ISO 11665-1:2012
(Main)Measurement of radioactivity in the environment — Air: radon-222 — Part 1: Origins of radon and its short-lived decay products and associated measurement methods
Measurement of radioactivity in the environment — Air: radon-222 — Part 1: Origins of radon and its short-lived decay products and associated measurement methods
ISO 11665-1:2012 outlines guidance for measuring radon-222 activity concentration and the potential alpha energy concentration of its short-lived decay products in the air. The measurement methods fall into three categories: spot measurement methods; continuous measurement methods; integrated measurement methods. ISO 11665-1:2012 provides several methods commonly used for measuring radon-222 and its short-lived decay products in air. ISO 11665-1:2012 also provides guidance on the determination of the inherent uncertainty linked to the measurement methods described in its different parts.
Mesurage de la radioactivité dans l'environnement — Air: radon 222 — Partie 1: Origine du radon et de ses descendants à vie courte, et méthodes de mesure associées
L'ISO 11665-1:2012 présente les lignes directrices pour le mesurage de l'activité volumique du radon 222 et de l'énergie alpha potentielle volumique de ses descendants à vie courte dans l'air. Les méthodes de mesure se divisent en trois catégories: méthodes de mesure ponctuelle; méthodes de mesure en continu; méthodes de mesure intégrée. L'ISO 11665-1:2012 fournit plusieurs méthodes couramment utilisées pour le mesurage du radon 222 et de ses descendants à vie courte dans l'air. L'ISO 11665-1:2012 fournit également des lignes directrices relatives à la détermination de l'incertitude relative aux méthodes de mesure décrites dans ses diverses parties.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 11665-1
First edition
2012-07-15
Measurement of radioactivity in the
environment — Air: radon-222 —
Part 1:
Origins of radon and its short-lived
decay products and associated
measurement methods
Mesurage de la radioactivité dans l’environnement — Air: radon 222 —
Partie 1: Origine du radon et de ses descendants à vie courte, et
méthodes de mesure associées
Reference number
ISO 11665-1:2012(E)
©
ISO 2012
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ISO 11665-1:2012(E)
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ISO 11665-1:2012(E)
Contents Page
Foreword .iv
Introduction . v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms, definitions and symbols . 1
3.1 Terms and definitions . 1
3.2 Symbols . 8
4 Principle . 9
5 Equipment . 9
6 Sampling .10
6.1 General .10
6.2 Sampling objective .10
6.3 Sampling characteristics .10
6.4 Sampling conditions . 11
7 Detection .12
7.1 Silver-activated zinc sulphide ZnS(Ag) scintillation .12
7.2 Gamma-ray spectrometry .13
7.3 Liquid scintillation .13
7.4 Air ionization .13
7.5 Semi-conductor (alpha detection) .13
7.6 Solid-state nuclear track detectors (SSNTD) .13
7.7 Discharge of polarised surface inside an ionization chamber .13
8 Measurement .13
8.1 Methods .13
8.2 Influence quantities .14
8.3 Calibration .15
8.4 Quality control .15
9 Expression of results .15
10 Test report .15
Annex A (informative) Radon and its decay products — General information .17
Annex B (informative) Example of results of spot, integrated and continuous measurements of
radon-222 activity concentration .25
Annex C (informative) Example of a test report .27
Bibliography .28
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ISO 11665-1:2012(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the International
Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 11665-1 was prepared by Technical Committee ISO/TC 85, Nuclear energy, nuclear technologies, and
radiological protection, Subcommittee SC 2, Radiological protection.
ISO 11665 consists of the following parts, under the general title Measurement of radioactivity in the
environment — Air: radon-222:
— Part 1: Origins of radon and its short-lived decay products and associated measurement methods
— Part 2: Integrated measurement method for determining average potential alpha energy concentration of
its short-lived decay products
— Part 3: Spot measurement method of the potential alpha energy concentration of its short-lived decay products
— Part 4: Integrated measurement method for determining average activity concentration using passive
sampling and delayed analysis
— Part 5: Continuous measurement method of the activity concentration
— Part 6: Spot measurement method of the activity concentration
— Part 7: Accumulation method for estimating surface exhalation rate
— Part 8: Methodologies for initial and additional investigations in buildings
The following parts are under preparation:
— Part 9: Method for determining exhalation rate of dense building materials
— Part 10: Determination of diffusion coefficient in waterproof materials using activity concentration measurement
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ISO 11665-1:2012(E)
Introduction
Radon isotopes 222, 220 and 219 are radioactive gases produced by the disintegration of radium isotopes 226,
224 and 223, which are decay products of uranium-238, thorium-232 and uranium-235 respectively, and are
all found in the earth’s crust (see Annex A for further information). Solid elements, also radioactive, followed by
[1]
stable lead are produced by radon disintegration .
Radon is considered a noble gas in the periodic table of elements, along with helium, argon, neon, krypton and
xenon.
When disintegrating, radon emits alpha particles and generates solid decay products, which are also radioactive
(polonium, bismuth, lead, etc.). The potential effects on human health of radon lie in its decay products rather
than the gas itself. Whether or not they are attached to atmospheric aerosols, radon decay products can be
[2][3][4][5]
inhaled and deposited in the bronchopulmonary tree to varying depths according to their size .
Radon is today considered to be the main source of human exposure to natural radiation. The UNSCEAR
[6]
(2006) report suggests that, at the worldwide level, radon accounts for around 52 % of global average
exposure to natural radiation. The radiological impact of isotope 222 (48 %) is far more significant than isotope
220 (4 %), while isotope 219 is considered negligible (see Annex A). For this reason, references to radon in this
part of ISO 11665 refer only to radon-222.
Radon activity concentration can vary by one to multiple orders of magnitude over time and space. Exposure
to radon and its decay products varies tremendously from one area to another, as it depends firstly on the
amount of radon emitted by the soil and the building materials in each area and, secondly, on the degree of
containment and weather conditions in the areas where individuals are exposed.
