the end of the sampling period and their associated characteristic limits
(decision threshold, detection limit and limits of the coverage interval) for the deferred measurement
method and the CAM performance for real-time measurement.
6 Sampling
6.1 General
Sampling has to be continuous when measurement is performed simultaneously. In addition, a
daily or weekly sampling period may be acceptable (except for very short-lived radionuclides) when
measurements are performed after sampling. Monthly or quarterly sampling can be acceptable for
areas in which average activity concentrations of airborne radioactive material are expected to be
-3
below a few mBq∙m .
6.2 Choice of criteria for sampling location
If the measurement results should be representative for a large area, the directives of the WMO
[7]
should be taken as a guideline for the choice of a sampling site for aerosol bound radionuclides. The
representativeness of an observation is the degree to which it accurately describes the value of the
variable needed for a specific purpose. Therefore, it is not a fixed quality of any observation, but results
from joint appraisal of instrumentation, measurement interval and exposure against the requirements
of some particular application. For instance, synoptic observations should typically be representative
of an area up to 100 km around the station, but for small-scale or local applications the considered area
can have dimensions of 10 km or less.
Each sampling location, as well as their number, shall be chosen according to environmental monitoring
objectives and strategies, in particular:
— monitoring the environment around nuclear sites;
— monitoring of sites with a problem of additional natural radioactivity due to their present or past
activities;
— monitoring activity concentration on a national scale (regional background levels, radiological
events).
Their location depends on the topography, the climate, types of environment (industrial, agricultural,
accessibility, etc.), the potential discharge points, etc.
If a potential source of release is monitored, the sampling locations should be chosen so that the
area surrounding the sampling air intake is free of any obstructions. If this condition cannot be met
omnidirectionally, it shall be met for the most likely and least likely wind direction from the source of
release to be monitored. In case of the continuous release of radionuclides the probability of sampling
radionuclides bound to aerosol particles are related to the wind direction. The selection of the sampling
site should therefore follow the results of the statistical distribution of wind directions.
6.3 Criteria for sampling duration
The sampling duration should be based on hazard levels, purposes of sampling and required detection
limit of the air activity concentration as related to radiation protection goals. If the sample duration
is significantly longer than the half-lives of the radionuclides the probability of the detection will be
worse meaning high detection limits.
6.4 Criteria for sampling equipment
The sampling equipment consists of a pump for drawing in air, a filter to collect aerosol particles and
its holder, a transport line, and the sampling head (see Figures 1 and 2). Compromising influences from
walls, roofs, pipes etc. need to be avoided.
The size spectrum of airborne particulate extracted from the air is largely determined by the shape
of the sampling head as well as the air intake velocity in the sampling head and the air velocity at the
time of sampling. The air sampling shall not disturb the environment to be monitored; it shall allow the
collection of the respirable aerosol particles (<10 µm).
If it is inadvisable to install the sampling equipment outdoors due to the local weather conditions,
the sampling equipment is sheltered by a building or a stable weather-shield. Installing the sampling
head outside on a flat roof in a vertical and axisymmetric manner independent of the wind direction
offers the optimal solution. In order to minimize the possible influence of turbulences along the edges
of the roof, the sampling head shall be installed in the centre of the roof. Setting up a sampling head
on a roof may be impossible due to details of the construction. In such a case, mounting the sampling
head to an outside wall can be justified in the context of the general monitoring of radioactivity in the
environment. The sampling head may also be mounted to an outside wall of the sheltering building and
the air is channelled to a filter via a short supply pipe connected to the air transport line.
Other factors for consideration when placing samplers inside a building include the following:
— High-volume samplers are installed in such a way that their exhaust is directed downstream from
the sample collector to avoid sampling their own exhaust air.
— If a sampler is operated on a horizontal surface (e.g. a roof), the outlet of air after passing the filter
should not be directed to this surface where it could cause localized excessive air concentration
from re-suspended surface contamination.
The sampling head design shall allow obtaining a sample as representative as possible of the ambient
air regarding the aerosol particle size spectrum. It is recommended that this representativeness be the
subject of a characterization at the sampling rate with standard reference conditions (STP) or of an
intercomparison of the sampling devices (see Annex C).
The sampling head should be placed on open field representing a surface where obstacles are situated
at a minimum distance equal to at least 10 times their height.
An obstacle-free sphere with a diameter of 1 m around the sampling head is recommended.
To minimize the effect of resuspension of aerosol particles deposited on the ground surface, the air
intake shall be at a minimum height of 1,5 m from the nearest ground surface.
If samplers are placed in a building the inlet duct should not be at the far side (lee-side) relative
to the location of a known emitter, due to the risk of turbulences causing deviations from the
representativeness.
A sufficiently large distance between the sampling head and the air outlet is required to prevent exhaust
air from being drawn again into the sampler.
