Влияние объёмной активности радона-222 на мощность дозы и скорость счёта энергокомпенсированного гамма-дозиметра

Натурный эксперимент «выключение вентиляции». Атомтех БДКГ-05 (эталон МЭД/cps) ↔ Ecosense RadonEye Plus2 (ОА радона). Подвал жилого дома, 11–12 июля 2026.

🗓 11.07 → 12.07 МСК📈 радон 318 → 1193 Бк/м³ (×3.75)🧪 два окна: вечер 11.07 и день 12.07🔬 протокол · погрешности · корреляции

Аннотация. Проверяли, реагируют ли мощность амбиентного эквивалента дозы (МЭД) и скорость счёта (cps) энергокомпенсированного сцинтилляционного дозиметра БДКГ-05 на управляемый рост объёмной активности (ОА) радона-222 в подвале жилого дома. Выключением приточно-вытяжной вентиляции ОА радона повысили в 3.75 раза (с 318±49 до 1193±71 Бк/м³). cps выросла на +9.3 имп/с (+11.2%), МЭД — на +10 нЗв/ч (+13.5%). Удельные коэффициенты между стабильными состояниями: cps 1.06 имп/с и МЭД 1.09 нЗв/ч на 100 Бк/м³. Эффект мал, но систематичен и согласован по двум независимым каналам прибора; объясняется гамма-излучением короткоживущих дочерних продуктов радона (Pb-214, Bi-214). Корреляция внутри окна при узком диапазоне ОА на грани значимости; контраст между состояниями на порядок чувствительнее.

318→1193

ОА радона, сост. A→B

Бк/м³ · ×3.75

+1.06

cps на 100 Бк/м³

ДИ₉₅ [1.04–1.08]

+1.09

МЭД на 100 Бк/м³

нЗв/ч · [1.03–1.16]

≈0.082

МЭД плато

мкЗв/ч (сост. B)

1Введение и цель

Радон-222 — инертный α-радиоактивный газ; сам по себе он не создаёт значимого поля внешнего γ-излучения. Его короткоживущие дочерние продукты (²¹⁴Pb T½=26.8 мин, ²¹⁴Bi T½=19.9 мин) — γ-излучатели. В подвале (прямой контакт с грунтом, слабый воздухообмен) ОА радона высока и легко управляема вентиляцией. Вопрос: детектируется ли рост ОА радона энергокомпенсированным γ-дозиметром как приращение МЭД/cps и какова величина коэффициента связи (нЗв/ч и имп/с на 100 Бк/м³)?

Гипотеза H₁: при кратном росте ОА радона МЭД и cps получат малое систематическое положительное приращение за счёт γ-фона дочерних. H₀: приращение неотличимо от нуля в пределах разрешения прибора и статистического шума.

2Постановка эксперимента

Стенд

Слева — БДКГ-05 (цилиндр) и шлюз RADW (тёмный блок в центре); справа — два RadonEye Plus2; белая шайба — AtomFast (в расчёте не участвует). Клик по фото — увеличить.

Протокол

Подвал жилого дома, приборы рядом (~0.3 м), T≈24 °C, влажность 52–55%. Управляемая переменная — приточно-вытяжная вентиляция.

11.07 до 19:30 — вентиляция включена, ОА радона 250–400 Бк/м³ (состояние A). В 19:30 11.07 вентиляцию выключили → накопление радона от эманации грунта; ОА монотонно растёт ~16 ч до плато 1150–1300 Бк/м³ (состояние B, 12.07).

Прибор	Величина	Ед.
БДКГ-05 детектор МЭД	МЭД H*(10)	мкЗв/ч
БДКГ-05 счётный канал	cps (сред. 2 мин)	имп/с
Шлюз RADW (ESP32, atomtex-esp32) → Home Assistant	телеметрия	—
RadonEye Plus2	ОА радона	Бк/м³

2.1 Характеристики приборов (паспортные)

Параметр	Атомтех БДКГ-05	Ecosense RadonEye Plus2
Тип детектора	NaI(Tl) Ø40×40 мм (сцинтилляционный, энергокомпенс.)	импульсная ионизационная камера
Измеряемая величина	МЭД H*(10), скорость счёта	ОА радона-222
Диапазон	МЭД 0.03–300 мкЗв/ч; доза 0.03 мкЗв–0.3 Зв	до ~9400 Бк/м³
Энергодиапазон γ	50 кэВ – 3 МэВ	—
Чувствительность	760 имп·с⁻¹ / (мЗв·ч⁻¹) по ¹³⁷Cs	—
Основная погрешность	±20 % (МЭД)	±10 % (паспорт)
Условия	−30…+50 °C, влажн. до 95%, IP64	комнатные

Источники: БДКГ-05 — ekosf.ru/product/bdkg-05; RadonEye Plus2 — паспорт Ecosense.