The values usually found in the continental environment are normally between a few becquerels per cubic
metre and several thousand becquerels per cubic metre. Activity concentrations of less than one becquerel per
cubic metre may be observed in the oceanic environment. Radon activity concentrations vary inside houses
[7]
from several tens of becquerels per cubic metre to several hundreds of becquerels per cubic metre . Activity
concentration can reach several thousands of becquerels per cubic metre in very confined spaces. Variations
of a few nanojoules per cubic metre to several thousand nanojoules per cubic metre are observed for the
potential alpha energy concentration of short-lived radon decay products.
ISO 11665 consists of 10 parts (see Figure 1) dealing with:
— measurement methods for radon-222 and its short-lived decay products (see ISO 11665-2, ISO 11665-3,
ISO 11665-4, ISO 11665-5 and ISO 11665-6);
NOTE 1 There are many methods for measuring the radon-222 activity concentration and the potential alpha energy
concentration of its short-lived decay products. The choice of measurement method will depend on the expected level of
[8][9]
concentration and on the intended use of the data, such as scientific research and health-related assessments .
— measurement methods for the radon-222 exhalation rate (see ISO 11665-7 and ISO 11665-9);
NOTE 2 ISO 11665-7 refers back to ISO 11665-5 and ISO 11665-6.
— measurement methods for the radon-222 diffusion coefficient (see ISO 11665-10);
— methodologies for radon-222 measurements in buildings (see ISO 11665-8).
NOTE 3 ISO 11665-8 refers back to ISO 11665-4 for radon measurements for initial investigation purposes in a building
and to ISO 11665-5, ISO 11665-6 and ISO 11665-7 for measurements for any additional investigation.
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ISO 11665-1:2012(E)
ISO 11665-1
Origins of radon and its
short-lived decay products
and associated
measurement methods
MEASUREMENT APPLICATION
ISO 11665-2 ISO 11665-4
ISO 11665-7
Integrated measurement Integrated measurement
Accumulation method
method for determining method for determining
for estimating surface
average potential alpha energy average activity concentration
exhalation rate
concentration of its short-lived using passive sampling and
delayed analysis
decay products
ISO 11665-3
ISO 11665-5 11665-8
Spot measurement method
Continuous measurement Methodologies for initial
of the potential alpha energy
method of the activity and additional investigations
concentration of its short-lived
concentration in buildings
decay products
ISO 11665-6 11665-9
Spot measurement Method for determining
method of the activity exhalation rate of
concentration dense building materials
ISO 11665-10
Determination of diffusion
coefficient in waterproof
materials using activity
concentration measurement
Figure 1 — Structure of the ISO 11665 series
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 11665-1:2012(E)
Measurement of radioactivity in the environment — Air:
radon-222 —
Part 1:
Origins of radon and its short-lived decay products and
associated measurement methods
1 Scope
This part of ISO 11665 outlines guidance for measuring radon-222 activity concentration and the potential
alpha energy concentration of its short-lived decay products in the air.
The measurement methods fall into three categories:
a) spot measurement methods;
b) continuous measurement methods;
c) integrated measurement methods.
This part of ISO 11665 provides several methods commonly used for measuring radon-222 and its short-lived
decay products in air.
This part of ISO 11665 also provides guidance on the determination of the inherent uncertainty linked to the
measurement methods described in its different parts.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced document
(including any amendments) applies.
ISO/IEC 17025, General requirements for the competence of testing and calibration laboratories
IEC 61577-1, Radiation protection instrumentation — Radon and radon decay product measuring instruments —
Part 1: General principles
IEC 61577-2, Radiation protection instrumentation — Radon and radon decay product measuring instruments —
Part 2: Specific requirements for radon measuring instruments
IEC 61577-3, Radiation protection instrumentation — Radon and radon decay product measuring instruments —
Part 3: Specific requirements for radon decay product measuring instruments
3 Terms, definitions and symbols
3.1 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
3.1.1
active sampling
sampling using active devices like pumps for sampling the atmosphere
[IEC 61577-1:2006]
© ISO 2012 – All rights reserved 1
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ISO 11665-1:2012(E)
3.1.2
activity
disintegration rate
number of spontaneous nuclear disintegrations occurring in a given quantity of material during a suitably small
interval of time divided by that interval of time
[ISO 921:1997, term 23]
NOTE 1 Activity, A, is expressed by the relationship given in Formula (1):
AN=⋅λ (1)
where
λ is the decay constant per second;
N is the number of atoms.
NOTE 2 The decay constant is linked to the radioactive half-life by the relationship:
ln 2
λ = (2)
T
12/
where
T is the radioactive half-life, in seconds.
1/2
3.1.3
activity concentration
activity per unit volume
[IEC 61577-1:2006]
3.1.4
attached fraction
fraction of the potential alpha energy concentration of short-lived decay products that is attached to the
ambient aerosol
[IEC 61577-1:2006]
NOTE The sizes of the carrier aerosol to which most of the short-lived decay products are attached are generally in
the 0,1 μm to 0,3 μm range of median values.
3.1.5
average activity concentration
exposure to activity concentration divided by the sampling duration
3.1.6
average potential alpha energy concentration
exposure to potential alpha energy concentration divided by the sampling duration
3.1.7
background noise
signals caused by something other than the radiation to be detected
NOTE A distinction can be made between signals caused by radiation from sources inside or outside the detector
other than those targeted for the measurements and signals caused by defects in the detection system electronic circuits
and their electrical power supply.
2 © ISO 2012 – All rights reserved
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ISO 11665-1:2012(E)
3.1.8
continuous measurement
measurement obtained by taking a sample continuously (or at integration intervals typically in range of 1 min to
120 min) with simultaneous or slightly delayed analysis
NOTE 1 The sampling duration shall be adapted to the dynamics of the phenomenon studied to monitor the evolution
of radon activity concentration over time.
