Техногенные радионуклиды и строительные материалы

Лукутцова Н. Техногенные радионуклиды и строительные материалы // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2002. №2. C.18-19

В результате аварии на Чернобыльской атомной станции в 1986 году было выброшено в окружающую среду искусственных радионуклидов с общей активностью около 51018 Бк [1]. Испытания ядерного оружия, которые особенно широко проводились в 1954-1962 годах, оцениваются общей мощностью взрывов свыше 138 Мт и образованием таких искусственных радионуклидов, как стронций-90 с общей активностью 52,181016 Бк и цезий-137 с активностью 88,411016 Бк. К тому же основная масса продуктов ядерных взрывов находится в северном полушарии при максимальном содержании в зонах 30-50о с.ш. [2], т.е. накладывается на чернобыльское загрязнение.

После распада короткоживущих радионуклидов (через 1-2 года) основу радиоактивного загрязнения составляет цезий-137. В общем радиационном фоне его доля существенна и составляет 50-65%, далее следует стронций-90 (его вклад в радиационный фон - 5-10%). Хотя загрязнение (плотность загрязнения по цезию-137 достигает 7,5 МБк/м2) носит локальный характер в масштабе России, его вклад в суммарную активность искусственных радионуклидных загрязнителей на территории страны существенно превышает общую активность глобальных выпадений.

Территория юго-западных районов Брянской области после аварии на ЧАЭС особенно сильно пострадала от радиоактивного воздействия. Радиоактивному загрязнению подверглись огромные площади, в том числе месторождения строительных материалов [3, 4] и древесина [5].

Вскрыша (почвенно-растительный слой) характеризуется большим разбросом по содержанию цезия-137 (до 10000 Бк/кг) в зависимости от расположения. Удаление загрязнённого слоя толщиной 0,2-0,5 м обеспечивает снижение экспозиционных доз с 260-350 мкР/ч до 20 -21 мкР/ч [6], что даёт возможность получения радиационно чистых строительных материалов, не содержащих техногенные радионуклиды.

Это подтверждает анализ средних значений содержания цезия-137 в строительных материалах и промышленных отходах (табл. 1-3).

Таблица 1.

Содержание цезия-137 в сырьевых материалах и готовых изделиях в юго-западных районах Брянской области

№ п/п

Наименование материала

Место отбора

Цезий- 137, Бк/кг

Клинцовский район

1

Песок кварцевый

Карьер Смолевичский

6,3+0,4

2

Песок кварцевый

Завод ЖБИ

8,0+0,5

3

Песок кварцевый

Карьер Кошачья гора

1,5+0,1

4

Глина синяя

Карьер кирпичного завода

3,1+0,2

5

Глина красная

Карьер кирпичного завода

1,3+0,1

6

Кирпич керамический

Клинцы, кирпичный завод

10,3+0,8

7

Кирпич силикатный

Клинцы, завод силикатного кирпича

7,5+0,5

g

Гипсобетон

Клинцы, завод ЖБИ

1,4+0,2

9

Бетон тяжёлый М 200 В 1 5

Клинцы, завод ЖБИ

8,8+0,6

10

Грунт

Клинцы, строительная площадка жилого дома

12,5+0,9

Красногорский район

11

Глина красная

Беседьский карьер

7,0+0,5

12

Кирпич-сырец (керамический)

Красногорск, завод керамического кирпича

6,0+0,4

13

Кирпич керамический

Красногорск, завод керамического кирпича

4,9+0,3

Таблица 2.

Средние значения содержания цезия-137 в строительных материалах Брянского и других регионов

№ п/п

Наименование

Цезий- 137, Бк/кг

1.

Керамзитобетон, г. Брянск

2,2+3,3

2.

Кирпич силикатный, г. Брянск

14,3+3,7

3.

Кирпич керамический, г. Брянск

16,9+5,2

4.

Арболит на опилках, г. Брянск

1.8+6,1

5.

Золобетон, г. Брянск

1,7+5,7

6.

Раствор М 50, г. Брянск

3,3+2,9

7.

Перлитобетон, г. Брянск

3,3+3,7

8.

Газобетон, г. Брянск

3,2+2,9

9.

Асфальтобетон песчаный, г. Брянск

2,4+3,2

10.

Портландцемент ПЦ 400-Д20-Н, Мальцовский портландцемент, Брянская область

6,8+4,7

11.

Плитка керамическая облицовочная, ОАО ?Керамин?, г. Минск

3,3+5,4

12.

