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P E R F O R MA NC E T EST I NG O F CAR B O N A DSO R P T I ON C AN I ST E R S AT V AR I OU S H UMI D I T I ES B_y Mi c hae l Wi l l i am E n_{g h}a u s e r A T e c hn i c a l Re _p o r t s u bm

i

t t e d t o t he f a cu l t _y of T he Un i v e r s i t _y o f N o r t h Ca r o l i n a a t C ha _pe l H i l l i n _p a r t i a l f u l f i l l me n t o f t he r e _qu i r e me n t s f o r t he d e _gr e e o f Ma s t e r o f Sc i e n c e i n E n v i r o n me n t a l E n_{g i} n e e r i n _g i n t he D e_p a r t me n t o f E n v i r o n me n t a l Sc i e n c e s a n d E n_{g i} ne e r i n _g . Ch a_p e l H i l l 1 9 9 3 A p p r o v e d b y : A dv

i

so r Re a de r

e

o

_o

Ph . D W a t so n , J r ou _{g l} a s w f o r d - _{Br o w n} , P h . D Re a de r Do n a l d G . Wi l l ho i t , Sc . D .

A B S T RAC T M I C HAE L W I L L I A M E N G HAU S E R . Pe r f o r man c e T e s t i n g o f Ca r b o n A d s o r _p t i o n Ca n i s t e r s a t Va r i o u s Hu mi d i t i e s

₍

Und e r t he D i r e c t i o n o f JAM ES E . WAT S O N , J R . _, P h . D .

)

N i n e d i f f e r e n t t _{y p} e s o f c a r b o n a d s o r _pt i o n c a n i s t e r s w e r e t e s t e d t o ex a mi n e t h e e f f e c t o f c a n i s t e r o _p en i n _g s i z e , d i f f u s i o n ba r r

i

e r ma t e r i a l , an d hu mi d i t y o n c a n

i

s t e r pe r f o r ma n c e . Th i s ex p e r i me n t i n c l ud e d a ds o r p t i o n a nd de s o r _p t

i

o n c a r b o n c a n i s t e r _pe r f o r ma n c e t e s t i n _g a t 5 0 % a nd 7 5 % r e l a t i v e hu mi d

i

_{t y} a nd r a d o n co n c e n t r a t

i

o n s o f 4 0 t o 5 0 _{p C i}

_/

1 . U s i n _g e x_p e r i me n t al d a t a c o l l e c t e d _{b y} J e f f e r i e s a t 1 0 % r e l a t i v e hu mi d i t _y a l l o we d c om_p a r i s o n o f c a r b o n c a n i s t e r _p e r f o r m a n c e o v e r a w i de hu mi d i t _y r a n _ge . R e su l t s s ho w e d t h a t t h e 1 i n c h o _p e n i n _g c a n i s t e r s g e ne r a _{l l y} a ds o r b e d a n d de s o r b e d l e s s r a do n t ha n t he i r 1 . 5 i n c h c o u n t e r _p a r t s . A l s o _, f o r t he 1 i n c h o p en i n g d i f f u s i o n b a r r

i

e r c a n i s t e r t _{y p} e s t e s t e d , a d s o r p t i o n a n d de s o r p t i o n w a s

Ba s e d o n e a s e o f m a i n t e n a n c e a n d as s e m_{b l y} , s l o w de s o r p t i o n , a n d a de qu a t e s e ns i t i v i t y , t he 1 i n c h op e n i n g g l a s s f i be r d i f f u s i o n b a r r i e r c a n i s t e r i s r e c o m me n de d f o r l o n_g t e r m me a su r e me n t s

(

5 t o 7 da_y s

₎

a n d i n t e r me d i a t e me as u r eme n t s

₍

4 d a_y s

₎

. I f a s ho r t t e r m s c r e e n i n g me a s u r e me n t o f 3 d ay s i s r e _qu i r e d , t he 1 i n c h o p en i n g g l a s s f i b e r d i f f u s i o n ba r r i e r c a n

i

s t e r i s a_g ai n r e c o m me n de d .

AC KNOWL E D GMENT S T h i s r e s e a r c h wa s _p e r f o r me d u nde r a_{p p}o i n t men t t o t he A p p l i e d He a l t h P_{h y} s i c s Fe l l o ws h i p P r o_gr a m admi n i s t e r e d b y Oa k R _{i d g}e As so c i a t e d U n i v e r s i t i e s f o r t h e U . S . D ep a r t me n t o f E ne r _{g y} . I w ou l d l i k e t o t ha nk bo t h D r . Do ug l a s C r aw f o r d -B r o w n a nd D r . D o na l d W i l l h o i t f o r s e r v i ng a s c o m mi t t e e me mb e r s o n t h i s _p r o

j

e c t . I n a d d i t i o n , a sp e c i a l t h an ks i s ex t e n de d t o my a c a d e mi c a dv i s o r . D r . J a me s E . W a t s o n , J r . , who s e gu i d a nc e a n d a s s i s t a n c e du r i n_g t h i s _p r o

j

e c t a n d m_y e n t i r e _gr a du a t e s t u _{d y} w a s i n v a l ua b l e .

T AB L E OF C ONT ENT S L i s t o f F _{i g}u r e s v i i i L i s t o f T ab l e s x I , I N T R O DUC T I O N 1 Ov e r v i ew 1 Pu r _p o s e a n d O b

_j

e c t i v e 6 I I . L I T E RA T UR E R E VI EW 8 Pe r f o r ma nc e Cha r a c t e r i s t i c s o f Ca r bo n A d so r _p t i o n Ca ni s t e r s 8 I I I . MAT E R I A L S 1 7 R a do n Cha mbe r 1 7 A l p ha Sc

i

n t

i

l l a t i o n Ce l l s 21 A l p ha Sc

i

n t

i

l l a t i o n Ce l l Co u n t i n_g S y s t e m 23 P_{y l} o n AB -5 Mo n i t or 2 3 C h a r c oa l Ca n i s t e r s 2 7 C h a r c o a l Ca n

i

s t e r C o u n t

i

n_{g S y} s t em 31 I V . M E T H O DS 3 4 A l p ha Sc i n t i l l a t i o n Ce l l Sam_{p l i} n_g a nd A l p h a Sc i n t i l l a t i o n Ce l l Co u n t i n _g E_qu i p me n t -Ge n e r al P r o c e du r e f o r U s e 3 4 P_{y l} o n AB -5 M o n i t o r E f f i c i en c_y Te s t i n_g a n d C a l i br a t i o n 3 6 P r o _g r a m mi n _g t h e P_{y l} o n AB -5 M o n i t o r 3 8 Cha r c oa l Ca n i s t e r C o u n t i n_g S_y s t e m E f f i c i e n c _y T e s t i n _g 39 Ca n i s t e r Pe r f o r ma nc e T e s t i n_g - _A

d

_{s o r} p t i o n . . . . 42

Ca n i s t e r Pe r f o r m a n c e T e s t i n _g - _{De s o r} p t i o n . . . . 4 5 Ca n i s t e r Re c _y c l i n _g 4 7 V . R ESU L T S A N D D I S C US S I O N 4 8 Ca n i s t e r A

d

s o r _p t i o n Te s t i n_g R e s u l t s 4 8 Ca n i s t e r D e s o r _p t i o n T e s t i n_g R e su l t s 5 5 Co m_p a r i s o n of Ca r b o n Ca ni st e r A d s o r _p t i o n Pe r f o r m a nc e W i t h P r e v

i

o u s R e s u l t s a t 1 0% Re l a t i v e H u mi d i t _y 6 3 Co m_pa r i s o n o f Ca r bo n Ca n i s t e r D e s o r _p t i o n Pe r f or ma n c e Wi t h P r e v i o u s R e s u l t s a t 10 % Re l a t i v e H u mi d i t _y 67 Co m_p a r

_i

s o n o f Car bo n Ca n

i

s t e r A ds o r _p t i o n Pe r f o r m a nc e w i t h P r ev i o u s S t u d i e s 6 9 De t e c t i o n L

i

mi t s : The L o w e r L

i

m

i

t o f D e t e c t i o n a n d Mi n i m u m D e t e c t a b l e A c t i v i t _y . . . . 7 6 P_{y l} o n C a l i br a t i o n R e s u l t s U s i n_g A l p ha S c i n t i l l a t i o n Ce l l s 8 3 VI . C O N C LUS I O N S AND R E C O M M ENDAT I O N S 8 9 Co n c l u s i o n s 8 9 Re c o m me n da t

i

o n s 9 2 R EF E R E N C E S 94 AP P E N D I X I P Y L ON E F F I C I E N C Y T E S T I N G DATA 97

A P P E N D I X V I I D E S O R P T I O N C U R V E S : C O M P A R I S O N B Y

L I S T O F F I G U R E S 1 . Ra d i um D e c a y C ha

i

n 3 2 . A n n u a l Ef f e c t i v e D o s e Equ

i

v a l e n t i n U . S . Po p u l a t

i

o n

(

1 9 8 0- 8 2

)

