Hodnocení obsahu radioaktivních prvků v horninách a rudách se provádí pomocí terénních gamaspektrometrických průzkumů (viz 6.4.2). Stanovení koncentrace radionuklidů, zejména těch nejběžnějších (uran, thorium, draslík-40), se provádí různými laboratorními metodami jaderné geofyziky a jaderné geochemie: radiochemickými, kdy koncentrace určitých prvků jsou přímo určeny chemickým metody; radiografický – studiem prostorového rozložení uranu a thoria v minerálech a horninách; luminiscenční – s určením uranu a sekundárních prvků jeho řady prostřednictvím záře tavenin; Rentgenové spektrometrické, založené na ozařování vzorků gama paprsky s následným stanovením energie sekundárního (gama-gama) záření; neutronová aktivace, při které se vzorky ozařují neutrony a studuje se sekundární gama-gama záření (viz 6.4.3) atd.

V důsledku studia minerálů, rud a hornin pomocí různých fyzikálně-chemických a jaderně-fyzikálních metod se nashromáždil rozsáhlý materiál charakterizující obsah nejběžnějších radionuklidů v zemské kůře.

Přírodní radioaktivní prvky se dělí do čtyř skupin:

• dlouhověké (těžké) radionuklidy vzniklé na počátku stvoření Země, rodiny uranu a thoria;

• krátkodobé (lehké) dceřiné produkty těžkých radionuklidů, mezi nimiž jsou hlavními zdroji radiových emisí radium a radon;

• jednotlivé radioaktivní izotopy draslíku-40, rubidia, stroncia atd. s dlouhou životností (těžké a lehké);

• krátkodobé (světlo), vznikající interakcí kosmického záření s atomovými jádry materiálu zemských obalů.

Více než 99 % radiogenního tepla pochází z rozpadu U-238, U-235, Th-232, K-40. Význam ostatních radionuklidů v bilanci radioaktivity je malý.

6.2.2. Radioaktivita minerálů

Čím vyšší je radioaktivita hornin a rud, tím vyšší je v nich koncentrace minerálů obsahujících přírodní radioaktivní prvky, zejména rodiny uranu, thoria a draslíku-40. Na základě radioaktivity (radiologických vlastností) se horninotvorné minerály dělí do čtyř skupin.

1. Nejradioaktivnějšími nerosty jsou uran (primární – uranit, smolinec, sekundární – uhličitany, fosforečnany, uranylsulfáty atd.), thorium (thorianit, thorit, monazit atd.), dále prvky rodiny uranu a thoria které jsou v rozptýleném stavu atd.

2. Rozšířené minerály obsahující draslík-40 (živce, draselné soli) se vyznačují vysokou radioaktivitou.

3. Minerály jako magnetit, limonit, sulfidy atd. jsou emitovány se střední radioaktivitou.

4. Křemen, kalcit, sádrovec, kamenná sůl atd. mají nízkou radioaktivitu.

V těchto sousedních skupinách se radioaktivita zvyšuje přibližně 10krát.

6.2.3. Radioaktivita hornin, rud, vod a plynů

ČTĚTE VÍCE
Jak používat plody Sophora?

Radioaktivita hornin a rud je dána obsahem radioaktivních horninotvorných minerálů. V závislosti na kvalitativním a kvantitativním složení těchto minerálů, podmínkách vzniku, stáří a stupni metamorfózy se jejich radioaktivita pohybuje ve velmi širokých mezích. Radioaktivita hornin a rud vztažená na ekvivalentní procento uranu se obvykle dělí do následujících skupin:

• horniny, které jsou prakticky neradioaktivní (U < 10–5 % = 1 eU);

• horniny se střední radioaktivitou (U < 10–4 %);

• vysoce radioaktivní horniny a rudy nízké kvality (U < 10–3 %);

• nízkohodnotné radioaktivní rudy (U < 10–2 %);

• běžné a vysoce kvalitní radioaktivní rudy (U > 0,1 %).

