Радиоактивные металлы список: «Пояснения к Товарной номенклатуре внешнеэкономической деятельности Российской Федерации (ТН ВЭД России)» (подготовлены ФТС РФ) (том 1, разделы I — VI, группы 1 — 28)

Содержание

Радиоактивный металл и его свойства. Какой самый радиоактивный металл

Среди всех элементов периодической системы значительная часть принадлежит таким, о которых большинство людей говорят со страхом. А как же иначе? Ведь они являются радиоактивными, а это означает прямую угрозу здоровью людей.

Попробуем разобраться, какие же именно элементы являются опасными, и что они собой представляют, а также выясним, в чем заключается их вредоносное действие на организм человека.

Общее понятие о группе радиоактивных элементов

В данную группу входят металлы. Их достаточно много, располагаются они в периодической системе сразу после свинца и до самой последней ячейки. Главный критерий, по которому принято относить тот или иной элемент к группе радиоактивных, — это его способность обладать определенным периодом полураспада.

Другими словами, радиоактивный распад — это преобразование ядра металла в другое, дочернее, которое сопровождается испусканием излучения определенного вида. При этом происходят превращения одних элементов в другие.

Радиоактивный металл — это тот, у которого хотя бы один изотоп является таковым. Даже если всего разновидностей будет шесть, и при этом лишь одна из них будет носителем данного свойства, весь элемент станет считаться радиоактивным.

Виды излучений

Основными вариантами излучения, которое испускается металлами при распадах, являются:

  • альфа-частицы;
  • бета-частицы или нейтринный распад;
  • изомерный переход (гамма-лучи).

Есть два варианта существования подобных элементов. Первый — это естественный, то есть когда радиоактивный металл встречается в природе и самым простым путем под влиянием внешних сил с течением времени преобразуется в иные формы (проявляет свою радиоактивность и распадается).

Вторая группа — это искусственно созданные учеными металлы, способные к быстрому распаду и мощному выделению большого количества радиационного излучения. Делается это для использования в определенных сферах деятельности. Установки, в которых производятся ядерные реакции по превращениям одних элементов в другие, называются синхрофазотронами.

Разница между двумя обозначенными способами полураспада очевидна: в обоих случаях он самопроизвольный, однако лишь искусственно полученные металлы дают именно ядерные реакции в процессе деструктуризации.

Основы обозначения подобных атомов

Так как у большей части элементов лишь один или два изотопа являются радиоактивными, принято указывать конкретный вид при обозначениях, а не весь элемент в целом. Например, свинец — это просто вещество. Если же принимать во внимание, что он — радиоактивный металл, то следует называть его, например, «свинец-207».

Периоды полураспада рассматриваемых частиц могут сильно варьироваться. Есть изотопы, которые существуют лишь 0,032 секунды. Но наравне с ними встречаются и те, что распадаются миллионы лет в земных недрах.

Радиоактивные металлы: список

Полный перечень всех принадлежащих к рассматриваемой группе элементов может быть достаточно внушительным, ведь всего к ней относятся около 80 металлов. В первую очередь это все, стоящие в периодической системе после свинца, включая группу лантаноидов и актиноидов. То есть висмут, полоний, астат, радон, франций, радий, резерфордий и так далее по порядковым номерам.

Выше обозначенной границы располагается множество представителей, каждый из которых также имеет изотопы. При этом некоторые из них могут быть как раз радиоактивными. Поэтому важно, какие разновидности имеет химический элемент. Радиоактивный металл, точнее одна из его изотопных разновидностей, есть практически у каждого представителя таблицы. Например, их имеют:

  • кальций;
  • селен;
  • гафний;
  • вольфрам;
  • осмий;
  • висмут;
  • индий;
  • калий;
  • рубидий;
  • цирконий;
  • европий;
  • радий и другие.

Таким образом, очевидно, что элементов, проявляющих свойства радиоактивности, очень много — подавляющее большинство. Часть из них безопасна из-за слишком длинного периода полураспада и содержится в природе, другая же создана искусственно человеком для различных нужд в науке и технике и является крайне опасной для организма людей.

Характеристика радия

Название элементу дано его первооткрывателями — супругами Кюри, Пьером и Марией. Именно эти люди впервые обнаружили, что один из изотопов этого металла — радий-226 — это наиболее устойчивая форма, обладающая особыми свойствами радиоактивности. Это произошло в 1898 году, и о подобном явлении только стало известно. Подробным его изучением как раз и занялись супруги химики.

Этимология слова берет корни из французского языка, на котором оно звучит как radium. Всего известно 14 изотопных модификаций данного элемента. Но наиболее устойчивые формы с массовыми числами:

Ярко выраженной радиоактивностью обладает форма 226. Сам по себе радий — химический элемент под номером 88. Атомная масса [226]. Как простое вещество способен к существованию. Представляет собой серебристо-белый радиоактивный металл с температурой плавления около 6700С.

С химической точки зрения проявляет достаточно высокую степень активности и способен реагировать с:

  • водой;
  • органическими кислотами, формируя устойчивые комплексы;
  • кислородом, образуя оксид.

Свойства и применение

Также радий — химический элемент, который формирует ряд солей. Известны его нитриды, хлориды, сульфаты, нитраты, карбонаты, фосфаты, хроматы. Также есть двойные соли с вольфрамом и бериллием.

То, что радий-226 может быть опасен для здоровья, его первооткрыватель Пьер Кюри узнал не сразу. Однако сумел убедиться в этом, когда провел эксперимент: сутки он ходил с привязанной к плечевой части руки пробиркой с металлом. На месте контакта с кожей появилась незаживающая язва, избавиться от которой ученый не мог больше двух месяцев. От своих экспериментов над явлением радиоактивности супруги не отказались, поэтому и умерли оба от большой дозы облучения.

Помимо отрицательного значения, существует и ряд областей, в которых радий-226 находит применение и приносит пользу:

  1. Индикатор смещения уровня океанских вод.
  2. Используется для определения количества урана в породе.
  3. Входит в состав осветительных смесей.
  4. В медицине используется для формирования лечебных радоновых ванн.
  5. Применяют с целью снятия электрических зарядов.
  6. С его помощью проводится дефектоскопия литья и свариваются швы деталей.

Плутоний и его изотопы

Данный элемент был открыт в сороковых годах XX века американскими учеными. Впервые его выделили из урановой руды, в которой он сформировался из нептуния. Последний при этом — результат распада уранового ядра. То есть все они между собой тесно взаимосвязаны общими радиоактивными превращениями.

Существует несколько устойчивых изотопов данного металла. Однако наиболее распространенной и важной практически разновидностью является плутоний-239. Известны химические реакции данного металла с:

  • кислородом,
  • кислотами;
  • водой;
  • щелочами;
  • галогенами.

По своим физическим свойствам плутоний-239 является хрупким металлом с температурой плавления 6400С. Основные способы воздействия на организм — это постепенное формирование онкологических заболеваний, накапливание в костях и вызывание их разрушения, заболевания легких.

Область использования — в основном ядерная промышленность. Известно, что при распаде одного грамма плутония-239 выделяется такое количество теплоты, которое сравнимо с 4-мя тоннами сгоревшего угля. Именно поэтому этот вид металла находит такое широкое применение в реакциях. Ядерный плутоний — источник энергии в атомных реакторах и термоядерных бомбах. Он же используется при изготовлении электрических аккумуляторов энергии, срок службы которых может достигать пяти лет.

Уран — источник радиации

Данный элемент был открыт в 1789 году химиком из Германии Клапротом. Однако исследовать его свойства и научиться применять их на практике люди сумели лишь в XX веке. Основная отличительная особенность в том, что радиоактивный уран способен при естественном распаде образовывать ядра:

  • свинца-206;
  • криптона;
  • плутония-239;
  • свинца-207;
  • ксенона.

В природе этот металл светло-серого цвета, обладает температурой плавления свыше 11000С. Встречается в составе минералов:

  1. Урановые слюдки.
  2. Уранинит.
  3. Настуран.
  4. Отенит.
  5. Тюянмунит.

Известны три стабильных природных изотопа и 11 искусственно синтезированных, с массовыми числами от 227 до 240.

В промышленности широко используется радиоактивный уран, способный быстро распадаться с высвобождением энергии. Так, его используют:

  • в геохимии;
  • горном деле;
  • ядерных реакторах;
  • при изготовлении ядерного оружия.

Влияние на организм человека ничем не отличается от предыдущих рассмотренных металлов — накопление приводит к повышенной дозе облучения и возникновению раковых опухолей.

Трансурановые элементы

Самыми главными из металлов, стоящих вслед за ураном в периодической системе, являются те, что были открыты совсем недавно. Буквально в 2004 году в свет вышли источники, подтверждающие рождение на свет 115 элемента периодической системы.

Им стал самый радиоактивный металл из всех известных на сегодняшний день — унунпентий (Uup). Его свойства остаются не изученными до сих пор, ведь период полураспада составляет 0,032 секунды! Рассмотреть и выявить подробности строения и проявляемые особенности при таких условиях просто невозможно.

Однако его радиоактивность во много раз превосходит показатели второго по данному свойству элемента — плутония. Тем не менее используется на практике не унунпентий, а более «медленные» его товарищи по таблице — уран, плутоний, нептуний, полоний и прочие.

Еще один элемент — унбибий — теоретически существует, однако доказать это практически ученые разных стран не могут с 1974 года. Последняя попытка была совершена в 2005 году, однако оказалась не подтвержденной общим советом ученых-химиков.

Торий

Был открыт еще в XIX веке Берцелиусом и назван в честь скандинавского бога Тора. Является слаборадиоактивным металлом. Такой особенностью обладают пять из его 11-ти изотопов.

Основное применение в ядерной энергетике основано не на способности испускать огромное количество тепловой энергии при распаде. Особенность в том, что ядра тория способны захватывать нейтроны и превращаться в уран-238 и плутоний-239, которые уже и вступают непосредственно в ядерные реакции. Поэтому и торий можно отнести к группе рассматриваемых нами металлов.

Полоний

Серебристо-белый радиоактивный металл под номером 84 в периодической системе. Открыт был все теми же ярыми исследователями радиоактивности и всего, что с ней связано, супругами Марией и Пьером Кюри в 1898 году. Главная особенность этого вещества в том, что оно свободно существует около 138,5 дней. То есть таков период полураспада данного металла.

В природе встречается в составе урановых и других руд. Используется как источник энергии, причем достаточно мощной. Является стратегическим металлом, так как применяется для изготовления ядерного оружия. Количество строго ограничено и находится под контролем каждого государства.

Также используется для ионизации воздуха, устранения статического электричества в помещении, при изготовлении космических обогревателей и прочих схожих предметов.

Воздействие на организм человека

Все радиоактивные металлы обладают способностью проникать сквозь кожу человека и накапливаться внутри организма. Они очень плохо выводятся с продуктами жизнедеятельности, вообще не выводятся с потом.

Со временем начинают поражать дыхательную, кровеносную, нервную системы, вызывая в них необратимые изменения. Воздействуют на клетки, заставляя их функционировать неправильно. В результате происходит образование злокачественных опухолей, возникают онкологические заболевания.

Поэтому каждый радиоактивный металл — большая опасность для человека, особенно если говорить о них в чистом виде. Нельзя трогать их незащищенными руками и находиться в помещении вместе с ними без специальных защитных приспособлений.

2.2. Редкие элементы, в том числе тяжелые металлы и радиоактивные изотопы

Ионы меди в воде

В литературе, в том числе  в официальных изданиях, приводится противоречивая информация о содержании тяжелых металлов в водах Байкала. Рассмотрим эту ситуацию на примере  меди.  Российская  рыбохозяйственная  ПДК  на  концентрацию  меди  составляет  0,001 мг/л (= 1 мкг/л). В ежегодном докладе правительственной комиссии по Байкалу за 1997 г. (Ежегодный доклад…, 1998, с. 31) утверждается, что среднегодовые концентрации меди на фоновых глубоководных станциях реперного разреза, проходящего вдоль озера по Байкал по его центральной  части,  составили  7 ПДК,  а  максимальные  концентрации  — 9 ПДК,  т.е. 7 мкг/л и 9 мкг/л,  соответственно.

Фолкнер и др. (Falkner et al., 1997)  приводят другие данные (рис. 2.2.1). Согласно этим авторам, концентрация меди ни на одной из станций и глубин не превышает 0,35 мкг/ л, что в 20 раз меньше, чем то значение, которое приведено в Ежегодном докладе. Причины столь большого несовпадения пока точно не установлены. Одной из них, вероятно, является метод подготовки проб, в частности, способ удаления взвешенных частиц. Российская рыбохозяйственная ПДК установлена не для суммарного содержания меди, а именно  для катиона меди, находящегося в растворенном состоянии, так как медь в составе взвеси, в отличие от растворенной, практически не ядовита для рыб.

Между тем, способ удаления взвеси в цитированном документе (Ежегодный доклад… 1997) не указан.

Рис. 2.2.1 Концентрация меди в водах Байкала. Falkner et al., 1997. Серые кружки — южная, светлые — средняя, черные — северная котловины.
Загрузить исходные данные в формате Grapher 3

Приведенные здесь цифры вызывают большие сомнения еще по одной причине. Во всех котловинах Байкала обитают и успешно размножаются эндемичные рыбы, высокочувствительные к загрязнениям: омуль, голомянки, придонные бычки, и якобы имеющееся превышение ПДК по меди не оказывает на них  влияния.

Отбор проб и пробоподготовка, источники ошибок

Фолкнер и др. (K. Falkner et al., 1991; 1997), как и все океанологи, уделяют отбору проб и пробоподготовке особое внимание. Например, отбор проб осуществляется с помощью пластиковых, а ни в коем случае не металлических батометров. Материал, из которого изготовлены батометры, в том числе материал резиновых прокладок, контролируется на отсутствие тяжелых металлов. При погружении батометра он подвешивается не прямо на металлический трос гидрографической лебедки, а на соединенную с этим тросом нейлоновую веревку длиной несколько метров. Отбор проб поверхностных вод производится либо с резиновой лодки на расстоянии нескольких десятков метров от носа стоящего против ветра судна, либо сосуд, в который отбирается вода, выносится с носа судна вперед на длинном деревянном шесте.  Отобранные пробы воды переносят в изготовленные из аттестованного пластика (нальген) и промытые кислотами бутыли. Для удаления взвеси пробы на борту судна профильтровывают в портативной беспылевой камере (ламинарном боксе) через промытые кислотой ядерные фильтры с диаметром пор 0,45 мм. Наконец, в тех случаях, когда пробы профильтрованной воды подвергались длительному хранению, их за 2 недели до проведения анализа подкисляли азотной кислотой до рН 2, чтобы перевести в раствор сорбированные формы тяжелых металлов, если сорбция имела место.

Необходимо особо отметить, что  на получение правильных и воспроизводимых результатов нельзя рассчитывать, если природная вода не подвергается фильтрации, так как многие тяжелые металлы и редкие элементы присутствуют во взвесях в значительных количествах, а содержание самой взвеси варьирует в весьма широких пределах на различных участках акватории и может существенно различаться в различные сезоны и даже в разные дни.

К сожалению, одно из наиболее подробных исследований российских специалистов (Ветров, Кузнецова, 1997), посвященное распределению тяжелых металлов в водах озера Байкал, выполнено с нефильтрованными пробами воды. Об этом прямо сказано на стр.28 указанной монографии: «В 1978 г. операция фильтрования была исключена. Во всех дальнейших работах анализировались сухие остатки нефильтрованных вод…»

Второй источник несовпадения результатов — использование различных  методов анализа. Российские организации зачастую применяют для анализа либо простые колориметрические методики, не дающие правильных результатов при низких концентрациях микроэлементов, либо включают процедуры многократного обогащения, в ходе выполнения которых может происходить как загрязнение проб микроэлементами, так и потеря микроэлементов. В цитированных работах (Falkner et al., 1991; 1997) использовались современные приборы, позволяющие получать надежные результаты без предварительного обогащения, такие, как  масс-спектрометрия с плазменным возбуждением и др.

При этом широко применялся такой прием внутренней калибровки, как введение добавок редких изотопов анализируемых элементов. Применялись и более простые методы, такие, как атомно-абсорбционная спектрометрия в приборе с графитовой кюветой, калибровка которого производилась с помощью коммерчески доступных стандартных материалов.

Другие редкие элементы в водах Байкала

На рис. 2.2.2 приведены результаты выполненных (Falkner et al., 1997) определений некоторых  элементов, присутствующих в водах Байкала в низких концентрациях. Речь идет о растворенных формах элементов, так как пробы воды освобождали от взвесей пропусканием через фильтр с диаметром пор 0,45 мкм. Как и в случае меди, а также главных ионов, обращает на себя внимание постоянство (в пределах статистического разброса)  концентраций на разных глубинах и в разных котловинах озера.

Рис. 2.2.2 Концентрация некоторых элементов в водах Байкала. Светлые кружки — южная, серые — средняя, черные — северная котловины. (по данным Falkner et al., 1997)

В табл. 2.2.1 приведены средние концентрации некоторых микроэлементов в водах озера Байкал по данным разных авторов. Имеют место существенные расхождения между данными (Falkner et al., 1991; 1997) и результатами российских исследователей по таким элементам, как цинк (различие в 50 раз) и алюминий (различие в 700 раз). Возможные причины расхождений рассмотрены в предыдущем разделе.

Таблица 2.2.1.