3Методика обработки

Синхронизация: обе выгрузки из Home Assistant, метка времени timestamp_msk (МСК); ресэмплинг 5 мин.
Два окна наблюдения: окно 1 — вечер 11.07 (00:00–22:42), окно 2 — день 12.07 (10:02–19:24). Приборы сопоставляются в пределах каждого окна отдельно.
Стабильные состояния для контраста: A = вентилируемая база 00:00–19:30 11.07; B = плато окна 2.
SMA (скользящее среднее): радон/cps окно 30 мин, МЭД 45 мин — визуализация тренда; корреляции — по сырым ресэмплированным точкам.
МЭД: исключены переходные значения <0.05 мкЗв/ч (артефакт фильтра после «Сброс замера»).
Погрешности: для БДКГ — приборные колонки погрешность_ЦПС/погрешность_МЭД (%), для радона — паспортные ±10 %.
Шлюз БДКГ-05: собственный ESP32-мост RADW (проект VibeEngineering-LLC/atomtex-esp32) — читает БДКГ-05 и публикует cps/МЭД/погрешности в Home Assistant.

σ_Δ = √(σ²_A/n_A + σ²_B/n_B) · коэфф. = 100·Δ/Δ(ОА) · N_эфф = N·(1−ρ₁ˣρ₁ʸ)/(1+ρ₁ˣρ₁ʸ) — поправка на автокорреляцию (лаг 1)

4Графики

🖱 Колесо — зум, перетаскивание — панорама, «Сброс зума». Наведение — значения.

Рис. 1. ОА радона-222, полный интервал (с SMA-30мин)

Красная линия — выключение вентиляции (19:30 11.07). Монотонный рост 318→~1250 Бк/м³ за ~16 ч, затем плато с суточной модуляцией.

Рис. 2. Скорость счёта cps (БДКГ-05) (2-мин, с SMA-30мин)

Окно 1 — вечер 11.07

Окно 2 — день 12.07

Уровень окна 1 ≈84.7 → окна 2 ≈94.0 имп/с. Пуассоновский разброс ~±1.6%.

Рис. 3. МЭД H*(10) (БДКГ-05) (с SMA-45мин)

Окно 1 — вечер 11.07

Окно 2 — день 12.07

Квант индикации ~0.001 мкЗв/ч. Плато сост. A ≈0.0714 → сост. B ≈0.0809 мкЗв/ч.

Рис. 4. Оверлей ОА радона ↔ cps (двойная ось Y)

Окно 1 — вечер 11.07

Окно 2 — день 12.07

Левая ось — радон, правая — cps. Окно 1 захватывает старт подъёма (после выключения вентиляции), окно 2 — плато.

5Контраст между состояниями (главный результат)

Величина	Сост. A (вент. вкл)	Сост. B (плато)	Δ	Δ отн.	на 100 Бк/м³ (ДИ₉₅)
ОА радона, Бк/м³	318±49	1193±71	+875	×3.75	—
cps, имп/с	84.69	93.96	+9.27	+11.2%	+1.06 [1.04–1.08]
МЭД, мкЗв/ч	0.0714	0.0809	+9.5 нЗв/ч	+13.5%	+1.09 [1.03–1.16] нЗв/ч

Оба независимых канала БДКГ дают согласованный удельный коэффициент ≈1.06–1.09 на 100 Бк/м³ — сильный аргумент, что приращение реально, а не артефакт одного канала. 95% доверительные интервалы не включают нуль — приращение статистически значимо (уровень α=0.05).

⚠ Конфаундинг времени. Состояния A (вечер 11.07) и B (день 12.07) разделены ~15 ч; формально между ними могли смениться и другие факторы. Однако единственная намеренно изменённая переменная — вентиляция. Вывод трактуется как сильно правдоподобный, не строго причинный.

