WWW.LIBRUS.DOBROTA.BIZ
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - собрание публикаций
 

«Оценка влияния обжига на радиоактивность глинистых горных пород и материалов П.Э. Соколов1, С.А. Сентенберг2 Волгоградский государственный технический университет, Волгоградский технологический ...»

Инженерный вестник Дона, №2 (2018)

ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2018/4982

Оценка влияния обжига на радиоактивность глинистых горных пород и

материалов

П.Э. Соколов1, С.А. Сентенберг2

Волгоградский государственный технический университет,

Волгоградский технологический колледж

Аннотация: Проведены исследования по оценке влияния обжига на удельные активности

и эффективные удельные активности глинистых горных пород. Корреляционный анализ

позволил установить зависимости между исследованными характеристиками. Это позволило построить модель полиномиальной регрессии для удельных активностей и эффективной удельной активности естественных радионуклидов. Результаты исследований позволяют, используя полученные уравнения регрессии и технологические режимы производства уменьшить эффективную удельную активность и, следовательно, дозы облучения населения от этих материалов .

Ключевые слова: естественная радиоактивность, обжиг, глинистые горные породы, радионуклид, корреляционный анализ, полиномиальная регрессия .

В настоящее время признана гипотеза об отсутствии порога действия радиации. Считается, что любые, сколь угодно малые, дополнительные дозы радиации оказывают негативное воздействие на живой организм [1] .

Значительный вклад в дозу облучения населения вносят природные источники ионизирующего излучения, «привносимые» в жилые, общественные и производственные здания строительными материалами [2] .

Концентрация естественных радионуклидов (ЕРН) в горных породах обуславливает радиоактивность готовых строительных материалов .

Литературные источники содержат значительное количество данных об удельных активностях ЕРН как для горных пород, применяемых для производства строительных материалов, так и для готовых материалов [3-5] .

Наряду с этим имеют место исследования влияния тепловой обработки на коэффициент эманирования радона [6-8] .

Исследованию связи между различными материалами, средами и радионуклидами посвящен ряд публикаций [9, 10]. Однако вопрос влияния тепловой обработки на удельные активности ЕРН и эффективную удельную активность глинистых горных пород и материалов остается малоизученным .

© Электронный научный журнал «Инженерный вестник Дона», 2007–2018 Инженерный вестник Дона, №2 (2018) ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2018/4982 Поэтому изучение влияния обжига на радиоактивность глинистых горных пород, а также поиск путей и возможностей ее снижения при производстве строительных материалов представляет интерес. С этой целью были проведены исследования влияния тепловой обработки на радиоактивность глинистых горных пород и материалов .

Исследуемые материалы представлены т

–  –  –

© Электронный научный журнал «Инженерный вестник Дона», 2007–2018 Инженерный вестник Дона, №2 (2018) ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2018/4982

–  –  –

© Электронный научный журнал «Инженерный вестник Дона», 2007–2018 Инженерный вестник Дона, №2 (2018) ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2018/4982

–  –  –

© Электронный научный журнал «Инженерный вестник Дона», 2007–2018 Инженерный вестник Дона, №2 (2018) ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2018/4982 Как видно из рис. 1 удельные активности и эффективная удельная активность ЕРН в процессе обжига изменяются различным образом .

Удельная активность K увеличивается в интервале температур от 20°С до 600°С. Повышение температуры обжига до 1500°С приводит к значительному уменьшению удельной активности. Однако такие высокие температуры обжига имеют место достаточно редко (например, при производстве портландцемента). В остальных случаях (керамический кирпич, керамзит) температуры обжига колеблются от 900°С до 1100°С, что обусловлено различным минералогическим и химическим составом глинистого сырья .





Несколько иначе ведет себя при обжиге Ra. В интервале температур 20 – 250°С его удельная активность уменьшается, далее наблюдается рост вплоть до 650°С. В дальнейшем при температурах более 650°С удельная активность Ra снижается по пологой кривой, достигая минимальных значений .

Удельная активность Th в отличие от первых двух радионуклидов возрастает вплоть до температур 900°С, после чего снижается вплоть до минимальных активностей .

Полученные экспериментальные данные позволяют получить зависимости удельных активностей и эффективной удельной активности ЕРН от температуры обжига .

Оценим связь и зависимость удельных активностей и эффективной удельной активности ЕРН от температуры обжига с помощью полиномиальной модели регрессии. Осуществим это на примере глины 1 .