The sampling head should be shielded against the intrusion of rain drops or snow flakes. Consideration
should be given to installing an insect screen, depending on local conditions. The air vent material and
mesh size require careful consideration, usually in consultation with the manufacturer, for example
a corrosion resistant grille with a mesh width of 5 mm. The influence of the grille on the collection
efficiency has to be taken into account by a calibration procedure. The inlet duct of the air transport
line needs to be heatable in order to prevent condensation effects on the pipes and the filter at times of
temperatures below the dew point. The corrosion-resistant filter holder has a mechanical strength to
cope with pressure drop induced by the filter and accumulated aerosols, has to support the filter and
should be fitted with a seal that excludes the possibility of air not filtered to enter the pipe.
In general, the representativeness of sampling is also related to the radionuclide to be measured and
the filter used. The particle size distribution of different aerosol particle bound nuclides in the air is
different, and the collection efficiency of aerosol particles with different particle sizes is dependent on
the filter material. The procedure of collecting samples alters the size distribution of aerosol particles
in the air sample compared to their original distribution in the outside air. Key-variables influencing
the representativeness of aerosol particle sampling are: air movements in the atmosphere, eddies,
the spatial structure of the entire sampling site and its influences on the atmospheric airflow, the
distribution of particle sizes, the surface-to-mass ratio of the particles, the geometry of the sampling
device, and the volume flow-rate of the sampled air.
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 20044
Première édition
2022-12
Mesurage de la radioactivité dans
l'environnement — Air: particules
d'aérosol — Méthode d’essai utilisant
l’échantillonnage par un média filtrant
Measurement of radioactivity in the environment — Air: aerosol
particles — Test method using sampling by filter media
Numéro de référence
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CH-1214 Vernier, Genève
Tél.: +41 22 749 01 11
E-mail: copyright@iso.org
Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives .1
3 Termes et définitions . 2
4 Symboles . 5
5 Principe. 6
6 Échantillonnage .9
6.1 Généralités . 9
6.2 Choix des critères relatifs à l’emplacement de l’échantillonnage . 9
6.3 Choix de la durée de l’échantillonnage . 9
6.4 Choix de l’échantillonneur . 9
6.5 Choix du filtre .12
6.6 Critères de mesurage du volume et du débit d’air .12
7 De la collecte des filtres au rapport de mesurage en différé de l’activité déposée .13
8 Détermination de l’activité volumique dans l’air à partir des résultats de mesurage
en différé .14
8.1 Généralités . 14
8.2 Modèle d’évaluation . 14
8.3 Incertitude-type relative . 14
8.4 Seuil de décision . 15
8.5 Limite de détection . 15
8.6 Expression des résultats des activités volumiques . 15
[11]
9 Mesurage en temps réel avec dispositif de surveillance d’air en continu .15
9.1 Contexte . 15
9.2 Description du CAM . 16
9.3 Utilisation opérationnelle des CAM . 18
10 Assurance qualité et contrôle qualité .18
10.1 Généralités . 18
10.2 Identification, manipulation et stockage des échantillons . 18
10.3 Échantillonneur . 18
10.4 Documentation et consignation d’enregistrements . 19
[16]
Annexe A (informative) Radionucléides dans l’atmosphère .21
Annexe B (informative) Informations générales sur le comportement de l’aérosol .23
Annexe C (informative) Exemple de tête d’échantillonnage et caractérisations .27
Annexe D (informative) Exemples de caractéristiques de quelques filtres de prélèvement .29
Annexe E (informative) Exemple de fiche d’échantillonnage .32
Annexe F (informative) Caractérisation de la ligne de transport .33
Annexe G (informative) Exemple de calcul de l’activité volumique dans l’air à partir
d’un mesurage différé .35
Annexe H (informative) Illustration de la configuration de l’activité volumique minimale
détectable empirique par CAM et du temps de réponse associé .39
Bibliographie .45
iii
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 (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient en particulier de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document
a été rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2
(voir www.iso.org/directives).
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. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l’élaboration du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l’ISO (voir www.iso.org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la signification des termes et expressions spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation de
la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion de l’ISO aux principes de l’OMC concernant
les obstacles techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: www.iso.org/iso/fr/foreword.html.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 85, Énergie nucléaire, technologies
nucléaires, et radioprotection, sous-comité SC 2, Radioprotection.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l’adresse www.iso.org/members.html.
iv
Introduction
Tout individu est exposé à des rayonnements naturels. Les sources naturelles de rayonnement sont les
rayons cosmiques et les substances radioactives naturellement présentes dans la terre, la faune et la
flore, y compris le corps humain. Les activités anthropiques impliquant l’utilisation de rayonnements
et de substances radioactives s’ajoutent à l’exposition aux rayonnements résultant de cette exposition
naturelle. Certaines de ces activités, dont l’exploitation minière et l’utilisation de minerais contenant des
matières radioactives naturelles (NORM) ainsi que la production d’énergie par combustion de charbon
contenant ces substances, ne font qu’augmenter l’exposition aux sources naturelles de rayonnement. Les
centrales électriques nucléaires et autres installations nucléaires emploient des matières radioactives
et génèrent des effluents et des déchets radioactifs dans le cadre de leur exploitation et de leur
déclassement. L’utilisation de matières radioactives dans les secteurs de l’industrie, de l’agriculture et
de la recherche connaît un essor mondial.