Средние концентрации некоторых микроэлементов в водах Байкала

Элемент

Молярная концентрация

Весовая концентрация

Ссылка

Sr

1350 нМ

590 нМ

120 мкг/л

53  мкг/л

Falkner et al. 1991

Ветров, Кузнецова 1997

Li

294 нМ

2,1 мкг/л

Falkner et al. 1991

Ba

75 нМ

42 нМ

10,2 мкг/л

5,8 мкг/л

Falkner et al. 1991

Ветров, Кузнецова 1997

Rb

7,1 нМ

4 нМ

600 нг/л

340 нг/л

Falkner et al. 1991

Ветров, Кузнецова 1997

U

1,8 нМ

1.7 нМ

420 нг/л

400 нг/л

Falkner et al. 1991

Ветров, Кузнецова 1997

Zn

3-9 нМ

73-154 нМ

140 нМ

66 нМ

0,2-0,6 мкг/л

4,8-10 мкг/л

9,1 мкг /л

4,3 мкг/л

Falkner et al. 1991

 

Бейм 1988

Ветров, Кузнецова 1997

Cd

22-130 пМ

2-40 пМ

160-530 пМ

2,4-14,6 нг/л

0,2-4,5 нг/л

18-59 нг/л

Falkner et al. 1991*

Falkner et al. 1997**

 

Be

45 пМ

0,4 нг/л

Falkner et al. 1991

Al

2000 нМ

3 нм

2520 нМ

54  000 мкг/л

80 нг/л

68 000  мкг/л

Бейм 1988

Falkner et al. 1997

Ветров, Кузнецова 1997

V

7,8 нМ

13-28 нМ

9 нМ

400 нг/л

660-1400 нг/л

460 нг/л

Falkner et al. 1991

 

Ветров, Кузнецова 1997

Cr

1,3 нМ

9,8 нМ

70 нг/л

530 нг/л

Falkner et al. 1991

Ветров, Кузнецова 1997

Ni

2 нМ

7 нМ

8,9 нМ

120 нг/л

400 нг/л

510 нг/л

Falkner et al. 1991

Бейм 1988

Ветров, Кузнецова 1997

Fe

540 — 800 нМ

540 нМ

30-45 мкг/л

30 мкг/л

 

Ветров, Кузнецова 1997

Co

0,4-0,7 нМ

0,76 нМ

25-41 нг/л

47 нг/л

 

Ветров, Кузнецова 1997

Мо

5-11 нМ

7,8 нМ

0,5-1,1 мкг/л

0,78 мкг/л

 

Ветров, Кузнецова 1997

Pb

0,7-5 нМ

2,1 нМ

0,15-1,1 мкг/л

0,45 мкг /л

 

Ветров, Кузнецова 1997

Se

0,4-1 нМ

0,8 нМ

30-79 нг/л

60 нг/л

 

Ветров, Кузнецова 1997

Sb

1-3 нМ

1,5 нМ

120-360 нг/л

170 нг/л

 

Ветров, Кузнецова 1997

Sc

 

0,09-0,11 нМ

0,09 нМ

4-5 нг/л

4 нг/л

 

Ветров, Кузнецова 1997

Cu

 

6 нМ

3 нМ

17 нМ

400 нг/л

200 нг/л

1100 нг/л

Бейм 1988

Falkner et al. 1997

Ветров, Кузнецова 1997

*данные предварительные.
** Falkner et аl. указывают, что образцы могли быть загрязнены.

Для того, чтобы получить представление о главных источниках поступления редких элементов в озеро Байкал, в табл. 2.2.2 приведены данные о концентрациях некоторых из них в водах главных притоков озера Байкал. Можно видеть, что  все концентрации в водах реки Селенга (которая вносит 50% годового стока) по сравнению с Байкалом существенно повышены. Однако, оценки балансов по воде и главным ионам приводят к заключению, что содержание солей в пределах ошибки измерений находится в вековом равновесии — повышенные концентрации Селенги компенсируются пониженными концентрациями в других притоках.

 

Таблица 2.2.2.

Концентрации некоторых элементов в водах озера Байкал и его притоков (Falkner et al., 1991, 1997).

 

Селенга

Верхняя Ангара

Баргузин

Турка

Байкал (среднее)

Дата взятия пробы

5 июня 1991г.

17 июня

1991г.

28 июня 1991 г.

28 июня 1991 г.

 

Са, мкМ

мг/л

605

24

183

7,3

554

22

405

16

402

16

Mg, мкМ

мг/л

224

5,4

38

0,9

98

2,4

57

1,4

126

3

Na, мкМ

мг/л

307

7

38

0,9

105

2,4

103

2,4

155

3,6

K, мкМ

мг/л

35

1,4

11

0,4

23

0,9

12

0,5

24

0,9

Cl, мкМ

мг/л

59

2,1

17

0,6

 

 

16

0,6

12

0,43

Si, мкМ

SiO2 мг/л

128

7,7

50

3,0

101

6,1

186

11

30*; 40-70**

1,8*; 2,4-4,2**

Li, мкМ

мкг/л

0,49

3. 4

0,16

1,1

0,28

2.0

0,27

1,9

0,29

2,1

Ba, нM

мкг/л

105

14

63

8,6

131

18

40

5,5

75

10

U, нM

мкг/л

6,7

1,6

0,7

0,2

2,4

0,6

1,1

0,3

1,8

0,4

Al, нM

мкг/л

240

6,5

190

5,0

140

3,8

270

7,3

3

0,08

V,нM

мкг/л

37

1,9

4,8

0,2

18,9

1,0

11,3

0,6

7,8

0,4

Cr, нM

мкг/л

2,1

0,11

1,4

0,07

1,3

0,067

1,5

0,077

1,3

0,066

Ni, нM

мкг/л

8,4

0,49

4,2

0,25

6,1

0,36

1,6

0,093

1,3

0,077

Cu, нM

мкг/л

15,3

0,98

11,4

0,74

13,6

0,87

4,8

0,30

3

0,19

Cd, пМ

нг/л

47,4

5,3

18,1

2,0

19,3

2,2

10,6

1,2

2-130

0,2 — 15

* — содержание в поверхностных водах
** — содержание в глубинных водах

Ртуть в водах Байкала

Особого рассмотрения заслуживает история определений концентраций ртути. Этой истории посвящена специальная статья (Saprykin, Vizhin, 1995). На рис. 2.2.3 показаны данные разных авторов по содержанию ртути в Байкале. Можно видеть, что значения, полученные различными российскими авторами, колебались в диапазоне от 40 до 1000 нг/л. В 1992-1993 гг. в рамках Байкальского международного центра экологических исследований состоялись экспедиции группы бельгийских специалистов (Мeuleman et al.,  1995). Пробы воды для анализа ртути и ее различных форм отбирали на многих станциях и на всех глубинах по всей акватории вод летом 1992 г. и зимой 1992 -1993 гг.  Концентрации ртути, найденные этими специалистами, находятся в диапазоне от 0,1 до 0,8 нг/л (рис. 2.2.3). Значения концентрации летучей неорганической ртути колебались от 7 до 20% от общего содержания этого элемента, а концентрации метилртути составляли 1 — 15% от общего содержания ртути. Эти величины имеют тот же порядок, что и для открытого океана.

Рис. 2.2.3. Концентрации ртути в Байкале по данным разных авторов.
Загрузить исходные данные в формате Grapher 3

Причины столь существенных расхождений данных Мeuleman et al., (1995) и российских исследователей (в рассматриваемом случае имеет место различие до 10 000 раз) неизвестны. Вероятно, имеет значение методика отбора и консервация проб. Однако не исключено, что Мeuleman et al., (1995) удалось избежать загрязнения проб ртутью благодаря тому, что они анализировались в течение часа после отбора, непосредственно на борту научно-исследовательского судна.

Методика определения ртути в работе (Мeuleman et al., 1995) — атомно-флюоресцентная спектрометрия с холодными парами (CVAFS). Анализу подвергались образцы воды объемом 200 мл. Концентрирование ртути осуществляли путем получения амальгамы с золотом. Предел обнаружения летучей ртути составлял 5 пг/л, общей ртути — 50 пг/л. Параллельно с бельгийскими специалистами в той же экспедиции работали сотрудники Института геохимии и Читинского института природных ресурсов Сибирского отделения РАН, использовавшие менее чувствительные приборы с пределами детекции от 10 до 20 нг/л, и все найденные ими значения оказались ниже предела обнаружения. Таким образом, полученные ими данные  не противоречат данным Meuleman et al. (1995), но существенно отличаются от данных, полученных в 1981-1992 гг. другими российскими исследователями (см. рис. 2.2.3).

Сравнительно небольшой объем информации  о концентрации ртути в водах Байкала получен в работе Falkner et al. (1997);  найденные  величины практически совпадают с концентрациями, определенными Meuleman et al. (1995).

Параллельно с измерениями концентрации ртути в воде,  Meuleman et al. (1995) определили концентрацию этого элемента в атмосфере над Байкалом. Оказалось, что эти концентрации варьируют в диапазоне от 0,7 до 2,3 нг/м3 воздуха, что соответствует чистой атмосфере и найденным низким концентрациям ртути на подстилающей водной поверхности. Следовательно, следует считать несостоятельными данные, полученные в работах Ильина и др.(1987;  от 50 до 150 нг ртути на м3) и Новикова и др. (1989; от 0,1 до 83810 нг/м3воздуха) так и предположение этих авторов о существовании на Байкале ртутной аномалии, связанной с высокой тектонической активностью этой зоны. Таким образом, концентрация ртути в атмосфере над Байкалом соответствует континентальному фону.

Тяжелые металлы в биоте

Результаты многолетних исследований содержания тяжелых металлов и редких элементов в организмах, населяющих озеро Байкал, опубликованы в монографии В.А. Ветрова и А.И. Кузнецовой (1997), в которой приводятся не только сведения  о валовых концентрациях в организмах, принадлежащих различным звеньям байкальской пищевой цепи, но и сведения о микроэлементном составе различных органов рыб и нерпы, а также дана оценка запасов микроэлементов во всей биоте озера Байкал и их потоков на дно Байкала в составе отмерших организмов. Повторять эти данные в настоящем обзоре мы сочли нецелесообразным, так как общий вывод вышеуказанных авторов состоит в том, что содержание тяжелых металлов как в воде, так и в биоте Байкала практически не изменилось по сравнению с доиндустриальным периодом. Ниже приведены сведения из нескольких других последних публикаций (Watanabe et al. , 1996; Погодаева и др., 1998), в некоторой степени дополняющих данные В.А. Ветрова и А.И. Кузнецовой. Работа Т.В. Погодаевой и др.(1998) посвящена  определению тяжелых металлов в тканях байкальского омуля, в работе Watanabe et al. (1996) определено содержание микроэлементов в тканях байкальского тюленя — нерпы. На рис. 2.2.4 представлены данные о содержании цинка, меди и свинца в тканях байкальского омуля из работы Т.В. Погодаевой и др. (1998).  Как и следовало ожидать в соответствии с тем, что концентрации этих элементов в водах Байкала  невелики, их аномального  накопления в тканях омуля не происходит. Содержание цинка, меди и свинца в мышцах омуля во много раз меньше гигиенических нормативов, установленных для пищевых продуктов (рис. 2.2.4). На том же рис. 2.2.4 приведены данные о содержании свинца в мышцах форели из Великих озер (Walsh et al., 1977; цит. по Погодаева и др., 1998)  и в печени сига из Боденского озера (Rossknecht, 1996).

Рис. 2.2.4. Содержание цинка, меди и свинца в тканях рыб из озера Байкал, Великих озер Северной Америки и Боденского озера (Европа).
Загрузить исходные данные в формате Grapher 3

Подробно исследовав органы и ткани большого числа байкальских нерп, Watanabe et al.(1996) пришли к выводу, что содержание тяжелых металлов в этом материале находится на уровне, характерном для тюленей из незагрязненных водоемов. Это обстоятельство, в частности, может быть проиллюстрировано рис. 2.2.5, на котором приведены сведения о содержании ртути в печени тюленей различных регионов. Можно отметить, что содержание ртути в печени байкальских тюленей весьма невелико по сравнению с таковым для тюленей Балтики и побережья Англии.

Рис. 2.2.5. Содержание ртути в печени тюленей (по данным Watanabe et al., 1996).

Найденные в работе Meuleman et al. (1995) концентрации метилртути в малой голомянке составляли около 20 нг ртути на грамм сухого веса, а в байкальском окуне и хариусе — до 300 нг на грамм сухого веса. Эти величины меньше тех, которые определены для рыб, обитающих в незагрязненных озерах Северной Америки и Канады.

Тяжелые металлы в донных осадках

Сведения о содержании микроэлементов в осадках озера Байкал содержатся в монографии В.А. Ветрова и А.И. Кузнецовой (1997). Для анализа взяты осадки из разных котловин озера на разных глубинах и расстояниях от берега и имеющие различный гранулометрический состав. К сожалению, эти исследования выполнены на суммарном осадке, усредненном путем перемешивания проб, взятых из верхнего, приблизительно 10-метрового слоя, который накопился в озере за длительное время, и потому не могут характеризовать уровень техногенного загрязнения Байкала.

Следует отметить несколько недавних работ, посвященных исследованию содержания тяжелых металлов в датированных донных осадках Байкала (Flower et al., 1995; Mackay et al., 1998; Boyle et al., 1998). Эти работы, выполненные методами палеолимнологии, позволяют получить сведения о динамике  накопления тяжелых металлов за последние 100-150 лет по данным послойного анализа первых десятков сантиметров донных осадков. Возраст осадков на каждом из горизонтов определялся по скорости современного осадконакопления, найденной цезиевым и свинцовым методами. На рис. 2.2.6 показана динамика накопления свинца в осадках Байкала на разных участках его дна. Boyle et al.(1998) считают что причиной приблизительно двукратного накопления свинца в период с 1950 г. до настоящего, по-видимому, является не антропогенный источник, а эрозия почв.

Рис. 2.2.6. Содержание свинца в осадках озера Байкал. Mackey et al. 1998.
Загрузить исходные данные в формате Grapher 3

Однако в любом случае по сравнению с осадками других озер мира это накопление невелико, что иллюстрирует рис. 2.2.7. Из данных, приведенных на этом рисунке, следует, что в период промышленной революции  произошло гораздо более существенное загрязнение свинцом осадков озера Мичиган, одного из Великих озер Северной Америки, и Боденского озера, находящегося в истоке реки Рейн на границе Германии, Швейцарии и Австрии.

Рис. 2.2.7. Содержание свинца в осадках разных озер. Озеро Мичиган — Edgington, Robbins 1976. Боденское озеро — Schroeder 1996. Байкал — Mackey et al. 1998.
Загрузить исходные данные в формате Grapher 3

В этих озерах концентрации свинца в осадках в некоторые годы  возрастали по сравнению с фоном в 6-8 раз.  Интересно отметить, что концентрации свинца в осадках Боденского озера, достигавшие 170 мг/кг сухого веса в 1960 г.,  впоследствии снизились до фоновых значений (рис. 2.2.7) благодаря тому, что в Европе были проведены соответствующие природоохранные мероприятия.

Радиоактивные изотопы

Обзор по распределению радиоактивных изотопов в различных средах Байкальского региона дан в монографии В.А. Ветрова и А.И. Кузнецовой (1997). Общий вывод обзора состоит в том, что Байкальский регион в отношении радиоактивного загрязнения принадлежит к фоновым районам биосферы. По мнению авторов обзора, с которым мы согласны, радиоактивность не должна включаться в приоритетный список загрязнений, представляющих здесь реальную опасность для здоровья населения. Она не создает сегодня угроз и для экосистемы Байкала. Сведения о значительном содержании радионуклидов в почвах в нескольких точках побережья Байкала, доложенные ранее на рабочих научных совещаниях  и опубликованные в материалах Байкальской комиссии (Ежегодный отчет…, 1995), следует считать ошибочными.

В 1988 г. российско-американской экспедицией были отобраны керны из поверхностного слоя осадков Байкала и измерены общие количества 137Cs в этих осадках (Edgington, 1991). Найденные значения были в пределах фоновых (от 0 до 0,7 Бк/см2).

Перепечатка без согласия автора запрещена. E-mail для контактов: [email protected]
Публикация книги в сети интернет выполнена по гранту РФФИ-байкал №05-07-97200 E-mail: [email protected]

16.3. Радиоактивные элементы в периодической системе

16.3. Радиоактивные элементы в периодической системе

С самого начала было ясно, что полоний, актиний и радий генерируются в содержащих их минералах. Исследованием этого вопроса учёные и занялись в первую очередь.

В 1903 г. в сентябре и ноябре в журнале «Philosophical Magazin» Э. Резерфорд и Ф. Содди писали об исследованиях радиоактивного распада тория: «Было приведено достаточно данных, чтобы ясно показать, что в радиоактивности тория и радиоактивности радия проявляются сложнейшие превращения, каждое из которых сопровождается непрерывным образованием особого вида активного вещества».

Образующиеся из радия и тория эманации являются инертным газом, который, возможно, и есть конечный продукт распада. Впоследствии уже в Англии в 1903 г. В. Рамзай и Ф. Содди обнаружили, что в состав продуктов распада радия входит гелий. А в 1908 г. Э. Резерфорд и Г. Гейгер в Англии измерили зарядα-частицы и показали, что она является дважды ионизированным атомом гелия.

В апреле и мае 1903 г. в новых статьях Э. Резерфорда и Ф. Содди «Сравнительное изучение радиоактивности радия и тория» и «Радиоактивное превращение» со всей определённостью утверждается, что «все изучавшиеся случаи радиоактивного превращения сводятся к образованию одного вещества из другого (если учитывать испускаемые лучи). Когда происходит несколько превращений, то они происходят не одновременно, а последовательно». …«Благодаря тому, что каждый последующий продукт распада в свою очередь превращается в новый элемент, они могут накапливаться только до того момента, когда скорость распада (пропорциональная накопленному количеству) уравновесит скорость образования (пропорциональную количеству непосредственно материнского вещества). Это условие называется «условием радиоактивного равновесия»». Вследствие его выполнения все члены последовательного ряда радиоактивных элементов в минералах существуют в количествах, пропорциональных их среднему времени жизни; при этих условиях одинаковое количество атомов всех продуктов этого ряда (независимо от общего количества вещества) расщепляются одновременно и испускают одинаковое числоαилиβчастиц в секунду.

Э. Резерфорд и Ф. Содди сформулировали закон радиоактивного превращения: «Во всех случаях, когда отделяли один из радиоактивных продуктов и исследовали его активность независимо от радиоактивности вещества, из которого он образовался, было обнаружено, что эта активность при всех исследованиях уменьшается со временем по закону геометрической прогрессии». Отсюда следует, что «скорость превращения всё время пропорциональна количеству вещества, ещё не подвергнувшегося превращению».

Относительное количество радиоактивного вещества, превращающегося в единицу времениdNt/Nt, есть величина постояннаяλ, которую Э. Резерфорд и Ф. Содди назвали радиоактивной постоянной (сейчас она называется постоянной радиоактивного распада). В том же году Э. Резерфорд и Ф. Содди объединили в первые цепочки последовательного распада свыше 10 радиоэлементов.

В 1909 г. шведские учёные Д. Стрёмгольм и Т. Сведберг при изучении химии радиоактивных элементов обнаружили, что многие из них неотделимы друг от друга.

После открытия большого количества естественных радиоактивных элементов и формирования правила сдвига местоположения продукта распада в периодической системе Д.И. Менделеева относительно место положения в ней материнского элемента в зависимости от природы испускаемых ими излучений стало ясно, что многие радиоэлементы претендуют на одно и то же место.