A s a Pe r c e n t a _g e o f 3 6 0 mr em 5 3 . Ra do n - _{2 2 2 E x po s u r e Ch am b e r 1 8} 4 . Ra do n - _{2 2 2 So u r c e 2 0} 5 . A l ph a Sc i n t i l l a t i o n C e l l 2 2 6 . A l p ha Sc i n t i l l a t i o n Ce l l Co u n t i n g S y s t e m 2 4 7 . P y l o n A B - _{5 Po r t a b l e Ra d i a t i o n Mo n i t o r 2 6} 8 . O p e n - _{f a c e d C a n i s t} e r _{2 9} 9 . D i f f u s i o n B a r r i e r Ca n i s t e r 3 0 1 0 . Cha r c o a l C a n i s t e r Co u n t i n g S y s t e m 3 2 1 1 . A d s o r p t i o n C u r v e s : 1 " O p e n i n _g

₍

_{5 0 %} R H 2 0 C

)

. . . 4 9 1 2 . A d s o r p t i o n Cu r ve s : 1 . 5 " O p e n i n _g

₍

_{5 0 %} R H 2 0 C ) . . . 5 0 1 3 . A d s o r p t i o n C u r ve s : 1 " Op e n i n g

(

75 % R H 2 0 C ₎ . . . 5 1 14 . A d s o r p t i o n Cu r v e s : 1 . 5 " O p e n i n g (7 5 % R H 20 C ₎ . . . 5 2 15 . D e s o r p t i o n C u r ve s : 1 " O p e n i n _g

₍

50 % R H 2 0 C ₎ . . . 5 6

2 1 . De s o r pt i o n C u r v e s

(

Je f f e r i e s

)

: 1 " _O p e n i n_g

(

5 0% R H 2 5 C

)

6 8 2 2 . D e s o r p t i o n C u r v e s

(

J e f f e r i e s

)

: 1 . 5 " _O p e n i n _g

(

5 0% R H 2 5 C

)

6 9 2 3 . Op e n F a c e Ca n i s t e r C o mp a r i so n :

(

T ho ma s v s . J e f f e r i e s a nd E n gha u s e r

)

7 3 2 4 . S t a i n l e s s S t e e l D B C an i s t e r Co mpa r i s o n : 1 . 2 5 " O_pe n i n_g

(

Th o ma s

)

v s . 1 " O pe n i n_g

(

Je f f e r

i

e s a n d En _{g h}a u s e r

₎

7 4 2 5 . O p e n F a c e Ca n i s t e r Co m_p a r i so n :

(

E PA v s . Je f f e r

i

e s a n d E ng ha u s e r

)

7 7 2 6 . U N C Op e n Fa c e Can i s t e r : Ca l i b r a t i o n F a c t o r C u r v e a t 5 0% R H 8 0 2 7 . G l a s s F i be r D B Can i s t e r Wi t h 1 " O_p e n i n _g : Ca l i b r a t i o n Fa c t o r Cu r v e a t 5 0% R H 8 1 28 . G l a s s Fi be r DB Ca n i s t e r Wi t h 1 . 5 " O p e n i n_g : Ca l i br a t i o n F a c t o r Cu r v e a t 5 0% R H 82 2 9 . Mi n i m u m De t e c t a b l e Ac t i v i t y a t 5 0 % Re l a t i v e H u mi d i t _y

(

3 . 8 1 day c ou n t i ng de l ay

)

8 4

L I S T O F T A B L E S 1 . Se t t i ng s f o r A l p h a Ce l l C o u n t i ng Equ i pme n t 2 5 2 . S u m m a r y of C a r bo n A ds o r p t i o n Ca n i s t e r _{S p}e c i f i c a t i o n s 2 8 3 . Se t t i ng s f o r Cha r c o a l Ca n i s t e r Co u n t i n _g S_y s t e m 3 3 4 . E n e r g y a n d I n t e ns i t y o f Ga m ma Ray s U s e d i n Cha r c oa l C an i s t e r Co u n t i n _g 4 1 5 . Py l o n Ca l i br a t i o n Fa c t o r s De t er mi n e d Us i n g A l p h a S c i n t i l l a t i o n Ce l l s 8 5

I NT R O DUC T I ON O v e r v i e w R ado n i s a d e n s e , r a d i o a c t i v e , n ob l e ga s t h a t o c c u r s n a t u r a l l y f r o m t he d e c a_y o f r a d i u m -2 -2 6 i n t he u r a n i u m s e r i e s . Th e m a

_j

o r s o u r c e o f r a do n e x _po s u r e a r

i

s e s f r o m r a d o n e ma n a t i n_g f r o m t h e s o i l a nd c o n c e n t r a t i n_g i n ho me s . Ge n e r a l l y , bu l k f l o w of a i r du e t o t he _pr e s s u r e _gr ad i e n t b e t we e n t he so i l a nd ho me dr a w s r a d o n i n t o t he h o u s e ho l d . O n c e r a do n i s r e l e a s e d i n t o t h e h o me , r a do n c a n be c o me t r a p pe d i n t h e ho me wh e r e i t c a n b e i n ha l e _d a nd i m_pa r t do s e t o t he l u n _gs . Ty p i c a l l y , h i g h ho u s e ho l d r a do n l e ve l s a r e a s s o c i a t e d w i t h f o u nd a t i o n s n e a r u r a n i u m b e a r i n _g so i l s o r r o c k s su c h a s _g r an i t e s , da r k s ha l e s , p ho s _{p h}a t e de _po s i t s , a n d s an ds t o n e s . Ty p i c a l t e c h n i qu e s t o r e du c e i ndo o r r ad o n c o n c e n t r a t i o n s i n e x i s t i n_g ho me s i n c l ud e s e a l i n_g c r a c k s a n d o _pe n i n _gs , i nc r e a s i ng v e n t i l a t i o n r a t e s , a n d i n s t a l l i n_g sub -s l a b ve n t i l a t i o n . Oc c as i o n a _{l l y} , t he wa t e r su p p l y i s t h e ma

j

or so u r c e o f r a _do n e x_p o s _{u r} e . R a do n ha s a r e l a t

i

v e l y h i g h so l u b i l i t y i n w a t e r a nd s i g ni f i c a n t c o n c e n t r a t i o n s c a n r e s ul t i n _gr o u n dw a t e r s u _{p p l i} e s ne a r u r a n i u m be a r i n _g so i l s . E x p os u r e r e su l t s f r o m t he a i r b o r n e r e l e a s e o f r a d o n f r om t he w a t e r _{b y} s uc h me c h a n i sms a s s ho we r s , t o i l e t s , a n d d i s h w a sh e r s . I t ha s b e e n e s t i ma t e d t ha t 5 0% o f r a do n i n w a t e r i s r e l e a s e d i n t o t h e

c o n c e n t r a t

i

o n o f 10 , 0 00 pC i

/

1 o f r a d o n i n w a t e r r e su l t s i n a n i n c r e a s e o f 1 _p Ci

_/

1 i n a i r

₍

N a z a r o f f e t a l . 1 98 7

)

. Whe n dr i nk

i

n _g w a t e r c o n t a mi n a t e d w

i

t h r ado n i s t he _p r i n c i p a l so u r c e o f r ado n e x _po su r e i n a ho me , g r a n u l a r ac t i v a t e d c a r bo n ad s o r _p t i o n a nd a e r a t i o n ma _y b e u s e d t o r e m o v e r a d o n f r o m dr i nk i n _g w a t e r s u_{p p l i} e s

(

Co t he r n 1 9 9 0

)

. S i n c e r a do n i s a n i ne r t _g a s , i t i s s i mp l y b r e a t h e d i n a nd o u t i m_p a r t i n _g l i t t l e do s e t o t he l u n_g s o f a n i nd i v i du a l . H o w e v e r , r a do n d e c a y s w i t h a 3 . 8 1 day ha l f l i f e t o f o u r sho r t l i v e d r a do n d a u _{g h} t e r _p r odu c t s o r _pr og e n _y . B e g i n n i n g w i t h r a d i u m , t he e mi s s i o n o f r a do n a nd i t s p r o ge n y a r e s ho w n i n F_{i g}u r e 1 . R a do n p r o ge n y c an qu i c k l y a t t a c h t o p a r t i c u l a t e ma t t e r i n t he s u r r o u nd i n _g a i r . Whe n i nh a l e d , t h e sho r t l i v ed r a do n _pr o _ge n_y c a n a f f i x t o t h e l u n_g s a n d de _p o s i t l a r _g e q u a n t

i

t i e s o f e n e r _{g y} i n t he b r o nc h i a l t i s s u e . T he m a

j

o r i t y of t he l u ng do s e _p r o du c e d f r o m a i r bo r n e r a do n _p r o_g e n_y r e su l t s f r o m t he a l p ha e mi s s i o n o f _po l o n i u m - _{2 1 8} a n d _p o l o n i u m- _{2 1 4} . To a c c o u n t f o r ex_p o s u r e t o a l p ha e m

i

t t i n _g r ado n _pr o _ge n_y , t he s_p e c i a l u n i t " w o r k i n_g l e v e l "

₍

_WL

₎

_w a s c r e a t e d . T he W L i s

F i g

u r e

1

:

R

a

di

u

m

D

e c a

_{y C}

h

a

i

n

1 6

0 0

y

3

.