6Корреляционный анализ (внутри окна)

Окно	Диапазон радона	N (5-мин)	N_эфф	r (Пирсон)	p (N_эфф)	наклон cps/100	Значимость
окно 1 (вечер 11.07)	222–433	273	217	0.168	0.013	0.94±0.34	слабо значима
окно 2 (день 12.07)	987–1297	113	99	0.139	0.172	0.69±0.47	не значима

Окно 1 захватывает начало подъёма (радон 222–433 Бк/м³) → слабая положительная связь на грани значимости. Окно 2 — плато (узкий диапазон) → сигнал тонет в пуассоновском разбросе cps. Контраст между состояниями (Δ=875 Бк/м³) на порядок мощнее.

7Обсуждение

7.1 Физическая интерпретация

Сам ²²²Rn — α-излучатель (E_α=5.49 МэВ), для внешнего γ-поля вклад пренебрежим. Приращение МЭД даёт γ-линейка равновесных дочерних: ²¹⁴Pb (295, 352 кэВ) и ²¹⁴Bi (609, 1120, 1764 кэВ). При коэффициенте равновесия F≈0.4–0.5 рост ЭРОА на ~350 Бк/м³ создаёт добавку МЭД порядка единиц–десятков нЗв/ч — согласуется с измеренным +10 нЗв/ч. Порядок величины подтверждает механизм.

7.2 Предел обнаружения

МЭД БДКГ квантуется ~0.001 мкЗв/ч при основной погрешности ±20%; изменение +0.010 мкЗв/ч — на уровне ~1 кванта и глубоко внутри паспортной погрешности. Обнаружить его удалось только усреднением десятков точек в двух стабильных плато (снижение случайной составляющей ∝1/√n). Методический вывод: слабый радон-индуцированный γ-сигнал извлекается статистически, но не по мгновенному показанию.

8Выводы

Рост ОА радона в 3.75 раза дал согласованное по двум каналам БДКГ приращение: cps +1.06, МЭД +1.09 нЗв/ч на 100 Бк/м³ (95% ДИ не включает нуль — значимо).
Эффект мал (МЭД +13.5%, ~1 квант индикации) и извлекается только усреднением — H₁ поддержана в слабой форме.
Связь внутри окна значима лишь на фазе подъёма (окно 1); на плато тонет в шуме.
Механизм — γ дочерних ²¹⁴Pb/²¹⁴Bi; порядок величины сходится с теор. оценкой.
Практически: бытовой энергокомпенсированный γ-дозиметр не заменяет радон-монитор.

9Ограничения и дальнейшее

Контраст между состояниями несёт временной конфаундинг (A и B в разные сутки).
ЭРОА и коэффициент равновесия F прямо не измерялись → теор. оценка γ-вклада приближённая.
Дальше: непрерывная запись через весь подъём; параллельный контроль F; удержание плато >12 ч.

Протокол: experiments\2026-07-11_БДКГ05_RadonEye\ · данные HA (МСК): bdkg_export_2026-07-11_0000_to_now.csv, radoneye_export_2026-07-11_2026-07-12.csv · контур «Радоновый риск» · 2026-07-12.

Effect of radon-222 volumetric activity on the dose rate and count rate of an energy-compensated gamma dosimeter

Field "ventilation shut-off" experiment. Atomtech BDKG-05 (ADER/cps reference) ↔ Ecosense RadonEye Plus2 (radon activity). Basement of a residential building, 11–12 July 2026.

🗓 11.07 → 12.07 MSK📈 radon 318 → 1193 Bq/m³ (×3.75)🧪 two windows: evening 11.07 & day 12.07🔬 protocol · uncertainties · correlations

Abstract. We tested whether the ambient dose equivalent rate (ADER, H*(10)) and the count rate (cps) of an energy-compensated scintillation dosimeter BDKG-05 respond to a controlled increase of radon-222 volumetric activity in the basement of a residential building. Switching off the supply-and-exhaust ventilation raised radon activity 3.75-fold (from 318±49 to 1193±71 Bq/m³). The count rate rose by +9.3 cps (+11.2%) and ADER by +10 nSv/h (+13.5%). Specific coefficients between the two stable states: cps 1.06 and ADER 1.09 nSv/h per 100 Bq/m³. The effect is small but systematic and consistent across the instrument's two independent channels; it is explained by gamma radiation from the short-lived radon progeny (Pb-214, Bi-214). The within-window correlation over a narrow activity range is borderline significant; the between-state contrast is an order of magnitude more sensitive.

