К вопросу о радиоактивности углей Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

УДК 622.332

Г.П. Сидорова

G. Sidorova

К ВОПРОСУ О РАДИОАКТИВНОСТИ УГЛЕЙ

ON THE ISSUE OF CARBONS RADIOACTIVITY

В статье рассматривается проблема ис- The article considers the problem of using natu-

пользования углей с повышенным содержанием ral radionuclide-enriched carbons, their role in total естественных радионуклидов, их роль в общей lithosphere radiation and their influence on the envi-радиоактивности литосферы и влияние на окру- ronment жающую среду

Ключевые слова: радиоактивность, радионуклиды, Key words: radioactivity, radionuclides, specific activity of

удельная активность радионуклидов radionuclides

Огромные объемы минерального сырья, вовлеченные в процессы хозяйственной деятельности человека, в том числе и обладающие радиоактивностью, существенно влияют на окружающую среду. Одним из видов этого сырья является ископаемый уголь.

Угли с повышенным содержанием естественных радионуклидов встречаются практически повсеместно. По оценке Научного комитета ООН по действию атомной радиации, ожидаемая коллективная эффективная доза

облучения населения, связанная с использованием угля, составляет во всем мире - 100 тыс. чел.- Зв/год. Из них в пределах СНГ около 20 тыс. чел.- Зв/год [1] .

Удельная активность ЕРН в углях различных месторождений варьирует в пределах 102 ...103 и более раз.

По данным М.Г. Давыдова, представленным в табл. 1, удельные активности ЕРН в углях месторождений стран, основных производителей твердого топлива, составляют:

Таблица 1

Страны А, Бк/кг % мирового

238U 232Th 40K производства

США 1-540 2-320 1-710 24

ср.18 ср. 21 ср.52

СНГ ср. 28 ср. 25 ср.120 16

Китай ср. 7 ср. 16 ср.30 26

В целом по миру ср. 20 ср. 20 ср.50

Пределы вариации содержаний урана в урановых аномалий, 3,6...8,4 х 104 Бк/кг. Мак-

месторождениях мира отмечаются °,6...360° симальные содержания урана для разных

Бк/кг, а при наличии в районах местор°ждений стран значительно различаются: так, в углях

США - это 245 Бк/кг, в углях Швеции пх104 Бк/кг; в лучших сортах углей Донбасса и Кузбасса - до 1,2х102 Бк/кг.

К сожалению, данные о содержаниях других ЕРН в углях ограничены. Имеются данные о содержании 226Ра в углях некоторых стран. Так, в США в среднем 22 Бк/кг, в Австралии 30...48 Бк/кг, ФРГ - 26 Бк/кг, Чехословакии - 4.13 Бк/кг, Польше - 2.35 Бк/кг [8].

Проведенная в 1991-1996 гг. лабораторией радиационной экологии ВНИПИПТ оценка радиационной обстановки на 136 из 200 действующих на тот период в России шахт и разрезов показала, что на большинстве обследованных предприятий среднее значение радия и тория не превышает в угле 60 Бк/кг, а во вмещающих породах - 100 Бк/кг.

Вместе с тем, на отдельных предприятиях содержание этих элементов в определенной части углей находится в диапазоне 100.1000 Бк/кг.

Коэффициенты концентрирования некоторых ЕРН в золе при сжигании угля: для радионуклидов рядов 238U и 232Th £6; 40К ~1. Особенно высокие коэффициенты концентрирования имеют место у 210Pb и 210Ро. Это объясняется тем, что по сравнению с другими ра-

Недавно изучен радионуклидный состав углей типа АШ Восточного Донбасса. Результаты анализа ограниченного числа проб позволяют получить оценки средних содержаний ЕРН в этих углях: 238U - (76±6Бк/кг); 226Ра - (34±4Бк/кг); 232Th - (21±2Бк/кг); 40К - (300±20Бк/кг).

Также отмечается широкая вариация содержаний ЕРН в этих углях.

Существенное значение имеет и радиоактивность продуктов сжигания углей на тепловых электростанциях - золы и шлака. Она влияет как на радиационную обстановку в районах расположения объектов тепловой энергетики, так и на радиационное качество золошлаковых отходов, часто используемых в качестве сырья для производства строительных материалов.