Портландцемент ПІД 400-ДО-Н, ОАО ?Осколцемент?, г. Старый Оскол

12,1+4,4

Таблица 3

Средние значения содержания цезия-137 в промышленных отходах Брянского региона

№ п/п

Наименование

Цезий- 137, Бк/кг

1.

Опилки сосновые

12,5+3,4

2.

Отработанные формовочные смеси, сталелитейный завод

12,2+4,2

3.

Шлак отвальный, сталелитейный завод

13,2+3,7

4.

Зола Брянской ГРЭС

3,2+2,8

5.

Резиновая крошка с автопокрышек

11,0+5,0

6.

Нефтегрунт, Унечский район

10,3+3,3

7.

Костра конопли, г. Клинцы

289,8+19

8.

Глауконитовый песок, фосфоритный завод

1,3+2,8

9.

Шлам ОАО ?Литий?

1,6+3,1

10.

Керамзитовая пыль, завод керамзитового гравия

1,4+2,6

Измерения проводились на гамма-спектрометрическом комплексе с полупроводниковым детектором типа ДГДК-80 в стальной защите. Собственный фон детектора в диапазоне энергий 100-3000 кэВ составляет 5,8 с-1. Энергетическое разрешение спектрометра - 2,5 кэВ при = 1,332 МэВ (Со60). Программное обеспечение комплекса позволяет выделять гамма-линии в аппаратурном спектре, производить их идентификацию, расчет удельных активностей проб, определение погрешностей.

Анализ таблиц (1-3) не позволяет получить закономерности распределения цезия-137 в зависимости от видов строительных материалов или их компонентов, что связано в первую очередь с неравномерностью выпадения цезий-137 и загрязнения отдельных территорий и, соответственно, карьеров.

То, что авария на ЧАЭС коснулась других регионов, подтверждается присутствием цезия-137 в портландцементе ОАО ?Осколцемент? и керамической плитке ОАО ?Керамин? (г. Минск).

Основными факторами, определяющими накопление цезия-137 и стронция-90 в древесине, является видовая принадлежность, условия произрастания и биологическая доступность радионуклидов [5]. По степени загрязнения древесины выделен ряд: берёза, дуб, осина, ольха, сосна. Древесина этих пород широко применяется в строительстве. Наибольшей загрязнённостью обладает кора деревьев, листья и хвоя. Древесина загрязнена меньше.

ГОСТ Р 50801 -95 [6] и ГН 2.6.1670-97 [7] устанавливают следующие допустимые значения удельной активности стронция-90 и цезия-137 (табл. 4).

Таблица 4.

Допустимые значения удельной активности стронция-90 и цезия-137 в древесных материалах

Наименование продукции

Допустимая удельная активность, Бк/кг

стронций-90

цезий- 137

1. Древесина деловая (лесоматериалы круглые неокоренные для выработки пиломатериалов и заготовок для различных отраслей промышленности)

5,2103

1,1103

2. Древесина деловая (лесоматериалы круглые окоренные для выработки пиломатериалов и заготовок для различных отраслей промышленности)

5,2103

3,7103

3. Дрова для отопления

7,0102

0,74102

4. Древесное технологическое сырье для переработки, древесные полуфабрикаты различного назначения

2,3103

1,9102

5. Пиломатериалы. Заготовки и изделия деревянные для различных отраслей промышленности

2,3103

1,9102

6. Изделия из древесины и древесных материалов

5,2102

1,9102

Загрязнённость древесины техногенными радионуклидами зависит от плотности загрязнения почвы цезием-137. Для сосны при одном и том же диапазоне изменения плотности загрязнения почвы цезием-137 интенсивнее всего его концентрация нарастает в лубе, менее всего она изменяется в древесине. В противоположность сосне для ели с изменением плотности загрязнения почвы интенсивнее всего возрастает концентрация цезия-137 в древесине и менее всего в коре. Обследования насаждений берёзы показали, что во всех частях её ствола концентрация цезий-137 нарастает почти пропорционально нарастанию плотности загрязнения почвы, что у других пород выражено значительно слабее. Более всего различается концентрация цезия-137 в различных частях ели, а менее всего - у осины [5].

Для строительных материалов техногенные радионуклиды не нормируются. При этом подразумевается их полное отсутствие. Применение строительных материалов, содержащих естественные и техногенные радионуклиды, может привести к дополнительному облучению населения.