8

2 d

3

.

0

5

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4

.

7 8 9 5 %

5

.

4 9 100 %

6

.

0 10 0

%

4.

60 6 %

"

>

P b

J

^

B i

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)

P

o

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b

2

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1

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16 4

_l s

^ 1 y

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.

6 5 5 0 %

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.

5 1

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.

6 9 100

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0

.7 1 4

0 %

1.

0 2 3 %

0

.

9 8 6 %

3

.

2 6

1

9 %

(

T h

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as

19

9

1

)

i n u n i t s o f _pC i

/

1 . To r e l a t e t h e W L t o p Ci

/

1 _, t he e qu i l i b r i u m r a t i o o f r ado n a n d i t s _p r o _ge n_y m u s t b e k n o w n . Whe n r a do n a n d i t s _p r o_g e n_y a r e i n e _qu i l i b r i u m , o ne w o r k i ng l e v e l i s e _qu i v a l e n t t o 1 00 _p Ci

_/

1 . D u e t o v e n t

i

l a t

i

o n

(

t h e a i r e x ch a ng e r a t e

₎

, s e t t l i n g a n d p l a t i n g o f r a do n pr og e ny , t h e e qu i l i b r i u m r a t i o i n ho me s i s f a r l e s s t ha n 1 00%. Me a s u r e me n t s i n h o me s i n d i c a t e a n e_qu i l i b r i u m r a t i o o f a _{p p}r o x i ma t e l y 3 0%

(

M oe l l e r 1 9 9 0

)

. H o we v e r , t he E PA u s e s a 50 % e qu i l

i

b r i u m f a ct o r b e t w e e n r ad o n a nd i t s r ado n _p r o_ge n _y . F o r m os t ho me s , a s s u mi n g a 5 0% e _qu i l i b r i u m f a c t or i s c o n s e r v a t i v e s i n c e t h e me as u r e d r a

d

o n c o n c e n t r a t i o n w i l l c o r r e s_p o nd t o a c o n c e n t r a t i o n o f a l p ha e mi t t i n _g r ado n _p r o_g en _{y g} r e a t e r t ha n t h e a c t u a l c o nc e n t r a t

i

o n o f a _{l p h} a e mi t t i n _g r ado n _pr o_g e n_y . At a n e qu

i

l i br i u m r a t i o o f 5 0 %, o n e w o r k i ng l e ve l c or r e sp o nd s t o 2 0 0 p C i

/

1 o f r a do n . Ac c o r d i n_g t o t he N a t i o na l C o u nc i l f o r Ra d i a t i o n P r o t e c t i o n a n d Me a s u r e me n t s

(

N CR P

)

, t he a v e r ag e a n n u a l e _{f f} e c t i v e do s e e qu i va l e n t f r o m n a t u r a l l y o c c u r r i n _g r a do n t o a me mb e r o f t he Un i t e d S t a t e s _pub l i c i s 2 0 0 m i l l i r e m . Th i s a c c o u n t s f o r 5 5% of t he t o t al 3 6 0 mi l l i r em a n n u a l e f f e c t i v e

t

%

F i g

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2

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1

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0

%

t h a t 7 t o 3 0 t ho u s a nd Ame r i c a ns d i e e a c h _y e a r o f l u n_g c a n c e r due t o r a d o n e x _po s u r e . Cu r r e n t l y , E PA s ug g e s t s r e m ed i a l a c t i o n f o r ho me s w i t h a n n u a l a v e r a _ge r a do n c o n c e n t r a t i o n s o f 4 _p C i

_/

1 o r _gr e a t e r . E PA e s t i ma t e s t h a t ne a r l y 1 o u t of e ve r y 1 5 h o me s i n t he U n i t e d S t a t e s e xc e e ds t he a c t i o n l ev e l o f 4 p C i

/

1

(

E PA 1 9 9 2

)

. D u e t o t h e i n c r e a s e d l u n_g c an c e r r

i

s k a s s o c i a t e d w i t h r a d o n e x_p o su r e , n a t i o n a l c o n c e r n h a s i n c r e a s e d g r e a t l y i n r e c e n t _y e a r s . The r e f o r e , a r e l i ab l e , f a s t , e c o n o mi c a l , a n d e f f i c i e n t me t ho d f o r me a s u r i n _g r a do n c o n c e n t r a t i o n s i n h o u s e ho l ds i s ne e de d . T od ay , s e v e r a l c a r bo n c a n i s t e r de s i gn s me e t t he s e r e _qu i r eme n t s an d _pr o v i de s c r e e n i n _g me a s u r e me n t s i n h o u s e ho l ds . I n so me

i

n s t a nc e s _, d i f f u s i o n b a r r i e r s a r e a d de d t o t he c a r b o n c a ni s t e r t o i n c r e a s e t h e i n t e _g r a t i n_g a b i l i t y o f t h e c a n i s t e r , e x t e nd t h e l e ng t h of me a su r e me n t pe r i od , a nd r e t a r d a _g a

i

n st t e m_p e r a t u r e a nd hu m i d i t _y e f f e c t s . P u r _p o s e a n d Ob j e c t i v e Th e _pu r _p o s e o f t h i s t e ch n i c a l r e _po r t wa s t o c o m_p a r e t he

hu m i d i t _y . I n p r e v i o u s e xp e r i me n t a l w o r k b y J e f f e r i e s

(

J e f f e r i e s 1 9 92

)

, a ds o r p t i o n a nd d e s o r p t i o n me a su r e me n t s a t 1 0% r e l a t i v e hu mi d i t _y f o r ma n_y o f t he s a me c a r bo n a d s o r _p t i o n c a n i s t e r s w e r e _pe r f or me d . U s i n g J e f f e r i e s da t a i n c o n

j

u n c t i o n w i t h t h e da t a c o l l e c t e d f r o m t h i s e x_p e r i men t a t 5 0% a n d 7 5 % r e l a t i v e hu m i d

i

t _y , c an i s t e r p e r f o r ma n c e o v e r a w

i

de hu mi d i t y r a n _ge w a s a n a _{l y} z ed . A l l exp e r i me n t a l a d so r pt i o n a nd de s o r _p t i o n r u n s w e r e c o ndu c t e d u n de r c o n t r o l l e d c o n d i t i o n s i n t h e UN C r a do n c hamb e r .

L I T E RAT U R E R E V I EW P e r f o r ma n c e Ch a r a c t e r i s t i c s o f Ca r bo n A d s o r p t i o n Ca n i s t e r s I n 19 81 , Ge o r g e i n t r o du c e d t he c a r b o n a d s o r p t i o n c a n i s t e r a s a s i m_{p l} e m e t ho d f o r t h e me a s_{u r} e me n t of a t m os _{p h} e r i c r a do n

(

Coh en 1 9 8 3

)

. S

i

n c e i t s i n t r o duc t i o n , f e w m od i f

i

c a t

i

o n s ha v e be e n ma d e t o t he c _o l l e c t o r . T oda y , t h i s r ado n c o l l e c t i o n me t hod i s w i de _{l y} u s e d t o o b t a i n s ho r t t e r m s c r e e n i n _g me as u r eme n t s i n ho me s . T w o de s i g n s , t h e op e n f a c e c o l l e c t o r a nd t h e d i f f u s i o n b a r r i e r c o l l e c t o r , a r e c o m m o n l y e mp l o y e d f o r r ad o n me a su r e me n t . I n t h e c a r b o n c a n i s t e r t e c hn _{i q}u e , t h e c a r b o n c a n i s t e r i s e x_p o s e d t o t he a _{t m o}s _{p h} e r e a l l o w

i

n _g r a do n t o d i f f u s e t hr o u _{g h} t h e _p o r e s o f t he _g r an u l a r a c t i v a t e d c a r bo n be d a nd a d s o r b o n t o t he s u r f a c e o f t he c a r bo n _g r a n u l e s

₍

N a _ga r a

_j

a n e t a l . 1 9 90

)