Среднемировые значения удельных активностей ЕРН в летучей золе ТЭС, работающих на угле, приведены в табл. 2.

Таблица 2

дионуклидами 210Pb и 210Ро при горении улетучиваются, а затем конденсируются в нижней части дымохода на наиболее мелких частицах летучей золы.

Средние активности некоторых ЕРН в продуктах сгорания угля приведены в табл. 3.

Таблица 3

А, Бк/кг

238U 226Ра 210Pb 210Ро 232Th 228Th 228Ра 40К

200 240 930 1700 70 110 130 265

Материал,страна А, Бк/кг

22^а 40К

Зола угольная

США 140 700

ФРГ 215

Япония 215

Шлак

США 166 960

Польша 160 640

Окончание табл. 3

Материал,страна А, Бк/кг

22R 40К

Зола летучая

США 115 407

Польша 237 832

Венгрия 22^555 -

Австрия - 518

В России наиболее детальное исследование радиоактивности продуктов сжигания углей проведено для углей Уртуйского и Хара-норского месторождений, сжигаемых на Крас-нокаменской ТЭЦ Читинской области.

Результаты исследований показывают существенное влияние состава углей (месторождения) на коэффициенты обогащения золы и шлака (Кз, Кш) . Вероятно, на Кз и Кш влияют также параметры технологии сжигания, но этот вопрос до сих пор не изучен.

Как уже говорилось, одними из важнейших показателей качества углей, с точки зрения экологов, являются его радиационногигиенические параметры.

Значительной проблемой при решении вопросов радиационно-гигиенического контроля качества углей является то, что до настоящего времени нет как отечественных, так и международных нормативнометодических документов, определяющих требования к содержанию радионуклидов в сжигаемых углях.

Действующими в настоящее время НРБ-99 определены ограничения содержания радионуклидов только в продуктах сжигания углей (зола, шлак), при использовании их в строительных целях [2].

Отсутствие нормативных документов приводит к организационным, методическим и техническим трудностям при организации систем контроля радиационного качества угля.

Имеются примеры эпизодического контроля угля отдельных месторождений с помощью различных типов гамма-спектрометри-

ческой аппаратуры (переносной и стационарной, с отбором проб по определенной сети). На наш взгляд, эти способы контроля имеют существенный минус - непредставительность результатов контроля [5].

Наиболее детально изучена радиоактивность бурых углей Уртуйского месторождения Читинской области.

Отличительной чертой углей данного месторождения является наличие в них повышенных концентраций естественных радионуклидов, характеризующихся значительной изменчивостью. В целом для месторождения характерно резкое преобладание урана над торием и калием. В связи с этим изменение эффективной удельной активности ЕРН обусловлено, в первую очередь, изменениями содержаний урана и радия.

Проблемами контроля радиационногигиенического качества углей на разрезе «Ур-туйский» начали заниматься с самого начала освоения месторождения, так как детальной разведкой были выявлены участки угля с повышенным содержанием естественных радионуклидов.

Урановое оруденение в угленосных отложениях кутинской свиты в Восточно-Урулюнгуевской впадине впервые выявлено около 25 лет назад. Однако на его генезис до сих пор не существует единой точки зрения. Одни геологи считают повышенные концентрации урана сингенетическими, другие отдают предпочтение гипотезе о преобладании эпигенетических процессов. На взгляд автора, особенности морфологии рудных залежей и

закономерности их локализации на Уртуйском месторождении свидетельствуют об инфильт-рационной концентрации урана в угленосных отложениях неокома [3].

С целью более детальной изученности радиоактивности углей на месторождении был выполнен комплекс работ.

Все работы получили положительное экспертное заключение НИИ радиационной гигиены и Федерального управления медикобиологических проблем при Минздраве РФ, института биофизики Гос. Науч. Центр. РФ [3; 5].

