A TERMÉSZETES RADIOAKTIVITÁS VIZSGÁLATA A RUDAS-FÜRDŐ TÖRÖK- FORRÁSÁBAN

Átírás

1 A TERMÉSZETES RADIOAKTIVITÁS VIZSGÁLATA A RUDAS-FÜRDŐ TÖRÖK- FORRÁSÁBAN Készítette: Freiler Ágnes II. Környezettudomány MSc. szak Témavezetők: Horváth Ákos Atomfizikai Tanszék Erőss Anita Általános és Alkalmazott Földtani Tanszék

2 Magyarországi forrásvizek Budapesti Hévizek Gellért-hegy forrásai ~600 Bq/l radontartalma Mátra, Mátraderecske (andezit) kútvíz 125 Bq/l A Soproni-hegység (gneisz) Csalóka forrás 220 Bq/l Velencei-hegység (gránit) Szűcs-forrás 250 Bq/l Mecsek (homokkő) Cserkút 76 Bq/l (Erőss A., 2010; Halász I., 1995; Kasztovszky Zs., 1996; Nagy H. É., 2006; Freiler Á., 2008)

3 A Gellért-hegy forrásainak publikált, mért radontartalma (Palotai et al., 2005) A Gellért-hegy fontossága radon szempontjából és a témaválasztás Három forráscsoport: Rác-fürdő Rudas-fürdő Gellért-fürdő oka

4 Vizsgálatok célja Vizsgálatok alapja: Rn-forrás, a forrás alján elhelyezkedő vörös bakteriális kiválás (ferrihidrit és goethit) A víz 226 Ra aktivitása 462 mbq/l nem elég (Erőss 2010) Célok: 0.5 m Lehet-e további anyag a Rn-forrás? A minták exhalációjának meghatározása Becslést adni a Rn-t kibocsátó anyag lehetséges mennyiségére További vizsgálatok - kiválások anyagvizsgálata

5 A vizsgált terület bemutatása Csoport száma Csoport neve Minta neve 1. Vízfelszíni kiválás VK1 VK2 VK3 2. Vörös, bakteriális kiválás VBK1 VBK2 3. Lemezes kiválás LK1 LK2 LK3 4. Mésziszap MI MI-LK4 Összesen 2 alkalommal 10 db szilárd, és 5 db vízminta

6 Mérési módszerek I. Radiometriai vizsgálatok Vízminták radonkoncentrációjának mérése: folyadékszcintillációs spektrometriával, (TriCarb1000 típusú spektrométerrel) c Rn - fajlagos radonaktivitás (Bq/l) Szilárd minták fajlagos rádiumtartalmának meghatározása: Gamma spektroszkópiás mérések HPGe detektorral A Ra - fajlagos rádiumaktivitás (Bq/kg) Fajlagos exhaláció mérések: vízbe történő exhaláció (2 méréssorozat) (TriCarb 1000) M - fajlagos exhaláció (db/s)/kg Bq/kg levegőbe történő exhaláció RAD7 radon detektorral M - fajlagos exhaláció (db/s)/kg Bq/kg

7 Mérési módszerek II. Anyagvizsgálati módszerek Minták fő kristályos fázisainak vizsgálata: röntgenpordiffrakció (XRD) Kristályos fázisok nagyfelbontású vizsgálata és vas keresése: pásztázó elektronmikroszkóp (SEM) Elemösszetétel meghatározása és vas jelenlétének vizsgálata: röntgenfluoreszcencia analízis (RFA)

8 Mintaelőkészítés és a mérés elve Lehetőség szerint azonos fázis vizsgálata az összes módszerrel

9 Fajlagos exhaláció (Bq/kg) Mérési eredmények I. Rn vízben és exhaláció Vízminták radonkoncentrációja (4 db minta esetén): 610±22 Bq/l Szilárd minták fajlagos radonexhalációja: Vízbe (2 méréssorozat alapján), és levegőbe történő exhaláció: Vízbe és levegőbe történő fajlagos exhaláció VBK1 vörös bakteriális kiválás LK1 lemezes kiválás Fajlagos exhaláció levegőbe Fajlagos exhaláció vízbe LK2 lemezes kiválás Minta neve VK1 vízfelszíni kiválás VK2 vízfelszíni kiválás Csoport neve Átlag exhaláció (Bq/kg) Bizonytalans ág (Bq/kg) Vörös, bakteriális kiválás Lemezes kiválás Vízfelszíni kiválás A vörös, bakteriális kiválás (VBK1) exhalációja a legmagasabb (20%) ~550 Bq/kg

10 Fajlgagos aktivitás (Bq/kg) Mérési eredmények II. A fajlagos aktivitás: Fajlagos aktivitás Csoport neve Fajlagos aktivitás (Bq/kg) Fajlagos aktivitás csoportonként Lemezes kiválás 1185,84 Vízfelszíni kiválás 260, Vörös bakteriális kiválás 1283,35 Mésziszap 327, Uránra utaló csúcsok nem jelentek meg a spektrumon A vörös, bakteriális kiválás és a lemezes kiválás aktivitása a legnagyobb, Bq/kg Lemezes kiválás (3 minta) Vízfelszíni kiválás (2 minta) Csoport neve Vörös bakteriális kiválás Mésziszap

