Rakennusmateriaalien ja tuhkan radioaktiivisuus, 17.12.2010ST 12.2


Tämä ohje on voimassa 1.2.2011 alkaen toistaiseksi.
Ohje korvaa 8.10.2003 annetun ohjeen ST 12.2, Rakennusmateriaalien ja tuhkan radioaktiivisuus.


Helsinki 2010
ISSN 0789-4554

ISBN 978-952-478-566-2 (nid.)
Edita Prima Oy/Helsinki 2010
ISBN 978-952-478-567-9 ( pdf )
ISBN 978-952-478-568-6 (html)


Valtuutusperuste

Säteilytoiminnan turvallisuudesta vastaa säteilylain mukaan säteilytoiminnan harjoittaja. Toiminnan harjoittaja on velvollinen huolehtimaan siitä, että ST-ohjeissa esitetyn mukainen turvallisuustaso toteutetaan ja ylläpidetään.

Säteilyturvakeskus antaa säteilyn käytön ja muun säteilytoiminnan turvallisuutta koskevat yleiset ohjeet, säteilyturvallisuusohjeet (ST-ohjeet), säteilylain (592/1991) 70 §:n 2 momentin nojalla.


Yleistä

Kaikki rakennusmateriaalit sisältävät vähäisessä määrin radioaktiivisia aineita. Maankamarasta peräisin olevat rakennusmateriaalit sisältävät pääasiassa luonnon radioaktiivisia aineita. Näitä aineita ovat uraanin ja toriumin ( 238U ja 232Th) hajoamissarjoihin kuuluvat radioaktiiviset aineet sekä kaliumin radioaktiivinen isotooppi ( 40K). Eräät teollisuuden sivutuotteet sisältävät luonnon radioaktiivisten aineiden lisäksi ydinasekokeissa ja ydinvoimalaonnettomuuksissa vapautuneiden radioaktiivisten aineiden laskeumasta luontoon joutuneita radionuklideja, erityisesti cesiumia ( 137Cs). Jos sivutuotetta käytetään rakennusmateriaalin osana, lopullinen materiaali sisältää myös näitä keinotekoisia radionuklideja.

Myös turpeen, kivihiilen, puun, metsähakkeen, peltobiomassojen, metsäteollisuuden sivutuotteiden ja muiden vastaavien poltossa syntyvä tuhka sisältää luonnon radioaktiivisia aineita ja radioaktiivisesta laskeumasta peräisin olevia radionuklideja. Tässä ohjeessa tuhkalla tarkoitetaan kaikkea edellä mainittujen massojen poltossa syntyvää tuhkaa. Tuhkaa käytetään maantäyttöön, maisemarakentamiseen ja betonin seosaineena. Sitä käytetään myös tienpohjan materiaalina, viedään kaatopaikoille ja läjitetään.

Tämä ohje koskee markkinoille saatettavia rakennusmateriaaleja. Ohjeessa esitetään toimenpidearvot talonrakennustoimintaan, katujen, teiden ja vastaavien rakentamiseen sekä läjitykseen, maantäyttöön ja maisemarakentamiseen käytettävien materiaalien gammasäteilystä aiheutuvan säteilyaltistuksen rajoittamiseksi. Samoin esitetään toimenpidearvot tuhkan käsittelylle ja sijoittamiselle. Lisäksi esitetään toimenpidearvoja koskevat sovellusohjeet.

Tämä ohje koskee ainoastaan materiaaleista aiheutuvaa ulkoista gammasäteilyä. Ohje koskee vain luonnon radioaktiivisia aineita ja radioaktiivisesta laskeumasta luontoon joutuneita radionuklideja. Ohje ei koske ydinenergian tai säteilyn käytön seurauksena syntyneitä radioaktiivisia aineita.

2 Rakennusmateriaalien ja tuhkan radioaktiivisuutta rajoitetaan toimenpidearvoilla

Rakennusmateriaalien ja tuhkan toimenpidearvojen tarkoituksena on rajoittaa materiaalien radioaktiivisuudesta aiheutuvaa säteilyaltistusta. Tässä ohjeessa toimenpidearvo on efektiivisen annoksen lisäys maaperän radioaktiivisuudesta aiheutuvaan annokseen.