NOTE 2 See Annex B for further information.
3.1.9
diffusion length
distance crossed by an atom due to diffusion forces before decaying
NOTE Diffusion length, l, is expressed by the relationship given in Formula (3):
1
2
D
l = (3)
λ
where
D is the diffusion coefficient, in square metres per second;
λ is the decay constant per second.
3.1.10
equilibrium factor
ratio of the potential alpha energy concentration of short-lived radon decay products in a given volume of air
to the potential alpha energy concentration of these decay products if these are in radioactive equilibrium with
radon in the same volume of air
222
NOTE 1 The short-lived Rn decay products present in an atmosphere are very rarely in radioactive equilibrium with
their parent (through being trapped on the walls or eliminated by an air renewal system, for example) and the equilibrium
factor is used to qualify this state of “non-equilibrium”.
NOTE 2 The equilibrium factor is between 0 and 1. The equilibrium factor in buildings typically varies between 0,1 and
[4][6]
0,9, with an average value equal to 0,4 .
NOTE 3 The equilibrium factor, F , is expressed by Formula (4):
eq
E
PAEC,222
Rn
F = (4)
eq
−9
55, 71⋅×0 C
222
Rn
where
222
is the potential alpha energy concentration of Rn, in joules per cubic metre;
E
PAEC,222
Rn
222
−9
is the potential alpha energy concentration of the short-lived Rn decay products for 1 Bq of
55, 71× 0
222
Rn in equilibrium with its short-lived decay products, in joules per becquerel;
222
is the activity concentration of Rn, in becquerels per cubic metre.
C
222
Rn
3.1.11
grab sampling
collection of a sample (i.e of air containing radon or aerosol particles) during a period considered short
compared with the fluctuations of the quantity under study (i.e volume activity of air)
[IEC 61577-1:2006]
© ISO 2012 – All rights reserved 3
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ISO 11665-1:2012(E)
3.1.12
guideline value
value which corresponds to scientific, legal or other requirements and which is intended to be assessed by the
measurement procedure
NOTE 1 The guideline value can be given, for example, as an activity, a specific activity or an activity concentration, a
surface activity, or a dose rate.
NOTE 2 The comparison of the detection limit with a guideline value allows a decision on whether or not the measurement
procedure satisfies the requirements set forth by the guideline value and is therefore suitable for the intended measurement
purpose. The measurement procedure satisfies the requirement if the detection limit is smaller than the guideline value.
[ISO 11929:2010, term 3.10]
3.1.13
integrated measurement
measurement performed by continuous sampling of a volume of air which, over time, is accumulating physical
quantities (number of nuclear tracks, number of electric charges, etc.) linked to the disintegration of radon
and/or its decay products, followed by analysis at the end of the accumulation period
NOTE See Annex B for further information.
3.1.14
long-term measurement
measurement based on an air sample collected within a period greater than one month
3.1.15
measurand
quantity intended to be measured
[ISO/IEC Guide 99:2007, term 2.3]
3.1.16
measuring system
set of one or more measuring instruments and often other devices, including any reagent and supply, assembled
and adapted to give information used to generate measured quantity values within specified intervals for
quantities of specified kinds
[ISO/IEC Guide 99:2007, term 3.2]
3.1.17
passive sampling
sampling using no active devices such as pumps for sampling the atmosphere, whereby in most instruments
sampling is performed mainly by diffusion
NOTE Adapted from IEC 61577-1:2006.
3.1.18
potential alpha energy of short-lived radon decay products
total alpha energy emitted during the decay of atoms of short-lived radon decay products along the decay chain
210 222
through to Pb for the decay chains of the Rn
222
NOTE 1 The potential alpha energy of short-lived Rn decay products, E , is expressed by Formula (5):
PAE,222
Rn
EE+ ⋅ N
()AE,218 AE,214 ()218
Po Po Po
E = (5)
PAE,222
Rn
+⋅EN ++NE+⋅ N
AE,214 ()214 214 AE,214 ()214
Po Pb Bi Po Po
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ISO 11665-1:2012(E)
where
218
is the alpha particle energy produced by the disintegration of Po, in joules;
E
AE,218
Po
214
is the alpha particle energy produced by the disintegration of Po, in joules;
E
AE,214
Po
218
is the number of atoms of Po;
N
218
Po
214
is the number of atoms of Pb;
N
214
Pb
214
is the number of atoms of Bi;
N
214
Bi
214
is the number of atoms of Po.
N
214
Po
NOTE 2 The total alpha energy emitted during the decay of atoms of short-lived radon decay products along the decay
208 220
chain through to Pb for the decay chains of the Rn is expressed by Formula (6):
EE+⋅03,,60+⋅64 EN⋅
()AE,216 AE,212 AE,212 ()216
Po Bi Po Poo
E = (6)
PAE,220
Rn
+⋅03,,60EE+⋅64 ⋅+NN +E ⋅ N
() () ()
AE,212 AE,212 212 212 AE,2112 212
Bi Po Pb Bi Po Po
where
220
is the potential alpha energy of Rn, in joules;
E
PAE,220
Rn
216
E is the alpha particle energy produced by the disintegration of Po, in joules;
AE,216
Po
212
is the alpha particle energy produced by the disintegration of Bi, in joules;
E
AE,212
Bi
212
is the alpha particle energy produced by the disintegration of Po, in joules;
E
AE,212
Po
212
is the number of atoms of Pb;
N
212
Pb
212
N is the number of atoms of Bi;
212
Bi
212
is the number of atoms of Po.
N
212
Po
3.1.19
potential alpha energy concentration of short-lived radon decay products
concentration of any mixture of short-lived radon decay products in air in terms of the alpha energy released
210 208
during complete decay through Pb and/or Pb respectively
[IEC 61577-1:2006]
NOTE The potential alpha energy concentration of the nuclide i, E , is expressed by Formula (7):
PAEC,i
E
PAE,i
E = (7)
PAEC,i
V
where
E is the potential alpha energy of the nuclide i, in joules;
PAE,i
V is the sampled volume, in cubic metres.