11 Egyszerű becslés Rn-forrás mennyiségére Megbecsülhető, hogy a Rn-t kibocsátó anyag milyen vastagon terül el a medence alján Feltételezzük, hogy: minden Rn-t a vörös bakteriális kiválás szolgáltat (legmagasabb exhalációjú) a víz nem áramlik, így A=E a víz egyenletes mélységű d=0,5m a kiválás sűrűsége ρ=3000 kg/m 3 (CaCO 3 kerekített)

12 Egyszerű becslés Rn forrás mennyiségére Mért adatok: M radont szolgáltató anyag fajlagos exhalációja (Bq/kg) MEDENCE c forrásvíz Rn-tartalma (Bq/l) Számolt adatok: F medence felülete (m 2 ) V víz térfogata (m 3 ) A víz teljes radioaktvitiása (Bq) m Rn-t szolgáltató anyag tömege (kg) W - Rn-t szolgáltató anyag térfogata (m 3 ) d radont szolgáltató anyag vastagsága (cm) A medence felszínét és a víz térfogatát téglatesttel közelítjük F medence = F medencefal +F cső = (ab+2bc+2ac)+2πr m = 41,98 m 2 V víz = V víz -V cső = 8,5 m 3 A = c víz V víz = E = m anyag M anyag A = 5,1*10 6 Bq; m=9270kg ρ anyag = m/w W=m/ρ = 3,09 m 3 W/F = d = kb. 7 cm

13 Mérési eredmények III. Kiválások anyagvizsgálata A mintákat felépítő fő fázisok: Csoport száma és neve Mintát felépítő fázis 1. Mintát felépítő fázis Vörös bakteriális kiválás VBK1 Kalcit Dolomit 3. Lemezes kiválás LK1 Kalcit Aragonit 3. Lemezes kiválás LK2 Kalcit Aragonit 3. Lemezes kiválás LK3 Kalcit Aragonit 1. Vízfelszíni kiválás VK1 Kalcit - Megjegyzés: Vörös bakteriális kiválás esetén egy nagy intenzitású csúcsot nem sikerült beazonosítani Egyes esetekben a csúcsok felhasadtak

14 Mérési eredmények IV. Minták elemösszetétele röntgenfluoreszcencia analízis alapján: Csoport neve Vörös, bakteriális kiválás VBK1 Lemezes kiválás LK1 Lemezes kiválás LK2 Lemezes kiválás LK3 Mésziszap MI Meghatározott elemek Ca, Fe, Sr, I, Ba, La, Ce Ca, Sr, I, Ba Ca, Sr, I, Ba Ca, Sr, I, Ba Ca, Sr, I, Ba Vörös, bakteriális kiválás elemösszetételét tekintve kitűnik a többi minta közül

15 Mérési eredmények V. Kiválások anyagvizsgálata Pásztázó elektronmikroszkóppal azonosítottuk a kalcitot, az aragonitot és különböző vasvegyületeket is: Ez megalapozza, hogy további alacsonyabb kimutatási határú műszerrel tovább vizsgáljuk a minták vastartalmú fázisait (3 vastartalmú ásvány)

16 Eredmények diszkussziója I. A Török-forrás Rn-koncentrációja 610±22 Bq/l, ami valóban magas koncentráció Gamma-spektroszkópiás mérések szilárd minták rádiumaktivitása, csoportonként különböző érték, a legmagasabb aktivitású a vörös, bakteriális kiválás és lemezes kiválás ~1300 Bq/kg Exhaláció mérések csoportonként különböző exhaláció, vörös, bakteriális kiválás ~550 Bq/kg, lemezes kiválás 300 Bq/kg Röntgenpordiffrakciós fázisanalízis a legnagyobb mennyiségben kalcit, aragonit, egy esetben dolomit, vörös, bakteriális kiválás esetén egy nagy csúcsot nem tudtunk beazonosítani A diffrakciós csúcsok felhasadtak, oka lehet helyettesítő atom beépülése a kristályrácsba (RFA) Lehetséges elemeket RFA-val kerestük Sr, Ba, I, vörös, bakteriális kiválás esetén Ce, La, Fe érdemes a vas mennyiségét tovább vizsgálni (alacsonyabb kimutatási határ) Ezt erősíti a SEM is, a további vasvegyületek azonosítása okán

17 Összefoglalás A négy csoportra osztott minták, csoportonként különböző eredmények Meghatároztuk a minták fajlagos aktivitását (~1300 Bq/kg) fajlagos exhalációját vízbe és levegőbe (vörös, bakteriális kiválás ~550Bq/kg) Megbecsültük, hogy a radont kibocsátó anyagnak milyen vastagságban kell megjelennie, hogy a radontartalmat biztosítani tudja kb. 7 cm A lemezes kiválás kisebb mértékben, de Rn-forrásként funkcionál (M=300 Bq/kg) Anyagvizsgálati módszerekkel megállapítottuk a fő fázisokat és nagyobb felbontásban is vizsgálódtunk (vas)

18 Köszönetnyilvánítás Szeretném megköszönni témavezetőimnek, Horváth Ákosnak és Erőss Anitának a szakmai segítséget, amellyel munkámat végigkísérték Szabó Katának a HPGe-s mérésekben való segítségért Gubicza Jenőnek és Jenei Péternek az XRD mérésekben nyújtott segítségért Bendő Zsoltnak a SEM mérésért Csorba Ottónak az RFA mérésben nyújtott segítségéért Mádlné Szőnyi Juditnak az értékes tanácsaiért

19 Köszönöm a figyelmet!