Э. Б. Хоботова, М. И. Игнатенко, Л. Д. Маракина

Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет

РАДИОАКТИВНОСТЬ ЩЕБНЕЙ

 

 

Естественные радионуклиды (ЕРН), содержащиеся в строительных материалах, создают поле γ-излучения в помещении. Эффективная удельная активность (Cэфф.) бетонов и величина годовой эффективной эквивалентной дозы γ-облучения людей в бетонных помещениях (Dпом.) обусловлены, прежде всего, удельной активностью заполнителей. В качестве заполнителей бетонов чаще всего используются фракции гранитных щебней. Изучению радиоактивности строительных горных пород Украины посвящено ограниченное количество исследований [1-3]. В монографии [1] суммированы данные по радиоактивности многочисленных составляющих биосферы, в том числе и техногенно-измененного радиационного фона: строительных материалов, отходов, минеральных удобрений. Авторами работы [2] изучены радиационные характеристики горных пород специализированных карьеров по добыче блочного сырья. В работе [3] приведены данные по радиоактивности строительного сырья железорудных месторождений Криворожского бассейна. Остаются открытыми вопросы варьирования радиационных характеристик нерудного сырья по гранулометрическим фракциям, корреляции радиоактивных свойств с его минералогическим составом.

Целью работы являлось исследование радиоактивности образцов щебней гранитных карьеров Украины, используемых при изготовлении многокомпонентных бетонов.

Измерения активности ЕРН образцов щебней выполнены с помощью гамма-спектрометрического анализа, проведенного на сцинтилляционном гамма-спектрометре СЕГ-001 «АКП-С», диапазон измеряемых энергий, гамма-излучения которого составляет от 50 до 3000 кэВ. Исследуемые пробы помещались в измерительный сосуд Маринелли объёмом 1 л. Время измерения активности ЕРН в среднем составляло 2 часа. Предел допускаемой основной погрешности измерения активности для геометрии «Маринелли» (Р=0,95) не более 25 %. Для обработки результатов измерений использовалось программное обеспечение Akwin. Определены удельные активности естественных радионуклидов (Ci) и Сэфф. гранулометрических фракций гранитных щебней. Сэф.  рассчитывались по уравнению [4]

Сэфф. = СRa + 1,31CTh + 0,085CK, Бк·кг-1.

Исследован 21 образец фракций щебней из 15 карьеров 8 областей Украины. Экспериментальные данные по удельным активностям ЕРН щебней и величине Cэфф. представлены в табл. 1. Гамма-спектрометрическим методом в составе гранитных щебней были обнаружены ЕРН 226Ra, 232Th (α, γ-излучатели) и 40K (β, γ-излучатель). Основной вклад в суммарную активность щебней (более 83 %) вносит изотоп 40К. Согласно величине Сэфф. все исследованные образцы щебней относятся к I классу радиационной опасности стройматериалов, используемых в строительстве без ограничения (Сэфф. ≤ 370 Бк/кг). При этом для всех образцов гранитного щебня, кроме образцов № 1, 2, 6, 15, 17, 20, 21 установлено превышение среднего значения Сэфф. для строительных материалов по СНГ (93 Бк/кг) и по Украине (106 Бк/кг).

          По литературным данным [1] радиоактивность гранитных щебней Украины колеблется в пределах 223-322 Бк/кг. Данному диапазону соответствует Сэфф. образцов № 7 и 8, остальные образцы щебней характеризуются либо более низкими значениями Сэфф., либо – более высокими. Наименьшие величины Сэфф. имеют фракции 5-10 мм Коломоевского карьера Днепроперовской обл. (образец № 6) и фракции 11-16 мм спецкарьера «Гайворонский», Кировоградской обл. (образец № 17). Наиболее высокие значения Сэфф. зарегистрированы для щебней из Запорожской обл.: фракция 20-40 мм Янцевского карьера (образец № 3) и фракция 5-10 мм Мокрянского карьера-3 (образец № 9).

Таблица 1 – Результаты гамма-спектрометрического анализа

№

Фракция щебня, мм

(Карьер)

Сэфф.,

Бк/кг

Сі, Бк/кг (вклад, %)

40К

226Ra

232Th

1

Фракция 20-40

(ООО «Нерудстройматериалы», Полтавская обл.)

70,4

424

(93,8)

8,16

(1,8)

20,0
4,4)

2

Фракция 20-40

(ЗАО «Горняк», Полтавская обл.)

89,2

435

(90,9)

15,2

(3,2)

28,3

(5,9)

3

Фракция 20-40

(Янцевский карьер, Запорожская обл.)