Prakticky neradioaktivní zahrnují sedimentární horniny, jako je anhydrit, sádrovec, kamenná sůl, vápenec, dolomit, křemenný písek atd., jakož i ultrabazické, bazické a intermediární horniny. Kyselé vyvřelé horniny mají průměrnou radioaktivitu, mezi sedimentární horniny patří pískovec, jíl a především jemný mořský bahno, který má schopnost adsorbovat radioaktivní prvky rozpuštěné ve vodě. Radioaktivní rudy (od chudých po bohaté) se nacházejí v uranových nebo urantoriových ložiskách endogenního a exogenního původu. Jejich radioaktivita se velmi liší a závisí na obsahu uranu, thoria, radia a dalších prvků.

Radioaktivita přírodních vod a plynů úzce souvisí s radioaktivitou hornin. Obecně je obsah radioaktivních prvků v hydrosféře a atmosféře zanedbatelný. Podzemní voda může mít různé úrovně radioaktivity. Obzvláště vysoký je v podzemních vodách radioaktivních ložisek a ve vodách typu sulfidbarya a chloridu vápenatého. Radioaktivita půdního vzduchu závisí na množství emanací radioaktivních plynů jako je radon, thoron, aktinon. Obvykle se vyjadřuje koeficientem emanace horniny (SE), což je poměr počtu emanací uvolněných do horniny (hlavně radonu s nejvyšší T 1/2) k celkovému počtu emanací. V masivních horninách SE = 5–10 %, v rozvolněných horninách SE = 40–50 %, tj. SE se zvyšuje s rostoucí pórovitostí a difúzními koeficienty.

Energetické spektrum záření neboli energetický distribuční interval je důležitou charakteristikou radioaktivity hornin a rud. Jak bylo uvedeno výše, energie záření alfa, beta a gama z každého radioaktivního prvku je buď přísně konstantní, nebo leží v určitém spektru. Zejména podle nejtvrdšího a nejpronikavějšího záření gama se každý radioaktivní prvek vyznačuje určitým energetickým spektrem. Například u uran-radiové řady nepřesahuje maximální energie gama záření 1,76 MeV a celkové spektrum je 0,65 MeV, u thoriové řady jsou obdobné parametry 2,62 a 1 MeV. Energie záření gama draslíku-40 je konstantní (1,46 MeV).

ČTĚTE VÍCE
Jak zalévat myrtu v květináči?

Celkovou intenzitou záření gama lze tedy odhadnout přítomnost a koncentraci, tedy kvantitativní složení radioaktivních prvků, a analýzou spektrálních charakteristik záření (energetického spektra) lze určit koncentraci uranu, thoria. nebo draslík-40, tj. kvalitativní jejich složení.

K zahřívání v důsledku radioaktivity dochází v důsledku absorpce paprsků alfa, beta a gama horninami. Nejběžnější radioaktivní minerály (uran, thorium, draslík-40) mají poločasy srovnatelné se stářím Země, jsou tedy hlavními zdroji radiogenního tepla v minulosti, současnosti i budoucnosti.

Při nákupu hlíny, porcelánu nebo kameniny málokdy někdo z nás přemýšlí o nebezpečích, která mohou představovat. Více přemýšlíme o přirozenosti a výhodách keramiky, stejně jako o tom, že zlepšuje chuť jídla a v neposlední řadě o radioaktivním nebezpečí. A úplně marně. Jen v roce 2016 celníci Taganrogu identifikovali přes 870 případů přeshraničního pohybu zboží a vozidel se zvýšeným ionizujícím pozadím. Mezi zbožím byly i keramické výrobky, včetně tak oblíbeného nádobí, jako jsou hliněné hrnce, kachňata a mísy.

Proč může být keramické nádobí nebezpečné?

