De la géologie au radon intérieur

La concentration de radon intérieur est le produit de multiples facteurs indépendants, pas leur somme. La chaîne suit : uranium-238 (demi-vie 4,47 milliards d'années) se désintègre à travers thorium-234, protactinium-234, uranium-234 et thorium-230 jusqu'au radium-226 (demi-vie 1600 ans), qui se désintègre en radon-222 (demi-vie 3,82 jours).

Chaque étape successive filtre ou module le signal : l'émanation ne libère que 3 à 70 % du radon généré des grains dans les espaces poreux (typiquement 13 % pour la roche, 20 % pour le sol). Le transport dans le sol par diffusion et advection dépend de la perméabilité (s'étendant sur 12 ordres de grandeur de 10⁻⁷ m² pour le gravier à 10⁻¹⁹ m² pour le till glaciaire) et de la concentration de gaz du sol (typiquement 5 à 100 kBq/m³, extrêmes de dizaines de milliers).

L'entrée dans le bâtiment entraînée par de minuscules différences de pression (~1 à 10 Pa de l'effet de cheminée et du vent) aspire le gaz du sol à travers les fissures et les joints. La ventilation dilue l'air intérieur (médiane ~0,45 ACH dans les maisons américaines). Le facteur d'équilibre des descendants F ≈ 0,4 détermine l'activité réelle émettant des alphas. Parce que ces facteurs se multiplient, le résultat est beaucoup plus sensible au transport et aux caractéristiques du bâtiment qu'à la teneur en uranium seule.

La Terre silicatée en vrac contient environ 18 à 23 ppb d'uranium. Parce que l'uranium est hautement incompatible dans les minéraux du manteau, il a été extrait dans la croûte continentale pendant la différenciation planétaire. La croûte supérieure contient en moyenne ~2,7 ± 0,6 ppm, la croûte inférieure ~0,2 ppm et la croûte océanique ~0,1 ppm.

L'USGS déclare que la plupart des roches contiennent 1 à 3 ppm d'uranium. Les granites, les volcans de couleur claire, les schistes noirs et les roches phosphatées peuvent contenir jusqu'à 100 ppm. Les schistes noirs du Kansas contiennent 15 à 100 ppm, avec des nodules de phosphate atteignant 350 ppm. Dans le batholite de la Sierra Nevada, les échantillons vont de 0,17 ppm (gabbro) à 6,6 ppm (monzonite de quartz).

Cela crée une plage de trois ordres de grandeur dans la force de la source, mais le déséquilibre radium-uranium découple souvent les deux. Les sols karstiques du Jura suisse montrent que le radium-226 et le thorium-230 sont enrichis jusqu'à un facteur de 20 par rapport aux parents uranium en raison de la mobilité différentielle dans l'eau.