Toiminnan harjoittaja on velvollinen selvittämään toiminnasta aiheutuvan säteilyaltistuksen, jos ilmenee tai perustellusti epäillään, että rakennusmateriaalin tai tuhkan radioaktiivisuudesta voi aiheutua toimenpidearvoa suurempi säteilyannos. Selvityksen tulokset on toimitettava Säteilyturvakeskukseen. Selvityksen perusteella Säteilyturvakeskus antaa tarvittaessa määräykset säteilyaltistuksen rajoittamiseksi.

Talonrakennustuotantoon käytettävät materiaalit

Talonrakennustuotantoon käytettävien rakennusmateriaalien gammasäteilystä väestölle aiheutuvan säteilyaltistuksen toimenpidearvo on 1 mSv vuodessa.

Kun tuhkaa käytetään talonrakennustuotantoon tarkoitetun rakennusmateriaalin seosaineena, tuhkassa olevan cesiumin ( 137Cs) gammasäteilystä aiheutuva efektiivisen annoksen lisäys rakennusmateriaalin muun radioaktiivisuuden aiheuttamaan annokseen saa olla enintään 0,1 mSv vuodessa. Tällöinkään rakennusmateriaalista aiheutuva kokonaisannos ei saa olla suurempi kuin 1 mSv vuodessa.

Katujen, teiden ja vastaavien rakentamiseen käytettävät materiaalit

Katujen, teiden, piha-alueiden ja näitä vastaavien kohteiden rakentamiseen käytettävien materiaalien gammasäteilystä väestölle aiheutuvan säteilyaltistuksen toimenpidearvo on 0,1 mSv vuodessa.

Läjitys, maantäyttö ja maisemarakentaminen

Läjityksessä, maantäytössä ja maisemarakentamisessa materiaalien gammasäteilystä väestölle aiheutuvan säteilyaltistuksen toimenpidearvo on 0,1 mSv vuodessa.

Tuhkan käsittely

Tuhkan käsittelystä työntekijälle aiheutuvan säteilyaltistuksen toimenpidearvo on 1 mSv vuodessa (efektiivinen annos). Työntekijöiden altistusta koskevat sovellusohjeet on esitetty ohjeessa ST 12.1.

Luonnonsäteilylle altistavasta toiminnasta aiheutuvan säteilyaltistuksen selvittämisestä säädetään säteilylain (592/1991) 45 §:ssä. Toiminnan harjoittajan velvollisuudesta ilmoittaa selvityksen tulokset Säteilyturvakeskukseen säädetään säteilyasetuksen (1512/1991) 26 §:ssä. Työntekijälle luonnonsäteilystä aiheutuvan altistuksen rajoittamisesta säädetään säteilyasetuksen 27 §:ssä.

3 Toimenpidearvon ylittymistä arvioidaan aktiivisuusindeksin avulla

Toimenpidearvon mahdollista ylittymistä arvioidaan aktiivisuusindeksin avulla. Aktiivisuusindeksi lasketaan materiaaleista mitatuista radioaktiivisten aineiden aktiivisuuspitoisuuksista.

Aktiivisuusindeksiä määritettäessä otetaan huomioon uraanisarjaan kuuluva radium ( 226Ra), toriumsarjaan kuuluva torium ( 232Th), kalium ( 40K) sekä radioaktiivisesta laskeumasta peräisin oleva cesium ( 137Cs). Erikoistapauksissa voidaan joutua ottamaan huomioon myös muita radionuklideja.

Jos aktiivisuusindeksin arvo on suurempi kuin 1, toiminnan harjoittajan on selvityksin osoitettava, että kyseiselle materiaalille asetettu toimenpidearvo ei ylity. Selvityksen tulokset on toimitettava Säteilyturvakeskukseen. Jos aktiivisuusindeksi on 1 tai pienempi, materiaalille ei aseteta radioaktiivisuuden vuoksi käyttörajoituksia.

Tarvittaessa voidaan tapauskohtaisesti selvittää toiminnasta aiheutuva säteilyaltistus ilman erillistä aktiivisuusindeksitarkastelua.

