Радіоактивний чи граніт – класи радіоактивності

У середовищі геологів існує вираз «Граніт – візитна картка Землі». Існування граніту не доведено ні на одній планеті Сонячної системи. Та й геологічні шари земної кори не дають чіткого уявлення його походження. Природна радіоактивність була випадково відкрита в 1896 році французьким фізиком А. Беккерелем.

Наукова база цього відкриття була дана Марією і П’єром Кюрі, фізичні досліди яких, привели до відкриття радіаційних матеріалів.

У середовищі геологів існує вираз «Граніт – візитна картка Землі». Існування граніту не доведено ні на одній планеті Сонячної системи. Та й геологічні шари земної кори не дають чіткого уявлення його походження. Природна радіоактивність була випадково відкрита в 1896 році французьким фізиком А. Беккерелем.

Наукова база цього відкриття була дана Марією і П’єром Кюрі, фізичні досліди яких привели до відкриття радіаційних матеріалів.

Красу та унікальність Землі забезпечує численність і різноманітність представників органічного та неорганічного походження. Одним з основних законів світобудови є ієрархічна будова всього сущого. Так, наприклад, в речовій організації представників неорганічного світу можна виділити три основні рівні. На верхньому рівні ієрархії знаходяться гірські породи. Вони складаються з мінералів, а мінерали, з хімічних сполук, які, в свою чергу, складаються з хімічних елементів.

Хімічні елементи найбільш прості речовини, представлені в періодичній таблиці елементів Д.І. Менделєєва. Наприклад: О (кисень), Si (кремній), Al (алюміній) та ін. Хімічні елементи в природі в чистому вигляді практично не зустрічаються. Взаємодіючи між собою хімічні елементи можуть утворювати хімічні сполуки такі, як кварц (SiO2), кальцит (CaCO3), глинозем (Al2O3) та інші. Всього відомо понад 2500 найменувань хімічних сполук. В принципі хімічні сполуки вже є найпростішими мінералами. Вони, як і хімічні елементи, в чистому вигляді в природі зустрічаються дуже рідко.

В період формування земної кори в її надрах відбувалися різні складні процеси, що супроводжуються зміненням термодинамічних і хімічних умов. В результаті часом створювалися сприятливі обставини для утворення нових речовин, що складаються з декількох хімічних сполук, які власне і є мінерали. Таким чином мінерали є продуктом складних природних процесів, які є визначальними в освіті їх хімічного складу і будови (структури). Слово «мінерал» походить від латинського «мінера», яке перекладається як «руда». Перший опис мінералів зустрічається в манускрипті китайця Сан Хейдіна «Стародавні сказання про горах і людей» і відноситься до V століття до н.е. У ньому він згадує про 17 мінералах. Сучасна мінералогія налічує понад 4000 природних мінералів.

Основу мінералів на Землі становлять 8 хімічних елементів. Найбільш часто в земній корі зустрічаються, в порядку убування за змістом: кисень, кремній, алюміній, залізо, магній, кальцій, натрій і калій. Сумарно ці елементи є основою земної кори і складають близько 98% від її маси. З перерахованих хімічних елементів вміст кисню в земній корі становить 46,6%, а кремнію 27,7%.

Серед відомих мінералів одним з найбільш поширених є граніт. Граніт належати до гірських порід магматичного походження. Унікальність граніту полягає в тому, що на відміну від інших магматичних порід (базальт, габро, лабрадорит і ін.) Він не зустрічається ні на одній з планет сонячної системи крім Землі, не входить до складу метеоритів і комет.

Граніт є полікомпонентних за хімічним складом мінералом. Основу гранітів складають: кисень, кремній, залізо, калій, марганець, алюміній, натрій, кальцій, водень. Зустрічаються також і інші елементи, серед яких можуть бути радіоактивні уран і торій. Радіоактивністю називають фізичний процес, що приводить до мимовільного перетворення атомних ядер. В результаті цього процесу виділяється радіація (випромінювання), яке несе загрозу здоров’ю і життю людей. У побуті іноді можна почути, що деякі будівельні матеріали, в тому числі і граніт «фонують», тобто підвищують радіаційний фон. В Україні радіоактивність будівельних матеріалів регламентується НРБУ-97 / Д-2000 «Норми безпеки України». Відповідно до цих норм будівельні матеріали і природні камені по сумарній питомій активності радіонуклідів (А) поділяють на 4 класи. До першого класу відносять матеріали, які можуть застосовуватися без обмеження у всіх видах будівництва, в тому числі в житлових і громадських будівлях (А не більше 370 Бк / кг). Матеріали другого класу (А менш 740 Бк / кг) радіоактивності можуть застосовуватись для будівництва промислових будівель і споруд, а також в дорожньому будівництві.