В 1913 г. Ф. Содди вводит понятие изотопии: атомы элемента данного порядкового номера могут отличаться массой ядра, скоростью радиоактивного распада и природой излучений. В том же году Д. Томсон обнаруживает, что элемент неон имеет атомы разной массы. В январе 1913 г. А. Ван ден Брук (в Голландии) выдвинул идею, что порядковый номер элемента в периодической системе равен заряду ядра его атомов. Эту идею экспериментально подтвердил в декабре 1913 года Г. Мозли (в Англии) на примере цепочки элементов от кальция до никеля. Тем самым была решена задача о дробной величине массы элемента: элемент содержит атомы разной целочисленной массы в различных пропорциях.

Понятие изотопии позволило найти место в периодической системе всем вновь открытым радиоактивным элементам. В дальнейшем все эти элементы естественного происхождения удалось связать в три семейства: урана (28U), тория (22Th) и актиноурана (25U), представленных на рис. 16.2.

Рис. 16.2. Радиоактивные семейства: а – актиноурана, б – урана, в – тория

Научно-исследовательский геологический институт

Уважаемые пользователи! Данная страница сайта содержит ретроспективную информацию и в настоящее время не поддерживается. Актуализированные ГИС-Пакеты оперативной геологической информации по федеральным округам и субъектам федерации (ГИС-Атлас «Недра России») размещены по адресу http://atlaspacket.vsegei.ru/

МАГАДАНСКАЯ ОБЛАСТЬ

Географическая карта

Карта административного деления

Карта инфраструктуры минерально-сырьевого комплекса

Перечень горнодобывающих и геологоразведочных предприятий

Геологическая карта

Легенда к геологической карте

Карта особо охраняемых территорий, геологических памятников и уникальных геологических объектов

Дистанционная основа

Гравиметрическая карта

Карта аномального магнитного поля

Карта тектонического районирования

Условные обозначения к карте тектонического районирования

Государственное геологическое картографирование масштаба 1:200 000

Перечень отчетов ГГК-200

Карта гравиметрической изученности

Список работ — гравиметрическая изученность

Карта аэромагнитной изученности

Список работ- аэромагнитная изученность

Карта аэрогеофизической изученности

Список работ — аэрогеофизическая изученность

Карта геохимической изученности

Список работ — геохимическая изученность

Карта размещения текущих и планируемых региональных геолого-геофизических и геологосъемочных работ

Перечень объектов геологоразведочных работ на 2009 год по воспроизводству минерально-сырьевой базы на территории Магаданской области

Карта полезных ископаемых. Твердое топливо-уголь

Карта полезных ископаемых. Благородные металлы

Список месторождений благородных металлов

Карта полезных ископаемых. Черные, цветные, редкие металлы, радиоактивные, рассеянные элементы

Список месторождений черных, цветных, редких металлов, радиоактивных, рассеянных элементов

Карта полезных ископаемых. Неметаллические полезные ископаемые

Список месторождений неметаллических полезных ископаемых

Карта полезных ископаемых. Подземные воды

Карта распределенного и нераспределенного фонда недр Твердое топливо-уголь

Карта распределенного и нераспределенного фонда недр. Благородные металлы

Список объектов лицензирования благородных металлов

Карта нераспределенного фонда недр. Черные, цветные, редкие металлы, радиоактивные, рассеянные элементы

Список объектов нераспределенного фонда черных, цветных, редких металлов

Карта распределенного и нераспределенного фонда недр. Неметаллические полезные ископаемые

Список объектов лицензирования неметаллических полезных ископаемых

Карта распределенного и нераспределенного фонда недр. Подземные воды

Карта минерагенических зон

Условные обозначения к карте минерагенических зон

Карта районирования нефтегазоносности и перспектив нефтегазоносности

Карта районирования угленосности

Карта металлогенического потенциала и прогнозных ресурсов (Pз)

Карта фонда перспективных участков недр для проведения геологосъемочных и поисковых работ

Перечень перспективных участков недр

Карта размещения перспективных площадей с количественной оценкой ресурсного потенциала. Благородные металлы — золото

Схема глубинного строения по опорному геофизическому профилю 2-ДВ в пределах листа P-56

Сейсмический и геоэлектрический разрезы земной коры и верхней мантии на Магаданском отрезке профиля 2-ДВ

Геолого-экономическая карта

Состояние и использование минерально-сырьевой базы Магаданской области

Радиоактивные предметы среди нас / Хабр

Длинный пролог

13 сентября 1987 года в жарком бразильском городе Гойяния произошла мелкая кража. Двое мужчин по имени Роберто Алвес и Вагнер Перейра, воспользовавшись отсутствием охраны, пробрались в заброшенный больничный корпус. Разобрав на металлолом странную медицинскую установку, они погрузили детали в тачку и покатили ее домой к Алвесу. Никто не знал, что это начало самого пугающего инцидента с радиоактивными материалами в гражданской сфере.

Да, сотрудники Гойянского Института радиотерапии были в курсе, что при переезде в новое здание установленный в 1977 году громоздкий аппарат лучевой терапии остался на прежнем месте. Но собственник здания открыл имущественный спор с организацией. В дело вступили страховщики, при поддержке полиции запретившие вывозить оставшееся оборудование. На это один из совладельцев Института, Карлос Фигуеиредо Безеррил, только сказал напоследок, что на президенте страховой компании Лисио Боргесе будет лежать ответственность за то, что произойдет с «цезиевой бомбой».

А цезиевая бомба, точнее — источник гамма-излучения в виде изотопа цезия-137, помещенного в капсулу с излучающим окошком и смонтированного в аппарате радиотерапии, в течение четырех месяцев пылилась в покинутом здании, пока ее не свинтили оттуда двое друзей-мародеров. Тем же вечером они приступили к разборке подвижной головки прибора, откуда в конце концов ими была извлечена злополучная капсула. Немного поблевав, друзья разошлись по своим делам: Перейра все же обратился в госпиталь, где ему диагностировали пищевое отравление, а Алвес на следующий день продолжил разборку капсулы. Несмотря на полученные непонятные ожоги, 16 сентября он успешно проковырял в окошке капсулы отверстие и вынул на кончике отвертки странный светящийся порошок. Попытавшись его поджечь, он в дальнейшем потерял интерес к капсуле и продал ее на свалку человеку по имени Девейр Феррейра.

Ночью 18 сентября Феррейра увидел таинственный синий свет, исходящий от капсулы. Восхитившись невероятным феноменом, он тут же притащил столь замечательную вещь себе домой. Там он демонстрировал светящуюся капсулу своим родственникам и друзьям. Один из друзей 21 сентября доломал окошко капсулы, вытащив наружу несколько гранул вещества. Никто из них не знал, какой ящик Пандоры был ими взломан. Хлорид цезия-137 стал в буквальном смысле ходить по рукам.

24 сентября брат Феррейры Айво утащил светящийся порошок к себе домой, рассыпав его на бетонный пол. Его шестилетняя дочь ползала по этому полу, жуя бутерброд и с восторгом обмазываясь необычным светящимся веществом…

Параллельно с этим жена Феррейры Габриэла серьезно заболела. 25 сентября тот взял странную капсулу и перепродал ее на соседний разбор металлолома.

Однако Габриэла оказалась настоящей героиней в этой истории. Уже получив смертельную дозу радиации в 5,7 Грей, она сопоставила свое заболевание, похожие недомогания у знакомых и странную вещь, принесенную мужем. 28 сентября она нашла в себе силы пойти на вторую свалку, вытащить злополучную капсулу и вместе с ней поехать в больницу. В больнице, конечно, пришли в ужас, быстро распознав назначение странной детали, но к счастью, женщина упаковала фонивший материал и заражение в больнице оказалось незначительным. Габриэла умерла 23 октября в один день с маленькой племянницей Феррейры. Кроме них умерли еще двое работников свалки, раскурочивших капсулу до конца.

МАГАТЭ назвало инцидент в Гойянии самым кошмарным радиационным инцидентом в мире. Только по благоприятному стечению обстоятельств последствия оказались локальными, но потенциально они могли затронуть огромное количество людей в густонаселенном городе. Всего заражены оказались 249 человек, 42 здания, 14 машин, 3 куста, 5 свиней и 50000 рулонов туалетной бумаги. Власти вывезли с мест заражения верхний слой почвы и почистили территорию ионообменными реагентами. Маленькую дочь Айво пришлось хоронить в герметичном гробу под протесты местных жителей, не желавших захоронения ее радиоактивного тела на кладбище.

В том же году мальчик из Мичигана по имени Дэвид Хан получил на десятый день рождения том «The Golden Book of Chemistry Experiments», который сделает его одиозным авантюристом, известным как «Радиоактивный Бойскаут». Количество радиоактивных веществ, которое он наковырял из самых разных предметов, причем совершенно сознательно, поражает воображение. Торий, америций, тритий, радий и даже собственноручно собранный ядерный реактор из этих материалов — то, к чему он навязчиво стремился всю свою жизнь.

Эти примеры показывают, что на самом деле в нашем быту до сих пор остается множество различных предметов, которые могли раньше считаться вполне безопасными, либо считались безопасными в руках специалистов, но из этих рук пошли гулять по другим, либо по какой-то причине оказались заброшенными, украденными и так далее.

В принципе об этих предметах дает представление Интернет в виде обсуждений на специализированных форумах, зачастую эпичных по объему и с весьма говорящим названием. Но все же я решил более-менее классифицировать все те высокоэнергетические предметы, которые до сих пор в ходу в нашем мире, чтобы люди не слишком восхищались разного рода свечением, не брали в руки странные штуковины с окошками и не сдавали их на металлолом (наверное, вообще худшее, что можно сделать!).

Радиоактивная лечебная вода Radithor, выпускалась в США в 1918-1928 гг

Светомасса постоянного действия

Таким словосочетанием обозначается постоянно фосфоресцирующий состав, наносимый на все, что нужно видеть в темноте. До эры светодиодов, миниатюрных качественных лампочек и надежных элементов питания подсветить какую-нибудь шкалу прибора лампочкой было ненадежно. Куда как более дешево и безотказно действует светящаяся несколько десятилетий подряд краска. Достаточно нанести краску на стрелки аналоговых (а других и не было) приборов, выполнить ей деления шкал — и прибор становится читаемым днем и ночью. Самым, наверное, знакомым для людей моего поколения таким прибором является популярный советский компас Андрианова:

Ну а в целом, очень многие вещи военного назначения, «старой закалки», выполнялись с помощью радиоактивной краски. Часы, водолазные часы, шкалы с приборных досок военной техники. Все это выполнено светящейся зеленым краской на основе радия-226. В основном это все-таки касается авиации и флота, причем середины ХХ века. Поэтому если вы коллекционируете подобные предметы, восстанавливаете ретро-технику, помните: женщины, наносившие эту краску на стрелки приборов в военное время, страдали от серьезных проблем со здоровьем. Вам это не нужно.

Авиационные приборы с радиевой краской на шкалах

Конечно, такие количества краски, которую вы не наносите сами, а всего лишь наблюдаете уже на излете ее активности, дают минимальное излучение, но я вот как-то морщусь, вспоминая детский восторг от близко поднесенного к лицу фосфоресцирующего компаса. Ну а если краска уже облупляется, то дышать такими микрочастицами вообще точно не стоит.

Сегодня радиевая краска запрещена уже почти полвека, а в состав СПД теперь входит тритий. Он считается более безопасным, хотя и сложен в получении. Ежегодно производится около 400 г трития, причем стоимость доходит до $30000 за грамм.

Минералы

Необязательно работать на урановых рудниках для облучения себя повышенным фоном. Обычные граниты тоже могут давать превышение естественного фона. Все зависит от конкретного состава минералов.

В России, на границе Иркутской области и Якутии, существует единственное в мире месторождение чароита — минерала с уникальным сиреневым цветом. Квота на добычу этого камня установлена республикой Саха-Якутия всего в 100 тонн в год. Поэтому изделия из него постоянно дорожают. Однако помимо марганца, дающего характерную окраску, в жилах могут содержаться примеси редкоземельных элементов и тория. Эти примеси могут давать сырью существенный фон.
Маловероятно, но не исключено, что изделие из такого камня окажется неприятным источником излучения.

Существуют, однако, гораздо более популярные, ныне уже не выпускаемые по объективным причинам, но все еще ходящие по рукам коллекционеров бытовые предметы из уранового стекла — вполне говорящее название, правда? Оно изготавливалось добавлением в стекло оксидов урана или ураната натрия. Помимо красивого зеленого цвета, предметы, отлитые из него, могут также испускать великолепное зеленое свечение под действием ультрафиолета. Изделия, изготовленные в СССР, обычно матово-зеленые либо коричневые, а сделанные в Европе — полупрозрачные, и называются на американском английском vaseline glass.

Изделия из уранового стекла. Фото: лот ebay

Вы вполне можете вбить это словосочетание в поиске на ebay, и получите множество симпатичных и забавных сувениров из этого материала, испускающего множество быстрых и веселых бета-частиц. Энергия такого излучения невысока, но лучше любоваться этими вещами из-за стекла, а не держать на обеденном столе.

Конфетница в виде головы добермана, урановое стекло. Фото: лот ebay

Торий кроется в деталях

Также вам могут встретиться в жизни некоторые неприятные торированные предметы. Упоминавшийся «Радиоактивный Бойскаут» активно (извините за каламбур) использовал в своих опытах калильные сетки туристических ламп. Удобная вещь, умеющая превращать нагревание топливом в свет посредством эффекта кандолюминесценции — переизлучения тепла в видимый спектр. Уже не выпускаются, но все еще продаются. Химик Карл Ауэр фон Вельсбах установил а начале ХХ века, что оптимальным составом для калильных сеток является 99% тория к 1% церия. Очень малоприятный состав, да еще для раскаленного добела сплава.

Торий могут также содержать некоторые вольфрамовые электроды. Если когда-либо придется с такими работать — обратите внимание на красную маркировку, и имейте в виду, что часть перегретого при сварке материала испаряется.

Отдельная проблема с торием лежит в области раритетной фототехники. Существует большое количество моделей старых объективов с торированной оптикой. Торирование использовалось в качестве

просветляющего напыления

до 1970-х годов.

Список торированных объективов

Super Takumar 35/2 (V2, 49mm filter) introduced 1968

S-M-C Takumar 35/2 1972

Super Takumar 50/1.4 (V2) 1967

S-M-C Takumar 50/1.4 1971

Super and S-M-C Takumar 6X7 105/2.4 1969

Kodak Ektar 101mm f/4.5 (Miniature Crown Graphic camera) lens mfg. 1946

Kodak Ektar 38mm f/2.8 (Kodak Instamatic 814 camera) lens mfg 1968—1970

Kodak Ektanar 50mm f/2.8 (Kodak Signet 80 camera) lens mfg. 1958—1962 (3 examples)

Kodak Ektanar 90mm f/4 (Kodak Signet 80 camera) lens mfg. 1958—1962

Kodak Ektanar, 44mm f/2.8 (Kodak Signet 30, Kodak Signet 50, Kodak Automatic 35/Motormatic 35 cameras) lenses mfg. 1959—1969

Kodak Ektanon 50mm f/3.9 (Kodak Bantam RF camera) lens mfg. 1954—1957

Kodak Ektanon 46mm f/3.5 (Kodak Signet 40 camera) lens mfg. 1956—1959

Kodak Anastar 44mm f/3.5 (Kodak Pony IV camera)

Kodak Color Printing Ektar 96mm f/4.5 lens mfg. 1963

ПРЕДПОЛОЖИТЕЛЬНО ТАКЖЕ

Canon FL 58mm f/1.2

Canon FD 35mm f/2.0 (versions from the early 1970’s)

Canon FD 55mm f/1.2 S.S.C. Aspherical

Carl Zeiss Jena Pancolar 55mm f1.4 (measured at 2360 nSv/h)

Carl Zeiss Jena Pancolar 50mm f1.8 «Zebra»

Carl Zeiss Jena Biometar 80mm f2.8 «Zebra» «(Only P6 mount version )

Carl Zeiss Jena Flektogon 50mm f4 «Zebra» «(Only P6 mount version )

GAF Anscomatic 38mm f/2.8 (GAF Anscomatic 726 camera)

Industar 61 L/Z MC (

desert_beaver

пишет в комментариях, что использовавшийся вместо тория лантан все же безопаснее)

Kodak Aero-Ektars (various models)

Kodak Ektanon 50mm f/3. 9 (Kodak Bantam RF camera)

Nikkor 35mm f/1.4 (early variant with thorium glass elements)

Olympus Zuiko Auto-S 1:1,2/55 mm (first version with thorium glass elements)

Olympus Zuiko Auto-S 1:1,4/50 mm (only first version «Silvernose» is Radioactive)

Pentax Super Takumar 35mm f/2 (Asahi Optical Co.)

Pentax Super Takumar 50mm f/1.4 (Asahi Optical Co.)

SMC Takumar 35mm f/2.0 (Asahi Optical Co.)

Super Takumar 35mm f/2.0 (Asahi Optical Co.)

SMC Takumar 50mm f/1.4 (Asahi Optical Co.)

Super Takumar 50mm f/1.4 (Only latest Version 2)

SMC Takumar 55mm f/1.8 (Asahi Optical Co.)

Super Takumar 6×7 105mm f2.4 (Asahi Optical Co.)

Yashinon-DS 50mm f1.7 (Yashica)

Yashinon 55mm f1.2 (Tomioka)

Leitz Wetzlar Summicron 5cm f/2.0 (M39)

Vivitar Series 1 28mm F1.9

Источник (опять каламбур, извините)


Специально созданные источники радиации

Если все предыдущее было недоразумением технологий первой половины XX века, когда еще не такое большое значение придавали радиоактивности предметов, то следующие устройства представляют серьезнейшую опасность и по идее вообще не должны попадаться вам в быту и вообще в какие-либо не те руки. Это — штатные источники излучения, находящиеся в специальных приборах и устройствах. Если вы нашли что-то подобное и не умеете с ним обращаться — вызывайте МЧС и не дожидайтесь наступления вашего персонального Чернобыля.

Гамма-источники используются в качестве уровнемеров в каменоломнях и карьерах, в гамма-дефектоскопии и прочей промышленности.

Сходный принцип действия с уровнемерами и у датчиков дыма. Радиоактивный источник постоянно облучает датчик напротив. Дым (твердые частицы) ослабляет поток, что замечается датчиком, и включается тревога. В датчиках дыма используется изотоп америция-241, хотя в старых советских РИД-1 применялся аж плутоний-239. Разбирать их или тем более выкидывать в мусор крайне не рекомендуется.