318→1193

radon activity, state A→B

Bq/m³ · ×3.75

+1.06

cps per 100 Bq/m³

95% CI [1.04–1.08]

+1.09

ADER per 100 Bq/m³

nSv/h · [1.03–1.16]

≈0.082

ADER plateau

µSv/h (state B)

1Introduction and objective

Radon-222 is an inert α-radioactive gas; on its own it produces no appreciable external γ field. Its short-lived progeny (²¹⁴Pb T½=26.8 min, ²¹⁴Bi T½=19.9 min) are γ emitters. In a basement (direct contact with the soil, weak air exchange) radon activity is high and easily controlled by ventilation. The question: is a rise in radon activity detectable by an energy-compensated γ dosimeter as an increment of ADER/cps, and how large is the coupling coefficient (nSv/h and cps per 100 Bq/m³)?

Hypothesis H₁: a several-fold rise of radon activity yields a small systematic positive increment of ADER and cps due to the γ background of the progeny. H₀: the increment is indistinguishable from zero within the instrument resolution and statistical noise.

2Experimental setup

Test stand

Left — BDKG-05 (cylinder) and the RADW gateway (dark box in the centre); right — two RadonEye Plus2; the white puck is an AtomFast (not used in the analysis). Click the photo to enlarge.

Protocol

Basement of a residential building, instruments side by side (~0.3 m), T≈24 °C, humidity 52–55%. The controlled variable is the supply-and-exhaust ventilation.

On 11.07 until 19:30 the ventilation was on, radon activity 250–400 Bq/m³ (state A). At 19:30 on 11.07 the ventilation was switched off → radon accumulation from soil emanation; the activity rises monotonically for ~16 h to a plateau of 1150–1300 Bq/m³ (state B, 12.07).

Instrument	Quantity	Unit
BDKG-05 ADER detector	ADER H*(10)	µSv/h
BDKG-05 counting channel	cps (2-min avg)	cps
RADW gateway (ESP32, atomtex-esp32) → Home Assistant	telemetry	—
RadonEye Plus2	radon activity	Bq/m³

2.1 Instrument specifications (data sheet)

Parameter	Atomtech BDKG-05	Ecosense RadonEye Plus2
Detector type	NaI(Tl) Ø40×40 mm (scintillation, energy-compensated)	pulsed ionization chamber
Measured quantity	ADER H*(10), count rate	radon-222 activity
Range	ADER 0.03–300 µSv/h; dose 0.03 µSv–0.3 Sv	up to ~9400 Bq/m³
γ energy range	50 keV – 3 MeV	—
Sensitivity	760 s⁻¹ / (mSv·h⁻¹) for ¹³⁷Cs	—
Basic uncertainty	±20 % (ADER)	±10 % (data sheet)
Conditions	−30…+50 °C, humidity up to 95%, IP64	indoor

Sources: BDKG-05 — ekosf.ru/product/bdkg-05; RadonEye Plus2 — Ecosense data sheet.

3Data-processing methodology

Synchronization: both exports from Home Assistant, timestamp timestamp_msk (MSK); resampled to 5 min.
Two observation windows: window 1 — evening 11.07 (00:00–22:42), window 2 — day 12.07 (10:02–19:24). The instruments are compared within each window separately.
Stable states for the contrast: A = ventilated baseline 00:00–19:30 on 11.07; B = the plateau of window 2.
SMA (simple moving average): radon/cps window 30 min, ADER 45 min — trend visualization only; correlations use the raw resampled points.
ADER: transient values <0.05 µSv/h are excluded (filter artefact after a "measurement reset").
Uncertainties: for BDKG — the instrument columns cps_uncertainty/ADER_uncertainty (%), for radon — the data-sheet ±10 %.
BDKG-05 gateway: a custom ESP32 bridge RADW (project VibeEngineering-LLC/atomtex-esp32) reads the BDKG-05 and publishes cps/ADER/uncertainties to Home Assistant.

σ_Δ = √(σ²_A/n_A + σ²_B/n_B) · coeff. = 100·Δ/Δ(radon) · N_eff = N·(1−ρ₁ˣρ₁ʸ)/(1+ρ₁ˣρ₁ʸ) — autocorrelation correction (lag 1)

4Charts

🖱 Wheel — zoom, drag — pan, "Reset zoom". Hover — values.

Fig. 1. Radon-222 activity, full interval (with SMA-30 min)

The red line marks the ventilation shut-off (19:30 on 11.07). Monotonic rise 318→~1250 Bq/m³ over ~16 h, then a plateau with a diurnal modulation.

