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Mechanisms and modeling approaches of radon emanation for natural materials

天然物質からのラドン散逸のメカニズムとそのモデリング

迫田 晃弘; 石森 有

Sakoda, Akihiro; Ishimori, Yuu

ラドンエマネーション(散逸)とはラドン原子が固体粒子から間隙空間へ散逸することをいう。これは環境ラドン被ばくの最初の過程である。ラドンが発がん物質として認識されて以降、散逸に関する実験や計算研究が盛んに行われてきた。我々の前回のレビュー論文では、実験データを整理し、天然物質からラドン散逸能が幅広いことを示した。また、水分のような環境条件が及ぼす影響についても議論した。本レビュー論文では、実験データの解釈に役立つであろうラドン散逸モデルの手法やその変遷を概説した。ラドン散逸の駆動力にはアルファ反跳や固体内拡散が考えられており、これらがモデルに組み込まれてきた。反跳に基づくモデル計算では、粒子内ラジウム分布や間隙サイズが重要な因子であることがわかっている。また、固体内拡散は、温度が数百度よりも高い場合にのみ重要となることが示されている。現在は、反跳したラドンが粒子内に留まった場合のその後の固体内挙動のモデル化が望まれている。

Radon emanation means the escape of radon atoms from solid grains into pore space; it is the very first process that may lead to radon exposure in the environment. Experimental and numerical studies of radon emanation have been diligently carried out since its recognition as a carcinogen. Our previous review of the measured data showed a wide range of radon emanation fractions from natural substances, and then we discussed the effects of environmental factors such as pore water. The present paper provides an overview of the approaches and progress of radon emanation modeling that may be useful for the interpretation of measured data. Recoil and/or diffusion of radon in solid following alpha decay of radium, which underlies the mechanisms of radon emanation, have been incorporated into numerical models. In the calculation based on recoil-based emanation, radium distribution and pore size were the most important parameters, which govern the magnitudes of radon ejections from the birth grain and of radon embedding into another solid surface, respectively. The solid diffusion appeared significant only at a temperature higher than a few hundred degrees Celsius. A model is now desired to be developed that incorporates the transport process of radon atoms that are still settled in solid after alpha recoil, considering radiation damage and its resulting inner path network.

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