Датчики РИД-1

И снова тот же самый принцип. Есть толщина чего-то, которая перекрывает путь ионизирующему излучению. На покрытом радиевой СПД табло загорается тревожная лампочка: «обледенение». На фото — датчик обледенения РИО-3, на отечественной авиации получил широкое распространение, поэтому вполне может внезапно встретиться на заброшенных аэродромах, военных базах тем, кто залезет туда посталкерить, с плачевными последствиями:

Допустим, прочитав эту статью, вы запаниковали и побежали

сталкерить

покупать недорогой и сердитый армейский или геологический дозиметр на Авито. Тем самым вы приобретаете и невзрачный, маленький, но совсем не безобидный контрольный источник, для калибровки прибора:

Источник источника

Это тоже радиоактивный источник, вполне серьезный и опасный для здоровья, несмотря на свою миниатюрность. Его нельзя терять, ломать, давить или выкидывать.

Если вы думаете, что целью статьи было показать, как страшно жить — вовсе нет. Попробуйте посмотреть на это с другой стороны: вы предупреждены, и теперь не будете покупать для своих проектов на ардуино стильные аналоговые циферблаты от авиационных и флотских приборных панелей, поостережетесь сваривать ториевыми электродами и фотографировать на просветленный винтажный объектив. И тем более, чтобы заработать на все это денег — не потащите в металлолом найденный на каком-то заброшенном заводе пузатый гамма-источник с проушиной сверху.

Перечень основных цветных металлов | Сдай металл!

Цветных металлов, в отличие от чёрных, очень много, однако далеко не все пригодны для того, чтобы их сдавать в приёмный пункт. И мы решили подготовить для вас своеобразный перечень цветных металлов, чтобы было легче различать их по группам и выделить основные.

Итак, все цветные металлы традиционно делятся на несколько групп:

  • тяжёлые,
  • лёгкие,
  • благородные,
  • малые,
  • тугоплавкие,
  • редкоземельные,
  • рассеянные
  • радиоактивные

Таким образом, получилось целых восемь групп, однако некоторые мы сразу можем исключить. Например, благородные (серебро, золото и платина), которые в промышленности, конечно, используются, однако имеют свою специфику и принимаются лишь ювелирными салонами — да и то имеющими специальную лицензию.

Также нас не интересуют и радиоактивные металлы, которые требуют специальных условий транспортировки и хранения ввиду чрезвычайной опасности для здоровья, а порой и для жизни человека. Малые металлы, такие как кобальт или сурьма, висмут или кадмий, а также ртуть и мышьяк, могут содержаться в составе сплавов, однако также требуют особой осторожности, поскольку их также нельзя назвать безопасными. Кроме того, можно исключить и такие категории, как редкоземельные, тугоплавкие и рассеянные металлы, которые по разным причинам также не принимают в пунктах приёма цветмета.

 

Остаются лёгкие и тяжёлые металлы, как раз и представляющие наибольшую ценность для компаний, занимающихся приёмом и переработкой цветмета. И объясняется это весьма просто: попробуйте найти заказчика, например, на молибденовые или циркониевые заготовки. А вот медь, свинец, алюминий и их сплавы всегда были и остаются самым ходовым товаром. Именно вышеперечисленные металлы являются наиболее востребованными промышленными металлами, в том числе в таких отраслях, как электротехника, строительство, автомобилестроение и машиностроение. Что же касается цен на лом цветного металла и их сплавов (например, бронзу и латунь), то вы можете посмотреть их на нашем сайте. Добавим, что они одни из самых лучших по столице.

 

российские учёные нашли устойчивые к радиации соединения — РТ на русском

Российские учёные выявили новые органические материалы, которые способны выдерживать очень мощное радиационное облучение. Ими оказались соединения из углерода и лантаноидов — редкоземельных металлов. Исследователи выяснили, что подобные материалы могут применяться для создания надёжных приборов, неразрушимых даже вблизи ядерного взрыва. Химики отмечают, что в будущем органические лантаноиды могут также использоваться в АЭС нового типа, в которых энергия атомного ядра будет трансформироваться в поток электронов без выделения тепла.

Химики из Института металлоорганической химии имени Г.А. Разуваева Российской академии наук и Нижегородского государственного университета выявили материалы на основе углерода и редкоземельных металлов лантаноидов, которые устойчивы к сильному радиоактивному облучению. Об этом сообщается в журнале Nature. Работа проведена при поддержке Российского научного фонда.

Лантаноидами называют вещества из группы редкоземельных металлов, которые обладают порядковыми номерами от 57 до 71 в периодической системе химических элементов. Своё название они получили по первому элементу в этой группе под номером 57 — лантану. Благодаря особенностям электронного строения атомов этих металлов их соединения имеют ряд уникальных свойств.

Также по теме

Имитация полёта: учёные указали на возможные положительные эффекты от космической радиации

Коллектив российских исследователей изучил на примере крыс влияние галактических космических лучей на психоэмоциональное состояние и…

Главная и ранее неизвестная особенность органических материалов на основе лантаноидов — высокий уровень защиты от радиации, отмечают российские химики. Учёные подвергли образцы созданных из этих металлов веществ мощному излучению, полученному от распада радиоактивного изотопа урана. Общая доза поглощённой радиации составила 1300 грей, что почти в 1000 раз больше смертельной для человека. Под воздействием излучения цвет, форма, внешний вид и электрические параметры образцов не изменились.

«Оптоэлектронные материалы, как органические, так и неорганические, используются в различных приборах. Например, существует популярная технология создания дисплеев OLED, которая основана на работе полупроводников — органических светодиодов. Мы решили подвергнуть металлоорганические лантаноиды мощному излучению, подобному тому, что регистрируется в 100 метрах от эпицентра ядерного взрыва мощностью в 100 килотонн. Предполагалось, что соединение превратится в пыль, но, к нашему большому удивлению, оказалось, что все молекулы остались неизменными», — заявил в беседе с RT заведующий лабораторией химии редкоземельных элементов Института металлоорганической химии РАН Михаил Бочкарёв.

Устойчивость к облучению исследуемых металлорганических соединений оказалась почти на 50% выше, чем для неорганических веществ, использующихся в настоящее время для работы в условиях повышенной радиации. Использование новых материалов позволит создавать чувствительные электронные устройства, не подверженные воздействию мощного радиоактивного излучения, полагают исследователи. Лантаноиды можно использовать при конструировании приборов для работы в космических аппаратах или на атомных электростанциях, а устройства на основе этих соединений могут быть полезны на предприятиях по переработке и обогащению радиоактивных веществ и на территориях, подвергшихся заражению ими.

«Мы выяснили, что все оптоэлектронные свойства лантаноидных соединений будут проявляться и в условиях ионизирующего излучения — например, в активной зоне атомных реакторов. Это один возможный вариант использования», — отметил профессор Бочкарёв.

Исследователь отметил, что уникальные свойства лантаноидов открывают новые возможности их применения в атомной энергетике. Вместо современных АЭС в будущем могут использоваться атомные электростанции нового типа, в которых энергия атома будет трансформироваться в электрическую энергию без выделения тепла.

  • Параметры образцов лантаноидных соединений после мощного облучения не изменились
  • © Balasheva et al. / Scientific reports, 2019

«Лантаноидные соединения можно теоретически использовать для создания приборов, преобразующих атомную энергию в электрическую, минуя стадию нагревания. В современных АЭС при расщеплении ядер выделяется огромное количество энергии, нагревающей теплоноситель. На модельных приборах уже реализуется идея превращения энергии атомного ядра в поток электронов без выделения тепла. Так что мы уже можем пофантазировать о том, что появятся АЭС, работающие по этому новому принципу», — подытожил учёный.

Какие потребительские товары содержат радиоактивные материалы?

Различные потребительские товары содержат радиоактивные материалы. В некоторых случаях радиоактивный материал является рабочей частью изделия. В других случаях радиация присутствует из-за того, что некоторые компоненты содержат природные радиоактивные материалы.

Потребительские товары с радиоактивными компонентами или выбросами:

  • Детекторы дыма: большинство детекторов дыма для домашнего использования содержат америций-241, радиоактивный элемент.Детекторы дыма, если они не подделаны, практически не представляют опасности для здоровья; Способность детектора дыма спасать жизни намного превышает риски для здоровья от радиоактивных материалов. Для получения дополнительной информации о дымовых извещателях посетите сайт Americium в разделе Ионизационные дымовые извещатели.
  • Часы и наручные часы: некоторые светящиеся часы содержат небольшое количество водорода-3 (трития) или прометия-147. Старые часы и часы (сделанные до 1970 года) могут содержать краску с радием-226 на циферблатах и ​​цифрах, чтобы сделать их видимыми в темноте.Не открывайте эти предметы, так как радий может отслоиться и попасть внутрь или вдохнуть. Узнайте больше о тритии и радии на веб-странице Radionuclides.
  • Старые объективы фотоаппаратов: некоторые объективы фотоаппаратов 1950–1970-х годов включали торий в стекло, что позволяло иметь высокий показатель преломления при сохранении низкой дисперсии. Риск для здоровья от использования старых объективов камер невелик; излучение, получаемое при использовании камеры с торированным объективом, примерно равно естественному фону.
  • Кожухи газовых фонарей: более старые и некоторые импортные кожухи газовых фонарей генерируют свет путем нагревания тория (в основном тория-232). Если каминные полы газовых фонарей не используются в качестве основного источника света, считается, что радиационное воздействие от ториевых фонарей не оказывает значительного воздействия на здоровье.
  • Телевизоры и мониторы: телевизоры и мониторы с плоским экраном (например, LCD, OLED, плазма) не используют электронно-лучевые трубки (ЭЛТ) и, следовательно, не производят ионизирующего излучения. Старые телевизоры и компьютерные мониторы с ЭЛТ могут излучать рентгеновские лучи. Рентгеновское излучение ЭЛТ-мониторов не признано значительным риском для здоровья.
  • Лампы для загара и солярии: ультрафиолетовые лучи от ламп для загара и соляриев так же вредны для кожи, как и ультрафиолетовые лучи солнца. На самом деле требуются предупреждающие этикетки, которые начинаются со слов «ОПАСНОСТЬ — Ультрафиолетовое излучение». Вы можете узнать больше о стандартах производительности для этих устройств в Управлении по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA).
  • Керамика: керамические материалы, такие как плитка и глиняная посуда, могут содержать повышенные уровни природного урана, тория и/или калия.Во многих случаях активность сосредоточена в глазури. Если нет большого количества материала, уровень радиоактивности в этих продуктах вряд ли превысит естественный фоновый уровень. Тем не менее, некоторая старая посуда (например, посуда Fiesta® до 1972 года) может иметь радиоактивность, превышающую фоновый уровень; чтобы свести к минимуму риски для здоровья, вы можете не захотеть использовать эти кусочки для еды или питья.
  • Стекло: стеклянная посуда, особенно старинная стеклянная посуда желтого или зеленоватого цвета, может содержать легко обнаруживаемые количества урана.Такое урансодержащее стекло часто называют канареечным или вазелиновым стеклом. Отчасти коллекционерам нравится урановое стекло за привлекательное свечение, которое возникает, когда стекло подвергается воздействию черного света. Даже обычное стекло может содержать достаточно высокие уровни калия-40 или тория-232, чтобы их можно было обнаружить с помощью геодезического прибора. Однако радиация, полученная при использовании стеклянной посуды — даже канареечного или вазелинового стекла — вряд ли превысит уровень радиационного фона.
  • Удобрение
  • : Коммерческие удобрения предназначены для обеспечения различных уровней калия, фосфора и азота для поддержки роста растений.Такие удобрения могут быть измеримо радиоактивными по двум причинам: калий по своей природе радиоактивен, а фосфор может быть получен из фосфатной руды, содержащей повышенный уровень урана. Узнайте больше о радиоактивных материалах при производстве удобрений.
  • Знаки ВЫХОД: Некоторые знаки ВЫХОД содержат радиоактивный газ под названием тритий, что позволяет им светиться в темноте без электричества или батареек. Тритий, используемый в табличках «ВЫХОД», испускает слабое бета-излучение, вызывая свечение светоизлучающего соединения.Тритиевые таблички «ВЫХОД» не представляют непосредственной опасности для здоровья, так как бета-излучение можно остановить листом бумаги или одеждой. Однако тритиевые знаки «ВЫХОД» нельзя выбрасывать в обычный мусор. Для получения дополнительной информации о тритиевых знаках EXIT см. страницу Комиссии по ядерному регулированию, посвященную тритиевым знакам EXIT.

Узнайте больше о потребительских товарах, содержащих радиацию, на веб-странице RadTown «Источники радиации в потребительских товарах».

Для получения дополнительной информации о потребительских товарах, содержащих технологически усовершенствованный радиоактивный материал природного происхождения (TENORM), посетите веб-страницу TENORM Агентства по охране окружающей среды.

Вернуться к часто задаваемым вопросам о радиационной защите.

Связанные вопросы

Природные радиоактивные материалы NORM

(обновлено в апреле 2020 г.)

  • Радиоактивные материалы, которые встречаются в природе и в которых деятельность человека увеличивает воздействие ионизирующего излучения на людей, известны под аббревиатурой «НОРМ».
  • NORM является результатом такой деятельности, как сжигание угля, производство и использование удобрений, добыча нефти и газа.
  • Добыча урана подвергает тех, кто занимается NORM в урановом рудном теле.
  • Радон в домах является одним из случаев НОРМА, который может вызвать беспокойство и принять меры по его контролю с помощью вентиляции.

Все полезные ископаемые и сырье содержат радионуклиды природного происхождения. Наиболее важными для целей радиационной защиты являются радионуклиды в рядах распада U-238 и Th-232. Для большинства видов деятельности человека, связанных с полезными ископаемыми и сырьем, уровни облучения этими радионуклидами незначительно превышают нормальные фоновые уровни и не представляют опасности для радиационной защиты.Тем не менее, определенные виды трудовой деятельности могут привести к значительному усилению воздействия, которое, возможно, потребуется контролировать в соответствии с законодательством. Материал, вызывающий такое повышенное облучение, стал известен как радиоактивный материал природного происхождения (НОРМ).

NORM потенциально включает все радиоактивные элементы, обнаруженные в окружающей среде. Однако этот термин используется более конкретно для всех встречающихся в природе радиоактивных материалов, где деятельность человека увеличила вероятность облучения по сравнению с неизмененной ситуацией.Концентрации фактических радионуклидов могли быть повышены или не повышены; если они есть, может использоваться термин технологически усовершенствованная НОРМ (TENORM).

Долгоживущие радиоактивные элементы, такие как уран, торий и калий, и любые продукты их распада, такие как радий и радон, являются примерами NORM. Эти элементы всегда присутствовали в земной коре и атмосфере и концентрируются в некоторых местах, например, в урановых рудных телах, которые можно добывать. Термин НОРМ существует также для того, чтобы отличить «естественный радиоактивный материал» от антропогенных источников радиоактивного материала, таких как источники ядерной энергии и используемые в ядерной медицине, где, кстати, радиоактивные свойства материала могут сделать его полезным. Однако с точки зрения доз облучения человека такое разграничение совершенно условно.

Воздействие естественной радиации является причиной большей части годовой дозы облучения среднего человека (см. также документ «Ядерная радиация и воздействие на здоровье») и поэтому обычно не рассматривается как имеющее особое значение для здоровья или безопасности. Однако некоторые отрасли промышленности обрабатывают значительные количества NORM, которые обычно попадают в их потоки отходов или, в случае добычи урана, в хвостохранилище.Со временем, когда были выявлены потенциальные опасности NORM, эти отрасли стали все чаще подвергаться мониторингу и регулированию. Однако в нормативных актах NORM между отраслями и странами пока еще мало согласованности. Это означает, что материал, считающийся радиоактивными отходами в одном контексте, может не считаться таковым в другом. Кроме того, то, что может представлять собой низкоактивные отходы в ядерной отрасли, может совершенно не регулироваться в другой отрасли (см. ниже раздел о переработке и нормировании).

Аббревиатура TENORM, или технологически усовершенствованная NORM, часто используется для обозначения тех материалов, в которых уровень радиоактивности фактически увеличился или сконцентрировался в результате промышленных процессов. В данной статье рассматриваются некоторые из этих промышленных источников, и для простоты везде будет использоваться термин НОРМ.

За исключением добычи урана и всей связанной с ним деятельности по топливному циклу, отрасли, в которых, как известно, существуют проблемы с нормой нормирования, включают:

  • Угольная промышленность (добыча и сжигание)
  • Нефтегазовая промышленность (производство)
  • Добыча и выплавка металлов
  • Минеральные пески (редкоземельные минералы, титан и цирконий).
  • Производство удобрений (фосфатов)
  • Строительная промышленность
  • Переработка

Другая проблема НОРМ связана с воздействием радона в домах, особенно построенных на гранитной основе. Проблемы гигиены труда включают воздействие на летный экипаж более высоких уровней космического излучения, воздействие радона на гидов в пещерах, воздействие радона на шахтеров под землей и воздействие повышенных уровней радиации на рабочих в нефтегазовой промышленности и промышленности по добыче минеральных песков. в материалах, с которыми они работают.

Источники НОРМ

Перечень изотопов, дающих вклад в естественную радиацию, можно разделить на те материалы, которые поступают из-под земли (наземные источники – подавляющее большинство) и те, которые образуются в результате взаимодействия атмосферных газов с космическими лучами (космогенные).
Уровни NORM обычно выражаются одним из двух способов: беккерели на килограмм (или грамм) указывают уровень радиоактивности в целом или из-за определенного изотопа, а части на миллион (ppm) указывают концентрацию определенного радиоизотопа в материале.

Наземный НОРМ

Земной NORM состоит из радиоактивного материала, который выходит из земной коры и мантии, и где деятельность человека приводит к повышенному радиологическому облучению. Материалы могут быть исходными (например, уран и торий) или продуктами их распада, входящими в состав характерных цепочек распада, или калием-40. Двумя наиболее важными цепями, обеспечивающими нуклиды, важные для NORM, являются серия тория и серия урана:

.

