1. Co je to radon a jak vzniká

Radon je plyn a vzniká radioaktivním rozpadem nestabilních prvků.

Většina prvků, z nichž jsou složeny všechny minerály, horniny i zeminy v přírodě, je stabilních a během geologického vývoje Země se nemění. Avšak existuje část prvků, které stabilní nejsou, mají tzv. nestabilní jádro a během doby se samovolně rozpadají na stabilnější prvky. Tento proces, který probíhá po celou geologickou historii Země, se nazývá radioaktivní rozpad (přeměna). Při tomto rozpadu vznikají nové stabilnější radioaktivní prvky a jaderné záření.

Tato vlastnost některých prvků byla objevena manžely Curieovými na počátku dvacátého století. Radioaktivita látek, emise a absorpce jaderného záření tedy souvisí se strukturou atomů a atomových jader. Atom prvku je tvořen kladně nabitým atomovým jádrem a orbitálními elektrony, které se nacházejí na přesně vymezených drahách v okolí jádra. Atomové jádro obsahuje částice s kladným nábojem - protony a částice bez elektrického náboje - neutrony. Atom je jako celek neutrální a to znamená, že počet orbitálních elektronů je stejný jako počet protonů v atomovém jádru. Toto číslo jednoznačně určuje prvek, ke kterému atom přísluší a nazývá se atomové číslo. Celkový počet protonů a neutronů v atomovém jádře charakterizuje hmotnost atomu a nazývá se hmotnostní číslo. Skupina atomů, které mají v jádru stejný počet protonů i stejný počet neutronů, se nazývá nuklid. Nuklidy, které mají stejné atomové číslo a odlišují se vzájemně jenom počtem neutronů, se nazývají izotopy daného prvku. Izotopy mají identické chemické vlastnosti, avšak rozdílné vlastnosti jaderné. Atomová jádra některých nuklidů mají přebytek energie, jsou nestabilní a přeměňují se postupně na jádra stabilnější. Přitom je přebytek energie uvolněn ve formě jaderného záření. Nuklidy s takovou vlastností se nazývají radionuklidy. Podle způsobu vzniku rozlišujeme přírodní radionuklidy (např. 238U, 235U, 232Th, 40K), které vznikly (nebo vznikají) nezávisle na lidské činnosti, a radionuklidy uměle vytvořené, v přírodě se nevyskytující (transurany). Jedním z přírodních radionuklidů, přítomných ve stopovém množství (jednotka ppm = gramy prvku na tunu horniny) ve všech horninách a zeminách, je uran (238U). Rozpadem uranu vznikají další radioaktivní prvky s postupně se zvyšující stabilitou jádra. Tyto prvky tvoří tzv. uranovou rozpadovou řadu, jejíž součástí je i plyn radon (viz tab. 1.). Kromě uranové rozpadové řady existují i další rozpadové řady, např. thoriová s výchozím členem 232Th. Radioaktivní rozpad prvků probíhá buďto vyzářením částice alfa (dva neutrony, dva protony) , částice beta (dva elektrony), případně doplňjícího záření gama (elektromagnetické záření) a kvalitativní změnou původního prvku na jiný nový prvek s nižším atomovým číslem.

Charakteristika jednotlivých druhů záření vznikajícího při radioaktivním rozpadu přírodních radionuklidů:

• Záření alfa je přímo ionizující záření tvořené částicemi alfa - jádra helia. Částice obsahují po dvou protonech a dvou neutronech a nesou dva jednotkové kladné náboje. Zdrojem záření alfa jsou těžké radionuklidy a energie těchto částic je řádově v jednotkách megaelektronvoltů (MeV), to odpovídá počátečním rychlostem řádu 10⁷ m/s. Protože částice alfa nesou dva elektrické náboje, při průchodu prostředím silně ionizují a velmi rychle ztrácejí svoji energii. Dosah záření alfa je proto značně omezen. Ve vzduchu činí jenom několik centimetrů, ve vodě nebo tkáni jenom zlomky milimetrů.
• Záření beta je tvořeno rychlými elektrony. Vzniká při přeměně mnoha přírodních i umělých radionuklidů. Hodnoty energií beta záření činí řádově desítky keV až jednotky MeV. V porovnání se zářením alfa jsou částice beta mnohem lehčí, pohybují se při stejné energii podstatně rychleji (řádově 10⁸ m/s) a při průchodu prostředím daleko méně ionizují. S tím souvisí i výrazně větší dosah záření beta - ve vzduchu činí až několik metrů, ve vodě nebo tkáni jednotky až desítky milimetrů a u těžších materiálů desetiny až jednotky milimetrů.
• Záření gama je elektromagnetické záření obvykle jaderného původu. Vzniká při radioaktivním rozpadu řady radionuklidů, často současně se zářením beta nebo alfa. Záření gama obsahuje pouze emitované fotony, jejichž energie činí řádově desítky keV až jednotky MeV. Při průchodu prostředím uvolňuje záření gama elektricky nabité částice a předává jim energii dostatečnou k tomu, aby byly schopny ionizovat. Jedná se tedy o nepřímo ionizující záření. Dosah gama záření je ve vzduchu řádově několik set metrů a v kompaktních materiálech jako např. zemina, hornina, beton je řádově několik centimetrů až desítek centimetrů.

Tímto způsobem dojde ke snížení atomového čísla a tím ke vzniku nového stabilnějšího radionuklidu. Dobu, za kterou se rozpadne právě polovina původního množství atomů radionuklidu, označujeme jako poločas rozpadu nebo jako poločas přeměny. Poločas rozpadu radionuklidů má velmi odlišnou hodnotu pro jednotlivé členy. Tak například poločas rozpadu uranu (238U) je 4,47 mld let, poločas rozpadu rádia 226Ra je 1602 let a poločas rozpadu radonu 222Rn je 3,82 dne (viz tab. 1). Uran (238U) je obsažen ve stopovém množství ve všech horninách zemské kůry a vzhledem k jeho dlouhodobému poločasu rozpadu je produkce radonu prakticky konstantní, neodstranitelná a my se nikdy nedočkáme, aby se horniny "vyzářily" (poločas rozpadu uranu je srovnatelný se stářím Země). Všechny prvky uranové rozpadové řady, kromě plynu radonu, jsou těžké kovy.