Jediným důvodem radiačního nebezpečí keramického nádobí jsou suroviny, ze kterých je vyrobeno. Jíl, kaolin a kamenina jsou materiály získané z jílovitých hornin obsahujících přírodní radionuklidy draslíku-40, radia-226, thoria-232 ve formě samostatných minerálů, amorfních nečistot nebo dispergovaných částic. Jsou klasifikovány jako mateřské radionuklidy a rozpadají se na izotopy, které produkují záření alfa a beta, které je nebezpečné pro člověka. V závislosti na složení a původu minerální suroviny se koncentrace nuklidů v používaných surovinách velmi liší.

Vzhledem k tomu, že každý člověk přichází během svého života často do styku s keramickým nádobím, podléhá povinné radiologické kontrole. Podle současných hygienických norem by efektivní specifická aktivita radionuklidů draslíku-40, radia-226, thoria-232 obsažených v keramickém výrobku neměla překročit 370 Bq/kg.

Teoreticky je vyloučena samotná možnost použití surovin „kontaminovaných“ radionuklidy, protože komponenty pro výrobu keramiky podléhají důkladné radiační kontrole již ve fázi výroby. Pro výrobu je povolena pouze hlína z lomů, ve kterých je přirozené ionizující pozadí v normálních mezích. Některé země doporučují používat dovážené suroviny, které mají nižší úroveň radioaktivního pozadí než materiály těžené lokálně. Jedinou výhradou je použití smaltovaných povlaků s přídavkem oranžového a zeleného fosforu, které zpravidla obsahují vysokou koncentraci radionuklidů.

ČTĚTE VÍCE
Proč je na jablkách vosk?

Vysoká radioaktivita jílů

Je známo, že jíly obsahují velké množství uranu, thoria, draslíku a jejich radionuklidů, zvláště vysoký je obsah draslíku – až 6,5 %, který se v nich nachází jak v minerální, tak i sorbované formě. To se vysvětluje zvýšenou schopností jílových hornin absorbovat kationty radioaktivních prvků a zůstat po dlouhou dobu ve formě koloidních frakcí, které mají tendenci hromadit a hromadit radionuklidy.

Podle výzkumu provedeného Silantievem v roce 1999 se obsah přírodních izotopů v jílech výrazně liší:

  • hlubokomořské jílovité sedimenty mají vyšší obsah radioaktivních prvků než jílovité břidlice těžené na kontinentu;
  • starověké jíly mají zvýšenou koncentraci nebezpečných radionuklidů – thoria-232 a radia-226;
  • Jílové horniny Kurské a Uljanovské oblasti obsahují nuklidy thoria, radia a draslíku v množství výrazně převyšujícím průměrnou úroveň.

Nejzajímavější je, že při tepelném výpalu se výrazně zvyšuje radioaktivita jílu v důsledku zvýšení koncentrace radioaktivních izotopů. To se vysvětluje skutečností, že během procesu tepelného slinování ztrácí vzduchové bubliny a získává hustší a odolnější strukturu. Proto se koncentrace radionuklidů v hotových keramických výrobcích oproti původním surovinám zvyšuje, někdy i několikanásobně. To platí nejen pro nádobí, ale také pro jakékoli jiné výrobky vyrobené z hlíny – cihly, dlaždice, expandovaná hlína. Hliněné talíře a hrnky jsou však obzvláště nebezpečné, protože při každodenním používání přispívají k celkové dávce záření pro člověka více než umělé zdroje radionuklidů.

Sovětská keramika

V Sovětském svazu se ve 40. až 60. letech dvacátého století vyrábělo nádobí, suvenýry, dekorace, hračky pro děti a vánoční stromky, natřené jasnými a zářivými barvami s přídavkem fosforů (sloučeniny trvalého světla). Kompozice získané z radioaktivních solí radia produkovaly silné ionizující záření a negativně ovlivňovaly zdraví svých majitelů. Síla záření některých keramických výrobků, které se dochovaly dodnes, je stále vysoká a činí 15 mSv/h.