Toutes ces activités anthropiques provoquent des expositions aux rayonnements qui ne représentent
qu’une petite fraction du niveau moyen mondial d’exposition naturelle. Dans les pays développés,
l’utilisation des rayonnements à des fins médicales représente la plus importante source anthropique
d’exposition aux rayonnements et qui de plus ne cesse d’augmenter. Ces applications médicales englobent
le diagnostic radiologique, la radiothérapie, la médecine nucléaire et la radiologie interventionnelle.
L’exposition aux rayonnements découle également d’activités professionnelles. Elle est subie par les
employés des secteurs de l’industrie, de la médecine et de la recherche qui utilisent des rayonnements
ou des substances radioactives, ainsi que par le personnel navigant pendant les voyages aériens. Le
niveau moyen des expositions professionnelles est généralement similaire au niveau moyen mondial
[1]
des expositions naturelles aux rayonnements .
Du fait de l’utilisation croissante des rayonnements, le risque pour la santé et les préoccupations du
public augmentent. Par conséquent, toutes ces expositions sont régulièrement évaluées afin:
— de mieux connaître les niveaux mondiaux et les tendances temporelles de l’exposition du public et
des salariés;
— d’évaluer les composantes de l’exposition et de chiffrer leur importance relative;
— d’identifier de nouvelles problématiques qui peuvent mériter une plus grande attention et une
surveillance. Alors que les doses reçues par les travailleurs sont le plus souvent mesurées directement,
celles reçues par le public sont habituellement évaluées par des méthodes indirectes qui consistent
à exploiter les résultats des mesurages de l’activité volumique ou de l’activité spécifique de déchets,
d’effluents et/ou d’échantillons environnementaux.
Afin de garantir que les données obtenues dans le cadre de programmes de surveillance de la
radioactivité permettent de répondre à l’objectif de l’évaluation, il est primordial que les parties
prenantes (par exemple les exploitants de sites nucléaires, les organismes de réglementation et les
autorités locales) conviennent de méthodes et de procédures appropriées pour obtenir des échantillons
représentatifs, ainsi que pour la manipulation, le stockage, la préparation et le mesurage des échantillons
pour essai. Il est également nécessaire de procéder systématiquement à une évaluation de l’incertitude
globale de mesure. Pour toute décision en matière de santé publique s’appuyant sur des mesures de
la radioactivité, il est capital que les données soient fiables, comparables et adéquates par rapport à
l’objectif de l’évaluation; c’est pourquoi les Normes internationales spécifiant des méthodes d’essai des
radionucléides qui ont été vérifiées par des essais et validées sont un outil important dans l’obtention
de tels résultats de mesure. L’application de normes permet également de garantir la comparabilité des
résultats d’essai dans le temps et entre différents laboratoires d’essai. Les laboratoires les appliquent
pour démontrer leurs compétences techniques et pour passer les essais d’aptitude lors d’études
interlaboratoires, deux conditions préalables à l’obtention d’une accréditation nationale.
À l’heure actuelle, plus d’une centaine de Normes internationales sont à la disposition des laboratoires
d’essai pour leur permettre de mesurer l’activité volumique ou l’activité spécifique de radionucléides
dans différentes matrices.
v
Les normes générales aident les laboratoires d’essai à maîtriser le processus de mesurage en définissant
les exigences et méthodes générales d’étalonnage des appareils et de validation des techniques. Ces
normes viennent à l’appui de normes spécifiques qui décrivent les méthodes d’essai à mettre en œuvre
par le personnel, par exemple pour différents types d’échantillons. Les normes spécifiques couvrent les
méthodes d’essai relatives aux:
40 3 14
— radionucléides naturels (le K, le H, le C et les radionucléides des familles radioactives du thorium
226 228 234 238 210 210
et de l’uranium, notamment le Ra, le Ra, le U, le U, le Po et le Pb) qui peuvent être
retrouvés dans des matériaux issus de sources naturelles ou qui peuvent être émis par des procédés
technologiques impliquant des matières radioactives naturelles (par exemple l’exploitation minière
et le traitement des sables minéraux ou la production et l’utilisation d’engrais phosphatés);
— radionucléides artificiels, tels que les éléments transuraniens (américium, plutonium, neptunium,
3 14 90
curium), le H, le C, le Sr et les radionucléides émetteurs gamma retrouvés dans les déchets,
les effluents liquides et gazeux, dans les matrices environnementales (telles que l’eau, l’air, le sol,
le biote), dans l’alimentation et dans les aliments pour animaux à la suite de rejets autorisés dans
l’environnement, d’une contamination par des retombées radioactives engendrées par l’explosion
dans l’atmosphère de dispositifs nucléaires et d’une contamination par des retombées radioactives
résultant d’accidents tels que ceux qui se sont produits à Tchernobyl et à Fukushima.
Une surveillance fiable de l’activité volumique dans l’air est nécessaire pour évaluer le niveau potentiel
d’exposition des êtres humains, vérifier la conformité à la législation en matière d’environnement et
de radioprotection ou donner des recommandations relatives à la réduction des risques pour la santé.