Полученные при исследовании данные (см. таблицу №1) имеют стохастический (вероятностный) характер, определим, имеет ли место связь между ними. Для этого воспользуемся функцией cor () входящей в базовый

–  –  –

Удельная активность Ra весьма сильно коррелирует с эффективной удельной активностью ЕРН, сильно с массой пробы и умеренно с удельной активностью 232Th .

Сильная зависимость имеет место между удельной активностью 232Th и эффективной удельной активностью ЕРН, а умеренная между удельной активностью Th и массой пробы. Эффективная удельная активность ЕРН имеет весьма сильную зависимость от массы пробы .

Рис. 2. – Матрица диаграмм рассеяния, упорядоченные и раскрашенные в соответствии с коэффициентами корреляции переменные: v1 – температура, © Электронный научный журнал «Инженерный вестник Дона», 2007–2018 Инженерный вестник Дона, №2 (2018) ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2018/4982 °С; v2 – удельная активность 40K, Бк/кг; v3 – удельная активность 226Ra, Бк/кг; v4 – удельная активность 232Th, Бк/кг; v5 – эффективная удельная активность ЕРН, Бк/кг; v6 – масса пробы, г Воспользуемся функцией lm() из программы R для нахождения модели полиномиальной регрессии, а для визуализации результатов пакетом ggplot2 .

Результат визуализации представлен на рис. 3 .

Рис. 3. – Графическое представление связи и зависимости удельных активностей и эффективной удельной активности ЕРН для глины 1: 1 – © Электронный научный журнал «Инженерный вестник Дона», 2007–2018 Инженерный вестник Дона, №2 (2018) ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2018/4982

–  –  –

для Аэфф формула полиномиальной регрессии примет вид (5), а величина достоверной аппроксимации составит R2 = 0,8965:

y = 3E 15 x 6 1E 11x 5 + 3E 08 x 4 3E 05 x 3 + 0,0118 x 2 2,0509 x + 366,7. (5) Из приведенных выше формул и величин достоверной аппроксимации видно, что расчетные параметры модели наиболее близки к фактическим данным для 40K и Аэфф, более низкие показатели 226Ra и 232Th .

Рассмотрим использование полученных зависимостей на следующем примере. Предположим, что на заводе по производству керамического кирпича обжиг сырца происходит при температуре 900°С. При этой температуре готовый керамический кирпич будет иметь эффективную удельную активность Аэфф – 296,1 Бк/кг. Используя полученные уравнения регрессии, рассчитаем, каковым будет этот показатель для температуры обжига – 950°С. В этом случае эффективная удельная активность ЕРН составит Аэфф – 272,85 Бк/кг. Следовательно с точки зрения радиационной безопасности увеличение температуры обжига на 50°С приводит к © Электронный научный журнал «Инженерный вестник Дона», 2007–2018 Инженерный вестник Дона, №2 (2018) ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2018/4982 уменьшению эффективной удельной активности ЕРН на 23,75 Бк/кг, что в свою очередь приведет к уменьшению величины облучения населения которое будет проживать в зданиях возведенных из этого материала [13] .

Применение полученных регрессионных моделей на практике позволит рассчитывать удельные активности и эффективную удельную активность ЕРН при различных температурах обжига, а также в случаях, если будут наблюдаться изменения удельных активностей (например, при переходе на разработку следующего пласта сырья). Наряду с регрессионным возможно применение и других видов анализа, например карт Кохонена [14] .

Таким образом, из изложенного выше следует, что увеличение температуры обжига глинистого сырья на определенном этапе приводит к уменьшению удельных и эффективной удельной активности ЕРН. Это способствует уменьшению дозы облучения населения. Однако при этом необходимо учитывать, что температуру обжига необходимо контролировать и по возможности уменьшать, снижая тем самым расходы на топливо .

Следовательно, одним из перспективных путей направленных на уменьшение дозы облучения будет поиск оптимальной температуры обжига, при которой получение качественной керамической продукции будет сопровождаться наименьшими показателями эффективной удельной активности ЕРН .

Литература

1. Effects of Radiation on the Environment: Report to the General Assembly with Scientific Annex. United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation (UNSCEAR 2000). New York: UN, 2000. 842 p .

2. Соколов П.Э. Радиационные аспекты производства строительных материалов // Форум. 2016. №2 (8). С. 115-120 .

