Rambler's Top100Astronet    
  po tekstam   po klyuchevym slovam   v glossarii   po saitam   perevod   po katalogu 		 

Na pervuyu stranicu Geofizicheskie metody issledovaniya zemnoi kory
3. Kolichestvo, koncentraciya, doza i moshnost' dozy gamma-izlucheniya. Kolichestvo i koncentraciya dolgozhivushih elementov urana, toriya, kaliya (U, Th, K-40) v gornoi porode opredelyayutsya ih procentnym soderzhaniem. Absolyutnoi edinicei radioaktivnosti v sisteme SI yavlyaetsya bekkerel' (1 Bk = 1 rasp./s). Inogda ispol'zuyut vnesistemnuyu edinicu G-ekv Ra (kolichestvo veshestva, gamma-izluchenie kotorogo ekvivalentno izlucheniyu 1 g radiya). Edinicei udel'noi radioaktivnosti v SI sluzhit bekkerel' na edinicu massy ili ob'ema. Za edinicu ekspozicionnoi dozy oblucheniya v SI prinyat kulon na kilogramm (Kl/kg) i vnesistemnaya edinica - rentgen (1R = 2,58*10-4 Kl/kg). Moshnost' dozy, t.e. obluchenie za edinicu vremeni, v radiometrii vyrazhayut v amperah na kilogramm (A/kg) i mikrorentgenah v chas (mkR/ch).

4. Energiya izluchenii. Vazhnoi harakteristikoi izluchenii yavlyaetsya energiya, kotoraya predstavlyaet soboi nachal'nuyu kineticheskuyu energiyu chastic i izmeryaetsya v elektron-vol'tah (eV). Maksimal'nye znacheniya dlya al'fa-, beta-, gamma-izluchenii ravny millionam elektron-vol't (10; 4; 3 MeV sootvetstvenno). Neitrony po energii razdelyayut na holodnye (0,001 eV), teplovye (0,025 eV), nadteplovye ( > 0,05 eV), rezonansnye (0,5 - 100 eV), medlennye ( < 1 keV), promezhutochnye (1 keV - 0,5 MeV), bystrye (> 0,5 MeV).

15.1.3. Vzaimodeistvie ionizacionnyh izluchenii s okruzhayushei sredoi.

Pri obluchenii sredy potokami ionizacionnyh izluchenii, sozdannymi radioaktivnymi istochnikami, proishodyat razlichnye slozhnye fiziko-himicheskie yadernye yavleniya i processy.

Al'fa- i beta-chasticy vyzyvayut v osnovnom ionizaciyu okruzhayushei sredy, t.e. obrazovanie polozhitel'nyh ionov i svobodnyh elektronov vsledstvie vyryvaniya elektronov iz vneshnih obolochek atomov.

Pri prohozhdenii gamma-kvantov cherez veshestvo raznogo himicheskogo sostava nablyudayutsya sleduyushie yadernye processy.

  1. Fotoelektricheskoe pogloshenie (fotoeffekt), proishodyashee pri vzaimodeistvii gamma-kvantov malyh energii (myagkoe gamma-izluchenie s energiei men'she 0,5 MeV) s atomami plotnogo veshestva. V rezul'tate iz atomov vybivayutsya elektrony, a sreda ioniziruetsya. Atom, poteryavshii elektron, okazyvaetsya v vozbuzhdennom sostoyanii i sposoben zapolnyat' osvobodivshiisya uroven' odnim iz elektronov vneshnei obolochki. Eto soprovozhdaetsya ispuskaniem kvanta harakteristicheskogo (rentgenovskogo) izlucheniya. V celom pogloshenie gamma-kvantov na edinice dliny puti probega mozhno vyrazit' cherez koefficient poglosheniya ( $\mu_{f}$ ), nazyvaemyi takzhe makroskopicheskim secheniem fotoeffekta.
  2. Komptonovskoe vzaimodeistvie (rasseyanie) gamma-kvantov povyshennyh energii ( > 0,5 MeV) nablyudaetsya s atomami legkogo veshestva. V rezul'tate gamma-kvant peredaet chast' energii elektronu, otklonyaetsya ot svoei pryamolineinoi traektorii rasprostraneniya i proishodit tak nazyvaemoe neuprugoe rasseyanie, soprovozhdayusheesya poglosheniem. Ego mozhno oharakterizovat' koefficientom poglosheniya $\mu_{k}$ , ili makroskopicheskim secheniem komptonovskogo vzaimodeistviya.
  3. Obrazovanie elektronno-pozitronnyh par proishodit pri vzaimodeistvii gamma-kvantov vysokih energii ( > 1 MeV) s polem yadra atomov. Pri etom gamma-kvant otdaet energiyu i pogloshaetsya. Koefficient takogo poglosheniya ( $\mu_{ep}$ ) nazyvaetsya makroskopicheskim secheniem obrazovaniya par.

