Ανάπτυξη μεθοδολογίας για την εκτίμηση της κατανομής του ραδονίου με εφαρμογή στον ελλαδικό χώρο

Abstract

This doctoral thesis presents the development, implementation, and evaluation of a scientifically validated and comprehensive methodology for the measurement, analysis, and spatial mapping of indoor radon (²²²Rn) concentrations in dwellings and workplaces across Greece. Radon, a naturally occurring radioactive gas resulting from the decay of ²²⁶Ra in the 238U series, constitutes the most significant source of natural radiation exposure for humans and is recognized as a major contributor to lung cancer risk. Therefore, assessing its concentrations is of critical importance for radiation protection. For the first time in Greece, a large-scale radon survey was conducted in both residential and occupational environments across all administrative regions, using CR-39 passive solid-state nuclear track detectors. These detectors were calibrated and verified through participation in international intercomparison exercises at the Federal Office for Radiation Protection (BfS) in Germany. The collected data were integrated into a novel, dynamic digital radon database specifically developed in the framework of this research. This database, which is unique at the national level and among the few of its kind internationally, combines radon measurements with geological, structural, energy-related, and demographic parameters, enabling multidimensional statistical and spatial analysis. The data analysis confirmed the log-normal distribution of indoor radon concentrations. The highest values were recorded in areas with elevated uranium content in the underlying geology and in older buildings. A statistically significant correlation was established between radon concentration and year of construction: dwellings built before 1970 exhibited substantially higher levels, while those constructed after 2000 also showed increased concentrations, attributed to reduced air permeability in modern, energy-efficient structures. A dedicated case study was also conducted in tourist caves, where elevated radon levels were identified, leading to effective doses for staff that, in certain cases, exceeded the regulatory occupational limit of 6 mSv/year. The dose assessment was based on adjusted dose conversion factors in accordance with ICRP(International Commission on Radiological Protection) Publication 137. The thesis proposes a dynamic tool for the management of radon measurement data, which can effectively support national radiation protection policies and the evidence-based implementation of the National Radon Action Plan. The results make a substantial contribution to documenting population exposure to radon in Greece and shaping strategies to reduce radiological burden, ultimately promoting public health protection.

Η παρούσα διδακτορική διατριβή πραγματεύεται την ανάπτυξη, εφαρμογή και αξιολόγηση μιας ολοκληρωμένης επιστημονικά τεκμηριωμένης μεθοδολογίας για τη μέτρηση, ανάλυση και χωρική αποτύπωση της συγκέντρωσης ραδονίου σε κατοικίες και χώρους εργασίας στον ελλαδικό χώρο. Το ραδόνιο ²²²Rn, φυσικό ραδιενεργό αέριο που προέρχεται από τη διάσπαση του ²²⁶Ra της σειράς του 238U, αποτελεί τη σημαντικότερη πηγή έκθεσης του ανθρώπου σε φυσική ακτινοβολία και έναν από τους βασικότερους παράγοντες για την εμφάνιση καρκίνου του πνεύμονα, καθιστώντας την αποτίμηση των συγκεντρώσεών του κρίσιμο ζήτημα ακτινοπροστασίας. Για πρώτη φορά στην Ελλάδα, πραγματοποιήθηκε μεγάλης κλίμακας καταγραφή συγκεντρώσεων ραδονίου σε κατοικίες και εργασιακούς χώρους σε όλες τις περιφέρειες, αξιοποιώντας παθητικούς ανιχνευτές CR-39 με βαθμονόμηση και επαλήθευση μέσω συμμετοχής σε διεθνείς διασυγκρίσεις (BfS). Τα αποτελέσματα ενσωματώθηκαν σε μία καινοτόμο, δυναμική ψηφιακή βάση δεδομένων που αναπτύχθηκε ειδικά στο πλαίσιο αυτής της εργασίας. Η βάση αυτή, μοναδική σε εθνικό επίπεδο και μία από τις λίγες διεθνώς που συνδυάζει δεδομένα ραδονίου με γεωλογικές, δομικές, ενεργειακές και δημογραφικές παραμέτρους, προσφέρει δυνατότητες πολυδιάστατης στατιστικής και γεωχωρικής ανάλυσης. Η κατανομή των μετρήσεων επιβεβαιώνει τη λογαριθμοκανονική (lognormal) φύση της συγκέντρωσης του ραδονίου. Οι υψηλότερες τιμές εντοπίζονται σε περιοχές με αυξημένη περιεκτικότητα του υπεδάφους σε ουράνιο και σε παλαιότερα κτίρια. Σημαντική στατιστική συσχέτιση καταγράφηκε μεταξύ της συγκέντρωσης ραδονίου και της χρονολογίας κατασκευής: κατοικίες που ανεγέρθηκαν πριν το 1970 εμφάνισαν σημαντικά υψηλότερες τιμές, καθώς και οι κατοικίες μετά το 2000 παρουσίασαν εκ νέου αύξηση, λόγω της μειωμένης διαπνοής των σύγχρονων, ενεργειακά αποδοτικών κατασκευών. Επιπλέον, ειδική μελέτη πραγματοποιήθηκε σε τουριστικά σπήλαια, όπου εντοπίστηκαν υψηλές συγκεντρώσεις ραδονίου που οδηγούν σε ενεργές δόσεις για το προσωπικό που σε ορισμένες περιπτώσεις υπερβαίνουν το κανονιστικό όριο των 6 mSv/έτος. Η ανάλυση βασίστηκε σε προσαρμοσμένους συντελεστές μετατροπής σύμφωνα με τις οδηγίες του ICRP (International Commission on Radiological Protection) έκδοση 137. Η διατριβή καταλήγει στην πρόταση ενός δυναμικού εργαλείου για τη διαχείριση μετρήσεων ραδονίου, που μπορεί να υποστηρίξει τη χάραξη εθνικής πολιτικής για την ακτινοπροστασία και την τεκμηριωμένη εφαρμογή του Εθνικού Σχεδίου Δράσης για το Ραδόνιο. Τα αποτελέσματα προσφέρουν ουσιαστική συμβολή στην καταγραφή της έκθεσης του ελληνικού πληθυσμού σε ραδόνιο και στη διαμόρφωση στρατηγικών περιορισμού της ακτινολογικής επιβάρυνσης.