Другим важным источником земной NORM является калий 40 (K-40).Долгий период полураспада К-40 (1,25 миллиарда лет) означает, что он все еще существует в измеримых количествах и сегодня. Он бета-распадает, в основном до кальция-40, и образует 0,012% природного калия, который в остальном состоит из стабильных К-39 и К-41. Калий является седьмым по распространенности элементом в земной коре, а К-40 составляет там в среднем 850 Бк/кг. Он содержится во многих продуктах питания (например, в бананах) и действительно выполняет важную диетическую потребность, попадая в наши кости. (У людей около 65 Бк/кг К-40, и поэтому вместе с этими продуктами они, соответственно, в небольшой степени радиоактивны.На человека массой 70 кг приходится 4400 Бк К-40 и 3000 Бк углерода-14. )

Космогенный НОРМ

Космогенный НОРМ образуется в результате взаимодействия между некоторыми газами в атмосфере Земли и космическими лучами и имеет отношение только к данной статье, поскольку полет является обычным видом транспорта. Поскольку большая часть космического излучения отклоняется магнитным полем Земли или поглощается атмосферой, очень небольшая часть достигает поверхности Земли, а космогенные радионуклиды вносят больший вклад в дозу на малых высотах, чем космические лучи как таковые.На больших высотах доза от обоих факторов увеличивается, а это означает, что жители гор и часто летающие люди получают более высокие дозы, чем другие. Для большинства людей космогенная НОРМ едва ли способствует дозе – возможно, несколько десятков микрозивертов в год. Напротив, земной NORM, особенно радон, составляет большую часть естественной дозы, обычно более 1000 микрозивертов (1 мЗв) в год. Некоторые из основных сопутствующих нуклидов показаны в таблице 1, причем углерод-14 важен для датирования ранней деятельности человека.

Таблица 1: Радиологические характеристики космогенной НОРМ

Нуклид режим распада период полураспада
С-14 β- 5700 г
H-3 (тритий) β- 12.32 г
На-22 β+ и электронный захват 2.6 лет
Бе-7 Электронный захват 53.22 д

НОРМ и космическое излучение составляют более 85% радиационного облучения «среднего человека». Большая часть баланса приходится на воздействие, связанное с медицинскими процедурами. (Облучение от ядерного топливного цикла, включая радиоактивные осадки в результате аварии на Чернобыльской АЭС, составляет менее 0,1%.)

Отрасли, производящие НОРМ

Угольная энергия – сжигание и зола

За прошедшие годы было много случаев, когда утверждалось, что угольные электростанции выбрасывают в окружающую среду больше радиоактивности (от НОРМ), чем было выброшено где-либо в ядерном топливном цикле. Несмотря на некоторые фактические основания, это утверждение, как правило, неверно сейчас, когда внедрение технологий сокращения выбросов – скрубберов, фильтров и десульфурации дымовых газов – позволяет улавливать твердые частицы из этого материала. Более летучие Po-210 и Pb-210 все еще улетучиваются. В Китае угольные электростанции являются основным источником радиоактивных выбросов в окружающую среду и, таким образом, вносят значительный вклад в увеличение НОРМ. (Ву и др. в НОРМ VII)

Большинство углей содержат уран и торий, а также продукты их распада и К-40.Общие уровни отдельных радионуклидов, как правило, невелики и обычно примерно такие же, как и в других породах вблизи угля, что варьируется в зависимости от региона и геологии. Повышенная концентрация радионуклидов в угле, как правило, связана с присутствием других тяжелых металлов и высоким содержанием серы. В таблице 2 представлены некоторые характеристические значения*, хотя в некоторых районах уголь может содержать значительно более высокие уровни, чем показано. Для сравнения, средняя радиоактивность земной коры составляет около 1400 Бк/кг, из них более половины приходится на К-40.

* Первые четыре столбца представляют четыре из 14 нуклидов в ряду распада урана, следующие два представляют два из 10 в ряду тория. (Для общей активности любого угля предположим, что они находятся в последовательном равновесии, поэтому умножьте U-238 на 14 и Th-232 на 10, затем добавьте K-40.)

Таблица 2: Активность радионуклидов НОРМ в угле (Бк/кг)

Страна У-238 Ра-226 Pb-210 По-210 Т-232 Ра-228 К-40
Австралия 8.5-47 19-24 20-33 16-28 11-69 11-64 23-140
Бразилия 72 72 72   62 62  
Китай Типовое 10-25, до 5600 Типовое 10-25, до 29 000  
Германия   10-145, пр. 32     10-63, пр. 21   10-700, пр. 225
(лигнит)   0-58     0-58   4-220
Греция (лигнит) 117-390 44-206 59-205     9-41  
Венгрия 20-480         12-97 30-384
Польша До 159, среднее 18         До 123, среднее 11 До 785
Румыния До 415, среднее 80 До 557, в среднем 126 До 510, сред. 210 До 580, сред. 262 До 170, сред. 62    
Великобритания 7-19 8-22     7-19   55-314
США 6-73 8. 9-59 12-78 3-52 4-21    

Источник: Серия технических докладов МАГАТЭ №. 419, Таблица VII (стр. 24)
IAEA NORM VII, стр. 8 для Китая
Дейл в ACARP 2006 дает среднее значение 370 Бк/кг для австралийского угля

Примечательно количество вовлеченных радионуклидов. Уголь США, Австралии, Индии и Великобритании содержит примерно до 4 частей на миллион урана, в Германии — до 13 частей на миллион, а в углях Бразилии и Китая — до 20 частей на миллион урана.Концентрации тория часто примерно в три раза выше, чем у урана.

При сжигании радионуклиды задерживаются и концентрируются в летучей золе и зольных остатках, причем в летучей золе обнаруживается большая концентрация. Концентрация урана и тория в шлаке и золе-уноса может быть до десяти раз выше, чем в сжигаемом угле, в то время как другие радионуклиды, такие как Pb-210 и К-40, могут концентрироваться в золе-уносе в еще большей степени. Около 99% летучей золы обычно остается на современных электростанциях (90% на некоторых старых).В то время как много летучей золы захоранивается в золоотвалах, многие из них используются в строительстве зданий. В таблице 3 приведены некоторые опубликованные данные о радиоактивности пепла. Использование летучей золы в бетоне имеет очевидные последствия.

На угольной электростанции в Китае было измерено количество аэрозоля полония-210, выбрасываемого дымовой трубой угольной электростанции, и было установлено, что оно составляет 257 МБк/ГВт/год. (Лю и др. в NORM VII)

Таблица 3: Активность радионуклидов НОРМ в угольных золах и шлаках (Бк/кг)

  Серия Уран, Ra-226 Ториевая серия К-40
Венгрия 200-2000 20-300 300-800
США 100-600 30-300 100-1200
Ясень германский 6-166 3-120 125-742
Германский шлак 68-245 76-170 337-1240
Австралия Итого: 2630
зольный унос 1680, зольный остаток 1410
Австралия: Новый Южный Уэльс Итого: 3200

Источник: Серия технических докладов МАГАТЭ №. 419, стр. 30; CSIRO для Австралии

В 2017 году Австралия экспортировала 372 млн тонн угля. При среднем содержании урана 0,9 млн-1 и тория 2,6 млн-1 к опубликованным данным по экспорту можно добавить не менее 330 тонн урана в год и 970 тонн тория.

В 2013 году в США для производства электроэнергии было использовано 858 млн тонн угля. При среднем содержании урана 1,3 млн-1 и тория 3,2 млн-1 производство электроэнергии на угле в США в том году дало 1100 тонн урана и 2700 тонн тория в угольной золе.В штате Виктория, Австралия, для производства электроэнергии ежегодно сжигается около 65 миллионов тонн бурого угля. Он содержит около 1,6 частей на миллион урана и 3,0-3,5 частей на миллион тория, следовательно, около 100 тонн урана и 200 тонн тория ежегодно закапываются на свалке в долине Латроб.

Очевидно, что даже при 1 части на миллион (ppm) U в угле содержится больше энергии в содержащемся уране (если его использовать в реакторе на быстрых нейтронах), чем в самом угле. Если бы уголь содержал 25 частей на миллион урана и этот уран использовался бы просто в обычном реакторе, он давал бы вдвое меньше тепловой энергии, чем уголь.

С повышением цен на уран уран в золе становится экономически значимым. В 1960-х и 1970-х годах из угольной золы в США было извлечено около 1100 т урана. Осуществимость зависит от сорта и состава золы – высокий расход кислоты делает извлечение нерентабельным.

В 2007 году Китайская национальная ядерная корпорация (CNNC) поручила компании Sparton Resources из Канады совместно с Пекинским испытательным институтом № 5 провести расширенные испытания по выщелачиванию урана из угольной золы в центральной части Юньнани.В начале 2007 года Sparton подписала соглашение с энергетической компанией Xiaolongtang Guodian из Юньнани о программе испытаний и, возможно, коммерциализации извлечения урана из угольной золы. Примерно в 250 км к юго-западу от Куньмина электростанции Сяолунтан, Далунтан и Кайюань, расположенные в пределах 20 км друг от друга, работают на угле из расположенного в центре открытого буроугольного рудника с высоким содержанием золы (20-30%) и очень высоким содержанием урана. . Содержание урана в углях колеблется примерно от 20 до 315 частей на миллион и в среднем составляет около 65 частей на миллион.Зола в среднем составляет около 210 частей на миллион U (0,021% U) — выше порогового уровня для некоторых урановых рудников. Золоотвал электростанции содержит более 1000 т урана, при ежегодном образовании 190 т урана. (Извлечение этого продукта кислотным выщелачиванием составляет около 70%.)

Совместное предприятие Yunnan Sparton New Environ-Tech Consulting Co (SNET) было создано для реализации «программ вторичного извлечения урана в Юньнани», особенно в Линкане, но сообщений о коммерческом извлечении урана не поступало. У Sparton также было соглашение об извлечении урана из угольной золы после извлечения германия в бассейнах Bangmai и Mengwang в Юньнани.Эта зола колеблется от 150 до более 4000 частей на миллион U (0,40% U), в среднем 250 частей на миллион U (0,025%). Спартону принадлежало 85% германиевой и угольной шахты Хуацзюнь, но уран здесь не упоминается. На сайте Sparton в конце 2014 года эти проекты не упоминались.

В Южной Африке в рамках проекта HolGoun Uranium and Power Project изучалось извлечение урана из угольного месторождения Спрингбок-Флэтс, которое, по оценкам, содержит 84 000 тонн урана с содержанием урана от 0,06 до 0,10%. В рамках проекта изучается возможность добычи низкосортного угля с использованием это для запуска обычной электростанции и извлечения урана из остаточной золы.

В Австралии Совет по землям аборигенов Нового Южного Уэльса подал заявку на получение лицензии на разведку урана на четырех крупных угольных золоотвалах, примыкающих к электростанциям.

Добыча угля

Добыча угля сама по себе также приводит к потенциальной проблеме NORM. Уголь можно добывать как в карьерах, так и в подземных шахтах, при этом образуется значительное количество пустой породы и дренажных вод, которые могут иметь повышенный уровень радиоактивности. Подземные угольные шахты подвержены повышенным уровням радона, в то время как повышенные уровни радия и К-40 можно обнаружить в горных породах и почве. Отложения, сбрасываемые со сточными водами в окружающую среду, были измерены с активностью до 55 000 Бк/кг Ra-226 и 15 000 Бк/кг Ra-228. (МАГАТЭ, 2003 г., Технический отчет 419)

Обследование 44 китайских угольных шахт (40 из которых работали под землей) показало, что концентрация радона в 15% из них превышала 1000 Бк/м 3 . (Протоколы NORM VII, МАГАТЭ, 2015 г.)

Добыча нефти и газа

Анализ нефти и газа из множества различных скважин показал, что долгоживущие изотопы урана и тория не мобилизуются из горных пород, которые их содержат.Однако Ra-226, Ra-224, Ra-228 и Pb-210 подвижны и появляются в основном в воде, образующейся при добыче нефти и газа. Эти изотопы и их радиоактивные продукты могут затем осаждаться из раствора вместе с сульфатными и карбонатными отложениями в виде накипи или шлама в трубах и связанном с ними оборудовании. Радон-222 является непосредственным продуктом распада радия-226 и преимущественно следует за газопроводами. Он распадается (через несколько быстрых стадий) до Pb-210, который поэтому может образовываться в виде тонкой пленки в газоэкстракционном оборудовании.

Сообщаемый уровень радиоактивности значительно варьируется в зависимости от радиоактивности пород-коллекторов и солености воды, добываемой совместно из скважины. Чем выше соленость, тем больше NORM может быть мобилизовано. Поскольку соленость часто увеличивается с возрастом скважины, старые скважины, как правило, демонстрируют более высокие уровни NORM, чем более молодые. В таблице 4 приведены характеристики НОРМ, образующихся при добыче нефти и газа, и некоторые ориентировочные измерения концентраций.

Таблица 4: НОРМ по добыче нефти и газа

Радионуклид Природный газ Бк/м 3 Пластовая вода Бк/л Жесткая окалина Бк/кг Шлам Бк/кг
У-238   трассировка 1 — 500 5 — 10
Ра-226   0.002 — 1200 100 — 15 миллионов 50 — 800 000
По-210 0,002 — 0,08   20 — 1500 4 — 160 000
Пб-210 0,005 — 0,02 0,05 — 190 20 — 75 000 10 — 1,3 миллиона
Рн-222 5 — 200 000      
Т-232   трассировка 1 — 2 2 — 10
Ра-228   0. 3 — 180 50 — 2,8 млн 500 — 50 000
Ра-224   0,05 — 40    

Источник: IAEA 2003, Safety Report Series 34.

Если весы имеют активность 30 000 Бк/кг, они считаются «загрязненными» в соответствии с правилами штата Виктория. Это означает, что для шкалы Ra-226 (серия распада девяти потомков) уровень самого Ra-226 составляет 3300 Бк/кг.Для шкалы Pb-210 (три серии распада) уровень составляет 10 000 Бк/кг. Эти цифры относятся к масштабу, а не к общей массе труб или другого материала (см. раздел «Утилизация» ниже). Аналитический отчет за 2010 год показывает отложения Pb-210 на уровне 18,6 МБк/кг из трубопровода в Канаде.

Для систем нагнетания морской воды совсем недавно обнаружилась еще одна проблема НОРМ: отложения биопленки, фиксирующие значительные количества урана морской воды.

Фрекинг (гидроразрыв пласта) для добычи газа выделяет значительные НОРМ в некоторых геологических средах, как в буровом шламе, так и в воде. В США сланцы Marcellus в Пенсильвании, Нью-Йорке и Западной Вирджинии (черные сланцы) обычно имеют активность около 370 Бк/кг, включая высокие уровни радия-226, что дает до 625 Бк/л в рассоле и до 66 Бк/л. в других вода вернулась на поверхность. Данные Геологической службы США по рассолу составляют 377 Бк/л Ra-226 и 46 Бк/л Ra-228. Другие отчеты относили сточные воды здесь к стандарту питьевой воды (0,185 Бк / л) и говорили, что это в 300 раз превышает предельные значения Комиссии по ядерному регулированию для сброса промышленных сточных вод.

NORM в нефтегазовой отрасли создает проблемы для рабочих, особенно во время технического обслуживания, транспортировки и переработки отходов, а также вывода из эксплуатации. В частности, отложения и пленки свинца-210 как бета-излучателя вызывают беспокойство только тогда, когда обнажаются внутренние части трубы. Внешнее облучение из-за НОРМ в нефтегазовой промышленности, как правило, достаточно низкое, чтобы не требовать защитных мер, гарантирующих, что работники не превысят свои пределы годовой дозы (например, установленные основными стандартами безопасности МАГАТЭ). Внутреннее воздействие может быть сведено к минимуму с помощью правил гигиены.

Металлургия и плавка

Добыча и переработка металлических руд, отличных от урана, также может привести к образованию большого количества отходов NORM. Эти отходы включают рудные хвосты и металлургический шлак, некоторые из которых содержат повышенные концентрации урана, тория, радия и продуктов их распада, которые изначально были частью технологической руды. Как и в случае с углем, встречаемый уровень NORM варьируется в зависимости от региона и геологической формации.Обычно радиоактивность отходов может достигать порядка тысяч беккерелей на килограмм, т.е. 3500 Бк/кг U-238 и 8800 Бк/кг Pb-210 в медных хвостохранилищах Южной Африки. Только металлы специального назначения и редкоземельные металлы выходят за рамки этого. Они обсуждаются ниже.

Воздействие радона часто является проблемой в металлургических рудниках, и обследование 25 подземных рудников в Китае показало, что шесть из них имеют концентрацию радона выше контрольного предела 1000 Бк/м 3 . На всех металлургических рудниках среднегодовая эффективная доза от радона и его производных составила 7.75 мЗв.

Минеральные пески

Минеральные пески содержат циркон, ильменит, рутил, ксенотим и монацит. Эти полезные ископаемые добываются во многих странах, и производство составляет миллионы тонн в год циркония и титана (из рутила и ильменита), хотя торий, олово и редкоземельные элементы связаны. Аспект NORM обусловлен монацитом — редкоземельным фосфатом, содержащим различные редкоземельные минералы (особенно церий и лантан) и 5-12% (обычно около 7%) тория, и ксенотимом — иттрийфосфатом со следами урана и тория.

Минералы в песках подвергаются гравитационному концентрированию, а некоторые концентраты значительно радиоактивны, до 4000 Бк/кг. Большая часть этого NORM попадает в потоки отходов от переработки полезных ископаемых (часто включая монацит), и поэтому, за исключением циркона, конечный продукт сам по себе не содержит NORM. Однако иногда ниобий и тантал извлекаются из потока отходов, а остатки могут использоваться либо для захоронения отходов, либо на строительных площадках, где существует вероятность воздействия на население.

Таблица 5: Радиоактивность в минеральных песках и продуктах

  Торий Уран
  частей на миллион Бк/кг частей на миллион Бк/кг
Руда 5-70 40-600 3-10 70-250
Тяжелый минеральный концентрат 80-800 600-6600 <10-70 <250-1700
Ильменит 50-500 400-4100 <10-30 <250-750
Рутил <50-350 <400-2900 <10-20 <250-500
Циркон 150-300 1200-2500 150-300 3700-7400
Концентрат монацита 10 000–55 000 80 000–450 000 500-2500 12 000–60 000
Хвосты переработки (включая монацит) 200-6000 1500-50 000 10-1000 250-25 000

Серия технических отчетов МАГАТЭ №. 419, стр. 84. НОРМ VII сообщил о 29 000 Бк/кг Th-232 для циркона в Нигерии

См. также Приложение: Минеральные пески

Более 95% рынка циркония требует его в форме циркона (силиката циркония). Этот минерал встречается в природе и добывается, требуя небольшой обработки. Он используется главным образом в литейном производстве, производстве огнеупоров и керамической промышленности. Цирконы обычно имеют активность до 10 000 Бг/кг U-238 и Th-232. Обычно не предпринимается никаких попыток удалить радионуклиды из циркона, поскольку это нерентабельно.Поскольку циркон используется непосредственно в производстве огнеупорных материалов и глазури, продукты будут содержать одинаковое количество радиоактивности. Более высокие концентрации могут быть обнаружены в диоксиде циркония (оксид циркония), который производится путем высокотемпературного плавления циркона для отделения кремнезема. Производство металлического циркония включает процесс хлорирования для преобразования оксида в хлорид циркония, который затем восстанавливается до металла.