В результате опытных работ на предприятии разработана система контроля качества угля по радиационно-гигиеническому фактору, которая базируется на понятии удельная эффективная активность (А эфф, Бк/кг), принятом из практики радиационной оценки материалов, используемых в строительстве (в т.ч. шлак и зола) [4].

При этом основная задача заключалась в том, что система контроля должна обеспечивать представительное, экспрессное определение удельной эффективной активности с достаточной для радиоэкологических требований точностью единичного измерения.

Основные операции в системе радиационно-гигиенического контроля закреплены соответствующими технологическими инструкциями для персонала, а сама система контроля закреплена стандартом предприятия.

Применение на разрезе системы радиационно-гигиенического контроля качества углей позволило полностью исключить превышение содержаний ЕРН и сертифицировать потребительский уголь как по радиационногигиеническим, так и по химическим показателям [6].

Выводы

1. Наличие ЕРН в углях практически всех месторождений, а также связанное с этим значительное радиационное воздействие на окружающую среду и население, сравнимое с радиационным воздействием более опасных в радиационном отношении предприятий, дела-

ет необходимым решение данной проблемы на законодательном уровне с включением требований к сжигаемым углям в нормы радиаци-онно безопасности НРБ-99.

2. Возможность накопления в угольных месторождениях ЕРН делает необходимым изучение в них радиационно-гигиенических параметров как на стадиях разведки, так и в процессе отработки.

3. Аналитические исследования и теоретические обоснования методики оперативного контроля радиационно-гигиенических параметров углей, внедренные на Уртуйском буроугольном разрезе, показывают возможность решения проблемы радиационно-гигиенического контроля их качества с высокой степенью точности.

4. Применяемые на разрезе «Уртуйский» методы контроля радиационно-гигиенического качества углей могут быть использованы на любом угольном месторождении, разрабатываемом открытым способом, а при дополнительных научных исследованиях и на месторождениях - разрабатываемых подземным способом.

ЛИТЕРАТУРА

1. Бюллетень центра общественной информации по атомной энергии. - М., 1997. - № 9.

- 5 с.

2. Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности (ОСПОРБ-99) / Минздрав России. - М., 2000. - 36 с.

3. Хоментовский Б.Н. Изучение уранонос-ности углей Уртуйского месторождения / Б.Н. Хоментовский, В.А. Овсейчук, В.А. Вахрушев. -Горный журнал, 1993. - № 3. - С. 46-52.

4. Тирский А.В. Геофизический контроль радиационно-гигиенического качества угля / А.В. Тирский, А.В. Яновский, Р.А. Суханов. - //Горный вестник. - 1998. - № 3. - С. 43-49.

5. Сидорова Г.П. Радиационно-гигиенический контроль качества углей на Уртуйском буроугольном месторождении / Г.П. Сидорова. -ГИАБ. - 2006. - № 2. - С. 37-40.

6. Сидорова Г.П. Методы оперативного контроля качества угля на Уртуйском буро-

угольном разрезе / Г.П. Сидорова. - ГИАБ. - 2006.

- № 12. - С. 141-145.

7, Сидорова Г .П. Качественные характеристики бурого угля Уртуйского месторождения / Г.П. Сидорова. - Вестник ЧитГУ, 2006. - № 4. - С. 21-26.

Коротко об авторе___________________________________

Сидорова Галина Петровна, к. техн. н., доцент кафедры гидрогеологии и инженерной геологии, Читинский государственный университет (ЧитГУ), druia@inbox.ru

Научные интересы: экологические проблемы, связанные с радиационно-гигиеническим качеством углей. Оперативные методы управления радиационно-гигиеническим качеством углей

8. Давыдов М.Г. Радиоэкология [Электронный ресурс] / М.Г. Давыдов // Радиоактивность литосферы - Режим доступа: http://www.Dhvs.rsu.ru.

^вЬ/пиёваг/гаёю!одуШЕ6Мт - Загл. с экрана.

__________________________________Briefly about author

Sidorova Galina, C. E., associate professor of Hydrogeology and Geologic Engineering Department, Chita State University, druja@inbox.ru

Scientific interests: environmental issues connected with radiation and hygienic quality of carbons. Day-to-day methods of carbons radiation and sanitary quality management