© ISO 2012 – All rights reserved 5
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ISO 11665-1:2012(E)
3.1.20
potential alpha energy concentration exposure
integral with respect to time of potential alpha energy concentration accumulated during the exposure time
NOTE Exposure to potential alpha energy concentration, X , is expressed by Formula (8):
PAEC
t
XE=⋅dt (8)
PAEC PAEC
∫
0
where
E is the potential alpha energy concentration, in joules per cubic metre;
PAEC
t is the sampling duration, in seconds.
3.1.21
primary standard
standard designed with, or widely acknowledged as having, the highest metrological qualities and whose value
is accepted without reference to other standards of the same quantity
[IEC 61577-1:2006]
NOTE The concept of a primary standard is equally valid for base quantities and derived quantities.
3.1.22
radioactive equilibrium of radon-222 with its short-lived decay products
state of radon and its short-lived decay products whereby the activity of each radionuclide is equal
NOTE In radioactive equilibrium, the activity of each short-lived decay product decreases over time like the radon activity.
3.1.23
radon emanation
mechanism whereby a radon atom leaves the individual particle of solid material in which it has been formed
and reaches the free space of pores
3.1.24
radon exhalation
mechanism whereby a radon atom produced by emanation and transported (by diffusion or convection) towards
the material surface is released from the material into the surrounding medium (air)
3.1.25
radon exhalation rate
value of the activity concentration of radon atoms that leave a material per unit time
NOTE 1 The radon exhalation rate under conditions whereby the radon activity concentration at the surface of the
material equals zero is called free radon exhalation rate.
NOTE 2 The free radon exhalation rate is approximated from the radon exhalation rate if the radon activity at the
surface of the material has a sufficiently low value.
3.1.26
radon surface exhalation rate
value of the activity concentration of radon atoms that leave a material per unit surface of the material per unit time
3.1.27
radon mass exhalation rate
value of the activity concentration of radon atoms that leave a material per unit mass of the material per unit time
6 © ISO 2012 – All rights reserved
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ISO 11665-1:2012(E)
3.1.28
radon exposure
integral with respect to time of radon activity concentration accumulated during the exposure time
NOTE Exposure to radon, X, is expressed by Formula (9):
t
XC= dt (9)
∫
0
where
C is the activity concentration, in becquerels per cubic metre.
t is the sampling duration, in seconds.
3.1.29
reference atmosphere
radioactive atmosphere in which the influence quantities (aerosols, radioactivity, climatic conditions, etc.) are
sufficiently well-known or controlled to allow its use in a testing procedure for measuring instruments for radon
or short-lived decay products
NOTE 1 The parameter values concerned shall be traceable to recognized standards.
NOTE 2 Adapted from IEC 61577-1:2006.
3.1.30
reference source
radioactive secondary standard source for use in the calibration of the measuring instruments
[IEC 61577-1:2006]
3.1.31
sampling duration
time interval during which the sampling is performed at a given point
3.1.32
sampling plan
precise protocol that, depending on the application of the principles of the strategy adopted, defines the spatial
and temporal dimensions of sampling, the frequency, the sample number, the quantities sampled, etc., and the
human resources to be used for the sampling operation
NOTE See ISO/IEC 17025:2005, 5.7, for further information on sampling plans.
3.1.33
sampling strategy
set of technical principles that aim to resolve, depending on the objectives and site considered, the two main
issues which are the sampling density and the spatial distribution of the sampling areas
NOTE The sampling strategy provides the set of technical options that will be required in the sampling plan.
3.1.34
sensor
element of a measuring system that is directly affected by a phenomenon body, or substance carrying a
quantity to be measured
[ISO/IEC Guide 99:2007, term 3.8]
NOTE The term “detector” is also used for this concept.
© ISO 2012 – All rights reserved 7
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ISO 11665-1:2012(E)
3.1.35
short-lived decay products
222
radionuclides with a half-life of less than one hour produced by radon-222 disintegration ( Rn): polonium-218
218 214 214 214
( Po), lead-214 ( Pb), bismuth-214 ( Bi) and polonium-214 ( Po)
See Figure A.1.
216 212
NOTE Decay products of radon-220 disintegration such as polonium-216 ( Po), lead-212 ( Pb), bismuth-212
212 212 208
( Bi), polonium-212 ( Po) and thallium-208 ( Tl) can interfere with the radon-222 measurement (see Figure A.2).
3.1.36
short-term measurement
measurement based on an air sample collected within a period comparable to the duration of the half-life of radon
3.1.37
spot measurement
measurement based on a grab sample taken within a period of less than one hour, at a given point in space,
together with an analysis (e.g. count) carried out simultaneously or after a set period of time
NOTE See Annex B for further information.
