Материал: Радиационная безопасность

1. Какие нуклиды содержит естественная смесь калия?

2. Какой из нуклидов является радиоактивным?

3. Сколько процентов приходится на долю калия-40 в природном калии?

4. Каков период полураспада радионуклида калия-40?

5. Каким образом происходит радиоактивный распад ядер калия-40?

6. Какие виды излучений сопровождают радиоактивный распад ядер калия-40?

7. Чему равна энергия излучений, выделяющихся при распаде ядер калия-40?

8. Чему равна активность 1 г природного калия?

9. Зависит ли скорость счета бета-частиц, испускаемых толстослойным образцом, от толщины образца?

10. Как называют слой образца, по достижении которого не происходит увеличение скорости счета?

11. Как определяется толщина слоя полного поглощения бета-частиц калия-40?

12. Как построить калибровочный график?

13. Как с помощью калибровочного графика определить содержание калия в исследуемом образце?

14. Чему равна поверхностная активность ⁴⁰К в пахотном слое почвы?

15. Назовите основные источники поступления калия-40 в почву.

Лабораторная работа №6. Естественная и техногенная радиоактивность почвы

Почва – сложная полидисперсная система, в составе которой вы­деляются следующие компоненты: обломки минералов горных пород; глинистые минералы; грубый гумус; тонкий гумус; пленки-гели, покрывающие почвенные частицы и состоящие из гидрооксидов железа, марганца и алюминия; кремниевые кислоты; органические вещества; различные соли; почвенные растворы; почвенные газы; почвенная фауна и микроорганизмы; живые корни расте­ний. Естественные и искусственные (техногенные) радионуклиды со­держатся во всех компонентах почвы в разном количестве и в разном соотношении.

Задание 6.1. Определение суммарной бета-активности почвы

Естественная радиоактивность почв – это результат длительных процессов перераспределения радионуклидов между материнской по­родой и почвой, растительностью и почвой. Естественная радиоактив­ность почвы обусловлена наличием в ней естественных радионуклидов калия-40, тория-232, урана-238, радия-226 и др. Основной вклад в радиоактивность вносит К-40 (в среднем 66% при максимуме 80%), содержание которого составляет 3% от всех радионуклидов. Вклад тория-232 составляет в среднем 5% при содержании 18,3%, а урана-238 – 2% при содержании 2,5%. В почвах Европы средняя массовая концентрация урана-238 составляет 1,5·10^-4%, тория-232 – 6,5·10^-4% и ка­лия-40 – 1,2%. Наименьшее содержание естественных радионуклидов в почве в европейской части – на севере, а максимальное – в южной части, т.е. ниже 54^о северной ши­роты, где сформировались черноземы и каштановые почвы. В Респуб­лике Беларусь максимальное содержание в почве К-40, U-238, Тh-232 в северной части, где преобладают дерново-подзолистые суглинистые почвы, развивающиеся на кислых магматических породах (гранитах). В южной части преобладают легкие дерново-подзолистые (песчаные и супесчаные) и торфяные почвы, которые сформировались на известняковых отложениях, поэтому содержание естественных ра­дионуклидов в них значительно ниже, чем в почвах северных регио­нов.

Естественная радиоактивность почв зависит от радиоактивности материнских (почвообразующих) пород, потому что минералы и частицы породы входят в скелетную часть и минеральные фракции почвы. Радиоактив­ность почвы значительно превышает радиоактивность материнской породы. Среди осадочных пород наиболее радиоактивны глины, менее активны известняки. Из вулканических пород более радиоактивны граниты, менее активны базальты. Поэтому почвы, развивающиеся на гранитах, имеют более высокую радиоактивность, чем почвы, сформи­рованные на известняках. На радиоактивность почв большое влияние оказывает естествен­ное и улучшенное плодородие почв. Установлено, что с увеличением плодородия почвы возрастает ее радиоактивность за счет повышения содержания в почве калия-40 при внесении минеральных удобрений. Максимальная естественная радиоактивность у черноземов и красноземов. Среди дерново-подзолистых почв наименьшая естественная радиоактивность у песчаных и супесчаных почв, имеющих низкое содержание глинистых минералов и калия-40.

Загрязнение почвы техногенными радионуклидами в результате катастрофы на Чернобыльской АЭС произошло крайне неравномерно. Так, загрязнение цезием-137 произошло на территории всей республики, но при этом меньше пострадала северная часть республики и значительно больше южная. Загрязнение почвы стронцием-90 имеет локальный характер и регистрируется в отдельных регионах Гомельской и Могилевской областей.

Цель работы: определить суммарную бета-активность различных типов почв Республики Беларусь.

Материалы и оборудование: бета-радиометр (КРВП-3АБ), пробы различных типов почвы.

Выполнение работы

1. Подготовьте радиометр к работе (см. работу №3 п.1–5).

2. Поочередно помещая пробы почвы в измерительную кювету, измерьте число импульсов (n_i+f) от каждой за 5 мин (i – номер пробы). Рассчитайте скорость счета от пробы почвы с фоном:

(имп/мин)

и скорость счета от пробы почвы без фона: N_i = N_i+f – N_f. Результаты измерений занесите в отчет (табл. 6.1).

