Уголь как источник естественной радиации

Уголь, подобно нефти и газу, представляет собой органическое вещество, подвергшееся медленному разложению под действием биологических и геологических процессов.

Основа образования угля – растительные остатки, произраставшие миллионы лет назад. Вместе с тем, уголь всегда содержит природные радиоактивные вещества уранового и актиноуранового рядов (²³⁸U и продукты его распада ²³⁴U, ²²⁶Ra, ²²²Rn, ²¹⁰Pb, ²¹⁰Po и т.д.; ²³⁵U и продукты его распада ²¹⁹Rn и т.д.), ториевого ряда (²³²Th и продукты его распада ²²⁰Rn, ²¹⁶Po), а также долгоживущий радиоактивный изотоп ⁴⁰K.

Таким образом, естественная радиоактивность угля формируется за счет природных радионуклидов. Уран в окислительных условиях земной поверхности, как правило, присутствует в виде хорошо растворимых соединений, и поэтому значительно более широко рассеян, чем торий, хотя среднее содержание урана в земной коре почти на порядок ниже, чем тория.

В углях в результате инфильтрации уран концентрируется в низкомолекулярном органическом веществе торфов, лигнитов, бурых углей. Большая часть урана находится в виде мелкодисперсных оксидов. В антрацитах и каменных углях количество урана незначительно.

Концентрация РН в разных угольных пластах различается в сотни раз. В среднем содержание радионуклидов в угле примерно соответствует гранитным кларкам. За счет привнесенного урана содержание радионуклидов может увеличиваться.

Так, в подмосковном угле содержание урана в среднем составляет 9.15 г/т, а тория 11.65 г/т. Радиоактивность золы и выбрасываемых в атмосферу твердых частиц, образующихся при его сжигании, превышает 370 Бк/кг(достигая временами 520 Бк/кг), в то время как при сжигании кузбасских углей радиоактивность составляет 20-40 Бк/кг.

По мере выработки месторождения концентрация радионуклидов в угле может меняться.

Таблица 1

Удельные активности естественных радионуклидов в углях некоторых

Российских месторождений

На рис. 2 в качестве иллюстрации приведены характерные удельные активности основных изотопов – ⁴⁰K, ²²⁶Ra и ²³²Th для 10 российских месторождений. В табл. 1 приведены аналогичные данные для Интинского и основных дальневосточных месторождений угля с учетом изменения концентрации РН в золе и шлаке.

Рис. 2. Средние значения удельной активности радионуклидов ⁴⁰К, ²²⁶Ra, ²³²Th:

а) в углях различных месторождений:

1– среднемировые концентрации; 2 – Интинское; 3 – Воркутинское;

4 – Кузнецкое; 5 – Хакасское; 6 – Райчихинское; 7 – Нерюнгринское;

8 – Ургальское; 9 – Харанорское; 10 – Чегдомынское; 11 – Лучегорское;