Диссертация (1141553), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Отметим, что радиационнуюопасность представляют именно продукты распада (радионуклиды), в основномэто 232Th, испускающий гамма-кванты с энергией 0,060 МэВ и 220 Rn.17Естественный радионуклид калий – 40 (40K) имеет период полураспада 1,27миллиарда лет и при распаде испускает гамма-кванты с энергией 1,46 МэВ [6].1.2 Пути поступления ЕРН в строительные материалыВ результате человеческой деятельности на поверхность Земли вместе сгорными породами добываются естественные радионуклиды, тем самымувеличивается радиационный фон, что имеет отрицательные экологическиепоследствия. В XXI веке растут требования к качеству и экологичностипродукции вообще и строительным материалам в частности.Какизвестно,используютсядляразличныестроительныхгорныематериаловпороды.вкачествеКонтролируясырьясодержаниеестественных радионуклидов в горных породах и используя в дальнейшемпроизводстве породы с наименьшим содержанием ЕРН, можно добиться«радиационно-чистых»строительныхматериалов.Кданномувыводуприходили такие исследователи, как А.С.
Едаменко [7], О.П. Сидельникова. Азначит необходимо подробно рассмотреть происхождение и применениегорных пород.Радиационную опасность горных пород изучали такие исследователи,как С.В. Лебедев, М. Рафик, В.А. Кузнецов, P.C. Журавлев, Д.К. Осипов [8-11].В работе [8] С.В. Лебедев рассмотрел и привел измеренные данные поестественной радиоактивности обнаженных участков осадочных горных породв местечке Саблино под Санкт-Петербургом. Из измеренных образцовнаибольшей радиоактивностью обладают аргиллиты (диктионемовые сланцы)с уровнем радиоактивности от 1200 до 3000 Бк/кг), далее расположились пескиверхней тосненской свиты и глауконитовые пески леэтсесской свиты. Во всехизмеренных образцах было обнаружено повышенное содержание природныхрадионуклидов, в частности урана.
В процессе работы не подтвердиласькорреляция от подстилающих слоев к аргиллиту.18Значения кларка урана в щелочных и кислых магматических породах,соответственно, составляют 7,0 г/т и 4,8 г/т, кларк тория щелочныхмагматических породах 20 г/т [8, 9].М. Рафик привел данные исследования осадочных, магматических иметаморфических горных пород в Пакистане в районе Азад Кашмир [10]. Врезультате исследования было установлено, что мощность дозы гаммаизлученияменьшедопустимогозначенияравного1,следовательно,радиационную опасность не представляют.
В мраморе обнаружено наибольшеесодержание ЕРН активность радиевого эквивалента составляет 293.69 ± 2.60Бк/кг, в то время как, для гранита 220.48 ± 1.94 Бк/кг. Рассмотренные горныепороды рекомендованы к применению для производства строительныхматериалов.Следовательно, необходимо подробно рассмотреть происхождение иприменение горных пород.Генетическая классификация горных пород основана на различныхусловиях их образования.
В настоящей классификации горных породвыделены следующие типы [12]: магматические — первичные, образуются при остывании магмы; осадочные — вторичные, образуются в результате разрушениямагматических пород; метаморфические—осадочныеимагматическиепороды,изменившие свое строение и свойства под воздействием физикохимических процессов.Процессы, под воздействием которых образуются горные породы,показаны на рисунке 1.1.19Рисунок 1.1. Происхождение горных пород [13].Среди магматических пород выделяют интрузивные (застывание магмыпроисходит в глубине земной коры) и эффузивные (излившиеся) породы.
Посодержанию в породе кремнезема – SiO2 магматические породы делят наследующие группы: кислые, средние, основные, ультраосновные и щелочные.Глубинные породы в полированном виде очень декоративные, онихарактеризуются высокой прочностью, морозостойкостью и твердостью. К нимотносятся: граниты, сиениты, габбро и диориты.
Эти породы в основномприменяются для облицовки зданий.Излившиеся породы бывают плотные и пористые. Плотные породы чащевсего используются в качестве щебня для производства бетона, отсыпки дорог ит.д. Базальт используется как сырье для каменного литья и получениявысококачественной минеральной ваты. Излившиеся пористые породы – это, впервую очередь, вулканические пеплы, пески и пемза; затем из них могутобразоваться туфы путем природной цементации. На базе пемзы получают легкие20бетоны. Туфы применяются в качестве облицовочного материала, а втонкомолотом виде туф применяется как добавка к цементам.Осадочные породы по способу образования принято делить на обломочные,глинистые и химико-ограногенные осадки. Обломочные породы представленырыхлыми (гравий, щебень, пески) и сцементированными (брекчии, конгломераты,песчаники) осадками. Глинистые породы представлены, собственно, глинами иаргиллитами. Химико-органогенные породы классифицируются на основехимическогосостава.Наибольшийинтереспредставляюткарбонатные,галоидные и сульфатные подгруппы.
К карбонатным относятся такие горныепороды как известняк, мел, мергель, доломит. В строительстве известнякприменяется как щебень для бетонов и дорожных покрытий, и, самое главное,известняк является сырьем для получения извести и цемента. К галоидным исульфатнымпородамотноситсягипс,применяемыйдляизготовленияпортландцемента.Метаморфические породы – это, главным образом, мрамор, кварцит,глинистый сланец и гнейс.
Мрамор является метаморфизированным известняком,он используется для отделки зданий и общественных сооружений.Радиоактивностьдолгоживущих(т.е.горныхимеющихпородоченьобусловленабольшиеприсутствиемпериодывнихполураспада)радионуклидов, принадлежащих семействам урана — 238, тория — 232 и калия— 40.