3. Соколов П.Э., Дрик В.Ю. Естественная радиоактивность глинистых горных пород применяемых для производства строительных материалов // © Электронный научный журнал «Инженерный вестник Дона», 2007–2018 Инженерный вестник Дона, №2 (2018) ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2018/4982 Международный научно-исследовательский журнал. 2017. №12(66). Ч.5. С .

148-151 .

4. Szab Z., Vlgyesi P, Nagy H., Szab C., Kis Z., Csorba O. Radioactivity of natural and artificial building materials a comparative study. Journal of Environmental Radioactivity. 2013. №118. pp. 64-74 .

5. Соколов П.Э., Чернышев П.Д. Влияние обжига на радиоактивность керамических материалов // Научное обозрение. 2017. №8. С. 34-40 .

6. Kovcs T., Shahrokhi A., Sas Z., Vigh T., Somlai J. Radon exhalation study of manganese clay residue and usability in brick production. Journal of Environmental Radioactivity. 2017. №168. pp.15-20 .

7. Sas Z., Sznto J., Kovcs J., Somlai J., Kovcs T. Influencing effect of heattreatment on radon emanation and exhalation characteristic of red mud. Journal of Environmental Radioactivity. 2015. №148. pp. 27-32 .

8. Li Y., Lu X., Zhang X. Determination of natural radioactivity, 222Rn and 220Rn exhalation rates and radiation hazards of fly ash and fly ash brick used in Baotou, China. Nuclear Technology and Radiation Protection. 2016. №31(3). pp .

282-290 .

9. Стасов В.В., Зорина Л.В., Морозов А.Н. и др. Исследование связи радионуклидного состава почвенных фракций и атмосферных аэрозолей //

Инженерный вестник Дона, 2007, №2. URL:

ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2007/29/ .

10. Зорина Л.В., Стасов В.В., Бураева Е.А. Оценка техногенной составляющей загрязнения приземного слоя атмосферы свинцом-210 (на примере Юго-Востока г. Ростова-на-Дону) // Инженерный вестник Дона, 2007, №2. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2007/18/ .

11. Измерение активности гамма-излучающих радионуклидов на сцинтилляционном спектрометре с использованием пакетов программ SM и EXPRESS: Методические рекомендации / ВНИИФТРИ. М. 1993. 31с .

© Электронный научный журнал «Инженерный вестник Дона», 2007–2018 Инженерный вестник Дона, №2 (2018) ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2018/4982 12. Кабаков Р.И. R в действии. Анализ и визуализация данных в программе R. Пер. с англ. М.: ДМК Пресс. 2014. 588с .

13. Ленников М.С., Соколов П.Э. Расчет эффективной эквивалентной дозы облучения населения с применением электронных таблиц // Международная научно-практическая конференция «Научные исследования высшей школы в области строительства и архитектуры». Новосибирск: НИЦ АЭТЕРНА, 2018. С. 87-92 .

14. Соколов П.Э. Использование карт Кохонена для оценки радиоактивности строительного сырья // Вестник науки и образования Северо-Запада России. 2017. №1(3). С. 70-78 .

References

1. Effects of Radiation on the Environment: Report to the General Assembly with Scientific Annex. United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation (UNSCEAR 2000). New York: UN, 2000. 842 p .

2. Sokolov P.E. Forum. 2016. №2 (8). pp. 115-120 .

3. Sokolov P.E., Drik V.Y. Mezhdunarodnyj nauchno-issledovatel'skij zhurnal .

2017. №12(66). C.5. pp. 148-151 .

4. Szab Z., Vlgyesi P, Nagy H., Szab C., Kis Z., Csorba O. Journal of Environmental Radioactivity. 2013. №118. pp. 64-74 .

5. Sokolov P.E., Tchernyshov P.D. Nauchnoe obozrenie. 2017. №8. pp. 34-40 .

6. Kovcs T., Shahrokhi A., Sas Z., Vigh T., Somlai J. Journal of Environmental Radioactivity. 2017. №168. pp.15-20 .

7. Sas Z., Sznto J., Kovcs J., Somlai J., Kovcs T. Journal of Environmental Radioactivity. 2015. №148. pp. 27-32 .

8. Li Y., Lu X., Zhang X. Nuclear Technology and Radiation Protection. 2016 .

№31(3). pp. 282-290 .