365

1120

(83,6)

59,9

(4,5)

160

(11,9)

4

Фракция 20-40

(Карьер «Технобуд», Житомирская обл.)

178

934

(91,6)

45,2

(4,4)

40,6

(4,0)

5

Фракция 10-20

(Тельмановский карьер, Донецкая обл.)

134

1160

(97,6)

9,32

(0,8)

19,8

(1,7)

6

Фракция 5-20

(Коломоевский карьер, Днепропетровская обл.)

62,7

370

(93,6)

6,35

(1,6)

19,0

(4,8)

7

Фракция 5-20

(Днепропетровский карьер,

Днепропетровская обл.)

286

1240

(89,4)

33,1

(2,4)

113

(8,2)

8

Фракция 5-10

(Орликовский карьер, Днепропетровская обл.)

293

1290

(89,8)

25,0

(1,7)

121

(8,5)

9

Фракция 5-10

(Мокрянский карьер-3, Запорожская обл.)

343

1150

(84,4)

104

(7,6)

108

(7,9)

10

Фракция 5-10

(Новополтавский карьер, Запорожская обл.)

149

1060

(95,6)

15,4

(1,4)

33,6

(3,0)

11

Фракция 10-15

(Хлистуновский карьер, Черкасская обл.)

187

1110

(93,3)

39,0

(3,3)

41,1

(3,5)

12

Фракция 0,8-3

(Карьер «Будмайстер», Днепропетровская обл.)

144

903

(94,2)

19,3

(2,0)

36,8

(3,8)

13

Фракция 0,65-2,5

(Карьер «Будмайстер», Днепропетровская обл.)

129

932

(95,8)

14,2

(1,5)

26,9

(2,8)

14

Фракция 10-20

(Карьер "Карань", Луганская  обл.)

109

773

(95,6)

11,6

(1,4)

24,0

(3,0)

15

Фракция 5-20

(Карьер "Карань", Луганская  обл.)

83,8

539

(94,5)

9,2

(1,6)

22,0

(3,9)

16

Фракция 3-10

(Карьер "Карань", Луганская  обл.)

182

702

(87,4)

30,3

(3,8)

70,6

(10,9)

17

Фракция 11-16

(Спецкарьер «Гайворонский»,

Кировоградская обл.)

63,8

376

(93,4)

8,64

(2,1)

17,7

(4,4)

18

Фракция 8-11

(Спецкарьер «Гайворонский»,

Кировоградская обл.)

107

555

(91,9)

14,2

(2,4)

34,9

(5,8)

19

Фракция 5-8

(Спецкарьер «Гайворонский»,

Кировоградская обл.)

109

579

(92,3)

13,5

(2,1)

35,0

(5,6)

20

Фракция 20-40

(ККУ «Кварц», Полтавская обл.)

70,3

377

(92,2)

11,3

(2,8)

20,6

(5,0)

21

Фракция 5-10

(ККУ «Кварц», Полтавская обл.)

90,2

741

(96,9)

11,1

(1,5)

12,3

(1,6)

 

          Щебни имеют различные радиоактивные характеристики в зависимости от места их получения. Наименьшие величины Сэфф. характерны для четырех исследованных щебней Полтавской обл. (менее 100 Бк/кг), наивысшие – для щебней Запорожской обл., затем – Днепропетровской обл. (образцы щебней № 7 и 8).

Использование таких материалов в качестве заполнителей может привести к возрастанию средней Сэфф. готового многокомпонентного бетона, к увеличению Dпом. и дозы, получаемой за счет γ-излучения ЕРН стройматериалов (ΔDЕРН). Средние величины для стран СНГ Dпом.= 350-411 мкЗв/год и ΔDЕРН = 100 мкЗв/год [5]. Для снижения дозы облучения людей от строительных материалов до минимально возможного уровня необходимо исключить использование месторождений гранитных щебней с наиболее высоким уровнем эффективной удельной активности и регулировать содержание заполнителей в составе многокомпонентных бетонов.

Литература:

1.     Коваленко Г. Д., Рудя К. Г. Радиоэкология Украины. К, 2001. – 242 с.

2.     Бакка Н. Т., Ильченко И. В. Облицовочный камень. – М.: Недра, 1992. – 303 с.

3.     Жуков С. А., Завсегдашний В. А., Перегудов В. В. Минеральная природа радиоактивности строительного сырья железорудных месторождений Криворожского бассейна // Геолого-мінералогічний вісник.– 2002.– № 2. –  С. 71-73.

4.     Нормы радиационной безопасности Украины (НРБУ-97) и основные санитарные правила работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизированных излучений. – К., 1998. – 159 с.

5.     Крисюк Э.М. Радиационный фон помещений. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 120 с.