. A f t e r a s _pe c i f i e d _pe r

i

o d o f t i me , t he c o l l e c t o r

i

s s e a l e d a i r t _{i g h} t , a l l o we d t i me f or s e c u l a r e qu i l i b r i u m t o b e r e a c h e d

qu a n t i t _y o f r a do n ad s o r be d do e s n o t i n c r e a s e . A s b e d de p t h i n c r e a s e s b e _yo n d t he c r i t i c al v a l u e , t h e i nc r e a s e d ad s o r pt i o n i s n e _ga t e d b y r ad i o ac t i v e de c a _y du e t o a s l o w e r d i f f u s i o n r a t e t h r o u _{g h} t h e b e d

(

Co he n a nd N a s o n 1 9 8 6

)

. F u r t he r mo r e , i n c r e a s e d b e d d e _pt h s de c r e a s e c a r bo n c a n i s t e r c _{o u n t} i n _g e f f i c i e n c _{y b y i} n c r e a s i n _g t he d e t e c t o r d i s t a nc e t o t he c a n i s t e r a n d _{b y} i n c r e a s i n _{g g}a m ma r a _y a t t e n ua t i o n i n t he c a r b o n b e d . A s t u_{d y b y} C ohe n a n d Na s o n

(

Co he n a n d N a s o n 1 986

)

r e v e al e _d t h a t r a d o n a ds o r _p t i o n do e s n o t i n c r e a s e m u c h be _y o nd a b e d de _p t h of 1 . 5 c m . A d d i t

i

o na l l y , Sc a r p

i

t t a an d H a r l ey

(

Sc a r p i t t a a n d H a r l e _y 1 9 9 0

)

de m o n s t r a t e d a o n e - _{t o} - _{o n e r e} l _{a t}

i

_{o n s} h

i

p b e t we e n t he a m o u n t o f r ad o n a ds o r b e d a n d be d de _p t h u_p t o a c r i t i c a l v a l u e o f 2 c m . B_y a c t i v a t i n _g t he c a r bo n , a l a r g e su r f a c e a r e a i s a c _qu

i

r e d _p r o v i d i n _g n u me _{r o u} s s i t e s f o r r a do n ad so r _p t i o n . U n f o r t u n a t e l y , a c t i v a t e d c a r bo n ha s a n a f f i n i t y f o r w a t e r v a_p o r w h i c h c o m_p e t e s w i t h r a do n _ga s f o r a c t i v e s i t e s

(

Co he n a n d N a s o n 1 9 86

)

. By e xp o s i ng c a ni s t e r s f o r a g i v e n t i me p e r i o d

i

n a c o n t r o l l e d r a d on c o nc e n t r a t i o n , c a l i b r a t

i

o n f a c t o r s c a n be e m_{p i} r i c a l l y de r i v e d t o a c c o u n t f o r t he e f f e c t o f w a t e r v a_po r o n c an i s t e r a ds o r _p t i o n . I n a d d i t i o n t o hu m i d i t _y , t emp e r a t u r e a f f e c t s t he a m o u n t o f r ado n a d s o r b e d o n t h e s u r f a c e o f t he ac t i v a t e d c a r b o n . A s t em_p e _{r a t u r} e i n c r e a s e s , t h e k i n e t i c e ne r g y o f t he a ds o r b e d r ad o n _g a s m o l e c u l e s i n c r e a s e s a n d ma_y o v e r c o me t he w e a k V a n

De r Wa a l s f o r c e s b i n d i n _g t he r ado n _g a s t o t h e a c t i v a t e d c a r b o n

(

C o he n 1 9 8 8

)

. T h e r e f o r e , a s t e mp er a t u r e i n c r e a s e s r a do n de s o r b s m o r e r a_{p i d l y} f r o m t he ac t i v a t e d c a r b o n . H o w e v e r , r e s u l t s v a r y o n t h e ma gn i t ude t e mpe r a t u r e p l a y s i n c a r b o n c an i st e r pe r f o r ma n c e . F o r e x amp l e , a s t u d y c o n du c t e d w i t h o_p e n f a c e ca n i s t e r s

(

C oh e n 1 9 8 8

)

d e m o n s t r a t e d t ha t t wi c e t he a m o u n t o f r a do n c a n b e a d s o r be d a t -1 4 ° C t h a n a t 2 7 ° C . A d d i t i o n a l l y , Po

j

e r e t a l .

(

Po

j

e r e t a l . 1 990

)

s ho we d u n de r v a r i o us c o n d i t i o n s o f hu mi d i t _y a n d t em_pe r a t u r e t ha t t h e i r _p o l y u r e t ha n e d i f f u s i o n ba r r i e r c a n i s t e r a d s o r b e d 30 % l e s s r a do n a t 3 5 ° C t ha n a t 1 3 ° C . A l s o , P o

j

e r n o t e d a 1 0% d e c r e a s e i n r ado n a ds o r _p t i o n f o r t he _p o l y u r e t h a n e d i f f u s i o n b a r r

i

e r c a n

i

st e r be t w e e n 13 ° C a n d 2 0 ° C. F ur t he r mo r e , a s t ud y c o ndu c t e d b y Co he n

(

Co h e n 19 8 8

)

e x _po s e d c a r b o n c a n i s t e r s b e t we e n -1 4 ° C a nd 2 8 ° C . R e s u l t s f r om t h i s s t u d y de m o n s t r a t e d t h a t d i f f u s i o n b a r r i e r c a n i s t e r a ds o r _p t i o n v a r i e d b y 2 0% w h i l e o _p e n f a c e c a n i s t e r a ds o r _p t

i

o n v a r

i

e d b y a n o r de r o f ma_g n i t u de . H o w e v e r , Ge o r ge

(

Ge o r ge 1 9 8 4

)

a nd Re n a n d L i n

(

Re n a n d L i n 19 8 7

)

ob s e r v e d n o

d i

s t

i

n_gu

i

s ha b l e d

i

f f e r e n c e s

i

n t he r e s_p o n s e

As me n t i o n e d _p r ev i o u s l y , o p e n f a c e a nd d i f f u s i o n ba r r i e r c a n

i

s t e r s a r e r e _gu l a r _{l y} u s e d f o r s ho r t t e r m s c r e en i n_g me a s u r e me n t s o f r a do n i n ho me s . T he o pe n f ac e c o l l e c t o r co n s i s t s of a c a n i s t e r w i t h a _p a c ke d b e d o f a c t i v a t e _d c a r bo n wh i c h i s f u _{l l y} ex _po s e d t o t h e a t m o s_{p h}e r e w he n t h e l i d i s r e m o v e d . T y p i c a l l y , ope n f a c e c o l l e c t o r s p e r f o r m we l l f o r 2 da _y e x _p os u r e s i n i n do o r s i t u a t i o n s

₍

Ge o r _g e a nd We be r 1 9 90

)

. The _p r i ma r _y adv a n t a _g e o f t h e o_p e n f a c e c a n i s t e r i s i t s ab i l i t _y t o a ds o r b l a r _g e amo u n t s o f r a do n i n a s ho r t _p e r

i

o d o f t i me . U n f o r t u n a t e l y , t h e op e n f a c e c a n i s t e r i s p l agu e d b y r a p i d de s o r _p t i o n , s ho r t i n t e gr a t i o n t i me c o n s t a n t s , a nd i s s e n s i t i ve t o w a t e r v a_p o r a n d t em_p e r a t u r e

₍

C ohe n 1 9 8 3

)

. The i n t e _gr a t i o n t i me c o ns t a n t a s d e f i n e d b y Ge o r _g e a n d We be r

(

Ge o r _ge a n d We be r 1 99 0

)

i

s " t h e _p e r

i

o d o f t i me _p r i o r t o s e a l i n_g o v e r wh i c h t he r a do n l ev e l i s a v e r a _ge d b y t h e me a su r e me n t . " Th e r e f o r e , i f a c o l l e c t o r w i t h a 24 ho u r i n t e _g r a t

i

o n t i me c o n s t a n t i s e x_p o s e d f o r 7 2 h o u r s , t h e s a mp l e wo u l d b e o n _{l y} r e_p r e s e n t a t i v e o f t he l a s t 2 4 h o u r s o f ex _po s u r e . U s i n _g t h e me t h od _p r e s e n t e d b y C ohe n

₍

C ohe n 198 8

)