3. Отложите на градуировочном графике (приложение 1) на оси абсцисс значение скорости счета от пробы почвы без фона N_i, восстановите перпендикуляр с этой точки до пере­сечения с наклонной линией на графике («прямой метод») и определите градуировочную объемную активность А_гр в кюри на литр.

4. Рассчитайте объемную активность пробы вещества:

А_уд = А_гр · 2.

Коэффициент 2 учитывает различие энергетического спектра эталона и измеряемых радионуклидов, находящихся в исследуемой пробе вещества.

5. Переведите кюри на литр в беккерель на литр с учетом того, что 1 Ки = 3,7·10¹⁰Бк. Результаты измерений и расчетов занесите в отчет (табл. 6.1).

Таблица 6.1. Суммарная бета-активность почвы

6. Сделайте выводы, какие почвы имеют максимальную и минимальную удельную активность.

Задание 6.2. Определение загрязненности почвы сельхозугодий цезием-137

Загрязнение почвы радионуклидами характеризуется поверхностной активностью A_s, которая представляет собой активность, отнесенную к единице площади по­верхности:

,

где S – площадь поверхности, м² или км².

Данная величина встречается и под другими названиями – плотность за­грязнения поверхности радионуклидами или поверхностная концентрация. Основная единица измерения – килобеккерель на квадратный метр (кБк/м²), внесистемная – кюри на квадратный метр (Ки/м²).

Определение запаса цезия-137 и стронция-90 в почвах окультуренных сельхозугодий проводится в соответствии с "Методикой крупномасштабного агрохимического и радиологического обследования почв сельскохозяйственных угодий Республики Беларусь". В почвах естественных сельхозугодий указанная работа проводится по методике Гомельской ОПИСХ. При радиологическом контроле естественных лугов и пастбищ проводится раздельное определение содержание радионуклидов в дернине и находящейся ниже нее почве.

Почвенные образцы на сельскохозяйственных угодьях рекомендуется отбирать до начала весенних полевых работ и непосредственно перед уборкой урожая. При плотности загрязнения стронцием-90 до 11,1 кБк/м² (0,3 Ки/км²) отбирается 5 смешанных образцов на одно сельскохозяйственное предприятие, при плотности 11,1–37,0 кБк/м² (0,3–1 Ки/км²) – один смешанный образец на элементарный участок (отдельно обрабатываемый участок поля, занятый одной культурой, с типичными для данного района типами почв, элементами рельефа, сельскохозяйственного пользования), при плотности 37,0–111,0 кБк/м² (1–3 Ки/км²) – один смешанный образец на 100 га площади, свыше 111,0 кБк/м² (3 Ки/км²) – один смешанный образец на 50 га площади.

Отбор проб на пашне. Перед отбором проб проводится измерение мощности эквивалентной дозы дозиметром типа ДРГ в 5–6 точках, равномерно распределенных по площади элементарного участка на высоте 3–4 см над поверхностью почвы. На элементарном участке отбирается 10 индивидуальных проб почвы (в некоторых случаях и большего числа) из точек, равномерно распределенных по площади участка с наиболее часто встречаемыми значениями мощности дозы. Отбор проб проводят с помощью стандартного металлического кольца диаметром 140 мм и высотой 50 мм, осторожно забивая его в почву молотком до тех пор, пока верхняя кромка кольца не окажется на одном уровне с поверхностью почвы. Кольцо с почвой подкапывают лопатой, подрезают по нижней кромке пробоотборника и помещают в полиэтиленовый мешок или пленку. При отборе проб буром число уколов будет зависеть от диаметра его рабочей части. После смешивания индивидуальных проб и получения объединенной пробы из нее методом квартования составляют пробу почвы с массой не менее 2 кг. Такая проба помещается в полиэтиленовый мешок, который кладут во второй такой же мешок и заворачивают в плотную бумагу. Между пакетами вкладывается паспорт с номером пробы и указанием места отбора пробы.

На непахотных сельскохозяйственных угодьях (естественные луга и пастбища) по периметру обследуемого участка и его двум диагоналям на высоте 1 м и 3–4 см над поверхностью почвы проводится измерение мощности эквивалентной дозы дозиметром. При выборе места отбора пробы учитывается наличие травянистой растительности, отсутствие смыва или намыва почвы в месте отбора почвы, однородность, открытость и ровность поверхности, расстояние от дорог, деревьев и строений. На обследуемом участке выбирают 5 мест с наиболее часто наблюдаемыми значениями мощности дозы. Одно из них должно быть близко к центру участка, а остальные четыре – на периферии участка. Из этих мест проводится отбор проб с помощью стандартного металлического кольца (или бура), их последующая упаковка и маркировка – аналогично вышеприведенной методике.

Цель работы: определить плотность загрязнения сельхозугодий цезием-137.

Материалы и оборудование: гамма-радиометр РКГ-АТ 1320А (РКГ-01); пробы почвы, отобранные в полях севооборотов на территории радиоактивного загрязнения и в Горецком районе; весы лаборатор­ные; карта радиационного загрязнения территории Могилевской и Гомельской об­ластей.