Un mesurage exact de l’activité des radionucléides est également nécessaire pour la sécurité intérieure
et dans le cadre du traité de non-prolifération (TNP).
NOTE Le traité sur la non-prolifération des armes nucléaires (TNP) est un traité international historique
dont l’objectif est de prévenir la multiplication des armes et de la technologie des armes nucléaires, de promouvoir
la coopération dans les utilisations pacifiques de l’énergie nucléaire et de favoriser la réalisation du désarmement
nucléaire et du désarmement général et complet.
De nombreux radionucléides sont présents dans l’air ambiant sous forme gazeuse ou liés à des particules
d’aérosols. Ils ont une origine naturelle ou artificielle et leurs périodes radioactives s’échelonnent entre
214 129
moins d’une seconde ( Po) et 15,7 millions d’années ( I). L’Annexe A présente des exemples de
valeurs d’activité volumique de ces niveaux de bruit de fond.
Si la source potentielle de rejet est connue, le programme de mesurage de l’environnement fournit des
données permettant de comparer l’activité dans l’environnement avec les radionucléides rejetés. En
cas d’urgence, ces programmes de mesurage fournissent des données permettant de calculer la dose
prévisionnelle.
Une correction pour l’interférence du radon et/ou des descendants du radon est prise en compte dans
tous les cas lors de l’analyse des seuls résultats du comptage, des statistiques ou des types de particules
ou lorsqu’il n’y a pas d’informations spécifiques disponibles, par exemple à partir de mesurages
spectrométriques.
Les techniques spécifiques utilisées dans un programme d’échantillonnage sont basées sur le ou les
buts de l’échantillonnage. Même si des concentrations de radionucléides dans l’air sont très faibles,
l’échantillonnage peut être réalisé de manière régulière en raison du risque d’expositions et de doses
élevées si un rejet à la suite d’un incident ou d’un accident venait à se produire. L’échantillonnage dans
l’environnement peut être utilisé pour déterminer les paramètres suivants:
— contrôles du confinement des substances radioactives;
— mesurage, dans l’environnement, des activités volumiques d’une substance radioactive en
suspension dans l’air à des fins d’évaluation des calculs de dose et de recommandation de mesures;
— surveillance de l’environnement pour la préparation d’une urgence nucléaire/radiologique ou pour
une étude radio-écologique.
vi
Le mesurage en continu des radionucléides dans l’atmosphère permet de fournir très rapidement
les données de mesurage en cas d’urgence. Dans le programme de mesurage général, la détection
des activités volumiques proches de la limite de détection est exigée. Les sites d’échantillonnage/de
mesurage sont à répartir de manière à ce que la somme des résultats permette une interprétation de la
situation qui soit représentative de la zone compte tenu des conditions météorologiques.
Les objectifs sont les suivants:
— la surveillance des radionucléides dans l’atmosphère;
— la détection de tendances;
— la détermination de l’activité de référence;
— l’évaluation de la dose en cas de contamination de l’air causée par des sources lointaines (par exemple
Tchernobyl, Algésiras, Fukushima, armes nucléaires, etc.);
— la collecte de données pour l’application et la recherche radio-écologique.
vii
NORME INTERNATIONALE ISO 20044:2022(F)
Mesurage de la radioactivité dans l'environnement —
Air: particules d'aérosol — Méthode d’essai utilisant
l’échantillonnage par un média filtrant
1 Domaine d’application
Le présent document fournit des recommandations pour:
— le processus de prélèvement d’échantillons des particules d’aérosols dans l’air au moyen d’un média
filtrant. Le présent document prend en compte le comportement spécifique des particules d’aérosols
dans l’air ambiant (Annexe B);
— deux méthodes de procédures d’échantillonnage avec mesurage simultané ou ultérieur:
— la détermination de l’activité volumique des radionucléides liés à des particules d’aérosols dans
l’air en connaissant l’activité déposée dans le filtre;
— l’utilisation opérationnelle des dispositifs de surveillance continue de l’air utilisés pour les
mesurages en temps réel.
−3
L’activité volumique est exprimée en becquerels par mètre cube (Bq∙m ).
Le présent document décrit la méthode d’essai pour déterminer les activités volumiques des
radionucléides liés à des particules d’aérosols après un échantillonnage de l’air à travers un média
filtrant conçu pour piéger les particules d’aérosols. La méthode peut être utilisée pour tout type d’étude
ou de contrôle de l’environnement.
La méthode d’essai est utilisée dans le cadre d’un système de management de l’assurance qualité
[2]
(ISO/IEC 17025 ).
Le présent document ne traite pas des détails des techniques d’essai de mesurage (spectroscopie
gamma, comptage global alpha et bêta, scintillation liquide, spectrométrie alpha) utilisées pour
déterminer l’activité déposée sur le filtre, qui sont soit basées sur des normes existantes, soit sur
des méthodes internes développées par le laboratoire chargé de ces mesurages. En outre, le présent
document ne couvre pas la variabilité des tailles de particules d’aérosols en fonction de la composition
[3][4]
de la poussière contenue dans l’air ambiant . Le présent document ne traite pas de l’échantillonnage
des radionucléides liés à des particules d’aérosols dans l’air des effluents des installations nucléaires
[5]
[voir ISO 2889:2021] .