3.1 Talonrakennustuotantoon käytettävät materiaalit

Aktiivisuusindeksi I 1 talonrakennustuotantoon käytettäville valmiille rakennusmateriaaleille on

jossa C Th, C Ra ja C K tarkoittavat valmiissa materiaalissa olevien 232Th:n, 226Ra:n ja 40K:n yksikössä Bq∙kg -1 ilmaistujen aktiivisuuspitoisuuksien lukuarvoja. Valmiilla rakennusmateriaalilla tarkoitetaan esimerkiksi rakennuslevyä tai käyttökosteuteensa kuivunutta betonia.

Aktiivisuusindeksiä I 1 sovelletaan myös rakennuksen alla käytettäviin täyttömateriaaleihin.

Rakennusmateriaalille ei aseteta käyttörajoituksia radioaktiivisuuden vuoksi, mikäli aktiivisuusindeksin I 1 arvo on pienempi tai yhtä suuri kuin 1.

Talonrakennustuotannossa käytettävillä pintamateriaaleilla tai muilla materiaaleilla, joiden käyttö on vähäistä (esimerkiksi ohuet kaakelit), ei erillistä selvitystä tarvitse tehdä silloin, jos materiaalin aktiivisuusindeksin I 1 arvo on pienempi tai yhtä suuri kuin 6.

3.2 Katujen, teiden ja vastaavien rakentamiseen käytettävät materiaalit

Aktiivisuusindeksi I 2 katujen, teiden ja vastaavien rakentamiseen käytettäville materiaaleille on

jossa C Th, C Ra, C K ja C Cs tarkoittavat materiaalissa olevien 232Th:n, 226Ra:n, 40K:n ja 137Cs:n yksikössä Bq∙kg -1 ilmaistujen aktiivisuuspitoisuuksien lukuarvoja.

Jos aktiivisuusindeksin I 2 arvo on 1 tai pienempi, materiaalille ei aseteta radioaktiivisuuden vuoksi käyttörajoituksia.

Niillä materiaaleilla, joiden käyttö on rajoitettua (esimerkiksi tavanomaiset katukiveykset ja -laatoitukset), ei erillistä selvitystä tarvitse tehdä, jos materiaalin aktiivisuusindeksin I 2 arvo on pienempi tai yhtä suuri kuin 1,5.

3.3 Läjitettävät sekä maantäyttöön ja maisemarakentamiseen käytettävät materiaalit

Aktiivisuusindeksi I 3 läjitettäville sekä maantäyttöön ja maisemarakentamiseen käytettäville materiaaleille on

jossa C Th, C Ra, C K ja C Cs tarkoittavat materiaalissa olevien 232Th:n, 226Ra:n, 40K:n ja 137Cs:n yksikössä Bqkg -1 ilmaistujen aktiivisuuspitoisuuksien lukuarvoja.

Jos aktiivisuusindeksin I 3 arvo on 1 tai pienempi, materiaalille ei aseteta radioaktiivisuuden vuoksi käyttörajoituksia.

3.4 Tuhkan käsittely

Tuhkan käsittelyssä aktiivisuusindeksi I 4 on

jossa C Th, C Ra, C K ja C Cs tarkoittavat kuivassa tuhkassa olevien 232Th:n, 226Ra:n, 40K:n ja 137Cs:n yksikössä Bq∙kg -1 ilmaistujen aktiivisuuspitoisuuksien lukuarvoja.

Jos aktiivisuusindeksin I 4 arvo on 1 tai pienempi, tuhkan käsittelylle ei aseteta radioaktiivisuuden vuoksi rajoituksia ja tuhkaa voidaan radioaktiivisuutensa puolesta sijoittaa valvotulle kaatopaikalle ilman erillistä selvitystä.

Jos aktiivisuusindeksin I 4 arvo on suurempi kuin 1, tuhkan käsittelyyn osallistuvien työntekijöiden suojelusta tulee huolehtia ohjeen ST 12.1 mukaisesti.