, t h e i n t e _g r a t i o n t i me c o n s t a n t of a c a r b o n c a n i s t e r c a n be d e t e r mi n e d b y e x _p os i n _g c a r bo n c an i s t e r s t o a h i g h r ado n c o nc e n t r a t i o n , r e m o v i n g t he c an i s t e r s a f t e r a g i v e n e x p o s u r e p e r i o d , a n d a l l o w i n g t h e c a n

i

s t e r s t o de s o r b i n a l o w r ado n e n v i r o n me n t . By p l o t t i ng t he n eg a t i v e n a t u r a l l o g a r i t hm o f t he f r a c t i o n o f r a do n r e ma i n i n _g o n a c a n i s t e r ' s a c t i v a t e d

c a r bo n v e r s u s de s o r _p t i o n t i me , t he i n t e gr a t i o n t i me c o n s t a n t i s t h e i n v e r s e o f t he s l o _p e o f t he _gr a_{p h} . A n a d d i t i o n a l d i s a dv an t a _ge o f t he o _pe n f a c e c a n i s t e r i s

i

t s _po o r t i me a v e r a _{g i} n_g a b i l i t _y i n f l u c t u a t i n_g r a do n c o n c e n t r a t i o n s . S i n c e r a do n a d s o r b s a nd d e s o r b s r ap i d l y f r o m a n o_p en f a c e c o l l e c t o r , t he t o t a l qu a n t i t y a d s o r b e d n e a r t he e n d o f t he ex _p o su r e _p e r i o d i s mo r e s i gn i f i c an t t o t he c a n i s t e r s r e s _po n s e t ha n t he r a d o n a d s o r be d a t t h e be _{g i} n n i n _g

(

C oh e n 1 9 8 3

)

. T h e r e f o r e _, op e n f a c e c a n i s t e r s t e nd t o o v e r r e s_p o nd w he n t he r ado n c o n c e n t r a t i o n i n c r e a s e s n e a r t h e e n d o f t he e x _p o su r e pe r i o d a n d u nde r r e sp o nd wh e n t he r a do n c o n c e nt r a t i o n de c r e a s e s n e a r t he e nd of t he e x _p os u r e _p e r i od . T he _p o o r t i me av e r a _{g i} n _g a b

i

l i t _y o f t he o _pe n f ac e c o l l e c t o r i s a c o n c e r n s i n c e r a d o n c o nc e n t r a t i o n s i n h o me s v a r _y da_y t o da _y . A l t ho u _{g h} n o t o f c o n c e r n f o r o _p e n f a c e c a n i s t e r me a su r e me n t s , r a do n c o n c e n t r a t i o n s a r e kn o w n t o v a r _y w e e k l y , mo n t h l y , a n d s e a so na l l y

(

Co he n 19 8 8

)

. I n c o n t r a s t , a d i f f u s

i

o n b a r r i e r c a n i s t e r ha s a n o pe n i n g pu nc h e d i n t he t o_p o f t he c a n i s t e r w i t h a d i f f u s i o n b a r r i e r

•

f o r e _qu i l i b r i u m t o b e r e a ch e d be t w e e n t he r a do n c ol l e c t e d o n t h e a c t i va t e d c ar _bo n a n_d t _he su r r o u nd i n _g r a d o n e n v i r o n me n t . T h i s r e su l t s i n i n c r e a s e d i n t e _gr a t i o n _{t i} me c o n s t a n t s . C o m m o n _{l y} , d i f f u s i o n b a r r i e r c a n i s t e r s a r e e x p os e d f o r p e r i od s u_p t o 7 da_y s . A l t ho u_{g h} i n t e _gr a t i o n t i me s a r e ex t e n de d u s i n_g d i f f u s i o n b a r r i e r c o l l e c t o r s , t he t o t a l a c c u m u l a t i o n o f r a do n a t t he e n d o f t he e x _p os u r e i s r e du c e d l e a d i n _g t o l o we r c a ni s t e r s e n s i t i v i t _y . C ohe n

(

Cohe n 1 98 8

)

r ep o r t s t h a t t he ma x i m u m a m o u n t o f r a do n a d s o r b e d b y d i f f u s _i o n b a r r i e r c a n i s t e r s i s a_{p p} r o x i ma t e _{l y h}a l f o f t ha t a ds o r b e d b y an o _pe n f a c e c a n i s t e r . T he r e f o r e , t he g o a l wh e n d e s i gn

i

n g a d

i

f f u s i o n b a r r i e r c a n i s t e r i s t o e x t en d t he i n t e _g r a t i o n t i me o f t he c a n i s t e r wh i l e m a x i mi z i n_g t he a m o u n t o f r ad o n a d s o r be d a t t he e nd o f t h e e x_p o su r e _p e r i o d

(

C ohe n a nd N a s o n 1 9 8 6

)

. A l t ho u _{g h} d i f f u s

i

o n b a r r i e r c a ni s t e r s t _{y p i} c a _{l l y h} a v e l o w e r s e n s i t i v i t _y t h an o _pe n f ac e c a n i st e r s , d i f f u s i o n b a r r i e r c o l l e c t or s m o r e a c c u r a t e _{l y} me a su r e f l uc t u a t i n _g r a d o n c o n c e n t r a t i o n s . A s t a i n l e s s s t e e l d

i

f f u s i o n b a r r i e r c a n i st e r , s i mi l a r t o t h e s t a i nl e s s s t e e l d i f f u s i o n ba r r i e r c a n i s t e r u s e d i n t h i s e x _p e r

i

me n t , t e s t e d b y Ge or g e a n

d

We be r , ac c u r a t e l y me a s u r e d c o n c e n t r a t i o n s v a r _{y i} n _{g b y} mo r e t ha n a f a c t o r o f t e n

(

Ge o r _ge a nd Web e r 1 9 9 0

)

. A d d i t i o n al l y _, C ohe n

(

C oh e n 1 9 8 8

)

r e _po r t s u nd e r c o nd i t i o n s o f f l u c t u a t i n _g r ado n c o nc e n t r a t i o n s , t he ma x i m u m me a s u r e men t e r r o r f o r a n o_p e n f a c e c o l l e c t o r

i

s

•

f o u r t i me s _gr e a t e r t h a n t ha t a s s o c i a t e d w i t h a d i f f u s i o n ba r r i er c o l l e c t o r . A r a do n c a n i s t e r c o mpa r i s o n s t u d y c o n du c t e d _{b y} F i e l d a n d Kr o s s

(

F i e l d a nd K r o s s 1 9 9 0

)

s ho w e _d t h a t t he op en f a c e c an i s t e r s we r e i n f l u e n c e d b y t h e i n c r e a s e d r ad o n c o n c e n t r a t i o n du r i n _g t he f i n a l 1 2 ho u r s o f t he 4 8 ho u r e x _p o su r e _p e r i o d . A l t h o ug h t he o p e n f a c e c a n i s t e r s t e s t e d b y F i e l d a nd Kr o s s d i d ov e r r e s _p o n d , t he c o l l e c t o r s pe r f o r me

d

r e l a t i v e l y w e l l . I n c o mp a r i so n , t h e d i f f u s i o n b a r r i e r c o l l e c t o r s u s e d i n t h e F i e l d a n d K r o s s s t u _{d y} d i s_{p l} a _y e _d e x c e l l e n t t i me av e r a _{g i} n _g a _{b i l}

_i

_{t y} . I n a d d i t i o n t o l o n_g e r i n t e _gr a t i o n t i me s a nd mo r e a c c u r a t e me a s u r e me n t o f f l u c t u a t i n _g r a do n e _{n v} i r o n me n t s _, d i f f u s i o n b a r r

i

e r c o l l e c t o r s a r e r e l a t i v e l y i n s e n s

i

t i v e t o t he e f f e c t s of hu mi d i t y . T he r e f o r e , d i f f u s i o n ba r r i e r c o l l e c t o r s m ay n o t n e e d e m_{p i} r

i

c a l l y b a s e d c a l i b r a t i o n f a c t o r s t o c o r r e c t f o r hu mi d i t _y

(

C o he n 198 8

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. A s t u d y c o n du c t e d b y P o

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P o

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e r e t al . 1 9 9 0

)

s ho w e d t h a t a n i nc r e a s e i n hu mi d i t y f r o m 2 0 % t o 5 0% d e c r e a s e d r a do n a ds o r _p t i o n _{b y} l e s s t h a n 2 0 % f o r t he t e s t e d p o _{l y}u r e t h a ne d i f f u s i o n b a r r i e r c a n i s t e r a t r o o m t e m_p e r a t u r e .