3.1.38
unattached fraction of E
PAEC,222
Rn
fraction of the potential alpha energy concentration of short-lived decay prod
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 11665-1
Première édition
2012-07-15
Mesurage de la radioactivité dans
l’environnement — Air: radon 222 —
Partie 1:
Origine du radon et de ses descendants
à vie courte, et méthodes de mesure
associées
Measurement of radioactivity in the environment — Air: radon-222 —
Part 1: Origins of radon and its short-lived decay products and
associated measurement methods
Numéro de référence
ISO 11665-1:2012(F)
©
ISO 2012
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ISO 11665-1:2012(F)
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ISO 11665-1:2012(F)
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction . v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes, définitions et symboles . 1
3.1 Termes et définitions . 1
3.2 Symboles . 8
4 Principe . 9
5 Équipement . 9
6 Prélèvement .10
6.1 Généralités .10
6.2 Objectif du prélèvement .10
6.3 Caractéristiques du prélèvement .10
6.4 Conditions de prélèvement . 11
7 Détection .12
7.1 Scintillation du sulfure de zinc activé à l’argent ZnS(Ag) .12
7.2 Spectrométrie gamma .13
7.3 Scintillation liquide .13
7.4 Ionisation de l’air .13
7.5 Semi-conducteur (détection alpha) .13
7.6 Détecteurs solides de traces nucléaires (DSTN) .13
7.7 Décharge d’une surface polarisée à l’intérieur d’une chambre d’ionisation .13
8 Mesurage .13
8.1 Méthodes .13
8.2 Grandeurs d’influence .14
8.3 Étalonnage .15
8.4 Contrôle qualité .15
9 Expression des résultats .15
10 Rapport d’essai .15
Annexe A (informative) Radon et ses descendants — Informations générales .17
Annexe B (informative) Exemple de résultats de mesure ponctuelle, intégrée et en continu de l’activité
volumique du radon 222 .26
Annexe C (informative) Exemple de rapport d’essai .28
Bibliographie .29
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ISO 11665-1:2012(F)
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est en général confiée aux
comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du comité
technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales,
en liaison avec l’ISO participent également aux travaux. L’ISO collabore étroitement avec la Commission
électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI, Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d’élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur publication
comme Normes internationales requiert l’approbation de 75 % au moins des comités membres votants.
L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de droits
de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne pas avoir
identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L’ISO 11665-1 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 85, Énergie nucléaire, technologies nucléaires,
et radioprotection, sous-comité SC 2, Radioprotection.
L’ISO 11665 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Mesurage de la radioactivité dans
l’environnement — Air: radon 222:
— Partie 1: Origine du radon et de ses descendants à vie courte et méthodes de mesure associées
— Partie 2: Méthode de mesure intégrée pour la détermination de l’énergie alpha potentielle volumique
moyenne de ses descendants à vie courte
— Partie 3: Méthode de mesure ponctuelle de l’énergie alpha potentielle volumique de ses descendants à vie
courte
— Partie 4: Méthode de mesure intégrée pour la détermination de l’activité volumique moyenne du radon
avec un prélèvement passif et une analyse en différé
— Partie 5: Méthode de mesure en continu de l’activité volumique
— Partie 6: Méthode de mesure ponctuelle de l’activité volumique
— Partie 7: Méthode d’estimation du flux surfacique d’exhalation par la méthode d’accumulation
— Partie 8: Méthodologies appliquées aux investigations initiales et complémentaires dans les bâtiments
Les parties suivantes sont en cours d’élaboration:
— Partie 9: Méthode de détermination du flux d’exhalation des matériaux de construction
— Partie 10: Détermination du coefficient de diffusion du radon des matériaux imperméables par mesurage
de l’activité volumique du radon
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ISO 11665-1:2012(F)
Introduction
Les isotopes 222, 220 et 219 du radon sont des gaz radioactifs produits par la désintégration des isotopes
226, 224 et 223 du radium, lesquels sont respectivement des descendants de l’uranium 238, du thorium 232 et
de l’uranium 235, et sont tous présents dans l’écorce terrestre (voir l’Annexe A pour plus d’informations). Des
[1]
éléments solides, eux aussi radioactifs, suivis par du plomb stable sont produits par la désintégration du radon .
Dans le tableau périodique des éléments, le radon est considéré comme un gaz noble au même titre que
l’hélium, l’argon, le néon, le krypton et le xénon.
Lorsqu’il se désintègre, le radon émet des particules alpha et génère des descendants solides qui sont eux
aussi radioactifs (par exemple polonium, bismuth, plomb, etc.). Les effets potentiels du radon sur la santé
humaine sont liés aux descendants plutôt qu’au gaz lui-même. Qu’ils soient ou non attachés à des aérosols
atmosphériques, les descendants du radon peuvent être inhalés et déposés dans l’arbre broncho-pulmonaire
[2][3][4][5]
à différentes profondeurs, suivant leur taille .
Le radon est aujourd’hui considéré comme la principale source d’exposition de l’homme au rayonnement
[6]
naturel. Le rapport de l’UNSCEAR (2006) suggère qu’au niveau mondial, le radon intervient pour environ
52 % de l’exposition moyenne globale au rayonnement naturel. L’impact radiologique de l’isotope 222 (48 %)
est nettement plus important que celui de l’isotope 220 (4 %), l’isotope 219 est quant à lui considéré comme
négligeable (voir Annexe A). Pour cette raison, les références au radon dans la présente partie de l’ISO 11665
désignent exclusivement le radon 222.
L’activité volumique du radon peut varier d’un à plusieurs ordres de grandeur dans le temps et l’espace.
L’exposition au radon et à ses descendants varie considérablement d’un lieu à l’autre. Elle dépend tout d’abord
de la quantité de radon émise par le sol et les matériaux de construction en ces lieux et, ensuite, du degré de
confinement et des conditions météorologiques des lieux où sont exposées les personnes.
Les valeurs habituellement rencontrées dans l’environnement continental sont généralement comprises
entre quelques becquerels par mètre cube et plusieurs milliers de becquerels par mètre cube. Des activités
volumiques inférieures à un becquerel par mètre cube peuvent être observées dans l’environnement océanique.
À l’intérieur des bâtiments, les activités volumiques du radon varient entre quelques dizaines de becquerels
[7]
par mètre cube et plusieurs centaines de becquerels par mètre cube . L’activité volumique peut atteindre
plusieurs milliers de becquerels par mètre cube dans des espaces très confinés. Des variations de quelques
nanojoules par mètre cube à plusieurs milliers de nanojoules par mètre cube sont observées pour l’énergie
alpha potentielle volumique des descendants à vie courte du radon.