Для одного и того же вида строительного материала значениярадиоактивности могут отличаться в зависимости от места добычи сырьевогоматериала, поэтому возможен некоторый разброс данных от средних фоновыхзначений.Длядостиженияцелинастоящегоисследованиянеобходимопроанализировать данные по распространенности элементов, изотопы которыхопределяют естественную радиоактивность горных пород и как следствие,содержание ЕРН в строительных материалах и сырье. Наиболее подробно этиданные рассмотрены Г.В. Войткевичем, А.В.
Кокиным, А.Е. Мирошниковым, В.Г.21Прохоровым, А.П. Виноградовым [14, 15]. Данные по среднему содержаниютаких элементов как уран, торий и калий приведены в таблице 1.3.Таблица 1.3. Данные по среднему содержанию элементов в земной коре(вес, %), [14].ZЭлемент По Ф. Кларку иГ. Вашингтону92 U8.10-390 Th2.10-319 K2,4ПоА.П.Ферсману4.10-41.10-32,35ПоА.П.Виноградову2,5.10-41,3.10-32,5ПоС.Р.Тейлору2,7.10-49,6.10-42,09Как видно из данных таблицы 1.3 существует удовлетворительное согласиепо среднему содержанию данных по Ферсману, Виноградову и Тейлору.Также рассмотрим данные по распространенности элементов в горныхпородах по А.П.
Виноградову, которые приведены в таблице 1.4, и данные осодержании элементов в горных породах разного типа по К. Таркяну и К.Ведеполю, представленные в таблице 1.5.Таблица 1.4. Распространенность элементов в горных породах (вес.%) по А.П.Виноградову [15].ЭлементУльтраосновные породы(дауниты идр.)Основныепороды(базальты,габбро идр.)Средниепороды(диориты,андезиты)Кислыепороды(граниты,гранодиориты)Осадочныепороды(глины исланцы)KThU3.10-25.10-73.10-78,3.10-13.10-45.10-52,37.10-41,8.10-83,341,8.10-33,5.10-42,281,1.10-33,2.10-42частикислыхпород + 1частьосновныхпород2,501,3.10-32,5.10-4Таблица 1.5.
Данные о содержании элементов в горных породах разноготипа по К. Таркяну и К. Ведеполю [14].ЭлементKИзверженные породыУльтраосновные4.10-3Базальтовые8,3.10-1гранитоидыБогат Бедные Ca ыеCa2,524,2Осадочные породыСиенитыглин песчаыники4,82,661,07ГлубоководныеосадкиКарбо извест глинистнатные ковые ые2,7.10-12,9.10-1 2,5.10-122Th4.10-74.10-4U1.10-71.10-48,5.10-43.10-41,7.10-33.10-41.3.10-33.10-41,2.10-33,7.10-41,7.10-44,5.10-41,7.10-42,2.10-4n.10-4n.10-4n.10-51,3.10-4Окончание таблицы 1.5.Приведенные данные наглядно показывают значительный на 2, 3, 4 порядкаразброс в весовом содержании элементов для различных видов, классов и попроисхождению горных пород.Причем наиболее значимыми являются: по содержанию K –изверженные (сиениты); по содержанию Th – изверженные (кислые породы бедные Ca исиениты) и осадочные (глины); по содержанию U – осадочные (песчаники, глины).Минимальное содержание ЕРН среди магматических наблюдается уультраосновных пород, среди глубоководных осадков у известковых.1.3 Исследования естественной радиоактивности строительныхматериалов в РФ и за рубежомОсновоположником в изучении проблемы радиационного фона помещенийявляется Э.М.
Крисюк. Он рассматривает закономерности формированиярадиационногофонаисистематизируетрезультатыпроведенныхранееисследований [16, 17].В книге представлены данные по составляющим внешнего облучениячеловека. Основной вклад (60-90%) в коллективную дозу облучения населениявносят природные источники ионизирующего излучения.Наибольший вклад в дозу облучения человека, обусловленную природнымиисточниками, создается за счет радиационного фона помещений, который можнои необходимо контролировать. Э.М. Крисюк подробно рассмотрел и описал23преимущества и недостатки методов измерений космического излучения, γизлученияестественныхрадионуклидов,удельнойактивностиЕРНвстроительных материалах, содержание ЕРН в воздухе, скорость эксхаляциирадона. Проанализировал результаты исследований радиоактивности зарубежныхи отечественных строительных материалов, проведенных до 1985 года, ирассчитал для них значение эффективной удельной активности. ЭдуардМечиславовичговоритоцелесообразностикомплексногорассмотрениярадиоактивности горных пород, почв и строительных материалов, произведенныхиз них.Для расчета эффективной удельной активности (Сэфф) им была предложенаформула (1.1):Сэфф = СRa + 1.31*СTh + 0.085*СK,(1.1)где СRa, СTh, СK - удельные активности радионуклидов226Ra,232Th и40Kсоответственно, Бк/кг.Для подтверждения коэффициентов, используемых в этой формуле, имбыли проведены измерения мощности дозы γ-излучения над моделямицилиндрической формы, которые доказали верность расчетов.
Им выведеназависимость мощности дозы γ-излучения от формы помещения, толщины стен иперекрытий. Он впервые предложил систему нормирования, основанную назначении эффективной удельной активности строительных материалов.В книге рассмотрены принципы ограничения радиационного фона в жилыхпомещениях.Основополагающимпринципомявляетсяпринципконтролируемости облучения, т.е.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