9. Stasov V.V., Zorina L.V., Morozov A.N. Inenernyj vestnik Dona (Rus), 2007, №2. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2007/29/ .

© Электронный научный журнал «Инженерный вестник Дона», 2007–2018 Инженерный вестник Дона, №2 (2018) ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2018/4982 10. Zorina L.V., Stasov V.V., Buraeva E.A. Inenernyj vestnik Dona (Rus), 2007, №2. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2007/18/ .

11. Izmerenie aktivnosti gamma-izluchajushhih radionuklidov na scintilljacionnom spektrometre s ispol'zovaniem paketov programm SM i EXPRESS:

Metodicheskie rekomendacii [Measurement of activity of gamma-emitting radionuclides in scintil-translational spectrometer using software packages such as SM and EXPRESS: guidelines]. VNIIFTRI. M., 1993. 31 p .

12. Kabakov R.I. R v dejstvii. Analiz I vizualizaciya dannyh v R. [R in action. Data analysis and graphics with R.] М.: DMK Press. 2014. 588p .

13. Lennikov M.C., Sokolov P.E. Mezhdunarodnaya nauchnoprakticheskaya konferenciya «Nauchnye issledovaniya vysshej shkoly v oblasti stroitel'stva i arhitektury». (International scientific and practical conference «Research of higher school in the field of construction and architecture») Novosibirsk: NIZ AETERNA, 2018. pp. 87-92 .

14. Sokolov P.E. Ispol'zovanie kart Kohonena dlya ocenki radioaktivnosti stroitel'nogo syr'ya Vestnik nauki i obrazovaniya Severo-Zapada Rossii. 2017 .

№1(3). pp. 70-78.




Похожие работы:

«МОСКОВСКИЙ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ (МАДИ) Г.Г. ТЕР-МКРТИЧЬЯН, Е.Е. СТАРКОВ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к выпускной квалификационной работе бакалавра "ОПТИМИЗАЦИЯ ФАЗ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ" МОСКОВСКИЙ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСК...»

«Акционерное общество "Опытно-демонстрационный центр вывода из эксплуатации уран-графитовых ядерных реакторов" Технические подходы и основные вызовы в процессе вывода из эксплуатации уран-графитовых реакторов Генеральный директор АО "О...»

«ЛЕКОМЦЕВ Андрей Валентинович ЧИСЛЕННЫЕ АЛГОРИТМЫ РЕШЕНИЯ НЕКОТОРЫХ КЛАССОВ ЭВОЛЮЦИОННЫХ УРАВНЕНИЙ С ЗАПАЗДЫВАНИЕМ 05.13.18 математическое моделирование, численные методы и комплексы программ АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Екатеринбург 2010 Работа в...»

«338/2014-36665(1) АРБИТРАЖНЫЙ СУД НОВОСИБИРСКОЙ ОБЛАСТИ ИМЕНЕМ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ РЕШЕНИЕ 17 марта 2014 года Дело № А45-11628/2013 Резолютивная часть решения объявлена 11 марта 2014 года Решение в полном объеме изготовлено 17 марта 2014 года Арбитражный суд Новосибирской области в составе судьи Шашковой В.В., при ведении протокола се...»

«Вестник ТГПУ (TSPU Bulletin). 2015. 2 (155) УДК 593.1 Л.В.Лукьянцева,Е.А.Иманкулова видОвОЙ сОстав ракОвиннЫх амеБ дОннЫх ОтлОЖениЙ ПОЙменнЫх Озер и УЧастка реки тОми (г. тОмск) В составе сообществ раковинных амеб (Amoebozoa, Rhizaria) из донных осадков прибрежий озер и участка реки Томи территории города Томска обнар...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ГОСТР СТАНДАРТ 54150РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПРОВОЛОКА ИЗ БРОНЗЫ МАРКИ БрКМцЗ-1 Технические условия Издание официальное Москва Ст...»

«Руководство по функциям IP-УАТС KX-NCP500 Модель № KX-NCP1000 Благодарим за покупку IP-УATC Panasonic. Внимательно прочтите это Руководство перед использованием изделия и сохраните его для будущего использования. Установку и программирование системы должен выполнять Авторизованный Установщик. KX-NCP500/KX-NCP1000: програ...»







 
2019 www.librus.dobrota.biz - «Бесплатная электронная библиотека - собрание публикаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.