Определения удельной гамма-активности пород шахтных отвалов

Для достижения поставленной цели нами были поставлены следующие задачи:
1) Произвести оценку гамма - фона и
гамма - активность породы.
2) Изучив энергетические спектры гамма-лучей, определить радиоактивные изотопы,
ответственные за активность породы.
Целью наших исследований является определение удельной активности пород шахтных отвалов.

Объектами исследований стали отвалы шахты , «Княженская» г. Красный Луч (рис. 1), шахты «Дувана» г. Суходольск (рис. 2)
и шахты «Матросская.» г. Лисичанск (рис. 3).
рис. 3
рис. 2
рис. 1

Использовался СД на основе NaJ(Tl) размером 63х63 мм. и ФЭУ-82, сигналы с которого подавались на ПС или АА.
Для уменьшения фона детектор был окружен свинцовой защитой толщиной 2,5 см.
Рис. 4-Детектор гамма –спектрометра и его защита

Результаты измерений ( табл. 1). Время измерения 1 мин.
Таблица 1

Наблюдается тенденция увеличения удельной гамма-активности от прилегающей территории к террикону.
Рисунок 5 - График зависимости удельной гамма-активности от расстояния до террикона шахты Дувана

Градуировка гамма- спектрометра производилась при помощи изотопных источников Cs-137 и Со-60 В спектре породы в т. 2. террикона шахты Княженская был обнаружен небольшой пик, соответствующий энергии 1,6 МэВ. Его можно было трактовать как парный пик изотопа Th-232. Энергетическое разрешение спектрометра в этой области составляло примерно 10 %, т.е. указанная область перекрывается фоновым излучением элемента К-40, неизбежно присутствующим в строительных материалах.
Более детального исследования гамма-спектров образцов мы не проводили так как подозрение на излучение изотопа Cs-137 (последствие Чернобыльской аварии) не получило подтверждений. Мы планируем продолжить подобные исследования с защитой спектрометра антисовпадениями.

Были также проведены измерения альфа активности указанных образцов породы. Измерения проводились сцинтилляционным радиометром (рис. 6), чувствительным элементом которого служил тонкий слой сернистого цинка ZnS(Ag).
Эффективность регистрации радиометром α - излучения источника на основе плутония Pu239 (Eα=5,15 МэВ) в нашей геометрии эксперимента составляла 15% .
Рисунок 6 – Сцинтилляционный радиометр
α - частиц
Результаты измерений.
Согласно полученных результатов, альфа-активность породы, и почв прилегающих к терриконам находится на уровне фона.

Выводы:
Наблюдается тенденция увеличения удельной гамма-активности от прилегающей территории к террикону. Также выявлено в различных угольных районах разная удельная гамма - активность породы.
Удельная активность всех проб превышает фоновое значение, но в то же время не превышает предельно-допустимого значения для стройматериалов, которое составляет 370 Бк/кг.
3. Если умножить полученную удельную гамма-активность на массу террикона (840 тыс. т) то полученное значение активности всего террикона составит порядка 1 Кюри.
4. Присутсвия изотопа Cs-137 в исследованных образцах не обнаружено. Мы считаем, что превышение над гамма - фоном обусловлено содержаниям в образцах Th-232, других тяжелых элементов и их продуктов распада. Наибольший вклад в фон дает изотоп К-40.
5. Альфа-активность породы и почв прилегающих к терриконам находится на одном уровне с фоном.