При добыче и измельчении циркона необходимо следить за низким уровнем запыленности.Затем, когда циркон плавится при производстве огнеупоров или керамики, необходимо собирать кремнеземную пыль и пары. Он может содержать более летучие радионуклиды Pb-210 и Po-210, и сбор этих газов приводит к загрязнению трубопроводов и фильтров. Основной радиологической проблемой является профессиональное воздействие этих радионуклидов в переносимой по воздуху пыли на перерабатывающем предприятии. Отходы, образующиеся при производстве диоксида циркония/циркония, могут содержать большое количество Ra-226, представляющего опасность гамма-излучения, и отходы должны храниться в металлических контейнерах в специальных хранилищах.Порошки из фильтров, используемых при производстве диоксида циркония, показали содержание 200 000 Бк/кг Pb-210 и 600 000 Бк/кг Po-210.

Производство жести

Олово иногда является побочным продуктом производства минерального песка. Шлак от выплавки олова часто содержит высокие уровни ниобия и тантала и поэтому может служить сырьем для их извлечения. Он также обычно содержит повышенный уровень радионуклидов.

Тантул и ниобий

Тантал обычно встречается с химически подобным ниобием, часто в танталите и колумбите, колтане (колумбит + танаталит) или полихлоре (ниобий).Танталовые руды, часто добываемые из пегматитов, содержат более сотни минералов, некоторые из которых содержат уран и/или торий. Следовательно, добытые руда и концентрат содержат в своей кристаллической решетке как они, так и продукты их распада. Концентрация танталовых минералов обычно осуществляется гравитационными методами (как и в случае с минеральными песками), поэтому радиоизотопные примеси, связанные с решеткой, если они присутствуют, будут сообщаться с концентратом.

Хотя это не имеет большого радиологического значения для перерабатывающего предприятия, танталовые концентраты, отгружаемые клиентам, иногда превышают порог Транспортного кодекса в 10 кБк/кг, что требует декларирования и некоторых специальных документов, маркировки и процедур обработки. Некоторые достигают 75 кБк/кг.

Уровень радиоактивности ниобиевых шлаков

может превышать 100 кБк/кг. Средние концентрации активности, связанные с мелкомасштабной кустарной добычей и переработкой колумбита-танталита (колтана), осуществляемой вручную в Руанде, составляют 600 Бк/кг для руды и порядка 1000–2000 Бк/кг для переработанного материала. (НОРМ VII)

Крупнейшими производителями тантала являются Австралия и Африка, большая часть ниобия поступает из Бразилии.

Редкоземельные элементы

Редкоземельные элементы (РЗЭ) химически очень похожи на уран и торий, они часто встречаются в сочетании с этими радионуклидами.

Редкоземельные элементы (РЗЭ) представляют собой набор из семнадцати химических элементов в периодической таблице, в частности, пятнадцать смежных лантаноидов, а также более легкие скандий и иттрий. Скандий и иттрий считаются РЗЭ, поскольку они, как правило, встречаются в тех же рудных месторождениях, что и лантаноиды, и проявляют сходные химические свойства. Большинство РЗЭ не являются редкими. Однако из-за своих геохимических свойств минералы РЗЭ обычно рассеяны и не часто встречаются в концентрированных и экономически пригодных формах.РЗЭ часто встречаются вместе, и их трудно разделить. Многие содержат торий, а некоторые связаны с ураном. Монацит включает церий, а также торий и связанные с ним легкие РЗЭ, ксенотим включает иттрий и тяжелые РЗЭ.

Производство РЗЭ сопровождается производством больших объемов гидроксида тория и остатков, содержащих радиоактивный свинец и радий. В Китае на временном складе находится 30 000 тонн остатков НОРМ. Монациты образуются в фосфатных пегматитах, поэтому извлечение редкоземельных элементов иногда связано с добычей фосфатов.

В угольном месторождении Линцан к юго-западу от Куньмина в Китае бурый уголь обогащен ураном (от 100 до 4960 Бк/кг, в среднем 1200), но не торием или калием. Уголь сжигается в доменных печах, а летучая зола, удаляемая из рукавных фильтров, является источником концентратов редкоземельных элементов в количестве 2,32% по сравнению с 0,053% в исходном угле. Радионуклиды (кроме Pb и Po) в основном содержатся в зольных остатках, а также в летучей золе. В атмосферу выбрасывается около 1% летучей золы и много летучих радионуклидов.В 2010 г. активность в угле составляла около 58 ГБк для каждого радионуклида в ряду распада урана, а в виде летучих, выбрасываемых в атмосферу заводом, – 15,5 ГБк для U-238 (26% исходного в угле), 11,7 ГБк для Ra-226 (21%), 41,4 ГБк для Pb-210 (71%) и 50,7 ГБк для Po-210 (89%), плюс очень небольшое количество в летучей золе. Выброс радионуклидов с отходящими газами был намного больше, чем количество, содержащееся в летучей золе. (Ву и др. в NORM VII)

См. также документ: Уран из редкоземельных месторождений

Производство урана

Хотя обычно это не считается НОРМ, отходы от начального этапа ядерного топливного цикла до изготовления топлива могут рассматриваться как НОРМ, открывая больше возможностей для захоронения.Такой материал включает оксиды урана. Воздействие радона также является проблемой на урановых рудниках.

Производство фосфатов и удобрений

Фосфатная руда, используемая в качестве удобрения, является основным НОРМОМ из-за содержания как урана, так и тория. Фосфат является обычным химическим компонентом удобрений. В основном его добывают из апатитовых и фосфатных пород (фосфоритов), в которых концентрация фосфатов увеличилась в результате осадочных, магматических, выветривания и биологических процессов. В этих процессах также можно концентрировать уран, так что высокое содержание фосфатов обычно совпадает с высоким содержанием урана (50-300 частей на миллион).Торий более вероятно присутствует в магматических фосфоритах. Радиоактивность этих руд (из-за урана, тория и радия) может достигать 10 000 Бк/кг. Значительные операции по добыче фосфатов осуществляются во многих странах, при этом большие объемы добычи производятся в США, Марокко и Китае, а общий мировой объем добычи в 2007 г. составил 156 млн тонн.

Таблица 6: Концентрация радионуклидов НОРМ в фосфатных породах

Страна Уран (Бк/кг) Торий (Бк/кг) Ra-226 (Бк/кг) Ra-228 (Бк/кг)
США 259-3700 3. 7-22 1540  
США: Флорида 15:00-19:00 16-59 1800  
Бразилия 114-880 204-753 330-700 350-1550
Чили 40 30 40  
Алжир 1295 56 1150  
Марокко 15:00-17:00 10-200 15:00-17:00  
Сенегал 1332 67 1370  
Тунис 590 92 520  
Египет 1520 26 1370  
Иордания 13:00-18:50      
Австралия 15-900 5-47 28-90

источник: Серия технических отчетов МАГАТЭ №. 419, стр.90

Фосфорная кислота является промежуточным этапом почти во всех применениях фосфатов. Производство требует сначала обогащения руды с последующим кислотным выщелачиванием и разделением. В целом стадия обогащения не приводит к снижению НОРМ в руде.

Обработка серной кислотой приводит к получению гипса (фосфогипса), в котором сохраняется около 80 % Ra-226, 30 % Th-232 и 14 % U-238. Это означает, что содержание урана и тория увеличивается примерно до 150% от стоимости обогащенной руды, что делает его значительным НОРМОМ.Этот гипс можно либо продать, либо утилизировать. В США использование фосфогипса с радиоактивностью более 370 Бк/кг запрещено Управлением по охране окружающей среды. Гипс можно складывать в кучи или сбрасывать в реки и море. Возможно некоторое вымывание из материала. Отходы гипса могут иметь уровень радиоактивности до 1700 Бк/кг. Отложения сернокислотного процесса образуются в трубах и системах фильтрации заводов и нуждаются в периодической очистке или замене. Хотя эти отходы намного меньше по объему, чем гипс, они могут быть гораздо более радиоактивными – даже более 1 МБк/кг.

Переработка фосфатов иногда приводит к измеримым дозам облучения людей. Фосфатные породы, содержащие до 120 частей на миллион U, использовались в качестве источника урана в качестве побочного продукта — около 17 000 тонн урана в США, и, вероятно, будут использоваться снова.

См. также статью Уран из фосфатных месторождений.

Таблица 7: Концентрация радионуклидов в удобрениях (Бк/кг)

Продукты У-238 Ра-226 Т-232
Фосфорная кислота 1200-1500 300
Нормальный суперфосфат 520-1100 110-960 15-44
Тройной суперфосфат 800-2160 230-800 44-48
Моноаммонийфосфат 2000 20 63
Диаммонийфосфат 2300 210 <15
Дикальцийфосфат 740 <37
ПК удобрение 410 370 <15
Удобрение NP 920 310 <30
Удобрение NPK 440-470 210-270 <15

Источник: Серия технических докладов МАГАТЭ №. 419, стр.100

Европейское производство удобрений привело к сбросу фосфогипса, содержащего около 4 ТБк/год Ra-226, Pb-210 и Po-210, в Северное море и Северную Атлантику. Это сократилось примерно вдвое по сравнению с 1990-ми годами и уступило место по радиоактивности морской добыче нефти и газа в водах Норвегии и Великобритании, выбрасывая более 10 ТБк/год Ra-226, Ra-228 и Pb-210. Это означает, что вместе они дают 95% альфа-активных сбросов в эти воды (на два порядка больше, чем атомная промышленность, и при этом НОРМ имеют более высокую радиотоксичность).

Строительные материалы

Строительные материалы могут содержать повышенные уровни радионуклидов, включая, в частности, Ra-226, Th-232 и K-40, которые в совокупности составляют основу подхода, основанного на индексе концентрации активности (ACI), принятом во всей Европе. K-40 является наиболее значительным в опубликованных австралийских данных: до 4000 Бк/кг в природном камне и 1600 Бк/кг в глиняных кирпичах и бетоне. Кирпичи также могут содержать до 2200 Бк/кг Ra-226 (Cooper 2005).

Рекомендации по концентрации активности для использования остатков NORM в строительстве зданий были разработаны с использованием подхода ACI, и материалы были классифицированы по трем категориям в зависимости от того, является ли доза ниже 0.5 мЗв/год (неограниченное использование), от 0,5 до 1 мЗв/год (использование ограничено дорогами, мостами, плотинами или, с разбавлением, малонаселенными зданиями) или более 1 мЗв/год (запрещенное использование). Эти уровни соответствуют концентрации эквивалентной активности ниже 350 Бк/кг (и ниже 200 Бк/кг Ra-226), от 350 до 1350 Бк/кг (200-1000 Бк/кг Ra-226) и выше 1350 Бк/кг (1000 для Ra-226). Ра-226) соответственно.

Гранит, широко используемый в качестве облицовки городских зданий, а также в архитектуре домов, содержит в среднем 3 ppm (40 Бк/кг) урана и 17 ppm (70 Бк/кг) тория.Измерения радиации на гранитных поверхностях могут показать уровни, аналогичные тем, которые наблюдаются в хвостохранилищах низкосортных урановых рудников. В таблице 8 показаны некоторые зарегистрированные концентрации активности строительных материалов. Однако также были зарегистрированы некоторые экстремальные значения, превышающие эти значения.

Таблица 8: Концентрации активности НОРМ в строительных материалах (Бк/кг)

Материал Ра-226 Т-232 К-40
Бетон 1-250 1-190 5-1570
Газобетон 109818 <1-220 180-1600
Глиняный кирпич 1-200 1-200 60-2000
Силикатный кирпич и песчаник 18415 10959 5-700
Природные строительные камни 1-500 1-310 767011
Натуральный гипс <1-70 <1-100 7-280
Цемент 7-180 7-240 24-850
Плитка 30-200 20-200 160-1410
Фосфогипс 4-700 19360 25-120
Доменный шлак и цемент 30-120 30-220

источник: Серия технических отчетов МАГАТЭ №. 419, стр. 104

ЕС поощряет использование остатков НОРМ в строительных материалах при условии, что мощность дозы от гамма-облучения от них не превышает 1 мЗв/год. Угольная зола и плавильный шлак являются важным компонентом строительных материалов в Китае.

Переработка и НОРМ

В 2015 году МАГАТЭ (НОРМ VII) заявило, что по-прежнему отсутствует гармонизация национальных подходов к обращению с остатками НОРМ. Тем не менее, признание необходимости минимизации отходов НОРМ за счет переработки остатков НОРМ или их использования в качестве побочных продуктов (с разбавлением при необходимости) продолжает расти.Некоторые национальные органы в настоящее время активно продвигают этот подход вместо того, чтобы препятствовать или запрещать его, как в прошлом. Это включает использование в строительных материалах при референтном уровне облучения 1 мЗв/год.

Более ранние рекомендации МАГАТЭ по классификации освобожденных отходов (, т.е. ниже низкоактивных и, следовательно, не требующих каких-либо специальных установок для захоронения) составляют от 10 Бк/г до 1 МБк/г для «умеренных количеств» — в зависимости от радионуклида. рассматриваемых и шансов облучения населения (Радиационная защита и безопасность источников излучения: Международные основные стандарты безопасности, МАГАТЭ, июль 2014 г.), однако на практике категоризация отходов во многом определяется тем, откуда они поступают.

Например, стальной лом с газовых заводов может быть переработан, если его радиоактивность составляет менее 500 000 Бк/кг (0,5 МБк/кг) (уровень исключения). Однако этот уровень в тысячу раз выше, чем уровень допуска для переработанного материала (как стали, так и бетона) из атомной промышленности! Все, что выше 500 Бк/кг, не может быть освобождено от регулирующего контроля для переработки. Текущие уровни очистки от основных норм безопасности (ОНБ) МАГАТЭ определяют 1 Бк/г для естественных радионуклидов серии U-238, находящихся в долговременном равновесии с потомками, и то же самое для радионуклидов серии Th-232.Уровни очистки ОНБ МАГАТЭ для объемных рециркулируемых объемов: Fe-55 1 МБк/кг, Co-60m 1 МБк/кг, Ni-63 100 кБк/кг, C-14 1 кБк/кг, Cs-137 0,1 кБк/кг , Ra-226 1 кБк/кг.

Эксперты по снятию с эксплуатации все больше обеспокоены разрабатываемыми в Европе двойными стандартами, которые допускают в 30 раз большую мощность дозы от неядерных переработанных материалов, чем от материалов, не связанных с атомной промышленностью. Что касается фактических пределов дозы, то для перерабатываемых нефти и газа применяется ограничение индивидуальной дозы от 0,3 до 1,0 мЗв/год, и 0.01 мЗв/год для выброса материалов с таким же излучением от атомной промышленности.

Опасения возникают из-за очень больших количеств НОРМ, требующих переработки или удаления из многих источников. Крупнейшим потоком отходов NORM является угольная зола, ежегодно образующаяся во всем мире в объеме 280 миллионов тонн и содержащая U-238 и все его негазообразные продукты распада, а также Th-232 и его дочерние продукты. Обычно это просто закапывают. Однако двойной стандарт означает, что один и тот же радионуклид в той же концентрации может быть либо направлен на глубокое захоронение, либо выпущен для использования в строительных материалах, в зависимости от того, откуда он поступает. Предельная доза в 0,3 мЗв/год по-прежнему составляет лишь одну десятую от большинства естественных фоновых уровней и на два порядка ниже, чем дозы, получаемые в естественных условиях многими людьми, не страдающими от явных болезненных последствий.

Основным радионуклидом в металлоломе нефтегазовой промышленности является радий-226 с периодом полураспада 1600 лет при распаде до радона. В лом атомной промышленности входят кобальт-60 и цезий-137 с гораздо более коротким периодом полураспада. Применение предела дозы 0,3 мЗв/год приводит к уровню очистки от радия-226 в 500 Бк/кг для нефтяного/газового лома по сравнению с 10 Бк/кг для ядерного материала.

В 2011 году 16 выведенных из эксплуатации парогенераторов канадской компании Bruce Power должны были быть отправлены в Швецию для утилизации. Хотя Канадская комиссия по ядерной безопасности (CNSC) одобрила планы Брюса Пауэра в 2011 году и подтвердила, что переработка парогенераторов является прекрасным примером ответственной и безопасной практики обращения с ядерными отходами, в то время это вызвало общественный спор, и после аварии на АЭС Фукусима планы по этому вопросу отгрузка была отложена. Каждый из этих парогенераторов имел длину 12 м и 2.диаметром 5 м, массой 100 т, содержал около 4 г радионуклидов с активностью около 340 ГБк. Экспозиция составила 0,08 мЗв/ч на расстоянии 1 метр. Они были классифицированы как низкоактивные отходы (НАО). Studsvik в Швеции будет перерабатывать большую часть металла и возвращать около 10% от общего объема в виде НАО для захоронения в Онтарио. Остаток будет ниже 100 Бк/кг, что, по-видимому, является уровнем очистки.

Исправление старых сайтов

Обычно целью является уровень очистки почвы от 0,5 до 1 Бк/г, хотя для жилых земель в Великобритании 0.1 Бк/г – требуемый уровень. Материал выше целевого уровня отправляется на свалку, а все, что превышает 100 Бк / г, необходимо захоронить. В таких ситуациях тяжелые металлы могут вызывать большее беспокойство, чем радионуклиды. После аварии на Фукусиме большие территории были загрязнены в основном цезиевыми осадками. В 2016 году правительство объявило, что на материалы с содержанием цезия менее 8 Бк/г больше не будут распространяться ограничения в отношении утилизации.

Радон

Радий-226 — один из продуктов распада урана-238, широко распространенного в большинстве горных пород и почв.При распаде этого радия образуется радон-222, инертный газ с периодом полураспада почти 4 дня. (Радий-224 является продуктом распада тория и распадается на радон-220, также известный как торон, с периодом полураспада 54 секунды). дочерние продукты, твердые и очень недолговечные, велика вероятность его распада при вдыхании или при вдыхании дочерних продуктов радона в пыли. Альфа-частицы в легких опасны.