Les procédures décrites ci-après facilitent l’échantillonnage des radionucléides liés aux aérosols.
Elles sont considérées comme conformes aux exigences nationales et internationales relatives aux
[6]
normes de sécurité des programmes de surveillance de l’AIEA .
Il est nécessaire de documenter les caractéristiques de l’emplacement d’échantillonnage (coordonnées,
type de végétation, obstacles) avant de commencer la surveillance. Les lignes directrices de l’Organisation
météorologique mondiale (OMM) comprennent les critères pour des mesurages représentatifs de la
température, de la vitesse et de la direction du vent, de l’humidité et des précipitations pour toutes les
[7]
stations météorologiques du monde .
2 Références normatives
Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu’ils constituent, pour tout ou partie de leur
contenu, des exigences 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 s’applique (y compris les
éventuels amendements).
ISO 11929-1, Détermination des limites caractéristiques (seuil de décision, limite de détection et extrémités
de l'intervalle élargi) pour mesurages de rayonnements ionisants — Principes fondamentaux et applications
— Partie 1: Applications élémentaires
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s’appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https:// www .iso .org/ obp;
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse https:// www .electropedia .org/ .
3.1
exactitude
étroitesse de l’accord entre une valeur mesurée et une valeur vraie d’un mesurande
[5]
[SOURCE: ISO 2889:2021, 3.4 ]
3.2
diamètre aérodynamique médian en activité
DAMA
d̅
a,A
diamètre aérodynamique médian (DAM) (3.14) de l’activité dans l’air d’un aérosol donné (3.4)
3.3
diamètre aérodynamique
AD
d
a
diamètre d’une sphère d’une masse
−3
volumique de 1 000 kg·m ayant la même vitesse de sédimentation dans l’air au repos que la particule
considérée
3.4
aérosol
système de particules solides et/ou liquides en suspension dans l’air ou dans un autre gaz
[8]
[SOURCE: ISO 15900:2020, 3.1 ]
3.5
particule d’aérosol
particule solide ou liquide constituant l’aérosol (3.4)
[5]
[SOURCE: ISO 2889:2021, 3.11 ]
3.6
efficacité de collecte de la ligne d’échantillonnage
rapport entre la concentration des particules d’aérosols (3.5) arrivant sur le filtre via la ligne de transport
et la concentration extérieure des particules d’aérosols à proximité de la tête d’échantillonnage, pour
une « taille » donnée de particules d’aérosols (3.5) constituant les aérosols (3.4)
3.7
efficacité de collecte du filtre
rapport entre la quantité de particules d’aérosols (3.5) déposées sur le filtre et la quantité de particules
d’aérosols (3.5) arrivant sur le filtre
3.8
dispositif de surveillance de l’air en continu
CAM
instrument qui surveille en continu l’activité volumique dans l’air sur une base de temps quasi réel
Note 1 à l'article: Cette approche utilise des dispositifs de surveillance de l’air en continu pour évaluer l’activité
volumique dans l’air et peut émettre une alarme quand des niveaux prédéterminés sont dépassés.
[9]
[SOURCE: ISO 16639:2017, 3.10 ]
3.9
seuil de décision
valeur de l’estimateur du mesurande telle que, quand le résultat d’une mesure réelle utilisant une
procédure de mesure donnée d’un mesurande quantifiant le phénomène physique lui est supérieur, on
décide que le phénomène physique est présent
Note 1 à l'article: Le seuil de décision est défini de manière que, dans le cas où le résultat du mesurage dépasse le
seuil de décision, la probabilité d’une décision erronée, c’est-à-dire que la valeur vraie du mesurande ne soit pas
nulle alors qu’elle l’est en réalité, reste inférieure ou égale à la probabilité choisie, α.
Note 2 à l'article: Si le résultat, A, est inférieur au seuil de décision, on décide de conclure que le résultat ne peut
être attribué à l’effet physique. Néanmoins il ne peut pas être conclu que cet effet est absent.
[SOURCE: ISO 11929-1:2019, 3.12, modifiée — La définition et les Notes à l’article ont été légèrement
reformulées.]
3.10
limite de détection
plus petite valeur vraie du mesurande qui garantit une probabilité spécifiée qu’il soit détectable par la
méthode de mesure
Note 1 à l'article: Avec le seuil de décision, la limite de détection est la plus petite valeur vraie du mesurande
pour laquelle la probabilité de décider de façon erronée que la valeur vraie du mesurande est nulle est égale à
une valeur spécifiée, β, quand, en réalité, la valeur vraie du mesurande n’est pas nulle. La probabilité qu’il soit
détectable est par conséquent de (1 − β).
Note 2 à l'article: Les termes «limite de détection» et «seuil de décision» sont utilisés de façon ambiguë dans
différentes normes (par exemple les normes liées à l’analyse chimique ou à l’assurance de la qualité). En cas de
référence à ces termes, il est nécessaire de préciser la norme à laquelle ils se rapportent.