As me n t i o n e d ab ov e , w a t e r v ap o r c o mpe t e s w i t h r a do n g a s f o r ac t i v e s i t e s o n t he a c t i v a t e d c a r b o n . A s c a r b o n c o l l e c t o r e x _p o su r e t

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me

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_{g h} hu m

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d i t _y e n v i r o n me n t s i nc r e a s e s , wa t e r v a_p o r c a n c o nde n s e an d _p r o _gr e s s i ve l y f i l l t h e _p o r e s an d c o n n e c t i ng c a_{p i l l} a r i e s of t he a c t i v a t e d c a r bo n r e du c i n _g t h e e f f e c t i v e _p o r e su r f a c e

(

Sc a r _{p i} t t a a n d Ha r l e _y 1 9 9 1

)

. T he p o i n t a _t wh i c h t h e c a_{p i l l} a r i e s be c o me b l o c ke d w i t h w a t e r i s k n o w n a s t he

b

r e a _{k p}o

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n t . Onc e t he

b

r e a k po i n t i s r e ac h e d o r e xc e e de d , a _p r o mi n e n t c ha n_g e i n c a r bo n a ds o r _p t

i

v _{i t y} o c c u r s

(

Sc a r _p

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t t a a n d H a r l e _y 1 9 9 0

)

. Sc a r p i t t a a n d H a r l e y s t a t e t h a t r a do n ads o r _p t i o n i s de c r e a s e d b y a n or de r o f ma _gn i t ud e o n c e t h e b r e a k _p o i n t o f t he c a r b o n i s e x c e e d e d . I n h i g h hu m

i

d i t y e n v i r o n me n t s , o pe n f a c e c a n i st e r s a r e s u s c e p t i b l e t o qu i c k l y r e ac h i n _g br e a k _po

i

n t . I n c o nt r a s t , d

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f f u s i o n b a r r i e r c a n

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s t e r s _ge n e r a _{l l y} m a

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n t he a m o u n t o f w a t e r v a_p o r c o l l e c t e _d b e l o w t he b r e a k p o i n t o f t he c a r bo n . I n a d d i t i o n t o d i f f u s i o n ba r r i e r s , d e s i c c a n t p ac k s p l a c e d n e a r t he a c t i v a t e d c a r bo n ha v e be e n u s e d i n a n a t t em_p t t o c o mb a t t he adv e r s e e f f e c t s o f hu mi d i t _y o n c a r b o n c a n i s t e r p e r f o r ma n c e . St u d i e s b y C ohe n a n d Na s o n

(

Co h e n a nd Na s o n 1 9 8 6

)

sh o w e d t h a t u s

i

n_g de s i c c a n t s d i d n o t h i nd e r r ad o n d i f f u s i o n i n t o t h e c a n i s t e r . H o w ev e r , t h e C oh e n a nd N a s o n s t u d y r e v e a l e d t ha t de s i c c a n t s _p r o v i de d l i t t l e b e n e f i t o n m o i s t u r e r e du c t i o n . F u r t he r t e s t s co n du c t e d

b

y J e f f e r i e s

(

J e f f e r i e s 1 9 9 2

)

d em o n s t r a t e d t ha t de s i c c a n t s a c t a s a

d i f f u s i o n ba r r i e r whe n s e a l e d a c r o s s t he o_p en i n_g o f t he c a n i s t e r l i d . Th

i

s r e s e a r c h w i l l a t t em_p t t o i n c r e as e u n de r s t a n d i n_g o n t he i n f l u e n c e o f c a n i s t e r o _p e n i n _g s i z e , d i f f u s i o n b a r r i e r m a t e r i a l , an d hu m i d i t y o n c a r b on c a n i s t e r p e r f o r m a n c e . A d d

i

t i o n a_{l l y} , t h i s r e s e a r c h w i l l p r o v i d e da t a t o de t e r mi n e w he t he r d i f f u s i o n b a r r i e r c a n i s t e r s or o _p e n f a c e c a n i s t e r s a r e m o s t a_{p p} r o_p r i a t e f o r s c r e e n i n _g r a do n me a s u r e me n t s .

MA T E R I ALS R ad o n C ha mb e r I n t h e R ad i o l o _{g i} c a l H_{y g i} e n e La b o r a t o r _y , i n s t r u me n t c a l i b r a t i o n s a nd c _{a n i} s t e r _pe r f o r m a n c e t e s t i n _g i s c o n du c t e d i n a 1 0 0 0 l i t e r r a d o n c ha mb e r

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_gu r e 3

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. T h e 4 8 i n c h x 2 4 i n c h X 62 i n c h c h a mbe r a l l ow s c o n t r o l l e d r a do n c o n c e n t r a t i o n s _t o b e m a i n t a i ne d w i t h i n a n i s o l a t e d e n v i r o n me n t . A d d i t i o n a l l y , r e l a t i v e hu m

i

d i t _y an d t e m_pe r a t u r e i n t h e c ha mb e r c a n b e r e _gu l a t e d i n a c o n t r ol l e d ma n n e r . The c ha mb e r i s c o n s t r u c t e d o f h a l f - _i n c h l u c i t e _p a n e l s

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n e d t o _ge t he r . T he e n d p a ne l o f t h e c h ambe r h as s e v e r a l w i n _g n u t s t o al l o w r e mov a l o f t he _p a n e l . A d d i t i o n a l l y , a n e n t r _y

/

e x i t bo x i n t he s a me _p a ne l a l l o w s i n s e r t i o n a nd r e m o v a l o f s ma l l l a bo r a t o r _y e _qu

i

_pmen t a nd c a r bo n c a n i s t e r s . L oc a t e d o n t he s i d e _p a ne l a r e s a m_{p l} e _po r t s wh i c h _p e r mi t " gr a b s a m_{p l} e s " t o b e t a k e n w i t h a l p h a s c i n t i l l a t

i

o n c e l l s . T he s i de p an e l a l s o i nc l u de s he a v_y r ub b e r _{g l} o v e s f o r ma n

i

_pu l a t i o n o f c an i s t e r s a n d e _qu _{i p}me n t . I ns

i

d e t he c ha mb e r , t he r e i s a sh e l f f o r _{p l} a c eme n t o f i n s t r u me n t s a nd e _qu _{i p}me n t . A l s o , a h y gr o me t e r a nd t h e r m o me t e r _{p l} a c e d i n t h e c h ambe r me a su r e t em_pe r a t u r e an d hu mi d i t _y , r e s p e c t i ve l y . Ch amb e r hu mi d i t y i s a d

_j

u s t e d b y h e a t i n_g w a t e r i n a b e a ke r o n a ho t _{p l} a t e .

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T he c ha mb e r c o n t a

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n s a r ado n s o u r c e _{, p i} c t u r e d i n _{F i g}u r e 4 , m a n u f a c t u r e d b y t he Py l o n E l e c t r o n

i

c De ve l opmen t Co mp a ny c o u_{p l} e d t o i n l e t a nd o u t l e t c o n n e c t i o n s . Ra do n ga s i s t r a n s f e r r e d t o t he c ha mb e r b y u t i l i z _i n_g a n a _qu a r i u m _pu m_p dr a w i n_g a i r a c r o s s t he r ado n s o u r c e b y T _{y g} o n t ub i n _g

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o i n e d t o a _l abo r a t o r _y a i r s u_{p p l y} . A i r f l o w i n t o t h e c h ambe r i s r e _gu l a t e d b y a d

j

u s t i n _g t he a i r f l o w va l v e l o c a t e d o n t h e r _{i g h} t ha nd s i de of t he l ab o r a t o r _y ho o d . R a do n ga s i s e x h au s t e d f r o m t he c ha mb e r b y f l e x i b l e t ub i n _g l e a d i n _g d i r e c t _{l y} i n t o a l a bo r a t o r _y e x ha u s t ho o d . The r a d on c o n c e n t r a t i o n i n t he ch a mb e r

i

s c o n t r o l l e d b y r e _gu l a t i n _g t he a i r f l o w i n t o t he c_h a mbe r . A d d i t i o n a l l y , a " t e e "

j

o i n t c o n n e c t e d t o t he t o_p o f t he r a do n so u r c e w a s u s e d t o su _{p p}r e s s t he r a do n c o n c e n t r a t

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n t he c ha mb e r . Fo r t h i s s t u _{d y} , o ne s i de o f t h e " t e e "

j

o i n t wa s c l a m_p e d r e du c i n _g t he a m o u n t o f r a d o n e n t e r i n_g t he r ado n c h a mb e r . Th e s e co n d en d o f t h e " _t e e "

j

o i n t i s c o u_{p l} e d t o f l e x i b l e t ub i n _g l e ad i n _g d i r ec t _{l y} i n t o t h e l a bo r a t o r _y e xh a us t ho o d . I n s i de t h e ch a mb e r , a sm al l f a n

i

s o _p e r a t e d t o _p r oduc e a u n

i

f o r m r a do n c o n c en t r a t i o n i n t h e c ha mb e r . F o r t h i s e x _p e r i me n t , a i r f l o w i n t o t h e ch a mb e r w a s m a i n t a i ne d b e t we e n 4 0 t o 4 5 cu b i c f e e t _p e r ho u r w h i c h r e s u l t e d i n r a do n c ha mb e r c o n c e n t r a t i o n s b e t we e n a _{p p} r o x i ma t e _{l y} 4 0 a nd 5 0 V_p Ci

/

l . T he t e mpe r a t ur e of t he c h a mbe r a t mo s p h e r e w a s b e t we e n 18 ° C a nd 2 6° _{C du r i n} g t h e ex _p e r i me n t . T h e r e l a t i v e

