Radon gazının uzaklaştırılmasının teorideki yeri :

Laboratuvar şartlarında radon gazı difüzyon katsayısının ölçümünün elde edilmesinde 30 cm yüksekliğine, 10 cm kalınlığına sahip bir beton kütlesinden (su / çimento oranı 0.5, agrega oranı 1:2:2 olarak alınmıştır) faydalanılmıştır.

Elde edilen betonarme kütleye değişken frekanslı dalgalar yayabilen modüler elektrik beslemeli osilator, ölçüm yapabilen bir potansiyel verici anten monte edilmiştir. Karşıt kutupların birbirine bağlanması amacıyla toprağın betonla buluştuğu bölgeye bir toprak kazığı sabitlenir. Betonda bir koruma alanı oluşturulmak amacıyla elektromanyetik cihazın aktive edilmesinin ardından yapılan ölçümler, radon gazı katsayısı miktarında %130 kadar bir azalma olduğunu göstermiştir. Aşağıda bu çalışma ile ilgili daha ayrıntılı bilgi içermektedir.

GİRİŞ:

-Açıklama-

ADEZYON: KATILARIN  akışkanlara karşı uyguladığı çekeme kuvveti.

KOHEZYON: SIVILARIN sıvılara uyguladığı çekme kuvveti.

Toprakta bulunan radon gazının evlerin odalarına ulaşması iki temel taşıma metoduyla gerçekleşir. Bunlardan birincisi difüzyon ikincisi ise adezyondur.

Difüzyonun yapı duvarlarına radon gazının taşınmasında %80’lik bir paya sahiptir ki bu yol sebebiyle evler ciddi bir problemle karşı karşıyadır. (Kendrick ve Langner 1991)

Karşılaşılan zorlular neticesinde bu difüzyon mekanizması üzerine gözlemler ve etüt çalışmaları yapma ihtiyacı doğmuştur.(Holup 1985, Loureira., Rogers 1994, Renken ve Rosenberg)

Yapılan araştırmaların neticesinde ikamet edilen yapılarda radon gazının görülmesinde difüzyonun çok büyük bir ölçüde neden olduğu görülmektedir. Bundan dolayı yapı duvarlarındaki difüzyonu aşağıda anlatılacak olan efektif metotla azaltılması çok büyük ehemmiyet taşımaktadır.

Geçmişte radon gazını yapılarda azaltma amacıyla pasif uzaklaştırma metotları geliştirilmeye çalışılmıştır ancak pek ilerleme kaydedilmemiştir.

METOT

Beton ÖRNEĞİ: Deneyde kullanılacak olan beton kütlesi 30 cm kalınlığında ve 10 cm eninde olup 0,5 su / çimento ve 1:2:2 oranında agrega kullanılarak üretilmiştir. PVC bir silindirik kap ile şekillendirilmiştir.

Toprak YAPISI: Bu deney için tipik özelliklere sahip Wisconsin yeryüzü toprağı elde edilmeye çalışılmıştır. Bu toprak Amerika'nın sert kereste ormanlarında bulunan açık renkli yüzey katmanlarının çamurlaşmış bölgelerinden elde edilmiştir. Bu çamurlu antik toprak daha sonra buz çağı moren (buz taşı) tabakasından alınan ve yıkanan bir materyal ile karıştırılır.

Elektromanyetik Koruma SİSTEMİ: Bu elektromanyetik koruma sistemi, elektromanyetik frekans yayan anten ve toprak kazığı (çubuğu) ile bu frekans karışımını kendi kendini kontrol eden bir besleme bloğundan oluşur. Betona saplanan anten anot (+) olarak vazife görür. Bu antenle beraber nem ölçme aparatı da ilave edilir. Toprak kazık ise katot olarak vazife görür ve hemen beton kütlenin yanına toprağa saplanır. Aynı zamanda anten de tıpkı toprak kazığında olduğu gibi modülasyon, elektromanyetik alan ve frekans üretiminin sağlanması amacı ile elektronik olarak cihaza bağlıdır.