[SOURCE: ISO 11929-1:2019, 3.13]
3.11
particule chaude
petite particule contenant une activité spécifique nettement supérieure au reste de l’échantillon
Note 1 à l'article: Si elle n’est pas détectée, l’activité de la particule chaude est attribuée à l’échantillon total et,
par conséquent, donne lieu à un mesurage non représentatif.
3.12
limites de l’intervalle élargi
valeurs qui définissent un intervalle élargi
Note 1 à l'article: Les limites sont calculées dans la série ISO 11929 de manière à contenir la valeur vraie du
mesurande avec une probabilité spécifiée (1 − γ).
Note 2 à l'article: La définition d’un intervalle élargi est ambiguë en l’absence d’informations complémentaires.
Dans le présent document, on utilise deux alternatives, à savoir l’intervalle élargi probabilistiquement symétrique
et l’intervalle élargi le plus court.
Note 3 à l'article: L’intervalle élargi est défini dans l’ISO 11929-1:2019, 3.4, comme étant l’ensemble des valeurs
au sein duquel la valeur vraie du mesurande est contenue avec une probabilité déterminée, basé sur l’information
disponible.
[SOURCE: ISO 11929-1:2019, 3.16, modifiée — La Note 3 à l’article a été ajoutée.]
3.13
mesurande
grandeur que l’on veut mesurer
[SOURCE: ISO 11929-1:2019, 3.3]
3.14
diamètre aérodynamique médian
DAM
d̅
a
valeur du diamètre aérodynamique (3.3) pour laquelle 50 % de la quantité d’un aérosol (3.4) donné est
associée à des particules plus petites que le DAM et 50 % de la quantité est associée à des particules
plus grandes que le DAM
3.15
activité volumique minimale détectable
mesurages de l’activité volumique intégrée dans le temps ou de l’activité volumique et leurs intervalles
élargis associés pour une probabilité donnée (1 − γ) correspondant au niveau d’alarme de détection
[11]
[SOURCE: ISO TR 22930-1:2020, 3.9 ]
3.16
diamètre aérodynamique médian en masse
DAMM
d̅
a,m
point dans une distribution granulométrique aérodynamique où la moitié de la masse est constituée
de particules avec un diamètre inférieur au DAMM et l’autre moitié, de particules avec un diamètre
supérieur au DAMM
[12]
[SOURCE: ISO 16972:2020, 3.140 ]
3.17
modèle d’évaluation
ensemble de relations mathématiques entre toutes les grandeurs mesurées et les autres grandeurs
impliquées dans l’évaluation de la mesure
[SOURCE: ISO 11929-1:2019, 3.11]
3.18
temps de réponse
temps nécessaire, après une variation brusque de la grandeur à mesurer, pour que la variation du signal
de sortie atteigne pour la première fois un pourcentage donné, en général 90 %, de sa valeur finale
[5]
[SOURCE: ISO 2889:2021, 3.64 ]
3.19
échantillonnage
prélèvement de substances radioactives sur un filtre, des absorbeurs ou adsorbeurs et qui sont
analysées pour déterminer leur matière radioactive
3.20
tête d’échantillonnage
dispositif à travers lequel les particules d’aérosols (3.5) constituant les aérosols (3.4) de l’atmosphère
contenue dans l’air ambiant sont aspirées
3.21
conditions normales de référence
STP
valeurs de température et de pression qui font référence lors des mesurages
Note 1 à l'article: Les conditions normales de référence utilisées dans le présent document sont de 273,15 K de
température et de 1 013,25 hPa de pression.
[13]
[SOURCE: ISO 13443:1996, Article 3 ]
3.22
échantillon pour essai
échantillon obtenu, à partir du filtre de prélèvement, par un traitement approprié qui permet de
déterminer l’activité déposée sur le filtre
Note 1 à l'article: Si aucun traitement approprié n’est nécessaire, le filtre est l’échantillon pour essai.
3.23
temps de transit
dans le cas d’un filtre déroulant, durée correspondant au défilement complet du filtre devant le
détecteur en considérant que ce dernier voit la totalité de la surface de dépôt
Note 1 à l'article: Si v est la vitesse de déroulement du filtre et L le diamètre de la zone circulaire du filtre exposé
ou la longueur d’une zone rectangulaire dans le sens de la bande filtrante transportée avec une largeur constante,
L
w , de la zone exposée sous le détecteur, le temps de transit est alors t = (voir Article 4).
D T
ν
[11]
[SOURCE: ISO/TR 22930-1:2020, 3.13 , modifiée — La Note 1 à l'article a été modifiée par rapport à
l'ISO/TR 22930-1:2020, 3.13.]
3.24
ligne de transport
tube ou ensemble de tubes reliant la tête d’échantillonnage (3.20) au filtre
3.25
incertitude de mesure
paramètre, associé au résultat d’un mesurage, qui caractérise la dispersion des valeurs qui pourraient
raisonnablement être attribuées au mesurande (3.13)
[14]
Note 1 à l'article: L’incertitude d’une mesure obtenue selon le GUM comprend, en général, de nombreuses
composantes. Certaines sont évaluées à partir de la distribution statistique des résultats de séries de mesurages
et peuvent être caractérisées par des écarts-types expérimentaux. Les autres composantes, qui peuvent aussi
être caractérisées par des écarts-types, sont évaluées sur la base de lois de probabilité admises ou connues,
[15]
d’après l’expérience acquise et d’après d’autres informations .