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i

ng a Ra nd a m E l e c t r o n i c s m o de l A S C- _{12 5 a} l p h a s c i n t i l l a t i o n c e l l , s ho w n i n F_{i g}u r e 5 , t he r a d o n c o n c e n t r a t i o n i n t he c ha mbe r c a n b e me a s u r ed a n d t h i s r e su l t c a n b e u s e d t o c a l

i

b r a t e o t h e r m e a su r e me n t d ev i c e s . T he 0 . 1 2 5 l i t e r AS C - 1 2 5 a l p ha c e l l i s c o a t e d w i t h Z n S

(

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)

wh i c h s c i n t i l l a t e s w i t h a _{l p h}a _p a r t i c l e i n t e r ac t i o n . An a i r s a mp l e i s pu l l e d i n t o a n e v a cu a t e d a l p h a c e l l _{b y} c o n n e c t i n _g t he n o z z l e o f t he a l p ha c e l l t o t h e c h a mbe r s a m_{p l} e _{po r t} a n d o_pe n i n _g t he s t o_p c o c k o f t he a l p ha c e l l . A f t e r c o l l e c t i o n , t he r a do n s amp l e i s a l l o w e d a t l e a s t 4 h ou r s b e f o r e c o u n t i n _g t o e s t a b l i s h s e cu l a r e _qu i l i b r i u m b e t w e e n t he r a do n _ga s a nd t he r a do n d au _{g h}t e r _p r o du c t s . D u r i n g co u n t i n g , l i g ht pu l s e s p r odu c e d i n t he Z n S

(

A _g

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b y a l p ha e mi s s i o n s o f r a do n a n d r a do n da u _{g h} t e r s a r e _t r a n s mi t t e d t hr o u _{g h} t he t r a n s_p a r e n t _qu a r t z w i n do w o f t he a _{l p h} a c e l l a n d d e t e c t e d b y t he _{p h}o t o m u l t i p l i e r t ub e

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A l p ha Sc i n t i l l a t i o n Ce l l C o u n t i n g S y s t e m An a l p ha s c

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l l a t i o n c e l l c o u n t i n_g s _y s t e m i s u s e d t o a n a l y z e t he a l p ha c e l l s a m_{p l} e s t o de t e r mi n e t h e r a do n c ha mb e r c o n c e n t r a t i o n . T h e sy s t e m c o n s

i

s t s o f a l i g ht p r o o f b l a c k bo x , p ho t o m u l t i p l i e r t u b e , p o we r sup p l y , pr e amp l i f i e r , a nd t i me r

/

c o u n t e r . T he b l a c k bo x p r o v i de s a l i g h t t i g h t e n c l o su r e t o _p r o t e c t t he _{p h}o t o m u l t _{i p l i} e r t ub e a _g a i n s t e x_p o s u r e t o o u t s i de l i g ht . A d d i t i o na l l y , t h e b l a c k b o x a l l o ws t h e c ha n _{g i} n _g o f s a m_{p l} e s w i t ho u t r e t u r n i n_g t he h i g h v o l t a _ge t o z e r o . B e f o r e e a c h u s e , t he sy s t e m i s c he ck e d a nd c a l i b r a t e d w i t h a kn o w n a _{l p h}a s o u r c e . A s c he ma t i c o f t he al p h a s c i n t i l l a t i o n c e l l c o u n t i n _g s _y s t em i s _p r e s e n t e d i n F _{i g}u r e 6 w

i

t h a _{l p h} a c e l l c o u n t i n_g e _qu _{i p}me n t , ma n u f a c t u r e r , a nd s e t t i ng s l i s t e d

i

n Ta b l e 1 . P_{y l} o n AB - _{5 M o n i t o r} The P_{y l} o n AB - 5 _p o r t a b l e r a d i a t i o n m o n

i

t o r , s ho w n i n F i g u r e 7 , pr o v

i

de s c o n t

i

n u o u s c o l l e c t i o n a n d c o n c u r r e n t a n a l y s i s o f da t a . T h e m o n i t o r ha s s e ve r a l m o du l a r ac c e s so r i e s w h i c h a l l o w t h e me a su r e men t o f d i f f e r e n t r a d i a t i o n t _{y p} e s . I n t h

i

s e x _pe r i me n t , t h e P R D - _{1 P} a s s

i

v e R a do n De t e c t o r w a s u s e d . Th e P R D - _{1 i} s a c _{y l i} n dr i c a l t ub e c o a t e d w i t h a z i n c s u l f i de s c i n t i l l a t i o n m a t e r

i

a l . D u r i n g o p e r a t i o n , r a do n d

i

f f u s e s t hr o u_{g h} t he me s h b a r r

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e r o f t he PRD - _{1 a n d a l l o ws} a l p ha _p a r t i c l e s t o i n t e r a ct w i t h t he z i n c s u l f i de c o a t i n_g t o

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T ab l e 1 : Se t t i n _gs f o r _{A l p h}a Ce l l I N ST R UME N T

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M ANUFACT UR E R " _{B l a ck B o x} " Ph o t o mu l t _{i p l i} e r T ub e P r e am p l i f i e r Ca n be r r a I n du s t r i e s _, I n c . M ode l 1 4 0 5 Si n_{g l} e Cha n n e l An a _{l y} z e r Te n ne l e c M o de l T C 4 4 1 C o u n t er

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T i me r Te n ne l e c Mo d e l T C 5 4 5A P ow e r S u_{p p l y} Ca nb e r r a I ndu s t r i e s , I nc . M od e l 31 02 A

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_{p l i f i} e r Or t e c M od e l 571 C o u n t i n _g E_qu _{i p}me n t SE T T I N GS U L D

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E = _{1 0 00} L L D = _{5 0} Mo de = _{0 t o 1 0 V} Cou n t . Ti me s = 1 -6 0 mi n . Sc a l e r I n = p o s . V o l t a _g e = 100 0 V C o u r s e Ga i n = _{5 0} F i n e Ga i n = ₁ . 0 0 -1 . 0 6 Sha _{p i} n _g T i me = 2 _pts e c BLR = _{Au t o} De l a_y = O u t O u t = _{U n i} I n_pu t = _{P o s} .

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e r t ub e a nd l o_{g g} e d _{b y} t h e i n t e r n a l m i c r o_p r o c e s s _{o r} . T he i n t e r na l m

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c r o_p r oc e s s o r a l l o ws c o n v en i e _{n t d}a t a s _{t o r} a _ge a n d r e c a l l . D u r i n_g t he e x_pe r i me n t , t he Py l o n AB - _{5 w a s} p l ac e d i n t he e x_p o s u r e c ha mb e r w i t h a 1 2 ho u r c o u n t i n_g t i me i n t e r v a l s e t t o c o n t

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t o r t h e r a do n c o n c en t r a t i o n . C ha r c o a l Ca n i s t e r s A su m m a r _y o f t h e n i n e t _{y p}e s o f c ha r c oa l c a n

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s l i s t e d i n T a b l e 2 . The U N C op e n f a c e c a n i s t e r , de p i c t e d i n F i gu r e 8 , i s 4 i n c h e s i n d i a me t e r a nd 1 1

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8 i n c he s i n d e_p t h . T he c a n i s t e r c o n t a i n s 7 0 gr a ms o f g r a n u l a r ac t i v a t e d c a r bo n c o v e r e d _{b y} a c i r c u l a r b r a s s s c r e e n he l d i n _{p l} a c e b y a c i r c u l a r r e t a i n i n_g r i n_g . El e c t r i c a l t ap e w a s u s e _{d t o} s e a l t h e c a n

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s t e r a i r _{t i g h} t b e f or e a n d a f t e r u s e . Th e r e m ai n i n _g e _{i g h}t c a n i s t e r s co ns

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8 i n c h c a n i s t e r s c o n t a i n e d 5 0 _gr ams o f _gr a n u l a r ac t i v a t e d c a r bo n w i t h e i t he r a 1 i n c h o r 1 . 5 i n c h ho l e pu nc he d

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a l s we r e t e s t e d u s i n_g 1 i n c h o _p e n i n _g a n d a 1 . 5 i n c h op e n i n g c a n i s t e r s . Th e c h a r a c t e r i s t i c s o f t he d i f f u s i o n ba r r i e r ma t e r i a l s t e s t e d i n t he e x_p e r i me n t a r e a _l s o _p r e s e n t e d i n T a b l e 2 . T h e d i f f u s i o n b a r r i e r s we r e a t t a ch e d t o t he u n de r s i de o f t h e

T ab l e 2 : S u m ma r _y o f S_p e c i f i c a t i o n s Ca r bo n A d s o r _p t i o n Ca n i s t e r C a n i s t e r

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8 " No D i f f u s i o n Ba r r i e r N

