CC BY
11Ветрова, Ю.В., канд. техн. наук, ассистент, Радоуцкий В.Ю., канд. техн. наук, доц., Шаптала, В.Г., д-р техн. наук, проф. Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова
ЭМАНИРОВАНИЕ РАДОНА ПРИ ДРОБЛЕНИИ СЫРЬЯ, ИСПОЛЬЗУЕМОГО ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА БЕТОНА
Приведен анализ исследований активности радионуклидов и суммарной эффективной активности сырья, используемого для производства бетона.
Ключевые слова: активность, радионуклиды, радон, сырье
Одним из вредных и опасных для здоровья людей фактором среды обитания и производственной среды является их облучение при вдыхании радона и его а-активных короткоживущих изотопов - торона и актинона. В обычных условиях это облучение дает выход в эффективную эквивалентную дозу от 40 до 90% [1, 2].
Радиоактивные газы радон, торон и актинон, образуется в горных породах и минералах при а-распаде естественных изотопов радия [3]:
88 224
Яа^- 2Не+ 286 Яп (радон), Тт= 3,825 суток
86 220
88 Яа^- 2Не+ 219 Тп (торон), Т1/2=
54,5 сек
88
Яа^ 2 Не+ 86 Ап (актинон), Т122= 3,92 сек
Наиболее радиационную опасность представляет более долгоживущий радон.
Специалисты по эпидемиологии и гигиене окружающей среды считают, что концентрация радона может быть причиной рака легких у людей. Предельное значение индивидуального риска для населения устанавливается на уровне 510-5 за год [4]. Мощность дозы облучения от радона зависит от многих факторов, основным из которых является объемная активность радона в воздухе помещения. Мощность дозы, получаемой органами дыхания, равна примерно 10 нЗв/ч на 1 Бк/м3 объемной активности радона
[5].
Проблема радоновой безопасности в жилых и производственных помещениях интенсифицировала исследования исходных составляющих строительных материалов.
Согласно Нормам радиационной безопасности НРБ-99 объемная активность радиоизотопа радона в воздушной среде помещений в строящихся зданиях не должна превышать 100 Бк/м3, а в существующих - 200 Бк/м3.
В производственных помещениях предприятий по производству строительных материалов, обусловленная радоном активность воздушной
среды, как правило, значительно превышает этот уровень, что объясняется существенным возрастанием концентрации радона и его дочерних продуктов в местах, где происходит дробление, измельчение и термическая обработка минерального сырья.
Атомы радона, образующиеся в минералах при распаде радия, находятся в междуузлиях кристаллической решетки основного вещества. Дефектность структуры, образовавшаяся в процессе переработки минерального сырья, и приводит к диффузии радиоактивного газа в направлении его пониженной концентрации, т.е. в окружающую газовую среду. Наиболее распространенными видами дефектов и неоднородно-стей минералов и пород являются дислокации в кристаллах, микро- и макротрещины, межзерновые пустоты и поры различной формы от 0,1мм до 10мкм и диаметров =10"10^10"5м.
Основными видами сырья, используемого для производства бетона, как известно, являются кварцевые пески, граниты, портландцемент, керамзитовый гравий и вода.
Общую радиоактивность и удельную эффективную активность 226Яа определяли у-спектрометрическим методом, объемную активность радона на установке «Радиометр радона РРА-01М».
Для исследований выбраны попутно добываемые и широко используемые в стройиндуст-рии граниты Яковлевского подземного рудника железных руд Белгородской области.
Используемые граниты по минералогическому составу соответствует плагиогранитам [6]. Количественное соотношение минералов плагиоклаза к общей сумме полевых шпатов составляло 90-95%.
В табл. 1 приведены данные по радиоактивности гранитов в зависимости от гранулометрического состава при его дроблении.
226
226
Таблица 1
Активность радионуклидов и суммарной эффективной активности (Аэфф) в зависимости от дисперсности гранита
Также выполнены исследования по радиоактивности и эманации радона кварцевого песка, керамзитового гравия марки М400(П50), портландцемента марки ПЦ500Д0.
В табл.2 приведены данные радиационных исследований сырья, используемых при производстве бетона в зависимости от его дисперсности.