[SOURCE: ISO 11929-1:2019, 3.10, modifié — La définition et la Note 3 à l’article ont été reformulées et
les Notes 1, 2 et 4 à l’article ont été supprimées.]
4 Symboles
Les symboles utilisés dans les formules du présent document sont définis dans le Tableau 1.
Tableau 1 — Symboles utilisés dans les formules
α, β Probabilité respectivement d’une décision de faux positif et d’une décision de faux —
négatif
A Activité déposée sur le filtre à l’instant du mesurage Bq
A* Seuil de décision de l’activité déposée sur le filtre à l’instant du mesurage Bq
#
A Limite de détection de l’activité déposée sur le filtre à l’instant du mesurage Bq
a Aire de la section transversale du tube d’aspiration m
TTabableleaauu 1 1 ((ssuuiitte)e)
−3
Activité volumique moyenne dans l’air pendant la durée d’échantillonnage Bq·m
C
−3
Limite de décision de l’activité volumique moyenne dans l’air pendant la durée Bq·m
C *
d’échantillonnage
−3
# Seuil de décision de l’activité volumique moyenne dans l’air pendant la durée Bq·m
C
d’échantillonnage
d Diamètre intérieur du tube m
−1
λ Constante de désintégration du radionucléide mesuré s
Efficacité de collecte de la ligne d’échantillonnage —
ε
S
ε Efficacité de collecte du filtre —
F
−1 −1
Viscosité dynamique kg∙m ∙s
η
G
k Quantile de la distribution normale centrée réduite de la probabilité p —
p
(par exemple p = 1-α, 1-β ou 1-γ/2)
L Diamètre de la zone circulaire du filtre exposé ou longueur d’une zone rectangu- m
laire dans le sens de la bande filtrante transportée avec une largeur constante, w ,
D
de la zone exposée sous le détecteur
3 −1
Débit volumique dans les conditions normales de référence avec T = 273,15 K et m ∙s
q
STP
p = 1 013,25 hPa
Re Nombre de Reynolds, sans dimension —
−3
Masse volumique du gaz kg∙m
ρ
G
t (= T1) Durée de l’échantillonnage s
S
Intervalle de temps entre la fin de l’échantillonnage et la fin du mesurage s
t (= T2)
t Temps de comptage s
C
Temps d’échantillonnage du CAM s
t
t Temps de transit du filtre s
T
Incertitude-type de la quantité x —
ux()
ux Incertitude-type relative de la quantité x —
()
r
V Volume d’air m
−1
v Vitesse du filtre déroulant m∙s
−1
v Vitesse de l’air m∙s
a
−1
w Facteur de conversion pour le mesurage de l’activité déposée sur le filtre. Il prend s·Bq
en compte l’étalonnage du détecteur, l’intensité d’émission et différents facteurs de
correction utiles au mesurage comme l’auto-atténuation, la correction de la géomé-
trie, l’efficacité de la précipitation chimique, les coïncidences vraies
Largeur de la bande filtrante m
w
D
5 Principe
La surveillance de l’activité volumique des aérosols dans l’atmosphère consiste à faire passer un volume
d’air connu à travers un filtre placé dans une ligne de transport et à mesurer l’activité déposée sur ce
filtre. En général, deux méthodes sont appliquées:
— système appelé échantillonnage en continu et mesurage en différé (voir Figure 1), dans lequel le média
filtrant est collecté à la fin du processus de prélèvement, puis envoyé à un laboratoire pour mesurer
l’activité qui s’y est déposée. Les activités volumiques moyennes sur la période d’échantillonnage
peuvent être déterminées uniquement lorsque le résultat du mesurage de l’activité déposée sur le
filtre est disponible;
Légende
P1 phase d’échantillonnage
P2 phase de collecte, d’emballage, de transfert et de conservation du filtre
P3 phase de traitement du filtre et de détermination de l’activité
durée de l’échantillonnage
T
intervalle de temps entre la fin de l’échantillonnage et la fin du mesurage
T
A1 résultat de l’activité de l’échantillon pour essai à l’instant du mesurage
A activité déposée sur le média filtrant à l’instant de prélèvement (déduite de A1)
1 tête d’échantillonnage
2 ligne de transport
3 porte-filtre
4 filtre
5 pompe et débitmètre
6 emballage et boîte de transport du filtre
7 traitement du filtre pour essai
8 échantillon pour essai
9 dispositif de mesure de l’activité
Figure 1 — Principe de l’échantillonnage en continu avec mesurage en différé
[10]
[SOURCE: NF M 60-760]
— un autre système appelé mesurage en temps réel à l’aide de dispositifs de surveillance de l’air en
continu (CAM) pour les particules d’aérosols (voir Figure 2), qui consiste à mesurer en continu et
simultanément le volume d’air traversant le filtre et l’activité qui y est déposée par un détecteur de
[10][11]
rayonnement. Les résultats des activités volumiques sont disponibles en temps réel .