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8 " St a i n l e s s S t e e l 6 9 1 " 3 1

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c a n i s t e r b y s i l i c o n e c a u l k i n _g o r r u b be r c e me n t . A d d i t i o n a l l y , c a n i s t e r s w i t h 1 i nc h a n d 1 . 5 i n c h o pe n i n gs a n n o d i f f u s i o n b a r r i e r w e r e t e s t e d . Th e o p e n

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8 d i a me t e r c a n i s t e r s w e r e s e a l e d be f o r e a n d a f t e r e x_p o su r e u s i n _g a sm a l l p i e c e o f a l u m

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n u m f o i l c o v e r e d b y duc t t a_p e . Cha r c oa l Ca n i s t e r Co u n t i n cr Sy s t e m The s_y s t e m u s e d t o c o u n t t he c a r b o n c a n i s t e r s i s r e _p r e s e n t e d i n F _{i g} u r e 1 0 . N a t ur a l ba ck gr o u n d i s r e du c e d u s i n g a l o w b a c k g r o u n d c ha mbe r c on t a i n i n_g a 3 i nc h s od i u m i od i de

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f i e r . A d d i t i o n a l l y , a Ca nb e r r a M od e _l 3 1 0 2 _{h i g h} v o l t a_g e _po w e r su _{p p l y} , a O r t e c M o de l 5 7 1 a m_{p l i f i} e r , an d N u c l e a r Da t a M ode

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6 5 m u l t i c ha n n e l a n al y z e r a r e u s e d i n t h e s _y s t e m . Ta b l e 3 l i s t s t h e c h a r c o a l c a n i s t e r s_y s t e m e _q u _{i p}me n t a n d s e t t i n _g s u s e d du r i n_g t he ex _p e r i me n t .

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e 3 : Se t t i n_g s f o r C ha r c o a l C a n i s t e r I N ST R U M E NT

/

MAN U FA CT UR ER B a c _{k g} r o u nd Cham b e r I n s t r u me n t a nd De v e l o _pme n t C o m_p a n _y S od i Tun I od i de

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C r _y s t a l P ho t omu l t _{i p l i} e r T ub e P r e cu ap l i f i e r C a n be r r a I n du st r i e s _, I n c . M o de l 1 4 0 5 A_{m p l i f i} e r Or t e c M ode l 5 7 1 C o u n t i n_{g S y} s _t em S E T T I N GS F i n e Ga i n= . 6 -. 7 Co a r s e G a i n = _{2 0 0} S h a_{p i} n_g T i me = 2 /i s e c B LR= _{Au t o} . De l a_y = _{Ou t} O u t = _{Un i} . I n _pu t = _{P o}s i t

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v e H _{i g h} V o l t a_ge P owe r Su_{p p l y} Ca n b e r r a I n du s _t r i e s _, I nc M od e l _{3 1 0 2} Mu l t i ch a n n e l An a _{l y} z e r Nu c l ea r Da t a , I n c . M od e l 6 5 Vo l t a _ge = 1 0 00 V Ga i n = ₀ L LD= . 3 5 UL D= _{1 0} . 0 Ze r o = . 3 Co n v . Ga i n . = 1 K

ME T H O DS A l p ha Sc i n t i l l a t i o n Ce l l Sa m p l

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n g a n d _{A l p h}a Sc i n t i l l a t i o n Ce l l C o u n t i n g E q u i p me n t - Ge n e r a l Pr o c e du r e s F o r U s e A l p h a s c i n t i l l a t i o n c e l l s , i n c o n

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n _g e _qu _{i p}me n t , w e r e u s e d t o d e t e r mi n e t h e r a do n c o n c en t r a t i o n i n t he c ha mbe r a n d a l l o w c a l i b r a t i o n o f t h e P_{y l} o n AB -5 c o n t i n u o us r a do n m o n i t or . A su m m a r y o f t he p r o c e du r e s us e d f o r a l p ha s c i n t i l l a t i on c e l l s_{a mp l i} n _g a n d c o u n t i n _g f ol l o w s . F o r m o r e de t a i l e d p r oc e du r e s c o nc e r n i n g t he s ub

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e c t , t h e r e a de r i s r e f e r r e d t o J e f f e r i e s t e c hn i c a l r e po r t

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. F i r s t , t h e a l p ha s c i n t i l l a t i o n c e l l c o u n t i n g e qu i pme n t i s a l l o we d t i me t o w ar m u _p , a nd i t i s su b s e qu e n t l y c he c k e d f o r p r op e r o_p e r a _{t i o n} u s i n _g a 0 . 1 2 5 l i t e r a l p ha s c i n t i l l a t i o n c e l l s t a n da r d s o ur c e . U s i ng t he s t a n da r d , t h e c o u n t r a t e sh o u l d b e a_{p p} r o x

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r ado n c h a mbe r . T he s a mp l e

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_g r a b s a m_{p l} e _p r oc e du r e . T h i s p r oc e du r e i _{n v o} l v e s e v a cu a t i n _g t h e c e l l t o _p r o v i d e a va c u u m a nd t he n c o n n e c t i n _g t he c e l l t o t he r a do n c ha mbe r _p o r t f or s a m_{p l i} n_g . Th e e v a c u a t i o n

_/

_g r a b s am_{p l} e _p r oc e du r e wa s r e _pe a t e d t hr e e t i me s t o c o l l e c t a f u l l 0 . 1 25 l i t e r r ep r e s e n t a t

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v e s a mp l e f r o m t h e c ha mb e r . Fo l l o w

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_{p l i} e r t u be i n t he b l ac k bo x o f t h e c o u n t i n _g s_y s t e m a n d c_{o u n t} e d f o r 3 0 mi n u t e s . U p o n c o m_{p l} e t i o n o f c e l l a n a _{l y} s i s _, a c he c k f o r s _y s t em d r i f t i n _g w a s p e r f o r me d u s i n _g t he so u r c e a _{l p h}a c e l l . T o de t e r mi n i n _g t h e me a su r e d a _{l p h} a c e l l r a do n c o nc e n t r a t i o n , t h e ne t a l p ha s c i n t i l l a t i o n c e l l c o u n t r a t e

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m u s t f i r s t be de t e r mi ne d _{b y} s u b t r ac t i n _g t h e 3 0 mi n u t e b a c _{k g} r o u n d a _{l p h} a s c

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n t i l l a t i o n c e l l c o u n t r a t e f r o m t he 3 0 mi n u t e _gr o s s a _{l p h}a s c i n t i l l a t i o n c e l l c o u n t r a t e a nd d i v

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d i n_g t he r e s u l t _{b y} 3 0 mi n u t e s . N ex t , t h e r a do n c o nc e n t r a t i o n i s e s t i ma t e d _{b y d}e c a_y c o r r e c t i n _g t he ne t a _{l p h} a s c i n t i l l a t i o n c e l l co u n t r a t e

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, a n d a p r e v i o u s l y de t e r m

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, t h i s e x p e r i men t u s e d a n a l p h a s c i n t i l l a t i o n c e l l e f f i c i e nc _y f a c t o r o f 8 0%. P_{y l} o n AB - _{5 M} o n i t o r Ef f i c i e nc _y T e s t i n g a nd C a l i b r a t i o n T he P_{y l} o n AB - ₅ po r t a b l e m o n i t o r

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2 w i t h t he P R D -1 P a s s i v e R a do n D e t e c t o r w a s u s e d t o co n t i n u o u s l y me a s u r e t he r a do n c o n c e n t r a t i o n i n t he r a do n ch a mbe r du r i n _g a ds o r _p t i o n a n d d e s o r _p t i o n c a n i s t e r e x _p e r i me n t s . U s i n g t h e s t a n da r d r a d i u m

/

r a do n s o u r c e , t he e f f i c i e n c y o f bo t h Py l o n m o n i t o r s we r e t e s t e d . F o r a de t a

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i n e of P y l o n m o n i t o r e f f i c i e n c _y t e s t i n _g , s e e Je f f e r i e s t e c hn i c a l r e po r t

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J e f f e r i e s 1 9 9 2

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. T he f ol l o w i n g i s a ge ne r a l d e s c r i p t i o n f o r Py l o n e f f i c i e n c _y t e s t i n_g . F i r s t , a s s u r e t he Py l o n m o n i t o r i s o f f a n d u np l u g g e d . N e x t , r e m o v e t h e P R D -1 P a s s i ve R ad o n D e t e c t o r f r o m t he f a c e o f t he P_{y l} o n . F o l l o w i n g r em o v a l o f t he p a s s i ve d e t e c t o r _, i n s e r t t he a _{l p h}a e mi t t i n _g s t a nda r d i n t o t he s a m_{p l} e ho l s t e r a n d t hr e a d t he ho l s t e r i n t o t he f a c e o f t he P_{y l} o n . T u r n t he Py l o n o n a n d