In situ observation and theoretical study of temporal variations in radon exhalation rates from the gypsum board of a cavity wall; A Comparison with a solid concrete wall

空洞壁の石膏ボードからのラドン散逸率の時間的変動に関するその場観察と理論的研究; コンクリート壁との比較

迫田 晃弘   ; 石森 有  ; Hasan, Md. M.*; Jin, Q.*; 飯本 武志*

Sakoda, Akihiro; Ishimori, Yuu; Hasan, Md. M.*; Jin, Q.*; Iimoto, Takeshi*

建築材料は最も重要な屋内ラドン発生源のひとつであり、ラドン吸入率(JRn)に関する数多くの研究がなされてきた。先行研究のほとんどは、コンクリートやレンガのような建材の小さなサンプルを用いた実験室試験であった。一方、空洞壁(建材の2枚のパネルの間に空洞がある壁)については、構造が複雑なため、その模倣サンプルを作製することは困難であった。そこで、本研究では初めて、日本の一般的な空洞壁(石膏ボード(内壁)、空気・断熱材、およびコンクリート(外壁)で構成)を対象に、内壁からのJRnの長期その場測定を行った。その結果、JRnの測定データは明確な日内変動と季節変動を示した。JRnは夏と冬にそれぞれ最高値と最低値を示したが、これは我々の先行研究で対象にした厚いコンクリート壁での測定結果と同じ傾向であった。また、JRnは夏の日中と冬の夜間に高まりをみせたが、これは厚いコンクリート壁で数日間にわたってJRnが一定だったのとは対照的であった。理論計算の結果、建材中ラドンの移動の主な駆動力は移流ではなく拡散で、壁の厚さ、ラドン拡散係数、および壁両端でのラドン濃度(境界条件)を調整することで日内変動の再現は可能であった。本研究で得られた知見は、建物内ラドンの時空間変化のモデル化において、ラドン発生源の入力パラメータの選択と改良に貢献する。本研究は最初のケーススタディであり、今後、多様な建物や環境条件下でのその場測定、およびそれらに対応した理論的考察が望まれる。

Building materials are one of the most important indoor radon sources, prompting research into their radon exhalation rate (JRn). Most previous studies examining these rates have relied on laboratory tests using pieces or blocks of materials such as concrete and brick. However, creating samples that mimic real cavity walls, defined as walls with a cavity between the two panels of the associated building material, has been challenging owing to structural complexities. In this study, we conducted the first long-term in situ measurement of JRn from the interior board of a common Japanese cavity wall comprising a thin gypsum board (interior wall), air/insulation, and concrete (exterior wall). Results indicated clear diurnal and seasonal variations in the observed JRn data. In general, the highest and lowest JRn values were observed in summer and winter, respectively, exhibiting the same pattern as that observed for thick solid concrete walls analyzed in our previous in situ study. Interestingly, JRn values increased during the day in summer and at night in winter, contrasting with the constant JRn value observed for the thick solid concrete walls over several days. Theoretical calculations indicated that in this case study, JRn was predominantly driven by diffusion, not by advection. These results could be explained by considering the wall thickness, radon diffusivity, and boundary conditions of radon activity concentrations. Our findings can help the selection and refinement of input parameters for radon sources when modeling the spatiotemporal dynamics of indoor radon in buildings. While this study provides new and interesting insights, it is only the first case study, underscoring the need for future in situ tests and the corresponding theoretical analyses across diverse buildings and environments.