Beton kütlesi bu frekanslar vasıtasıyla uyarılır ve böylelikle alan değişimiyle birlikte potansiyel fark oluşur. Beton blokta var olan su iyonları bu duruma çok çabuk tepki vererek oluşan bu manyetik alandan uzaklaşırlar. Böylelikle su iyonları toplu bir halde hareket ederken bir kalkan gibi davranarak gaz molekülerinin ilerleyişlerinin durdurur ve iteleyerek geri gitmelerini sağlarlar. Bu ötelemenin büyük çoğunluğunu nem oluşturur. Civar toprakta yer alan tuzlar beton bloğun nemi uzaklaştırmasıyla oluşan negatif basıncın etkisiyle hareketlenirler. Bu hareketinde topraktaki gazların ötelenmesine katkısı bulunmaktadır.

Deneyin yapılışından önce kullanılacak örnek toprağın nemlenmesi sağlanmıştır. Deneyin ardından ise örnek toprağın neme doyduğu görülmüştür.

Elektromanyetik alanın oluşturulması sonucu nem içindeki su molekülü dipollerinin yönlerini değiştirmesiyle beraber beton bloğun içindeki nemli tuz çözeltisinin de elektrik alanının dışına ve ardından beton bloğun dışına çıkması sağlanır. İçeride var olan gazlarda bu vasıtayla aynı yöne doğru itilirler (mesela radon gazı). Yapının iç kısımlarında bu istikamet, anot anteninden topraktaki katot çubuğuna doğrudur.

Deneysel Yaklaşım: Örnek A ve B’ de beton blok içinde yer alan radon gazı katsayısının ölçümünün deneysel tespitinde kullanılan ifadeler görülmektedir. Bu tespit göstermektedir ki, en uygun şartlar altında radon gazı, zemindeki duvarlardan yapının iç kısımlarına kadar ulaşabilmektedir. Deney hücresinde uygulandığı şekliyle iki radon gazı ölçüm cihazı kaynak noktasında aktif olarak radon gazı konsantrasyonunu ölçebilecek pozisyondadır. Deney sisteminde radon gazının tesirini sabitleme amacıyla gazın kaynağının bulunduğu kap bir devir-daim sistemiyle donatılmıştır. Beton yüzeyinden çıkan gaz bir yakalama kabında toplanacaktır. Kaynak kabında ise uygun nem miktarında yukarıda bahsi geçen antik topraktan yerleştirilmiştir. Üzerine anten yerleştirilmiş olan beton bloğun gaz ile etkileşim sağlanması amacıyla radon kaynağı ve yakalama kabının arasına konur.

Beton blok, kaynak kabı ve toplama kabında da olduğu gibi yüksek hassasiyetli nem ve sıcaklık alıcıları yerleştirilmiştir. Burada radon gazının oluşturduğu değişken basınçları ölçmek dışında hava basıncı, ortam sıcaklığı ve nem miktarları da ölçülmektedir. Veriler bilgisayar ortamında işlenerek sonuçlar izlenmiştir.

Bu deney aşamalarının ardından Fick kuramıyla betonda yer alan radon gazı katsayısı elde edilir. (Zapalac’ tan sonra 1983)

J = Radon akış debisi

Δ = Radon difüzyon katsayısı

Δc = Radon gazı konsantrasyonu (betonun

enine göre değişken)

Δx = Beton örneğinin kalınlığı

 

A)

NETİCE

Deney VERİLERİ: Elektromanyetik dalgalanmadan kaynaklanan redüksiyon etkisine radon difüzyonunun tepkisinin deneysel özeti Tablo 2’ de gösterilmektedir. Daha sonra ise ortalama değeri, oluş süresi, hali hazırdaki redüksiyon yüzdesi bilgiler, elektromanyetik alan oluşumu aktif halde olmadığı anlarda elde edilen değerler ile karşılaştırılır. Değerler %10’luk hassasiyetle bulunmaktadır.

