Изучение основных источников облучения на предприятии по добыче редкометалльных руд

Редкометалльное сырье Ловозерского масс-сива (Кольский полуостров) характеризуется высокой степенью радиоактивности, связанной с повышенным содержанием природных радио-нуклидов рядов урана-238 и тория-232, которые являются источником радиоактивного газа радона и дочерних продуктов его распада, излучающих альфа-частицы, которые относятся к плотно ионизирующей радиации с высоким коэффициентом радиационного риска и представляют особую опасность как источник внутреннего облучения [1, 2]. Природные радионуклиды выщелачиваются из горных пород и переходят в воду, горные работы ускоряют этот процесс т.к. нарушают водный режим недр, поэтому при добыче и переработке руды с высоким содержанием природных радионуклидов работники горнорудных предприятий и население могут подвергаться радиационному воздействию.

Цель исследования: радиационная оценка всех источников ионизирующего излучения (минералы, горные породы, подземные воды, воздух рабочих помещений и др.), находящихся в рай-оне добычи руды с повышенным содержанием природных радионуклидов.

Радиоэкологические исследования проводились на руднике, на котором добывается подземным способом лопаритовая руда, и в посёлке, находящемся в непосредственной близости от него. В населенном пункте и руднике был осуществлен отбор проб подземной воды и горных пород с целью определения возможности дополнительной дозовой нагрузки на население этого района.

Икконен Петр Владимирович, аспирант

Исследования выполнялись в аккредитованной Региональной лаборатории радиационного контроля ИХТРЭМС КНЦ РАН на сертифицированной поверенной аппаратуре радиометрическими и спектрометрическими методами. Значения мощности экспозиционной дозы (МЭД) гамма-излучения, измеренные на всех точках отбора проб, находились в пределах 0,1-1,5 мкЗв/ч и не превышали нормативного значения в условиях подземной разработки (НРБ-99/2009 [3] - 2,5 мкЗв/ч); гаммафон на территории рудника - 0,2 мкЗв/ч, МЭД нейтронного излучения на всех участках не превышала 0,5 мкЗв/ч. На поверхности выхода рудного тела значения МЭД достигали 2,3 мкЗв/ч, что близко к пределу дозы в производственных условиях [4], так же возможно увеличение дозы при изменении экспозиции во время отбоя руды.

В стационарных условиях на радиологическом комплексе «Прогресс-АБРГ» были исследованы радиационно-гигиенические характеристики проб, отобранных на разных участках рудника -малиньит, фойяит и уртит. Во всех пробах были обнаружены значительные количества Ra-226(U-238) и Th-232. В табл. 1 представлены радиации-онно-гигиенические характеристики горных пород Ловозерского месторождения лопаритовых руд: в верхней строке - минимальные и максимальные значения, в нижней - средние значения удельной активности радионуклидов в горных породах, в которых пройдены выработки. Как видно из табл. 1, в пробах малиньита содержатся максимальные количества Ra-226(U-238 - 0,008 мас.%) и Th-232 (0,13-0,17 мас.%).

Эффективная удельная активность всех исследуемых образцов с учетом неопределенности измерений превышает 740 Бк/кг, породы относятся к радиоактивному сырью [3, 4]. Основной вклад в эффективную удельную активность исследуемых пород вносит Th-232: до 90% в малиньите, 75% в уртите и 50% в фойяите, все они относятся к торийсодержащему сырью. На рис. 1 представлена диаграмма сравнения горных пород рудника по

А эфф , которая отражает степень их радиационной опасности. Обнаруженные радиотоксичные природные радионуклиды, особенно химически подвижные уран и радий, в условиях добычи руды могут переходить в подземные воды.

Таблица 1. Радиационно-гигиенические характеристики горных пород Ловозерского месторождения

Горные породы	Th-232, мас.%	U-238, мас.%	Удельная радиоактивность, Бк/кг			А эфф , Бк/кг
			Ra-226	Th-232	K-40
малиньит	0,170	0,008	615-960 800	3690-6900 5360	210-970 605	5530-9950 7800
уртит	0,010	0,001	90-126 108	370-475 425	600-920 760	600-840 730
фойяит	0,006	0,002	150-225 200	200-300 250	1050-1600 1320	540-740 645

7 раз и бета-активности – 2,1 раз (НРБ-09/2009, п. 5.3.5).