4 Turvallisuus on varmistettava

Toiminnan harjoittaja vastaa selvityksistä ja mittauksista

Toiminnan harjoittaja vastaa siitä, että säteilyturvallisuusnäkökohdat otetaan asianmukaisesti huomioon tuhkan ja materiaalien tuotannossa, käytössä, käsittelyssä ja sijoittamisessa. Toiminnan harjoittaja myös vastaa turvallisuuden varmistamiseksi tarpeellisista selvityksistä ja mittauksista.

Ammattimaisen materiaalin tuottajan, jatkokäsittelijän ja käyttäjän on ilmoitettava materiaalin sisältämästä radioaktiivisuudesta materiaalin jatkokäyttäjälle.

Käytännön ohjeita

Milloin kiviaines on mitattava talonrakennustuotannossa?

Talonrakennuksessa käytettävän kiviaineksen aktiivisuuspitoisuus on syytä mitata, kun se otetaan sellaiselta alueelta, jossa maaperästä aiheutuvan taustasäteilyn tiedetään olevan tavanomaista suurempi. Talonrakennuselementtien tuotannossa kiviaineksen aktiivisuuspitoisuudet on kuitenkin mitattava kaikkialla Suomessa.

Teollisuuden jäteaineet tai sivutuotteet talonrakennusmateriaalien seosaineina

Kun talonrakennustuotantoon tarkoitettujen rakennusmateriaalien seosaineina suunnitellaan käytettäväksi sellaisia teollisuuden jäteaineita tai sivutuotteita, jotka sisältävät tai joiden voidaan epäillä sisältävän tavanomaista suurempia määriä tässä ohjeessa tarkoitettuja radioaktiivisia aineita, on lopullisen tuotteen aktiivisuuspitoisuudet määritettävä. Tarkastelussa on tarvittaessa otettava huomioon muutkin radioaktiiviset nuklidit kuin luvussa 3 esitetyt. Jos radioaktiivisia aineita sisältävää jätettä tai sivutuotetta lisätään rakennusmateriaaliin, on varmistettava, että luvun 2 kolmannessa kappaleessa mainittu toimenpidearvo 1 mSv vuodessa ei ylity.

Polttoturve

Polttoturpeen aktiivisuuspitoisuudet on syytä määrittää erityisesti silloin, kun käyttöön otettavan suon pinta-ala on suurempi kuin 50 hehtaaria tai kun turpeen vuosituotanto on suurempi kuin 20 000 m 3. Mikäli tuhkaprosenttia ei tiedetä, voidaan turvetuhkan aktiivisuuspitoisuudet arvioida kertomalla turpeen aktiivisuuspitoisuudet luvulla 20.

Materiaalin käyttö silloin, kun aktiivisuusindeksi on suurempi kuin 1

Jos aktiivisuusindeksi I 2 tai I 3 on suurempi kuin 1, materiaalia voidaan yleensä käyttää kohdissa 3.2 tai 3.3 mainittuihin tarkoituksiin edellyttäen, että materiaalin päälle tulee riittävän paksu gammasäteilyä vaimentava materiaalikerros. Tällöin on tarvittavan vaimentavan materiaalikerroksen paksuus selvitettävä erikseen. Selvitys on toimitettava Säteilyturvakeskukseen hyväksyttäväksi.

Tuhkaläjitys

Tuhkaläjityksen päällä on aina oltava jokin pölyämistä estävä materiaalikerros, jottei radioaktiivisia aineita joutuisi pölyn mukana hengitysilmaan.

Tuhka betonin seosaineena

Kun tuhkaa käytetään betonin seosaineena, luvun 2 neljännessä kappaleessa esitetty toimenpidearvo 0,1 mSv vuodessa ei ylity, jos tuhkan 137Cs:n aktiivisuuspitoisuus on pienempi kuin 1 000 Bq∙kg -1 ja tuhkaa on lisätty betoniin enintään 120 kg∙m -3. Jos tuhkaa käytetään vähemmän, voi tuhkan aktiivisuuspitoisuus olla vastaavasti suurempi.

Kun 137Cs:ää sisältävää tuhkaa hyödynnetään talonrakennustuotannossa käytettävän betonin valmistuksessa, on edellisen lisäksi huolehdittava siitä, ettei betonin kaikkien raaka-aineiden sisältämistä radioaktiivisista aineista aiheutuva säteilyaltistus ylitä toimenpidearvoa 1 mSv vuodessa.