Sushestvuyut i drugie vzaimodeistviya gamma-kvantov (fotoneitronnyi effekt, releevskoe rasseyanie na svyazannyh elektronah atomov i dr.). V celom za schet osnovnyh effektov vzaimodeistviya polnyi lineinyi koefficient poglosheniya gamma-kvantov v porode, soderzhashei i legkie, i tyazhelye elementy, mozhno opisat' formuloi

$\mu_{\gamma } =\mu_{f} +\mu_{k} +\mu_{ep}.$(6.3)

Takim obrazom, $\mu_{ \gamma }$ yavlyaetsya obobshennym parametrom gornyh porod, harakterizuyushim ih sposobnost' pogloshat' uzkii puchok gamma-izlucheniya. On nazyvaetsya takzhe polnym makroskopicheskim secheniem vzaimodeistviya gamma-luchei s veshestvom.

Neitronnoe izluchenie harakterizuetsya sleduyushimi osnovnymi reakciyami s yadrami elementov okruzhayushei sredy.

  1. Neuprugim rasseyaniem bystryh neitronov na yadrah tyazhelyh elementov, privodyashim k ih vozbuzhdeniyu. Pri perehode yadra v osnovnoe pervonachal'noe sostoyanie ono izluchaet gamma-kvant.
  2. Uprugim rasseyaniem bystryh neitronov na yadrah legkih elementov, privodyashim k peredache energii neitronov yadram,a v rezul'tate k ih zamedleniyu, umen'sheniyu skorosti tem bol'shemu, chem men'she massovye chisla sredy. Zamedlennye do teplovoi energii neitrony pogloshayutsya yadrami, t.e. proishodit ih radiacionnyi zahvat s ispuskaniem gamma-kvantov. V rezul'tate nablyudaetsya navedennaya vtorichnaya radioaktivnost'.

Takim obrazom, bystrye neitrony vsledstvie raznoobraznyh vzaimodeistvii s yadrami elementov okruzhayushei sredy rasseivayutsya, zamedlyayutsya do teplovyh energii sredoi. Kolichestvenno proishodyashie pri etom processy prinyato opisyvat' polnym koefficientom rasseyaniya i poglosheniya ( $\mu_{n}$ ), nazyvaemym takzhe summarnym makroskopicheskim neitronnym secheniem za schet rasseyaniya ( $\sigma_{r}$ ) i poglosheniya ( $\sigma_{p}$ ), t.e. $\mu_{n} = \sigma_{r} + \sigma_{p}$ . Velichina, obratnaya polnomu secheniyu, nazyvaetsya srednei dlinoi probega neitronov pri nalichii rasseyaniya ($1/ \sigma_{r}$ ) i poglosheniya ($1/ \sigma_{p}$ ).

15.2. Radioaktivnost' gornyh porod i rud

15.2.1. Radioaktivnost' mineralov.

Radioaktivnost' gornyh porod i rud tem vyshe, chem bol'she koncentraciya v nih estestvennyh radioaktivnyh elementov semeistv urana, toriya, a takzhe kaliya-40. Po radioaktivnosti (radiologicheskim svoistvam) porodoobrazuyushie mineraly podrazdelyayut na chetyre gruppy.

  1. Naibol'shei radioaktivnost'yu otlichayutsya mineraly urana (pervich-nye - uranit, nasturan, vtorichnye - karbonaty, fosfaty, sul'faty uranila i dr.), toriya (torianit, torit, monacit i dr.), a takzhe nahodyashiesya v rasseyannom sostoyanii elementy semeistva urana, toriya i dr.
  2. Vysokoi radioaktivnost'yu harakterizuyutsya shiroko rasprostranennye mineraly, soderzhashie kalii-40 (polevye shpaty, kaliinye soli).
  3. Srednei radioaktivnost'yu otlichayutsya takie mineraly, kak magnetit, limonit, sul'fidy i dr.
  4. Nizkoi radioaktivnost'yu obladayut kvarc, kal'cit, gips, kamennaya sol' i dr. V etoi klassifikacii radioaktivnost' sosednih grupp vozrastaet primerno na poryadok.