L’ISO 11665 comprend dix parties (voir Figure 1) qui traitent des aspects suivants:
— méthodes de mesure du radon 222 et de ses descendants à vie courte (voir l’ISO 11665-2, l’ISO 11665-3,
l’ISO 11665-4, l’ISO 11665-5 et l’ISO 11665-6);
NOTE 1 Il existe de nombreuses méthodes de mesure de l’activité volumique et de l’énergie alpha potentielle
volumique des descendants à vie courte du radon 222. Le choix de la méthode de mesure dépendra du niveau attendu de
[8][9]
concentration et de l’utilisation prévue des données, telles que recherche scientifique et évaluations liées à la santé .
— méthodes de mesure du flux d’exhalation du radon 222 (voir ISO 11665-7 et ISO 11665-9);
NOTE 2 L’ISO 11665-7 se réfère à l’ISO 11665-5 et à l’ISO 11665-6.
— méthodes de mesure du coefficient de diffusion du radon 222 (voir ISO 11665-10);
— méthodologies de mesure du radon 222 dans les bâtiments (voir ISO 11665-8).
NOTE 3 L’ISO 11665-8 se réfère à l’ISO 11665-4 pour les mesurages du radon appliqués aux investigations initiales
dans les bâtiments et à l’ISO 11665-5, l’ISO 11665-6 et l’ISO 11665-7 pour les mesurages appliqués aux investigations
complémentaires.
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ISO 11665-1
Origine du radon et de ses
descendants à vie courte,
et méthodes de
mesure associées
MESURAGE APPLICATION
ISO 11665-2 ISO 11665-4 ISO 11665-7
Méthode de mesure intégrée Méthode de mesure Estimation du flux
pour la détermination de intégrée pour la surfacique d’exhalation du
l’énergie alpha potentielle détermination de l’activité radon dans
volumique du radon l’environnement
volumique moyenne de ses
descendants à vie courte
ISO 11665-3
ISO 11665-5 ISO 11665-8
Méthode de mesure ponctuelle
Méthode de mesure Investigations initiales et
de l’énergie alpha potentielle
en continu de l’activité complémentaires pour le
volumique de ses descendants
volumique du radon radon dans les bâtiments
à vie courte
ISO 11665-6 ISO 11665-9
Méthode de mesure Détermination du flux
ponctuelle de l’activité d’exhalation du radon des
volumique du radon matériaux de construction
ISO 11665-10
Détermination du
coefficient de diffusion du
radon dans les matériaux
imperméables par mesure
de l’activité volumique du
radon
Figure 1 — Structure de la série de l’ISO 11665
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NORME INTERNATIONALE ISO 11665-1:2012(F)
Mesurage de la radioactivité dans l’environnement — Air: radon
222 —
Partie 1:
Origine du radon et de ses descendants à vie courte, et
méthodes de mesure associées
1 Domaine d’application
La présente partie de l’ISO 11665 présente les lignes directrices pour le mesurage de l’activité volumique du
radon 222 et de l’énergie alpha potentielle volumique de ses descendants à vie courte dans l’air.
Les méthodes de mesure se divisent en trois catégories:
a) méthodes de mesure ponctuelle;
b) méthodes de mesure en continu;
c) méthodes de mesure intégrée.
La présente partie de l’ISO 11665 fournit plusieurs méthodes couramment utilisées pour le mesurage du radon
222 et de ses descendants à vie courte dans l’air.
La présente partie de l’ISO 11665 fournit également des lignes directrices relatives à la détermination de
l’incertitude relative aux méthodes de mesure décrites dans ses diverses parties.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l’application du présent document. Pour les
références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence (y compris les éventuels amendements) s’applique.
ISO/CEI 17025, Exigences générales concernant la compétence des laboratoires d’étalonnages et d’essais
CEI 61577-1, Instrumentation pour la radioprotection — Instruments de mesure du radon et des descendants
du radon — Partie 1: Règles générales
CEI 61577-2, Instrumentation pour la radioprotection — Instruments de mesure du radon et des descendants
du radon — Partie 2: Exigences spécifiques concernant les instruments de mesure du radon
CEI 61577-3, Instrumentation pour la radioprotection — Instrument de mesure du radon et des descendants
du radon — Partie 3: Exigences spécifiques concernant les instruments de mesure des descendants du radon
3 Termes, définitions et symboles
3.1 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s’appliquent.
3.1.1
prélèvement actif
prélèvement faisant appel à des dispositifs actifs tels que des pompes pour le prélèvement d’échantillons d’atmosphère
[CEI 61577-1:2006]
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3.1.2
activité
taux de désintégration
nombre de désintégrations nucléaires spontanées ayant lieu dans une quantité donnée de matière pendant un
intervalle de temps raisonnablement court, divisé par cet intervalle de temps
[ISO 921:1997, définition 23]
NOTE 1 L’activité, A, est exprimée par la relation donnée dans l’Équation (1):
AN=⋅λ (1)
où
λ est la constante de désintégration par seconde;
N est le nombre d’atomes.
NOTE 2 La constante de désintégration est liée à la période par la relation:
ln 2
λ = (2)
T
12/
où
T est la période radioactive, en secondes.
1/2
3.1.3
activité volumique
activité par unité de volume
[CEI 61577-1:2006]
3.1.4
fraction attachée
fraction de l’énergie alpha potentielle volumique des descendants à vie courte attachés à l’aérosol ambiant
[CEI 61577-1:2006]
NOTE La taille de l’aérosol porteur, auquel sont attachés la majorité desdescendantsà vie courte, est généralement
incluse dans la plage des valeurs moyennes de 0,1 μm à 0,3 μm.
3.1.5
activité volumique moyenne
exposition à l’activité volumique divisée par la durée du prélèvement
3.1.6
énergie alpha potentielle volumique moyenne
exposition à l’énergie alpha potentielle volumique divisée par la durée du prélèvement
3.1.7
bruit de fond
signaux provoqués par des phénomènes autres que le rayonnement à détecter
NOTE Il est possible de faire la distinction entre les signaux provoqués par le rayonnement provenant de sources à
l’intérieur ou à l’extérieur du détecteur autres que ceux visés par les mesurages et les signaux provoqués par des défauts
dans les circuits électroniques du système de détection et leur alimentation électrique.
