Радиационный фон материалов породных отвалов (стр. 14 из 16)
другой спектрометрической установкой
В научно-исследовательской лаборатории «Мюонная обсерватория» на гаммаспектрометрической установке была проведена проверка показаний удельной активности, удельной эффективной активности 4-х ранее исследованных проб материалов породных отвалов.
Структура спектрометрической установки состоит:
• блок детектирования со сцинтилляционным детектором (материал детектора – NaI(Tl) Ø63x63);
• низкофоновая защита блока детектирования;
• фотоэлектронный умножитель (ФЭУ-85);
• амплитудный анализатор АА-РИТМ;
• эмиттерный повторитель;
• портативный компьютер;
• специализированное программное обеспечение «РИТМ-С»;
Измерения показали, что значения удельной активности нескольких естественных радионуклидов, намного меньше допустимых пороговых значений (<МЗА) по удельной активности для каждого из радионуклидов установленных программой. Удельная эффективная активность для естественных радионуклидов 4х проб оказалась в пределах от 90 до 110 Бк/кг.
Причина такого заметного уменьшения удельной эффективной активности для каждой из проб состояла в следующем:
• в первом случае, определение удельной эффективной активности проб материалов породных отвалов происходило на спектрометрической установке «РИТМ-С», в которой использовалась объемная детектируемая геометрия 1л «Сосуд Маринелли» (показания удельной активности, удельной эффективной активности можно считать эталонными значениями) [Приложение 1.].
• во втором случае, определение удельной эффективной активности проб материалов породных отвалов происходило уже на спектрометрической установке мюонной обсерватории, где детектируемая кристаллом поверхность имела плоскую, не объемную геометрию. Поэтому, разница между значениями телесных углов детектируемых поверхностей сцинтилляционных кристаллов приводила к столь заметным заниженным показаниям удельной эффективной активности во втором случае (рис.10).
Рис. 10. а) объемная детектируемая поверхность 1л «Сосуд Маринелли» спектрометрической установки «РИТМ-С»; б) плоская детектируемая поверхность
спектрометрической установки мюонной обсерватории.
Экспериментально, можно определить k «коэффициент пересчета» показаний удельной эффективной активности:
Aуд.сум.лаб. k =
(11)Aуд.эфф.эт.
где Aуд.сум.лаб. - удельная суммарная активность проб материалов породных отвалов, определенная на спектрометрической установке в мюонной обсерватории; Aуд.эфф.эт. - удельная эффективная активность проб материалов породных отвалов, определенная на спектрометрической установке «РИТМ-С» (значения, которой можно принять как эталонные).
С помощью программы «РИТМ-С» экспериментально были определены
значения Aуд.сум.лаб. 4-х исследуемых проб: 29 Бк/кг, 44 Бк/кг, 36 Бк/кг, 33 Бк/кг.
Подставив полученные значения в (11), получили k «коэффициент пересчета» равный k =5,8.
По найденному коэффициенту k можно теперь определить значения удельной эффективной активности проб, а также установить класс радиационных параметров для строительных материалов, отходов промышленного производства, строительных изделий и т.д.
Существующие закономерности и графические зависимости радиационного фона шахтных терриконов
Полный обзор радиационного фона терриконов шахтных отвалов можно представить в виде гистограммы (рис. 11.):
Рис. 11. Среднее значение МЭД для исследуемых породных отвалов.
На гистограмме видно, значения средних МЭД породных отвалов превышают нормы радиационной безопасности НРБУ-97, установленные для населения
(категория В) – 110нЗв/час.
В ходе научно-исследовательской работы также было обнаружено, что с понижением высоты терриконов МЭД породных отвалов возрастает (рис. 12.):
Рис. 12. Зависимость МЭД от высоты породного отвала.
Объяснить данную закономерность можно так:
• В ненарушенных горных породах в каждом радиоактивном семействе наблюдается состояние радиоактивного равновесия, при котором количество радиоактивности каждого члена данного семейства одинаково. В отвалах радиоактивное равновесие нарушается вследствие разной миграционной подвижности различных элементов, образующих радиоактивные семейства. При выветривании сульфидсодержащих пород, которое сопровождается повышением температуры, серная кислота, образующаяся при окислении пирита, переводит первичные урановые минералы в подвижную форму, то есть в раствор. При этом они переходят в раствор в виде сульфатов четырех- и шестивалентного урана. U(SO4 )2 в присутствии сульфата окисного железа в кислой среде немедленно окисляется до шестивалентного: U 4+ + 2Fe3+ →U 6+ + 2Fe2+ . Растворение урана приводит к повышению радиоактивности у подножия породных отвалов.