З функціонуючих нині в Україні більш ніж двох сотень родовищ граніту і виробництв гранітного щебеню, що розробляється в них продукція відноситься до першого класу природної радіації. Існує кілька родовищ граніту, які належать до другого класу. Іншими словами, граніт і вироби з нього за рівнем радіації не представляють небезпеки здоров’ю людей.

Радіоактивність буває двох типів

1. Природна радіоактивність. Спонтанний (мимовільний) розпад атомних ядер.
2. Штучна радіоактивність. Ядерна реакція, викликана стороннім втручанням.

Процес розпаду супроводжується випромінюванням альфа-частинок (ядра атома гелію), бета-частинок (електрони) і гамма-квантів (жорстким електромагнітним випромінюванням). У чому ж вимірюється радіоактивність?

Одиниця радіоактивності – частота розпаду речовини. Вимірюється в Бк = 1 розпад в секунду. Активність в речовини розраховують за вагою (Бк / кг) або об’єму (Бк / куб.м).

Доза радіації вимірюється позасистемною одиницею рентген (Р, R). Але ця одиниця дає загальне поняття про радіоактивний фон показує кількість пар іонів в 1 см³.

Тому, з недавнього часу, почали використовувати Зиверт (Зв, Sv). 1 зіверт – це сумарна енергія поглинання кілограмом живого організму рівна по реакції поглиненої дози жорсткого випромінювання 1 Гр (1 Грей). 100 мікрорентгенів = 1 мікрозівертів.

Санітарна норма майже у всьому світі – до 0.30 мк3в (30 мікрорентгенів на годину).

Класи радіоактивності будівельних матеріалів

Потенційного покупця цікавить радіоактивність граніту. Розглянемо класифікацію будівельних матеріалів сумарної питомої ефективної активності (Аеф) природних радіонуклідів.

I клас, будматеріали з рівнем радіоактивності менше ніж 370 Бк / кг

Будівельні матеріали цього класу застосовують для зведення споруд житлового, громадського, дитячого шкільного і дошкільного комплексу.

II клас, понад 370 до 740 Бк / кг

ЦІ будматеріали застосовуються при зведенні будівельних споруд промислового призначення и дорожніх покриттів в межах населених районів и Місць перспективного містобудування.

III клас, понад 740 до 1350 Бк / кг

Будівельні матеріали цієї категорії застосовуються:

1. У населених місцях, для будівництва, підземних або підводних будов і комунікацій, що знаходяться під поверхнею грунту, на глибині не менше 0,5 м.
2. Поза населених місць, для прокладки трас, зведення гідротехнічних споруд, електричних опор.
3. Час присутності персоналу в цих будівлях має укладатися в 50% робочого часу.

IV клас, понад 1350 до 37000 Бк / кг

Будматеріали, даного класу, застосовуються в результаті дозволу Міністерства охорони здоров’я України, для кожного конкретного випадку.

Купуючи граніт, покупця цікавить його радіоактивність. Порівняємо його з деякими матеріалами, застосовуваними в будівництві та відносяться до 1 класу (Бк / кг):

• щебінь 223;
• мармур 130;
• гранітний відсів 297,3;
• гравій керамзитовий 130;
• бетон 106;
• вапно 127;
• цегла 171;
• глина 204;
• пісок 68.

Як бачимо, природний фон граніту 1 класу, що застосовується в будівництві, входить в цей обліковий склад.

Граніт і радіоактивність

Земна кора містить майже всі елементи хімічної таблиці, тому не дивно, що в граніті в тій, чи іншій мірі містяться, в тому числі й радіоактивні речовини. Радіоактивність граніту сильно перебільшена, по тій простій причині, що середня концентрація випромінювання речовин розпаду в граніті, а саме радію-226, торію-232 і калію-40, ненабагато перевищує природний радіаційний фон Землі. Природне фонове випромінювання одно 2,4 мЗв / рік або 11-16 мікрорентген на годину. Залежно від місця розташування на земній поверхні розкид становить від 1 до 10 мЗв / рік. При цьому одноразове проходження томографії дає 10 мЗв.

Звідки в граніті радіація?

За останніми дослідницькими даними, граніт утворюється при зіткненні континентальних плит, коли легкі магматичні маси підіймаються на поверхню, утворюючи гірські хребти. Граніт випромінює радіацію під час виділення з мікротріщин важкого радіоактивного газу радону, який виділяється при розпаді радіоактивних елементів: радію-226 і торію-232. Крім цього відбувається виділення випромінювання з поверхні каменя, при електронному розпаді калію-40.

Що роблять з гранітом високу радіоактивність?

Рівень радіації основних родовищ граніту в Україні, належить до 1-го класу. Виробляються родовища граніту дають будівельний матеріал 5 груп радіоактивності, які застосовуються згідно з таблицею класифікації. Решта камінь відбраковують і ніде не застосовується.