Zajímavým faktem
Fiesta Dinnerware je radioaktivní řada keramického nádobí vyráběného v letech 1936 až 1944. Jeho hlavním rysem je jeho jasný a bohatý červeně glazovaný povrch vyrobený z oxidu uranu. Během války jeho výroba ustala kvůli tomu, že americká vláda zabavila veškeré zásoby uranu firmám na výrobu atomových bomb. Výroba uranového nádobí byla obnovena až v roce 1959 a pokračovala až do roku 1973, i když na bázi ochuzeného uranu.

Radioaktivní majolika

Barevná keramika a majolika, malované jasnými a barevnými glazurami, jsou zdrojem slabého ionizujícího záření. K získání smaltovaného povlaku, díky kterému jsou nádobí, vázy a majolikové nádobí obzvláště cenné, lidé od pradávna používali žáruvzdorné uranové barvy. Tento radioaktivní prvek má dlouhý poločas rozpadu a nepřetržitě produkuje několik dceřiných radionuklidů:

  • radium s poločasem rozpadu 1620 let;
  • radon je radioaktivní plyn (3,82 dne), produkující tvrdé záření alfa a beta, které se může stát zdrojem vnějšího i vnitřního ozáření člověka.
ČTĚTE VÍCE
Jaké druhy rajčat jsou série gnome?

Se vzdáleností intenzita ionizujícího záření klesá. Pokud jsou džbány nebo nádobí umístěny ve vzdálenosti 1-2 metrů, majitel obdrží malou dávku záření srovnatelnou s přirozeným radioaktivním pozadím. Majoliku, která má zvláštní hodnotu, lze proto skladovat doma v souladu s opatřeními pro radioaktivní bezpečnost.

Jiná je situace u čajových a kávových setů, které se používají denně. Když držíte šálek v rukou a dotýkáte se ho rty, dostávají se radionuklidy do těla s jídlem a člověk dostává vážné vnitřní beta záření, které je nebezpečnější než ionizační účinky vnějších zdrojů záření. Jak ukázaly studie, pokud člověk drží „kontaminovaný“ keramický kelímek každý den 90 minut, pak do jednoho roku dostane dávku záření 100krát vyšší, než je norma, kvůli přirozené radiaci na pozadí.

Které keramické nádobí je bezpečné?

Keramické výrobky prodávané v našich obchodech jsou vyráběny jak v Rusku, tak v jiných zemích. A pokud ruské podniky zajišťují monitorování radiace vyráběné keramiky, mnoho zahraničních výrobců to neprovádí, protože jejich legislativa nestanoví soulad s těmito požadavky. To ale neznamená, že nebezpečné keramické nádobí se vyrábí pouze v Číně a evropské výrobky jsou bezpečné. Nádobí se často vyrábí v jedné zemi a suroviny pro výrobu se nakupují v jiné zemi.

Jelikož je výrobce povinen kontrolovat obsah přírodních nukleotidů ve výrobcích z hlíny, kameniny a porcelánu. Pak se můžete chránit a při nákupu keramického nádobí se informovat na jeho soulad s požadavky NRB-99 a OSPORB-99/2010 a na přítomnost certifikátu radiačně-hygienické nezávadnosti. V dokumentaci dodávané s výrobkem musí být uvedena efektivní specifická aktivita přírodních radionuklidů (A eff) – ne více než 740 Bq/kg. Měření Aeff se provádí pouze v laboratořích pomocí speciálního zařízení – gama spektrometrů, které umožňují detekci izotopů radia-226 a thoria-232 na úrovni 50 Bq/kg a draslíku-40 na úrovni 500 Bq/kg .

Radiační monitorování keramického nádobí

Doma můžete měřit dávkový příkon gama záření z keramiky, kameniny, porcelánu a kameniny pomocí dozimetrů, které držíte ve vzdálenosti 10 cm od povrchu testovaného výrobku. Indikátor by neměl překročit 0,3 μSv/h, jinak v důsledku používání takového nádobí v každodenním životě může majitel obdržet roční dávku záření překračující limit stanovený pro obyvatelstvo 0,1 mSv/rok.

  • Užitečné informace
  • Otázky a odpovědi
  • Převodník jednotek
ČTĚTE VÍCE
Jaký je účinek echinacey?