Légende
1 tête d’échantillonnage
2 ligne de transport
3 porte-filtre
4 filtre
5 pompe et débitmètre
6 détecteur de rayonnement
A activité déposée sur le filtre
Figure 2 — Principe de l’échantillonnage en continu avec détection simultanée
La détermination de l’activité volumique exige la connaissance des différents paramètres concernant:
— le processus d’échantillonnage: la représentativité de l’emplacement d’échantillonnage, l’efficacité
de capture de la ligne de transport, l’efficacité de piégeage du filtre, le volume d’air échantillonné et
leurs incertitudes respectives; et
— le processus de mesurage de l’activité: l’efficacité du traitement (si nécessaire) du filtre, l’activité
déposée sur le filtre à la fin de la période d’échantillonnage et leurs limites caractéristiques associées
(seuil de décision, limite de détection et limites de l’intervalle élargi) pour la méthode de mesure en
différé et les performances du CAM pour la mesure en temps réel.
6 Échantillonnage
6.1 Généralités
Le prélèvement doit être continu lorsque le mesurage est effectué simultanément. En outre, une période
d’échantillonnage quotidienne ou hebdomadaire peut être acceptable (sauf pour les radionucléides à
très courte durée de vie) lorsque les mesurages sont effectués après le prélèvement. Un échantillonnage
mensuel ou trimestriel peut être acceptable pour les zones dans lesquelles les activités volumiques
−3
moyennes des matières radioactives dans l’air sont censées être inférieures à quelques mBq∙m .
6.2 Choix des critères relatifs à l’emplacement de l’échantillonnage
S’il convient que les résultats des mesurages soient représentatifs d’une grande zone, il convient de
[7]
prendre les directives de l’OMM comme ligne directrice pour le choix d’un site d’échantillonnage
des radionucléides liés aux aérosols. La représentativité d’une observation est le degré auquel elle
décrit avec exactitude la valeur de la variable nécessaire à un objectif spécifique. Il ne s’agit donc pas
d’une qualité fixe d’une observation, mais du résultat d’une évaluation conjointe de l’instrumentation,
de l’intervalle de mesurage et de l’exposition par rapport aux exigences d’une application particulière.
Par exemple, il convient que les observations synoptiques soient typiquement représentatives d’une
zone allant jusqu’à 100 km autour de la station, mais pour les applications à petite échelle ou locales,
la zone considérée peut avoir des dimensions de 10 km ou moins.
Chaque emplacement d’échantillonnage, ainsi que le nombre d’emplacements, doit être choisi en
fonction des objectifs et des stratégies de surveillance de l’environnement, notamment:
— la surveillance de l’environnement autour des sites nucléaires;
— la surveillance des sites présentant un problème de radioactivité naturelle supplémentaire en raison
de leurs activités actuelles ou passées;
— la surveillance de l’activité volumique à une échelle nationale (niveaux de bruit de fond régional,
événements radiologiques).
Leur emplacement dépend de la topographie, du climat, des types d’environnements (industriel,
agricole, accessibilité, etc.), des points de rejet potentiels, etc.
Si une source potentielle de rejet est surveillée, il convient de choisir les emplacements d’échantillonnage
de manière à ce que la zone entourant l’admission d’air d’échantillonnage soit libre de toute obstruction.
Si cette condition ne peut être satisfaite de manière omnidirectionnelle, elle doit l’être pour la direction
du vent la plus probable et la moins probable à partir de la source de rejet à surveiller. En cas de
rejet continu de radionucléides, la probabilité de prélèvement des radionucléides liés à des particules
d’aérosols dépend de la direction du vent. Il convient donc de choisir le site de l’échantillonnage selon
les résultats de distribution statistique des directions du vent.
6.3 Choix de la durée de l’échantillonnage
Il convient de baser la durée de l’échantillonnage sur les niveaux de danger, les objectifs de
l’échantillonnage et la limite de détection exigée de l’activité volumique de l’air en fonction des objectifs
de protection contre les rayonnements. Si la durée de l’échantillonnage est nettement supérieure aux
demi-vies des radionucléides, la probabilité de détection sera mauvaise, en d’autres termes, les limites
de détection seront élevées.
6.4 Choix de l’échantillonneur
L’échantillonneur est constitué d’une pompe pour aspirer l’air, d’un filtre pour collecter les particules
d’aérosols et son support, d’une ligne de transport, et de la tête d’échantillonnage (voir Figures 1 et 2).
Il est nécessaire d’éviter les influences gênantes des murs, des toits, des tubes, etc.
Le spectre de tailles des particules extraites de l’air est largement déterminé par la forme de la tête
d’échantillonnage, ainsi que par la vitesse d’admission de l’air dans la tête d’échantillonnage et la vitesse
de l’air au moment de l’échantillonnage. L’échantillonnage de l’air ne doit pas perturber l’environnement
à surveiller; il doit permettre de recueillir les particules d’aérosols respirables (<10 µm).
S’il est déconseillé d’installer l’échantillonneur à l’extérieur en raison des conditions météorologiques
lo
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.
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