Наибольшей суммарной эффективной радиоактивностью обладает сырье, преимущественно мелкой фракции. Обращает внимание повышение активности радионуклида 22бИа в более мелких фракциях всего ряда исследованного сырья.
Эманирующая способность радона наиболее высокая проявляется в гранитном минеральном сырье, что является результатом более высокого содержания в нем радионуклида 22бИа.
Таблица 2
Удельная радиоактивность (УА) радия суммарная эффективная активность (Аэфф) и объемная активность (ОА) радона в зависи-
мости от дисперсности сырья
Размер фракций, мм УА Ra226, Бк/кг ОА Rn222, Бк/м3 к А г,
Песок кварцевый
0,355 - 0,5 18,26 69,22 18,26
0,5 - 0,8 15,42 58,59 15,42
Керамзитовый гравий
0 - 0,5 109,15 38 170,63
> 0,5 104,33 21,7 281,26
Портландцемент М500Д0
- 57,14 21 75,26
Все исследованные фракции гранитов соответствуют II классу радиационной безопасности. Наблюдается тенденция повышения радиоактивности гранита при увеличении размеров его зерен. Активность радионуклида 22бИа - источ-
222-г)
ника радона кп в зависимости от гранулометрического состава носит экстремальный характер. Активность радионуклида 22бИа достигает максимального значения для наиболее крупной
фракции гранита. Активность радионуклидов 222Rn возрастает в ряду фракций (6 - 8мм) < (3 -6мм) < (1 - 3мм) < (8 - 12мм).
Итак, при увеличении размера фракции гранитного щебня возрастает его суммарная эффективная активность. Но при смешивании всех компонентов бетонная смесь не представляет опасности для жизни людей, так как ее эффективная активность не превышает норму радиационной безопасности.
Эманирующая способность радона из кварцевого песка и керамзитового гравия возрастает в наиболее мелких фракциях, что следует учитывать при использовании исследованного сырья при производстве бетона.
Анализ проведенных исследований показал, что кварцевый песок, керамзитовый гравий, портландцемент являются низкорадиоактивными и соответствуют I классу радиационной безопасности.
Эманирующая способность радона из исследованного сырья может быть представлена в раду активности:
Портландцемент < керамзитовый гравий < песок кварцевый < щебень гранитный.
Проведенные исследования свидетельствуют о закономерности взаимосвязи эманации радона со структурно-механическими дефектами, образованными при дроблении сырья.
Показатели по активности радона в исследованном сырье укладываются требованиям НРБ - 99.
Выполнение систематического радиационного контроля исходного сырья на всех стадиях производства бетона, принятие решений по использованию более крупных фракций существенно снизит радиационный уровень готового бетона, а, следовательно, и общего радиационного фона в жилых и промышленных зданиях и сооружениях.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Маренный А.М. Модель для оценки коллективной дозы облучения населения России от радона / А.М. Маренный, М.Н. Савкин, С.М. Шинкарев // АНРИ. - 1999. - № 4.
- С. 4 - 11.
2. Польский, О.Г. Радоновая составляющая радиационного фона помещений жилых домов на территории г. Москвы / О.Г. Польский, А.И. Голубкова и др // АНРИ. -1999. - №2. - С.10 - 20.
3. Гусев, Н.Г. Радиоактивные цепочки. Справочник / Н.Г. Гусев, Дмитриев П.П. - М.: Атомиздат, 1978. - 88с.
4. Нормы радиационной безопасности НРБ - 99 СП 2.6.1. 758 - 99.
5. Ильин, Л.А. Радиационная безопасность и защита. Справочник / Л.А. Ильин, В.Ф. Кириллов, И.П. Коренков //
- М.: Медицина, 1996 - 336с.
6. Петрографический словарь /под ред. В.П. Петрова. М. Недра. 1981. - 81с.
Размер фракции, мм Активность радионуклидов -А-эфсь Бк/кг
226Ra, Бк/кг 222Rn, Бк/м3
1 - 3 224,3 105 374,5
3 - 6 201,3 90,7 388,8
6 - 8 190,5 80 397,3
8 - 12 239,4 135 428,7