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3.1.8
mesure en continu
mesure obtenue par un prélèvement continu d’un échantillon (ou par pas d’intégration généralement de 1 min
à 120 min) et une analyse simultanée ou en léger différé
NOTE 1 Afin de suivre l’évolution temporelle de l’activité volumique du radon, la durée du prélèvement doit être adaptée
à la dynamique du phénomène étudié.
NOTE 2 Voir l’Annexe B pour plus d’informations.
3.1.9
longueur de diffusion
distance parcourue par un atome sous l’effet des forces de diffusion, avant sa désintégration
NOTE La longueur de diffusion, l, est exprimée par la relation donnée dans l’Équation (3):
1
2
D
l = (3)
λ
où
D est le coefficient de diffusion, en mètres carrés par seconde;
λ est la constante de désintégration par seconde.
3.1.10
facteur d’équilibre
rapport entre l’énergie alpha potentielle volumique des descendants à vie courte du radon dans un volume d’air
donné et l’énergie alpha potentielle volumique de ces descendants s’ils étaient à l’équilibre radioactif avec le
radon dans le même volume d’air
222
NOTE 1 Les descendants à vie courte du Rn présents dans une atmosphère sont très rarement à l’équilibre radioactif
avec leur père (par exemple par suite de leur piégeage sur les parois ou leur élimination par un système de renouvellement
de l’air) et le facteur d’équilibre est utilisé pour qualifier cet état de «déséquilibre».
NOTE 2 Le facteur d’équilibre est compris entre 0 et 1. Dans les bâtiments, le facteur d’équilibre varie généralement
entre 0,1 et 0,9, avec une valeur moyenne égale à 0,4. Voir Références [4] et [6].
NOTE 3 Le facteur d’équilibre, F , est exprimé par l’Équation (4):
eq
E
PAEC,222
Rn
F = (4)
eq
−9
55, 71⋅ 0 × C
222
Rn
où
222
est l’énergie alpha potentielle volumique du Rn, en joules par mètre cube;
E
PAEC,222
Rn
−9
est l’énergie alpha potentielle volumique des produits de désintégration à vie courte du
55, 71× 0
222 222
Rn pour 1 Bq de Rn en équilibre avec ses descendants à vie courte, exprimée en
joules par becquerel;
222
C est l’activité volumique du Rn, en becquerels par mètre cube.
222
Rn
3.1.11
prélèvement ponctuel
prélèvement d’un échantillon (par exemple air contenant du radon ou des particules aérosols) sur une période
de temps considérée comme courte comparée aux fluctuations de la grandeur étudiée (par exemple l’activité
volumique de l’air)
[CEI 61577-1:2006]
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3.1.12
valeur de référence
valeur qui correspond aux exigences scientifiques, juridiques ou autres et qui est censée être évaluée par la
procédure de mesure
NOTE 1 La valeur de référence peut être donnée, par exemple, sous la forme d’une activité, d’une activité spécifique
ou d’une concentration d’activité, d’une activité surfacique ou d’un débit de dose.
NOTE 2 La comparaison de la limite de détection avec une valeur de référence permet de déterminer si la procédure
de mesure satisfait ou non aux exigences énoncées par la valeur de référence et permet de garantir qu’elle est adaptée à
l’objectif du mesurage prévu. La procédure de mesure satisfait à l’exigence si la limite de détection est inférieure à la valeur
de référence.
[ISO 11929:2010, définition 3.10]
3.1.13
mesurage intégré
mesurage effectué par prélèvement continu d’un volume d’air, une accumulation au cours du temps de grandeurs
physiques (nombre de traces nucléaires, nombre de charges électriques, etc.) liées à la désintégration du
radon et/ou de ses descendants, puis une analyse à l’issue de la période d’accumulation
NOTE Voir l’Annexe B pour plus d’informations.
3.1.14
mesurage de longue durée
mesurage fondé sur un échantillon d’air prélevé sur une période supérieure à un mois
3.1.15
mesurande
grandeur que l’on veut mesurer
[Guide ISO/CEI 99:2007, définition 2.3]
3.1.16
système de mesure
ensemble d’un ou plusieurs instruments de mesure et souvent d’autres dispositifs, comprenant si nécessaire
réactifs et alimentations, assemblés et adaptés pour fournir des informations destinées à obtenir des valeurs
mesurées dans des intervalles spécifiés pour des grandeurs de natures spécifiées
[Guide ISO/CEI 99:2007, définition 3.2]
3.1.17
prélèvement passif
prélèvement ne faisant appel à aucun dispositif actif tel que des pompes pour prélever dans l’atmosphère, dans
la plupart des instruments, le prélèvement s’effectuant essentiellement par diffusion
NOTE Adapté de la CEI 61577-1:2006.
3.1.18
énergie alpha potentielle des descendants à vie courte du radon
énergie alpha totale émise pendant la désintégration des atomes des descendants du radon le long de la
210 222
chaîne jusqu’au Pb pour la chaîne de désintégration du Rn
222
NOTE 1 L’énergie alpha potentielle des descendants à vie courte du Rn est exprimée par l’Équation (5):
EE+ ⋅ N
() ()
AE,218 AE,214 218
Po Po Po
E = (5)
PAE,222
Rn
+⋅EN ++NE+⋅ N
() ()
AE,214 214 214 AE,214 214
Po Pb Bi Po Po
où
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218
est l’énergie alpha de la particule produite par la désintégration du Po, en joules;
E
AE,218
Po
214
est l’énergie alpha de la particule produite par la désintégration du Po, en joules;
E
AE,214
Po
218
est le nombre d’atomes de Po;
N
218
Po
214
est le nombre d’atomes de Pb;
N
214
Pb
214
est le nombre d’atomes de Bi;
N
214
Bi
214
est le nombre d’atomes de Po.