Elektromanyetik donanımdan daha kesin bir ölçü değeri elde edebilmek amacıyla, elektronik cihaz olmadan 2,16.10 -4 cm 2/s’ lik sabit bir radon gazı difüzyon akış değerine ulaşılmıştır. Bunlar Maas ve Renken esasları ele alınarak elde edilmiştir.

2. Tabloda deneyin elektromanyetik alan oluşturulduktan sonra elde edilen radon difüzyon akış katsayıları görülmektedir.

Beton örneğindeki radon difüzyon akış katsayısı 48 saatte

4,37.10 -4 cm 2/s’lik bir değere ulaşmış, 86 saat sonra 0,95.10 -4 cm 2/s’lik bir değere düşmüştür. Deneyler radon gazı redüksiyonunun %78’inin 38 saatlik ikinci periyodunda olduğunu açıkça önüne sermektedir.

Veriler şunu da göstermektedir ki oluşturulan potansiyel fark ile 48 saatte kadar tümüyle bir elektromanyetik alan oluşmamıştır. Bu sürede nemin her yöne yayıldığı görülmüştür. Bu duruma göre radon gazının da ilerleyebileceği belli bir yön olmamaktadır. Hatta bu süre zarfında radon gazı difüzyon katsayısı artış göstermiştir. 48 saatin ardından kesin bir potansiyel hattının açıkça oluştuğu görülmüştür. Bu sayede nemde beton bloğun dışına doğru bir hareketlenme görülür. Böylelikle radon gazı difüzyon yönü nemin hareketiyle aynı yöndedir.

UYGULAMALAR

Yukarıda anlatılan deney çalışması sistemin işlediğini ortaya koymaktadır. Göstergeler radon gazının ortama girişinin ve ortamdaki varlığının kuvvetle azaldığını belirtmektedir. İç ortamdaki konsantrasyonun belirlenmesinde Nazaroff ve Nero formüllerinden faydalanılmıştır.

I : İç ortamdaki radon konsantrasyonu

S v : Radonun birim hacime geçiş miktarı

I o : Dış ortamdaki (havada) radon

konsantrasyonu ~ 0,4 pCİ/L

λv : Havalandırma miktarı = 0,1 ACH

d : Radonun redüksiyon sabiti =0,0076/ saat

 

B)

Bu uygulamada radon gazındaki düşüş, müdahale edilmeksizin, sadece difüzyonun gradiyentinden meydana gelmiştir. Hesaplamalarda aşağıda belirtilen parametreler ve değerler göz önüne alınmıştır.

ΔC: Topraktaki ortalama radon konsantrasyonu = 2700 pC/L

Δx: Beton örneği kalınlığı =0,10 m

V: Oda hacmi = 1000 m3 (ortalama bir hacmi)

Tablo 3’te beton örneğinden elde edilen radon gazı difüzyon katsayısı görülmektedir.

Elektromanyetik alan olmaksızın elde edilmiş en yüksek radon konsantrasyon değerleri de gösterilmiştir. Başta 3,1 pCi/L kadar olan radon elektromanyetik sistem devreye girdiğinde 1,57 pCi/L değerinde düşmüştür. (%50’lik bir düşüş)

ÖZET VE SONUÇ

Bu deney bize beton yapılarda rastlanan radon gazının difüzyonla (etkili olarak) uzaklaştırılmasıyla ilgili yeni bir sistemin keşfedildiğini göstermektedir. Elektromanyetik sistem %127’lik bir difüzyon katsayısı azalması sağlayabilmektedir. Fakat aynı zamanda bu düşüşün sadece elektromanyetik sistemin aktif olduğu süre içinde meydana geldiği tespit edilmiştir. Tesiri ve optimizeliğinin daha iyi değerlendirilmesi amacıyla birkaç testin daha yapılması uygun görülmektedir. Bu çalışmalar bize elektromanyetik kalkanın beton yapılarda yer alan radon gazının en etkin bir biçimde uzaklaştırılacağını göstermiştir.

TABLOLAR