Обычно облучение радоном и его дочерними продуктами составляет половину индивидуальной дозы облучения, что делает его самым большим фактором.Этот радон поступает из-под земли, на воздействие которого влияют такие факторы, как местная география, конструкция здания и образ жизни. Уровни радона в воздухе колеблются от 4 до 20 Бк/м 3 . Уровни радона внутри помещений вызывают большой интерес с 1970-х годов, и в США они составляют в среднем около 55 Бк/м 3 , при уровне действия EPA 150 Бк/м 3 . Уровни в скандинавских домах примерно в два раза выше, чем в среднем по США, а в австралийских домах — в среднем в пять раз меньше, чем в США. Уровни до 100 000 Бк/м 3 были измерены в домах США.В пещерах, открытых для публики, были измерены уровни до 25 000 Бк/м 3 . Японское исследование 3000 жителей, проживающих в районе с 60 Бк/м 3 радона вблизи горячих источников Мисаса, не выявило различий в состоянии здоровья. МКРЗ рекомендует поддерживать уровень радона на рабочем месте ниже 300 Бк/м 3 , что эквивалентно примерно 10 мЗв/год.

На рис. 1 показана карта некоторых уровней радиационного фона, измеренных в некоторых частях Европы. Во многом это связано с радоном.

Рисунок 1: Естественный радиационный фон в некоторых частях Европы (источник: Gonzalez 2011)

Радон также встречается в природном газе в концентрации до 37 000 Бк/м 3 , но к тому времени, когда он попадает к потребителям, радон в значительной степени разлагается.Однако твердые продукты распада затем загрязняют газоперерабатывающие заводы, и это проявление НОРМ является проблемой гигиены труда, как обсуждалось выше.

Воздействие радона является проблемой при некоторых видах горнодобывающей деятельности, особенно при добыче урана, поэтому необходимо обеспечить хорошую вентиляцию, чтобы снизить воздействие на рабочем месте, и необходимо контролировать уровни.

Источники:
Australian Nuclear Forum Inc., Информационный документ № 1, август 2002 г., Микроэлементы в углях Австралии,
Аргоннская национальная лаборатория, веб-страница программы по естественным радиоактивным материалам (NORM) на веб-сайте Отдела наук об окружающей среде (www.evs.anl.gov), последний раз по состоянию на июль 2011 г.
Веб-страница Консультативного совета по радиационному здоровью и безопасности Австралийского агентства по радиационной защите и ядерной безопасности (Arpansa), посвященная естественным радиоактивным материалам, последний раз по состоянию на июль 2011 г.
Брукхейвенская национальная лаборатория, веб-сайт Национального центра ядерных данных http://www.nndc.bnl.gov/, по состоянию на июль 2011 г.
Купер, М. Б. 2005 г. Естественно встречающиеся радиоактивные материалы (НОРМ) в промышленности Австралии — Обзор текущих запасов и будущих поколений, ERS-006, Отчет, подготовленный для Консультативного совета по радиационной безопасности и здоровью
Веб-сайт Организации научных и промышленных исследований Содружества (CSIRO) (www.csiro.au), Микроэлементы в австралийских экспортных энергетических углях. Цифры средних концентраций урана и тория в австралийском угле приведены в информационных бюллетенях по урану в австралийских экспортных энергетических углях и тория в австралийских экспортных энергетических углях
. Дейл, Л., Микроэлементы в угле, Исследовательская программа Австралийской угольной ассоциации (ACARP), Отчет № 2 (октябрь 2006 г.)
Эйзенбуд, М .; и Гезелл, Т. Ф. 1997, Радиоактивность окружающей среды из природных, промышленных и военных источников, четвертое издание: из природных, промышленных и военных источников, Academic Press (ISBN: 9780122351549)
Европейская комиссия (Генеральный директорат по окружающей среде, радиационной защите) 2003 г., Радиационная защита 132: МАРИНА II, Обновление проекта МАРИНА о радиационном облучении Европейского сообщества в результате радиоактивности в морских водах Северной Европы
Европейская комиссия (Генеральный директорат по энергетике и транспорту), 2003 г. Радиационная защита 135: Выбросы и контроль доз от предприятий NORM Европейского Союза: Оценка текущей ситуации и предложение по согласованному подходу Сообщества, Том 1: Основной отчет.
Директива Совета Европейского Союза 2013/59/Евратом, http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=OJ:L:2014:013:0001:0073:EN:PDF
Габбард, А. 1993, Сжигание угля: ядерные ресурсы или опасность?, Обзор национальной лаборатории Ок-Риджа, Vol. 26, № 3 и 4
Гудинг, Т.Д.; Смит, К.Р.; Сир, Л.К. 2006 г., Радиологическое исследование золы пылевидного топлива (PFA) британских угольных электростанций, совместный документ Агентства по охране здоровья и Ассоциации качественной золы Соединенного Королевства (UKQAA), представленный на конференции UKQAA по технологиям золы в 2006 г. (AshTech 2006). в Бирмингеме, Великобритания, 15-17 мая 2006 г.
Гонсалес, А, Дж., 2011 г., Радиационная защита, презентация на мероприятии Всемирного ядерного университета «Ключевые проблемы мировой атомной промышленности сегодня», Улан-Батор, Монголия.
Международное агентство по атомной энергии, 2014 г., Радиационная защита и безопасность источников излучения: Международные основные стандарты безопасности, STI/PUB/1578 (июль 2014 г.)
Международное агентство по атомной энергии, Естественно встречающиеся радиоактивные материалы (НОРМ VII): материалы международного симпозиума Пекин, Китай, 22–26 апреля 2013 г., STI/PUB/1664, ISBN 97840145 (январь 2015 г.)
Международное агентство по атомной энергии, Степень загрязнения окружающей среды радиоактивными материалами природного происхождения (НОРМ) и технологические варианты смягчения последствий, Серия технических отчетов №419, STI/DOC/010/419, ISBN: 25038 (декабрь 2003 г.)
Международное агентство по атомной энергии, 2003 г., Радиационная защита и управление
Радиоактивные отходы в нефтегазовой промышленности, Серия отчетов по безопасности № 419, STI/PUB/1171 (ISBN: 40037)
Макбрайд и др., 1977 г., Радиологическое воздействие аэрозольных выбросов угольных и атомных электростанций, Окриджская национальная лаборатория, ORNL-5315
Мишра, Калифорнийский университет, 2004 г., Журнал «Радиоактивность окружающей среды», том 72, выпуски 1–2, страницы 35–40, Воздействие на окружающую среду угольной промышленности и тепловых электростанций в Индии.
Веб-страница Sparton Resources о вторичном извлечении урана на веб-сайте Sparton Resources (www.spartonres.ca)
Суэйн, Д. Дж. Микроэлементы в угле, Баттерворт-Хайнеманн, июль 1990 г. (ISBN: 9780408033091)
Веб-сайт Ассоциации качественной золы Соединенного Королевства (UKQAA) www.ukqaa.org.uk. См. также технический паспорт UKQAA 8.5, Радиация и летучая зола
. Научный комитет Организации Объединенных Наций по действию атомной радиации, 2008 г., Облучение населения и работников от различных источников радиации, Приложение B к тому I Доклада Генеральной Ассамблее, Источники и эффекты ионизирующего излучения, доступно в Докладе НКДАР ООН за 2008 г. Том .I веб-страница
Научный комитет Организации Объединенных Наций по действию атомной радиации, 2006 г., Оценка воздействия радона в домах и на рабочих местах, Приложение E к Тому II отчета Генеральной Ассамблее «Влияние ионизирующего излучения», доступно в отчете НКДАР ООН за 2006 г. Том. II веб-страница
Научный комитет Организации Объединенных Наций по действию атомной радиации, 2000 г. «Облучение от естественных источников излучения», Приложение B к тому I доклада Генеральной Ассамблее «Источники и эффекты ионизирующего излучения», доступно в Докладе НКДАР ООН за 2000 г., том.I веб-страница (www.unscear.org/unscear/en/publications/2000_1.html)
Управление энергетической информации США (апрель 2010 г.) Обзор предложения и спроса на уголь в США за 2009 г.
Геологическая служба США, информационный бюллетень FS-163-97, 1997 г. Радиоактивные элементы в угле и летучей золе: распространенность, формы и значение для окружающей среды.

Что такое радиоактивные элементы? — Видео и стенограмма урока

Радиоактивный распад

Все атомы состоят из субатомных частиц, таких как нейтроны, протоны и электроны.Нейтроны и протоны составляют ядро ​​или ядро ​​атома. Электроны плавают вокруг ядра в облачной структуре. Количество протонов в атоме определяет идентичность элемента.

Каждый атом имеет определенное количество протонов и нейтронов в ядре, но иногда нейтронов больше или меньше, чем обычно, что делает элемент изотопом . Элементы можно отличить от изотопов по их массовому числу или общему количеству нейтронов и протонов в атоме.Если их больше или меньше, у изотопа будет другое массовое число, чем у исходного элемента.

Например, обычно углерод имеет 6 протонов и 6 нейтронов, что дает ему массовое число 12. Изотоп углерод-14 имеет два дополнительных нейтрона, образуя изотоп углерод-14. Некоторые изотопы нестабильны и выделяют нейтроны, протоны или энергию с течением времени во время радиоактивного распада . Есть три основных типа: альфа-, бета- и гамма-распад, которые мы обсудим далее.

Типы радиоактивного распада

Альфа-распад

Альфа-распад высвобождает самые большие частицы во время радиоактивного распада, которые состоят из двух нейтронов и двух протонов.Этот тип распада очень быстро выбрасывает субатомные частицы, которые могут повредить наши клетки, если попадут в наши тела. Однако, поскольку альфа-частицы очень большие, они не улетают слишком далеко и легко блокируются нашей одеждой. Когда элемент подвергается альфа-распаду, он высвобождает протоны, которые полностью превращают его в другой элемент.

Бета-распад

Бета-распад происходит, когда один нейтрон выбрасывает электрон и становится протоном. Альфа-распад часто создает нестабильные изотопы, которые подвергаются бета-распаду.Бета-частицы немного легче альфа-частиц, поэтому они могут проникать дальше и глубже проникать в материалы. Однако одежда по-прежнему останавливает бета-частицы.

Гамма-распад

При гамма-распаде частицы не высвобождаются, но изотопы, образующиеся при альфа- и бета-распаде, все еще имеют слишком много энергии. Энергия выделяется в виде гамма-лучей. Эти лучи проникают дальше всего и могут пройти даже через фут бетона. Гамма-лучи очень опасны для человека.

Примеры элементов

Радиоактивные элементы повсюду.Здесь мы рассмотрим несколько ключевых примеров, связанных с производством энергии, археологией и медициной.

Уран-235

Уран (U)-235 является основным элементом, используемым в ядерной энергетике. В активной зоне огромных реакторов U-235 бомбардируется нейтронами. В результате нестабильный изотоп подвергается альфа-распаду и распадается на новые элементы. Когда протоны и нейтроны отделяются от исходного элемента, они высвобождают большое количество энергии, называемой энергией связи, которая удерживает субатомные частицы вместе.

Затем эта энергия используется для создания электрической энергии. Нейтроны, высвобождаемые при распаде U-235, вызывают еще больший альфа-распад. Новые высвобождаемые нейтроны продолжают распространять реакцию, создавая цепную реакцию. Это то, что объясняет непрерывную подачу энергии на атомной электростанции. В конце концов, радиоактивные материалы будут израсходованы, и потребуется замена топливных стержней. Это происходит примерно каждые один-два года на атомной электростанции.

Углерод-14

В отличие от урана, углерод является основой всего живого.Все живое на Земле состоит из углерода. Большая часть углерода в живых существах — это углерод-12, обычный атом углерода. Однако несколько атомов углерода состоят из углерода-14, радиоактивного изотопа. Углерод-14 — важный инструмент для изучения прошлого. Все живые существа имеют баланс углерода-14 и углерода-12 в своих телах. Когда организм умирает, этот баланс больше не сохраняется. Углерод-14 со временем распадается, так как он нестабилен, как и уран. Ученые могут посмотреть, сколько углерода-14 по сравнению с тем, сколько углерода-12 осталось в организме, чтобы определить его приблизительный возраст. Этот процесс называется углеродным датированием.

Йод-131

Радиоактивные изотопы, хотя и потенциально опасны, также могут использоваться в медицине. Йод-131 используется в качестве индикаторного элемента в процедуре, определяющей, здорова ли щитовидная железа человека. Щитовидная железа находится в передней части горла и вырабатывает гормоны или химические сигналы, которые рассылаются по всему телу.

Обычно для выполнения этой задачи используется элемент под названием йод. Иногда щитовидная железа не работает должным образом и не может эффективно поглощать или использовать йод.В этих случаях врачи вводят йод-131 и с помощью специальной камеры наблюдают, куда он попадает в организме. Йод-131 со временем полностью распадается и больше не представляет угрозы для пациента.

Однако пациентам с раком щитовидной железы или неконтролируемым ростом клеток йод-131 можно вводить в очень больших дозах для уничтожения рака. Пациенты испытывают побочные эффекты, так как радиация убивает все типы клеток, но поскольку йод используется именно щитовидной железой, большая часть его эффектов направлена ​​именно на нее.

Краткий обзор урока

Радиоактивные элементы — это нестабильные изотопы, которые при распаде выделяют субатомные частицы или энергию. Альфа-распад высвобождает два протона и два нейтрона. Это потенциально опасно, но может быть остановлено тонким барьером. Бета-распад высвобождает электрон, а нейтрон становится протоном. Этот тип распада также может быть остановлен относительно тонким барьером. Гамма-распад испускает излучение высокой интенсивности, называемое гамма-лучами, которые проникают сквозь толстые барьеры и очень опасны.

Люди могут использовать силу радиоактивного распада для производства энергии, например, используя уран-235 в делении ядер. Мы также можем использовать углерод-14 для датирования доисторических окаменелостей и йод-131 для лечения рака. Хотя радиоактивные элементы могут быть потенциально опасны, они могут быть полезны при решении реальных медицинских и научных проблем.

Радон — информация об элементе, свойства и использование

Стенограмма:

Химия в ее стихии: радон

(Промо)

Вы слушаете Химию в ее стихии, представленную вам Chemistry World , журналом Королевского химического общества.

(Конец акции)

Крис Смит

На этой неделе жители Абердина, Эдинбурга и Корнуолла, берегитесь, радон вокруг.

Кэтрин Холт

Когда я недавно купил свой дом, я был заинтригован комментарием в отчете геодезиста, в котором говорилось: «Уровни радиоактивного газа радона выше допустимого уровня были обнаружены в 10% жилых домов в этом районе стране, и мы рекомендуем проверить недвижимость на уровень радона.’ Ну, конечно, в суматохе деятельности, связанной с переездом, я какое-то время не думал об этом, но недавно я начал больше читать об этом таинственном радиоактивном газе, который может вторгаться в мою собственность!

Первые сообщения о проблемах, связанных с газообразным радоном в жилых домах, поступили в США в 1984 году, когда работник атомной электростанции начал срабатывать датчики радиации по дороге на работу . В конечном итоге проблема была обнаружена в его доме, где уровень радона в его подвале оказался аномально высоким.Радон выделяется непосредственно из земли во всем мире, но особенно в регионах с высоким содержанием гранита или сланца в почве. Уран, относительно распространенный компонент почв, распадается с образованием радия, который, в свою очередь, распадается с образованием радона. Фактически, для большинства жителей Великобритании природный радон составляет половину их годовой дозы облучения. Однако это действительно становится проблематичным только тогда, когда высокие уровни производятся в ограниченном пространстве, например, на первом этаже зданий без надлежащей вентиляции.Было обнаружено, что в некоторых домах в Корнуолле, где в земле много гранита, содержится тревожный уровень радона. Однако методы принудительной вентиляции в значительной степени снимают проблему.

Радон является продуктом распада других нестабильных радиоактивных элементов, таких как радий, торий и актиний. Бесцветный газ без запаха и вкуса можно выделить из этих источников, но он быстро распадается, так как не имеет стабильных изотопов. Первые пионеры в изучении радиоактивности, Кюри, заметили, что радий делает окружающий воздух радиоактивным.Открытие радона приписывают немецкому физику Фридриху Эрнсту Дорну, который проследил наблюдаемую радиоактивность до газа, выделяемого радием, — газа, который он назвал «излучением радия». Подобные «эманации» были выделены и из других элементов, например тория, и в конце концов этот газ был идентифицирован как самый тяжелый из благородных газов, назван радоном и занял свое законное место в таблице Менделеева.

По радону проводилось мало исследований из-за его радиоактивности, но он практически не вступает в реакцию с немногими известными соединениями.Было обнаружено, что, как и другие благородные газы, он образует соединения с фтором. Это самый плотный из известных газов, и это еще одна причина, по которой он имеет тенденцию задерживаться в низменных замкнутых пространствах. Ниже точки кипения он образует бесцветную жидкость, а при более низких температурах — оранжево-красное твердое вещество, которое устрашающе светится из-за интенсивного излучения, которое оно производит.

Радон имеет довольно короткий период полураспада, всего несколько дней, поэтому быстро распадается. Почему же тогда мы должны беспокоиться об уровне радона в наших домах? Проблема в том, что при вдыхании он может распадаться с образованием других, более долгоживущих, твердых радиоактивных частиц, которые могут покрывать легкие, что приводит к постоянному облучению.К этим так называемым «дочерям радона» относятся полоний-214, полоний-218 и свинец-214, а не члены семьи, с которыми вы хотели бы проводить много времени. Считается, что длительное воздействие радона является второй по частоте причиной рака легких после курения. Несчастный джентльмен с подвалом, полным радона, имел риск впоследствии заболеть раком легких, эквивалентный выкуриванию 135 пачек сигарет каждый день!

Итак, теперь, когда я чувствую себя комфортно в своем недавно обставленном новом доме, все, что мне остается сделать, это убедиться, что мое окружение так же безопасно, как и выглядит.К счастью, в наши дни это легко сделать с помощью наборов для тестирования на радон, которые можно заказать в Интернете. Вы помещаете их в угол комнаты на три месяца и забываете о них, а затем отправляете на анализ. Итак, это стоит 30 фунтов стерлингов или около того, но это небольшая цена за душевное спокойствие.

Крис Смит

Но, на всякий случай, не делайте глубоких вдохов перед тем, как открыть результаты из лаборатории. Это была химик UCL Кэтрин Холт, с рассказом о радиоактивном обитателе в вашем подвале.На следующей неделе от химического вещества, которое тихо и медленно убивает, к еще более грозному зверю.

Кира Вайсман

37-летний техник пролил себе на колени всего несколько сотен миллилитров или около того во время обычного палеонтологического эксперимента. Он принял обычные меры предосторожности в таких ситуациях, быстро облился водой из лабораторного шланга и даже нырнул в ближайший бассейн, пока парамедики были в пути. Но через неделю врачи удалили ногу, и еще через неделю он умер.Виновник: плавиковая кислота (в просторечии известная как HF), и несчастный мужчина стал не первой ее жертвой.