N
214
Po
NOTE 2 L’énergie alpha potentielle totale émise pendant la désintégration des atomes des descendants à vie courte
208 220
du radon le long de la chaîne jusqu’au Pb pour la chaîne de désintégration du Rn est exprimée par l’Équation (6).
EE+⋅03,,60+⋅64 EN⋅
() ()
AE,216 AE,212 AE,212 216
Po Bi Po Poo
E = (6)
PAE,220
Rn
+⋅03,,60EE+⋅64 ⋅+NN +E ⋅ N
() () ()
AE,212 AE,212 212 212 AE,2112 212
Bi Po Pb Bi Po Po
où
220
est l’énergie alpha potentielle du Rn, en joules;
E
PAE,220
Rn
216
est l’énergie alpha de la particule produite par la désintégration du Po, en joules;
E
AE,216
Po
212
est l’énergie alpha de la particule produite par la désintégration du Bi, en joules;
E
AE,212
Bi
212
est l’énergie alpha de la particule produite par la désintégration du Po, en joules;
E
AE,212
Po
212
est le nombre d’atomes de Pb;
N
212
Pb
212
est le nombre d’atomes de Bi;
N
212
Bi
212
est le nombre d’atomes de Po.
N
212
Po
3.1.19
énergie alpha potentielle volumique des descendants à vie courte du radon
210
concentration dans l’air d’un mélange de descendants à vie courte du radon se désintégrant jusqu’au Pb ou
208
Pb, exprimée en énergie alpha potentielle émise au cours de ces désintégrations
[CEI 61577-1:2006]
NOTE L’énergie alpha potentielle volumique du nucléide, i, est exprimée par l’Équation (7):
(7)
où
E est énergie alpha potentielle du nucléide, i, en joules;
PAE,i
V est le volume échantillonné, en mètres cubes.
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ISO 11665-1:2012(F)
3.1.20
exposition à l’énergie alpha potentielle volumique moyenne
intégrale dans le temps de l’énergie alpha potentielle volumique cumulée pendant le temps d’exposition
NOTE L’exposition à l’énergie alpha potentielle volumique, X , est exprimée par l’Équation (8):
PAEC
t
XE=⋅dt (8)
PAEC PAEC
∫
0
3.1.21
étalon primaire
étalon qui est désigné ou largement reconnu comme présentant les plus hautes qualités métrologiques et dont
la valeur est établie sans se référer à d’autres étalons de la même grandeur
[CEI 61577-1:2006]
NOTE Le concept d’étalon primaire est valable aussi bien pour les grandeurs de base que pour les grandeurs dérivées.
3.1.22
équilibre radioactif du radon 222 avec ses descendants à vie courte
situation dans laquelle les activités de chaque radionucléide (radon et de ses descendantsà vie courte) sont égales
NOTE En équilibre radioactif, l’activité de chaque descendant à vie courte décroît dans le temps comme l’activité du radon.
3.1.23
émanation du radon
mécanisme par lequel un atome de radon quitte le grain individuel de matériau solide dans lequel il a été formé
et arrive dans l’espace libre des pores
3.1.24
exhalation du radon
mécanisme par lequel un atome de radon produit par émanation et transporté (diffusion ou convection) vers la
surface du matériau est libéré du matériau dans le milieu environnant (air)
3.1.25
flux d’exhalation du radon
valeur de l’activité volumique des atomes de radon qui quittent un matériau par unité de temps
NOTE 1 Le flux d’exhalation du radon sous des conditions telles que l’activité volumique du radon à la surface du
matériau est égale à zéro est appelé flux d’exhalation du radon libre.
NOTE 2 Le flux d’exhalation du radon libre est défini approximativement par le flux d’exhalation du radon si l’activité du
radon à la surface du matériau a une valeur suffisamment faible.
3.1.26
flux surfacique d’exhalation du radon
valeur de l’activité volumique des atomes de radon qui quittent un matériau par unité de surface du matériau
par unité de temps
3.1.27
flux massique d’exhalation du radon
valeur de l’activité volumique des atomes de radon qui quittent un matériau par unité de masse du matériau
par unité de temps
3.1.28
exposition au radon
intégrale sur le temps de l’activité volumique du radon accumulée sur la durée d’exposition
NOTE L’exposition au radon, X, est exprimée par l’Équation (9):
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ISO 11665-1:2012(F)
t
XC= dt (9)
∫
0
où
C est l’activité volumique, en becquerels par mètre cube;
t est la durée d’échantillonnage, en secondes.
3.1.29
atmosphère de référence
atmosphère dans laquelle les paramètres d’influence (aérosols, radioactivité, conditions climatiques, etc.) sont
suffisamment bien connus ou contrôlés pour permettre son utilisation dans une procédure d’essai d’instruments
de mesure du radon ou des descendants
NOTE 1 Les valeurs des paramètres concernés doivent être traçables à des étalons reconnus.
NOTE 2 Adapté de la CEI 61577-1:2006.
3.1.30
source de référence
source radioactive étalon secondaire utilisée pour étalonner les appareils de mesure
[CEI 61577-1:2006]
3.1.31
durée du prélèvement
intervalle de temps pendant lequel est effectué le prélèvement à un point donné
3.1.32
plan d’échantillonnage
protocole précis qui, d’après l’application des principes de la stratégie adoptée, définit les dimensions spatiales
et temporelles de l’échantillonnage, la fréquence, le nombre d’échantillons, les quantités prélevées, etc. ainsi
que les ressources humaines nécessaires à l’opération d’échantillonnage
NOTE Voir l’ISO/CEI 17025:2005, 5.7, pour plus d’informations.
3.1.33
stratégie d’échantillonnage
ensemble d’options techniques visant à résoudre, en fonction des objectifs et du site considérés, les deux
principale
...
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