Fig. 2. Count rate cps (BDKG-05) (2-min, with SMA-30 min)

Window 1 — evening 11.07

Window 2 — day 12.07

Level of window 1 ≈84.7 → window 2 ≈94.0 cps. Poisson spread ~±1.6%.

Fig. 3. ADER H*(10) (BDKG-05) (with SMA-45 min)

Window 1 — evening 11.07

Window 2 — day 12.07

Indication quantum ~0.001 µSv/h. Plateau state A ≈0.0714 → state B ≈0.0809 µSv/h.

Fig. 4. Overlay: radon activity ↔ cps (dual Y axis)

Window 1 — evening 11.07

Window 2 — day 12.07

Left axis — radon, right — cps. Window 1 captures the start of the rise (after the ventilation shut-off), window 2 — the plateau.

5Between-state contrast (main result)

Quantity	State A (vent. on)	State B (plateau)	Δ	Δ rel.	per 100 Bq/m³ (95% CI)
radon, Bq/m³	318±49	1193±71	+875	×3.75	—
cps	84.69	93.96	+9.27	+11.2%	+1.06 [1.04–1.08]
ADER, µSv/h	0.0714	0.0809	+9.5 nSv/h	+13.5%	+1.09 [1.03–1.16] nSv/h

Both independent BDKG channels give a consistent specific coefficient ≈1.06–1.09 per 100 Bq/m³ — strong evidence that the increment is real and not an artefact of a single channel. The 95% confidence intervals do not include zero — the increment is statistically significant (α=0.05).

⚠ Time confounding. States A (evening 11.07) and B (day 12.07) are ~15 h apart; formally, other factors could also have changed between them. However, the only deliberately altered variable was the ventilation. The conclusion is treated as strongly plausible, not strictly causal.

6Correlation analysis (within window)

Window	Radon range	N (5-min)	N_eff	r (Pearson)	p (N_eff)	slope cps/100	Significance
window 1 (evening 11.07)	222–433	273	217	0.168	0.013	0.94±0.34	weakly significant
window 2 (day 12.07)	987–1297	113	99	0.139	0.172	0.69±0.47	not significant

Window 1 captures the start of the rise (radon 222–433 Bq/m³) → a weak positive relation, borderline significant. Window 2 is the plateau (narrow range) → the signal drowns in the Poisson spread of cps. The between-state contrast (Δ=875 Bq/m³) is an order of magnitude stronger.

7Discussion

7.1 Physical interpretation

²²²Rn itself is an α emitter (E_α=5.49 MeV), negligible for the external γ field. The ADER increment comes from the γ lines of the equilibrium progeny: ²¹⁴Pb (295, 352 keV) and ²¹⁴Bi (609, 1120, 1764 keV). With an equilibrium factor F≈0.4–0.5, a rise of the EEC by ~350 Bq/m³ produces an ADER addition of the order of units–tens of nSv/h — consistent with the measured +10 nSv/h. The order of magnitude confirms the mechanism.

7.2 Detection limit

The BDKG ADER is quantized at ~0.001 µSv/h with a basic uncertainty of ±20%; a change of +0.010 µSv/h is at the level of ~1 quantum and deep within the data-sheet uncertainty. It could be detected only by averaging tens of points across the two stable plateaus (the random component drops as ∝1/√n). Methodological conclusion: a weak radon-induced γ signal is extracted statistically, but not from an instantaneous reading.

8Conclusions

A 3.75-fold rise of radon activity gave a consistent increment across both BDKG channels: cps +1.06, ADER +1.09 nSv/h per 100 Bq/m³ (the 95% CI does not include zero — significant).
The effect is small (ADER +13.5%, ~1 indication quantum) and is extracted only by averaging — H₁ is supported in a weak form.
The within-window relation is significant only during the rise phase (window 1); on the plateau it drowns in noise.
Mechanism — γ of the progeny ²¹⁴Pb/²¹⁴Bi; the order of magnitude matches the theoretical estimate.
Practically: a consumer energy-compensated γ dosimeter does not replace a radon monitor.

9Limitations and further work

The between-state contrast carries a time confounding (A and B on different days).
The EEC and the equilibrium factor F were not measured directly → the theoretical γ-contribution estimate is approximate.
Further: continuous recording across the whole rise; parallel control of F; holding the plateau >12 h.

Protocol: experiments\2026-07-11_БДКГ05_RadonEye\ · HA data (MSK): bdkg_export_2026-07-11_0000_to_now.csv, radoneye_export_2026-07-11_2026-07-12.csv · «Radon risk» workstream · 2026-07-12.