Крис Смит

Но что его убило, и как насчет людей, которые первыми выделили HF, не подозревая о ее ужасной репутации? Ну, вы можете узнать, что с ними случилось, от Киры Вайсман на следующей неделе «Химия в своей стихии». Я Крис Смит, спасибо за внимание и до свидания.

(Акция)

(Конец акции)

DOE Объясняет…Изотопы | Министерство энергетики

Семья людей часто состоит из родственных, но не идентичных лиц. Элементы также имеют семейства, известные как изотопы. Изотопы являются членами семейства элементов, которые имеют одинаковое количество протонов, но разное количество нейтронов.

Количество протонов в ядре определяет атомный номер элемента в периодической таблице. Например, углерод имеет шесть протонов и атомный номер 6. Углерод встречается в природе в трех изотопах: углерод 12, который имеет 6 нейтронов (плюс 6 протонов равняется 12), углерод 13, который имеет 7 нейтронов, и углерод 14, который имеет 8 нейтронов. нейтроны.Каждый элемент имеет свое количество изотопов.

Добавление даже одного нейтрона может резко изменить свойства изотопа. Углерод-12 стабилен, то есть никогда не подвергается радиоактивному распаду. Углерод-14 нестабилен и подвергается радиоактивному распаду с периодом полураспада около 5730 лет (это означает, что половина материала исчезнет через 5730 лет). Этот распад означает, что количество углерода-14 в объекте служит часами, показывающими возраст объекта в процессе, называемом «углеродное датирование».

Изотопы обладают уникальными свойствами, и эти свойства делают их полезными в диагностике и лечении. Они важны в ядерной медицине, разведке нефти и газа, фундаментальных исследованиях и национальной безопасности.

Управление науки и изотопов Министерства энергетики США

Изотопы необходимы для исследований, торговли, медицинской диагностики и лечения, а также национальной безопасности. Однако изотопы не всегда доступны в достаточном количестве или по разумным ценам. Программа Министерства энергетики США по изотопам направлена ​​на удовлетворение этой потребности.В рамках программы производятся и распределяются дефицитные радиоактивные и стабильные изотопы, включая побочные продукты, излишки материалов и сопутствующие изотопные услуги. Программа также поддерживает инфраструктуру, необходимую для производства и поставки приоритетных изотопных продуктов и сопутствующих услуг. Наконец, он проводит исследования и разработки в области новых и усовершенствованных методов производства и обработки изотопов.

Факты об изотопах

  • Все элементы имеют изотопы.
  • Существует два основных типа изотопов: стабильные и нестабильные (радиоактивные).
  • Известно 254 стабильных изотопа.
  • Все искусственные (лабораторные) изотопы нестабильны и поэтому радиоактивны; ученые называют их радиоизотопами.
  • Некоторые элементы могут существовать только в нестабильной форме (например, уран).
  • Водород — единственный элемент, изотопы которого имеют уникальные названия: дейтерий для водорода с одним нейтроном и тритий для водорода с двумя нейтронами.

Ресурсы и соответствующие термины

 

Научные термины могут сбивать с толку.Объяснения DOE предлагают простые объяснения ключевых слов и понятий в фундаментальной науке. В нем также описывается, как эти концепции применяются к работе, которую проводит Управление науки Министерства энергетики, помогая Соединенным Штатам преуспеть в исследованиях во всем научном спектре.

Открытие радиоактивности — Chemistry LibreTexts

Открытие радиоактивности происходило в течение нескольких лет, начиная с открытия рентгеновских лучей в 1895 году Вильгельмом Конрадом Рентгеном и продолжая такими людьми, как Анри Беккерель и семья Кюри.Применение рентгеновских лучей и радиоактивных материалов имеет далеко идущие последствия в медицине и промышленности. Радиоактивный материал используется везде, от ядерных реакторов до солевых растворов, насыщенных изотопами. Эти технологии позволяют нам использовать огромное количество энергии и наблюдать за биологическими системами способами, которые были немыслимы менее века назад.

Введение

Что такое определение радиоактивности? Если вы посмотрите значение в словаре, вы получите запутанный ответ: Радиоактивный — прилагательное: излучающий или относящийся к излучению ионизирующего излучения или частиц. Это определение вызывает вопросы: что такое ионизирующее излучение или частицы? Что именно подразумевается под эмиссией? Вы можете видеть или чувствовать эти частицы? Что делает что-то радиоактивным?

Открытие радиоактивности

Вильгельм Конрад Рентген (1845-1923)

Благодарность: Получил первую Нобелевскую премию по физике за открытие рентгеновских лучей в 1901 г.

8 ноября 1895 г. в Университете В Вюрцбурге Рентген работал в лаборатории, когда заметил странную флуоресценцию, исходившую от соседнего стола.При дальнейшем наблюдении он обнаружил, что это происходит из частично вакуумированной трубки Хиттофа-Крукса, покрытой непрозрачной черной бумагой, которую он использовал для изучения катодных лучей. Он пришел к выводу, что флуоресценция, пронизывающая непрозрачную черную бумагу, должна была быть вызвана лучами. Позже это явление было названо рентгеновскими лучами, и хотя явление рентгеновских лучей не то же самое, что радиоактивность, Рентген открыл дверь для радиоактивных открытий.

Антуан Анри Беккерель (1852-1908)

Сообщений: Получил Нобелевскую премию по физике за то, что первым открыл радиоактивность как явление, отличное от рентгеновских лучей, и задокументировал различия между ними.

Анри Беккерель узнал об открытии Рентгеном рентгеновских лучей благодаря флуоресценции некоторых материалов. Используя метод, аналогичный методу Рентгена, Беккерель окружил несколько фотопластинок черной бумагой и флуоресцентными солями. С целью дальнейшего продвижения изучения рентгеновских лучей Беккерель намеревался поместить спрятанную фотобумагу на солнечный свет и наблюдать за происходящим. К сожалению, ему пришлось отложить свой эксперимент, потому что небо над Парижем было затянуто облаками.Он положил завернутые тарелки в темный ящик стола. Через несколько дней Беккерель вернулся к своему эксперименту, развернул фотобумагу и проявил ее, ожидая лишь легкого отпечатка солей. Вместо этого соли оставляли очень четкие очертания на фотобумаге, предполагая, что соли, несмотря на отсутствие источника энергии, постоянно флуоресцировали. То, что открыл Беккерель, было радиоактивностью.

Пьер (1859-1906) и Мари (1867-1934) Кюри

Пожертвования: Пьер и Мари были удостоены Нобелевской премии по физике в 1903 году за работу по радиоактивности.Мария Кюри стала первой женщиной, получившей Нобелевскую премию, и первым человеком, получившим две Нобелевские премии, когда она получила премию за открытие полония и радия в 1911 году.

Хотя радиоактивность открыл Анри Беккерель, именно Мария Кюри, который ввел этот термин. Используя устройство, изобретенное ее мужем и его братом, которое измеряло чрезвычайно низкие электрические токи, Кюри смогла заметить, что уран электризует воздух вокруг себя. Дальнейшие исследования показали, что активность соединений урана зависит от количества присутствующего урана и что радиоактивность не является результатом взаимодействия между молекулами, а исходит от самого атома.Используя смоляную обманку и хальколит, Кюри обнаружил, что торий также был радиоактивным. Позже она открыла два новых радиоактивных элемента: радий и полоний, на что у нее ушло несколько лет, поскольку эти элементы трудно извлечь и они чрезвычайно редки. К сожалению, Кюри умерли молодыми. Пьер Кюри погиб в результате дорожно-транспортного происшествия, а Мария умерла от апластической анемии, почти наверняка в результате радиационного облучения.

Эрнест Резерфорд (1871-1937)

Пожертвований: Эрнест Резерфорд считается отцом ядерной физики.С помощью своего эксперимента с золотой фольгой он смог раскрыть тайны строения атома. В 1908 году он получил Нобелевскую премию по химии.

В 1909 году в Манчестерском университете Резерфорд бомбардировал кусок золотой фольги альфа-частицами. Резерфорд заметил, что хотя большая часть частиц прошла прямо через фольгу, одна из восьми тысяч отклонилась назад. «Это было так, как если бы вы выстрелили пятнадцатидюймовым морским снарядом в кусок папиросной бумаги, а снаряд вернулся и попал в вас», — сказал Резерфорд.Он пришел к выводу, что хотя атом состоит в основном из пустого пространства, большая часть его массы сосредоточена в очень маленькой положительно заряженной области, известной как ядро, а электроны жужжат снаружи.

Резерфорд также смог наблюдать, что радиоактивные элементы подвергались процессу распада с течением времени, который варьировался от элемента к элементу. В 1919 году Резерфорд использовал альфа-частицы для превращения одного элемента (кислорода) в другой элемент (азот). Газеты того времени назвали это «расщеплением атома».»

Что они открыли:

Теперь у нас есть все необходимое для использования радиоактивных элементов. Рентген дал нам рентгеновские лучи, Беккерель открыл радиоактивность, Кюри смогли обнаружить радиоактивные элементы, а Резерфорд осуществил трансмутацию и » расщепление атома». Все эти открытия и любопытство имели свою цену. Время показало разрушительные последствия радиационного облучения и невероятные разрушения, которые могут быть вызваны этими элементами.

Применение

Радиоактивные изотопы в настоящее время используются во многих аспектах жизни человека. Большинство людей признают вклад радиоактивности в промышленность, исследования и войну, но многие люди используют ее даже в домах. Вот несколько примеров того, как сегодня используются радиоактивные изотопы.

Дома

У большинства людей есть радиоактивные материалы в собственных домах, по крайней мере, мы на это надеемся. Почему? Потому что сегодня в большинстве детекторов дыма содержится очень небольшое количество америция-241.Как это работает? Америций-241 присутствует в детекторе в форме оксида и испускает альфа-частицы и гамма-лучи очень низкой энергии. Альфа-лучи поглощаются детектором, в то время как безвредные гамма-лучи могут улетучиваться. Альфа-частицы сталкиваются с кислородом и азотом в воздухе ионизационной камеры детектора, образуя заряженные частицы или ионы. Небольшое электрическое напряжение проходит через камеру, которая используется для сбора этих ионов и подачи небольшого электрического тока между двумя электродами.Когда дым попадает в камеру, он поглощает альфа-частицы, нарушая скорость ионизации в камере, тем самым отключая электрический ток, что приводит к срабатыванию сигнализации.

Для получения дополнительной информации посетите: http://home.howstuffworks.com/smoke2.htm

Атомная энергетика

7 июня 1954 года в СССР была построена первая в мире атомная электростанция. Эти установки, несмотря на чистое сжигание, производят большое количество токсичных ядерных отходов, которые трудно утилизировать.На сегодняшний день примерно 15% электроэнергии в мире и 6% электроэнергии в мире производится на атомных электростанциях. С ростом цен на газ многие страны мира задумались об увеличении использования атомной энергии.

Проблема с ядерной энергией заключается в том, что, хотя она является «чистой» в том смысле, что в атмосферу выбрасывается только водяной пар, у нее есть свои проблемы. Он должен постоянно регулироваться, и его чрезвычайно трудно утилизировать. В прошлом плохое регулирование ядерной энергетики вызывало серьезные проблемы, такие как Чернобыльская авария в 1986 году.Даже при надлежащем регулировании отходы могут вызывать загрязнение, которое сохраняется в течение многих лет и уничтожает природные ресурсы.

Для получения дополнительной информации и конкретного примера перейдите по ссылке: http://www.world-nuclear.org/info/ch…byl/inf07.html

Промышленность

Гамма-стерилизация

Используется крупномасштабное гамма-облучение для стерилизации одноразовых медицинских принадлежностей, таких как шприцы, перчатки и другие инструменты, которые могут быть повреждены при тепловой стерилизации. Крупномасштабное гамма-облучение также используется для уничтожения паразитов, обитающих в шерсти, древесине и других широко распространенных продуктах.В 1960-х годах в США было разрешено облучение мяса, и в настоящее время это широко используемый метод стерилизации пищевых продуктов. Небольшое облучение также используется для переливания крови и других процедур медицинской стерилизации.

Гамма-анализ

Гамма-излучение может использоваться для определения содержания золы в угле. Бомбардируя стабильные элементы радиоактивными лучами, можно вызвать флуоресценцию, энергия флуоресцентных рентгеновских лучей может помочь определить, представлены ли какие-либо элементы в материале.Интенсивность лучей может указывать на количество этого материала. Этот процесс обычно используется на заводах по переработке элементов.

Медицина

Радиоизотопы используются в качестве индикаторов в медицинских исследованиях. Люди проглатывают эти изотопы, что позволяет исследователям изучать такие процессы, как пищеварение, и выявлять медицинские проблемы, такие как рак и препятствия в пищеварительном тракте человека.

Радиоактивные элементы также используются для устранения обструкций ангиопластики и устранения рака.

Война

На сегодняшний день единственной страной, применившей ядерное оружие и фактически применившей его, являются Соединенные Штаты. 6 и 9 августа 1945 года США сбросили ядерное оружие на Нагасаки и Хиросиму, Япония. Это оружие было частью сверхсекретного проекта, известного сегодня как Манхэттенский проект. Хотя те, кто находился в зоне взрыва, были мгновенно убиты, последствия этого оружия будут ощущаться еще много лет. Еще больше людей умерло в течение нескольких месяцев после бомбардировки из-за радиационного отравления, а годы спустя врожденные дефекты докажут влияние радиоактивной бомбардировки на ДНК.

Хороший ресурс по промышленному и медицинскому использованию радиоактивных изотопов: www.world-nuclear.org/info/inf56.htm

List Of Radioactive Elements

Все встречающиеся в природе радиоактивные элементы сконцентрированы между атомными номерами 84 и 118 в периодической таблице, хотя Tc и Pm являются исключением. Также обратите внимание, что в таблице есть разрыв между 110 и 118, которые являются предполагаемыми радиоактивными элементами, которые еще предстоит обнаружить. На сегодняшний день учеными идентифицировано 29 радиоактивных элементов:

  • Технеций (TC) – переходный металл
  • Прометий (Pm) – редкоземельный металл
  • Полоний (Po) – металлиод
  • Астатин (At) – галоген
  • Радон (Rn) – благородный газ
  • Франций (Fr) – щелочной металл
  • Радий (Ra) – щелочноземельный металл
  • Актиний (Ac) – редкоземельный металл
  • Торий (Th) – редкоземельный металл
  • Протактиний (Па) )- Редкоземельный металл
  • Уран (U)- Редкоземельный металл
  • Нептуний (Np)- Редкоземельный металл
  • Плутоний (Pu)- Редкоземельный металл
  • Америций (Am)- Редкоземельный металл
  • Кюрий (Cm )- Редкоземельный металл
  • Берклий (Bk) — Редкоземельный металл
  • Калифорний (Cf) — Редкоземельный металл
  • Эйнштейний (Es) — Редкоземельный металл
  • Фермий (Fm) — Редкоземельный металл
  • Менделевий (Md )- Редкоземельный металл
  • Нобелий (No) — редкоземельный металл
  • Лоуренций (Lr) — редкоземельный металл
  • Резерфордий (Rt) или курчатовий (Ku) — переходный металл
  • Дубний (Db) или нильсборий (Ns) — переходный металл
  • Сиборгий (Sg)- Переходный металл
  • Борий (Bh)- Переходный металл
  • Хассий (Hs)- Переходный металл
  • Мейтнерий (Mt)- Переходный металл

Примеры природных радиоактивных элементов

Стабильность того или иного элемента зависит от количества нейтронов в ядре.

Например, любое ядро ​​с шестью протонами является ядром углерода. Если ядро ​​углерода также содержит шесть или семь нейтронов, оно будет стабильным: следовательно, углерод-12 и углерод-13 не радиоактивны. Однако если ядро ​​содержит восемь нейтронов, оно будет нестабильным: следовательно, углерод-14 радиоактивен.

С помощью ускорителей частиц можно получить элементы и изотопы, не встречающиеся в природе. Здесь мы будем рассматривать только встречающиеся в природе ядра с периодом полураспада более 1 года.

Во-первых, вот примеры ядер, образующихся при воздействии космических лучей на атмосферу Земли – их называют космогенными изотопами.

Список встречающихся в природе


космогенных радиоактивных изотопов
Изотоп Протоны + нейтроны Период полураспада/годы
водород-3 1 + 2 12,32
бериллий-10 4 + 6 1.39 миллионов
углерод-14 6 + 8 5 700
натрий-22 11 + 11 2,605
кремний-32 14 + 18 150
хлор-36 17 + 19 301 000
аргон-39 18 + 21 269
криптон-81 36 + 45 229 000
йод-129 53 + 76 15.7 миллионов

Далее идут радиоактивные ядра, сохранившиеся с момента образования Солнечной системы. Эти изотопы, называемые первичными изотопами, конечно же, имеют чрезвычайно долгий период полураспада.

Список природных радиоактивных изотопов


Изотоп Протоны + нейтроны Период полураспада/годы
калий-40 19 + 21 1.25×10 9
кальций-48 20 + 28 2,30×10 19
ванадий-50 23 + 27 1,4×10 17
германий-76 32 + 44 1,8×10 21
селен-82 34 + 48 1,1×10 20
криптон-78 36 + 42 9,2×10 21
рубидий-87 37 + 50 4.97×10 10
цирконий-96 40 + 56 2,0×10 19
молибден-100 42 + 58 7,80×10 18
кадмий-113 48 + 65 7,7×10 15
кадмий-116 48 + 68 3,10×10 19
индий-115 49 + 66 4.4×10 14
теллур-128 52 + 76 2,2×10 24
теллур-130 52 + 78 8,81×10 18
ксенон-136 54 + 82 2,16×10 21
барий-130 56 + 74 1,2×10 21
лантан-138 57 + 81 1,02×10 11
неодим-150 60 + 90 7.90×10 18
неодим-144 60 + 84 2,29×10 15
самарий-147 62 + 85 1,06×10 11
самарий-148 62 + 86 7,00×10 15
европий-151 63 + 88 5,00×10 18
гадолиний-152 64 + 88 1.1×10 14
лютеций-176 71 + 105 3,76×10 10
гафний-174 72 + 102 2,002×10 15
вольфрам-180 74 + 106 1,80×10 18
рений-187 75 + 112 4,12×10 10
осмий-186 76 + 110 2.00×10 15
платина-190 78 + 112 6,5×10 11
висмут-209 83 + 126 1,9×10 19
торий-232 90 + 142 1,41×10 10
уран-235 92 + 143 7,04×10 8
уран-238 92 + 146 4.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.