Таблица 2. Суммарная удельная альфа- и бета-активность воды из подземных источников посёлка и выработок рудника

Шифр пробы	А, Бк/л	А р , Бк/л
1	< 0,04	0,18±0,03
2	0,04±0,01	0,16±0,03
3	< 0,05	0,03±0,01
4	0,8 ±0,5	2,10 ±0,22
5	1,4 ±0,6	2,10 ±0,50
6	< 0.05	0,16±0,03

Рис. 1. Сравнительная радиационная оценка горных пород рудника

Пробы подземных вод анализировали в стационарных условиях на радиологическом комплексе «Прогресс-АБРГ» и альфа-бета-радиометре УМФ-1500Д. Пробоподготовка осуществлялась в соответствии с аттестованными методиками лаборатории. Минерализация подземных вод находилась в пределах 0,1-4,6 г/л, максимальная минерализация воды характерна для проб, отобранных на руднике. В соответствии с действующими нормативными документами оценка качества питьевой воды по показателям радиационной безопасности определялась на основании результатов радиационного контроля суммарной удельной альфа-(А) и бета-активности (А р ) сухих остатков исследуемых проб, взятых в объеме по 1 л. При значениях А и А р ниже 0,2 и/или 1,0 Бк/кг, соответственно вода может быть использована для питьевых целей, дальнейшие исследования воды не являются обязательными. В случае превышения указанных уровней проводился анализ содержания радионуклидов в воде [3]. В табл. 2 представлены результаты исследования счетных образцов исследуемых проб воды (шифр проб, здесь и далее: 1, 2 – подземные источники посёлка, 3-6 – вода из выработок рудника). Исследования показали, что суммарные значения удельной альфа- и бета-активности подземных вод в отдельных контрольных точках рудника превышают нормативные требования к питьевой воде по альфа-активности в

В связи с превышением нормативных значений по суммарной альфа-бета-активности пробы воды дополнительно анализировали гамма-спектрометрическим методом. Для определения радионуклидного состава аликвоту пробы воды (1 л) помещали в сосуд Маринелли, герметизировали, затем на радиологическом комплексе «Прогресс-АБРГ» определяли в счетных образцах содержание радона и других природных и техногенных радионуклидов в течение 4 суток с интервалом 1 раз в сутки. Техногенные радионуклиды в пробах воды отсутствовали, содержание природных радионуклидов приведены в табл. 3.

Во всех пробах воды были обнаружены радий-226 и радон (рис. 2). В подземных источниках населённого пункта концентрация радона составляла 80 Бк/л и в 1,3 раза превышала уровень вмешательства для Rn-222 (УВ вода – 60 Бк/л). Удельная радиоактивность Ra-226 и Th-232 в подземных источниках также превышает нормативные значения (НРБ-09/2009, приложение 2а, УВ вода , Бк/л: Ra-226 – 0,49, Th-232 – 0,6). Следовательно, воду из исследуемых подземных источников населённого пункта нельзя использовать в качестве питьевой.

Активность Rn-222 в воде рудника не превышала радиационно-гигиенического норматива, но она не может использоваться как питьевая т.к. по сумме отношений активностей содержащихся радионуклидов к уровням вмешательства она превышает допустимое значение для питьевой воды в 90 раз [3].

Таблица 3. Удельная активность радионуклидов в воде подземных источников посёлка (1, 2) и выработок рудника (3-6), Бк/л

Шифр пробы	Rn-222	Pb-212	Pb-214	Ra-226	Th-232
1	64,7±7,7	<2,2	3,5±2,9	24,6±5,1	3,0±1,4
2	74,1±8,7	8,3±2,7	40,4±7,9	42±16	0,8±0,7
3	23,3±3,4	<1,9	5,8±3,2	11,3±2,0	4,0±1,4
4	5,3±1,7	3,8±2,3	3,0±2,7	2,8±1,1	1,1±0,4
5	11,0±2,1	<1,8	7,3±2,9	1,9±0,9	2,2±1,0
6	11,9±2,4	<1,9	7,2±3,9	15,5±2,3	1,7±0,9

Рис. 2. Концентрации Ra-226 и Rn-222 в подземных источниках: 1, 2 – питьевые источники населенного пункта; 3-6 – подземные воды рудника

Выводы: установлено: что основным фактором радиационной опасности является ингаляционное поступление радионуклидов в организм работников. Внешнее облучение находится на уровне нормативных значений для производственных условий, однако в 3,4 раза превышает дозу для населения и возможно увеличение дозы при изменении экспозиции во время отбоя руды. Внутреннее облучение рабочих может быть повышено за счет использования воды рудника в качестве питьевой. Радиационная обстановка на руднике стабильна, полученные данные можно использовать при расчете дозы облучения работника в зависимости от стажа работы, использовать для определения зависимости дозы облучения при внешнем воздействии от продолжительности работы. Результаты исследований использованы для оценки влияния многофакторных радиационных показателей на психофизиологическое состояние работников [5].

Работа поддержана грантом РФФИ и Администрацией Мурманской области, проект № 10-04-98809-р_север_а.