Näytteiden edustavuus ja aktiivisuuspitoisuuksien määrittäminen

Rakennusmateriaalin tai tuhkan aktiivisuuspitoisuus määritetään materiaalista tai tuhkasta otetuista näytteistä. Jos voidaan epäillä, että rakennusmateriaalin tai tuhkan aktiivisuuspitoisuus vaihtelee huomattavasti, on näytteenotto suunniteltava siten, että mitattavat näytteet edustavat luotettavasti koko tarkasteltavaa materiaalia tai tuhkaerää. Määritykset on tehtävä aktiivisuuspitoisuusmittauksiin tarkoitetulla menetelmällä. Mittauslaitteiston on oltava asianmukaisesti kalibroitu.

Lisätietoja

Tämän ohjeen kirjallisuusviitteessä 2 on esitetty aktiivisuusindeksien laskentaperusteet sekä laskentamenetelmät materiaaleista aiheutuvien säteilyannosten arvioimiseksi.

Kirjallisuutta

  1. European Commission. Radiological protection principles concerning the natural radioactivity of building materials. Radiation Protection 112. Luxembourg: Office for Official Publications of the European Communities; 2000.
  2. Markkanen M. Radiation dose assessments for materials with elevated natural radioactivity. Report STUK-B-STO 32. Helsinki: Säteilyturvakeskus; 1995.

Liite

Määritelmiä ja käsitteitä

Aktiivisuus

Radionuklidin aktiivisuus A on tarkasteltavassa nuklidimäärässä N aikavälillä dt tapahtuvien spontaanien ydinmuutosten lukumäärä dN jaettuna tällä aikavälillä:

Aktiivisuuden yksikkö on becquerel (Bq). 1 Bq = 1 s -1.

Aktiivisuusindeksi

Toimenpidearvon mahdollista ylittymistä arvioidaan aktiivisuusindeksin avulla. Aktiivisuusindeksi lasketaan materiaaleista mitatuista radioaktiivisten aineiden aktiivisuuspitoisuuksista.

Aktiivisuusindeksiä määritettäessä otetaan huomioon uraanisarjaan kuuluva radium ( 226Ra), toriumsarjaan kuuluva torium ( 232Th), kalium ( 40K) sekä radioaktiivisesta laskeumasta peräisin oleva cesium ( 137Cs). Erikoistapauksissa voidaan joutua ottamaan huomioon myös muita radionuklideja.

Aktiivisuuspitoisuus

Aktiivisuuspitoisuus c on tarkasteltavassa tilavuudessa tai ainemäärässä olevan radioaktiivisen aineen aktiivisuus A jaettuna tällä tilavuudella V tai tämän ainemäärän massalla m:

Aktiivisuuspitoisuuden yksikkö on Bq∙m -3 tai Bq∙kg -1.

Useimmiten aktiivisuuspitoisuutta käytetään mitattaessa ilmassa olevia radioaktiivisia aineita. Hengitysilman radonin aktiivisuuspitoisuutta kutsutaan lyhyesti radonpitoisuudeksi.

Tilavuudella jakamalla saatavaa suuretta voi kutsua myös tilavuusaktiivisuudeksi ja massalla jakamalla saatavaa suuretta massa-aktiivisuudeksi.

Annos

Tässä ohjeessa annoksella tarkoitetaan efektiivistä annosta. Efektiivisen annoksen avulla arvioidaan säteilyn ihmiselle aiheuttamia haittavaikutuksia. Efektiivisen annoksen yksikkö on sievert (Sv). Usein käytetään sen kerrannaisyksiköitä millisievert (mSv) ja mikrosievert (μSv). 1 Sv = 1 000 mSv = 1 000 000 μSv.

Toiminnan harjoittaja

Tässä ohjeessa toiminnan harjoittajalla tarkoitetaan liikkeen tai ammatin harjoittajaa, yritystä, yhteisöä tai laitosta, joka harjoittaa sellaista toimintaa, jossa luonnonsäteilystä ihmiseen kohdistuva säteilyaltistus aiheuttaa tai saattaa aiheuttaa terveydellistä haittaa.