15.2.2. Radioaktivnost' gornyh porod, rud i vod.

Radioaktivnost' gornyh porod opredelyaetsya prezhde vsego radioaktivnost'yu porodoobrazuyushih mineralov. V zavisimosti ot kachestvennogo i kolichestvennogo sostava mineralov, uslovii obrazovaniya, vozrasta i stepeni metamorfizma ih radioaktivnost' izmenyaetsya v ochen' shirokih predelah. Radioaktivnost' porod i rud po ekvivalentnomu procentnomu soderzhaniyu urana prinyato podrazdelyat' na sleduyushie gruppy:

  1. porody prakticheski neradioaktivnye ($U \lt$ 10-5 %);
  2. porody srednei radioaktivnosti ($U \lt$ 10-4 %);
  3. vysokoradioaktivnye porody i ubogie rudy ($U \lt$ 10-3 %);
  4. bednye radioaktivnye rudy ($U \lt$ 10-2 %);
  5. ryadovye i bogatye radioaktivnye rudy ($U \gt$ 0,1 %).
K prakticheski neradioaktivnym otnosyatsya takie osadochnye porody, kak angidrit, gips, kamennaya sol', izvestnyak, dolomit, kvarcevyi pesok i dr., a takzhe ul'traosnovnye, osnovnye i srednie porody. Srednei radioaktivnost'yu otlichayutsya kislye izverzhennye porody, a iz osadochnyh - peschanik, glina i osobenno tonkodispersnyi morskoi il, obladayushii sposobnost'yu adsorbirovat' radioaktivnye elementy, rastvorennye v vode. Radioaktivnye rudy (ot ubogih do bogatyh) vstrechayutsya na uranovyh ili uranovo-torievyh mestorozhdeniyah endogennogo i ekzogennogo proishozhdeniya. Ih radioaktivnost' izmenyaetsya v shirokih predelah i zavisit ot soderzhaniya urana, toriya, radiya i drugih elementov. S radioaktivnost'yu gornyh porod tesno svyazana radioaktivnost' prirodnyh vod i gazov. V celom v gidrosfere i atmosfere soderzhanie radioaktivnyh elementov nichtozhno malo. Podzemnye vody mogut imet' raznuyu radioaktivnost'. Osobenno velika ona u podzemnyh vod radioaktivnyh mestorozhdenii i vod sul'fidno-barievogo i hloridno-kal'cievogo tipov. Radioaktivnost' pochvennogo vozduha zavisit ot kolichestva emanacii takih radioaktivnyh gazov, kak radon, toron, aktinon. Ee prinyato vyrazhat' koefficientom emanirovaniya porod ($S_{e}$ ), yavlyayushimsya otnosheniem kolichestva vydelivshihsya v porodu dolgozhivushih emanacii (v osnovnom radona s naibol'shim $T_{1/2}$ ) k obshemu kolichestvu emanacii. V massivnyh porodah $S_{e }$ = 5 - 10%, v ryhlyh treshinovatyh $S_{e}$ = 40 - 50 %, t.e. $S_{e}$ uvelichivaetsya s rostom koefficienta diffuzii.

Krome obshei koncentracii radioaktivnyh elementov, vazhnoi harakteristikoi radioaktivnosti sred yavlyaetsya energeticheskii spektr izlucheniya ili interval raspredeleniya energii. Kak otmechalos' vyshe, energiya al'fa-, beta- i gamma-izlucheniya kazhdogo radioaktivnogo elementa libo postoyanna, libo zaklyuchena v opredelennom spektre. V chastnosti, po naibolee zhestkomu i pronikayushemu gamma-izlucheniyu kazhdyi radioaktivnyi element harakterizuetsya opredelennym energeticheskim spektrom. Naprimer, dlya urano-radievogo ryada maksimal'naya energiya gamma-izlucheniya ne prevyshaet 1,76 MeV, a summarnyi spektr 0,65 MeV, dlya torievogo ryada analogichnye parametry sostavlyayut 2,62 i 1 MeV. Energiya gamma-izlucheniya kaliya-40 postoyanna (1,46 MeV).

Takim obrazom, po summarnoi intensivnosti gamma-izlucheniya mozhno ocenit' nalichie i koncentraciyu radioaktivnyh elementov, a analiziruya spektral'nuyu harakteristiku (energeticheskii spektr), mozhno opredelit' koncentraciyu urana, toriya ili kaliya-40 v otdel'nosti.

Nazad| Vpered

Publikacii s klyuchevymi slovami: geofizika - Zemlya - zemnaya kora
Publikacii so slovami: geofizika - Zemlya - zemnaya kora
Sm. takzhe:
Vse publikacii na tu zhe temu >>

Mneniya chitatelei [5]
Ocenka: 3.6 [golosov: 227]
 
O reitinge
Versiya dlya pechati Raspechatat'

Astrometriya - Astronomicheskie instrumenty - Astronomicheskoe obrazovanie - Astrofizika - Istoriya astronomii - Kosmonavtika, issledovanie kosmosa - Lyubitel'skaya astronomiya - Planety i Solnechnaya sistema - Solnce

Astronet | Nauchnaya set' | GAISh MGU | Poisk po MGU | O proekte | Avtoram

Kommentarii, voprosy? Pishite: info@astronet.ru ili syuda

Rambler's Top100 Yandeks citirovaniya