Оглавление
Радиоактивные элементы встречаются в природе повсеместно. Для радиационной безопасности наибольшее значение имеют природные радионуклиды из рядов урана и тория, а также калий-40. В большинстве обычных камней их концентрация невелика, но некоторые минералы способны накапливать уран и торий в заметных количествах. Тогда показания дозиметра рядом с образцом могут отличаться от естественного фона окружающей среды.
При этом название минерала само по себе еще не говорит, насколько сильно будет «фонить» конкретный камень. Содержание радиоактивных элементов зависит от месторождения, состава и особенностей формирования образца.
Какие минералы могут быть радиоактивными
В первую очередь внимание стоит обращать на минералы, в состав которых входит уран или торий, а также на минералы, способные включать эти элементы в свою кристаллическую структуру.
USGS относит к распространенным носителям урана и тория уранинит, торит, монацит, циркон, ксенотим, алланит, пирохлор, апатит и титанит. Причем у одних минералов радиоактивные элементы являются важной частью состава, а у других встречаются в виде примесей.
Минерал | Почему может давать повышенный фон |
|---|---|
Уранинит | Уран — один из основных компонентов минерала, поэтому образцы могут иметь выраженную естественную радиоактивность |
Торит | Содержит значительное количество тория и относится к характерным торийсодержащим минералам |
Торианит | Минерал с высоким содержанием тория; отдельные разновидности могут содержать и уран |
Монацит | Фосфат редкоземельных элементов, в котором часто присутствует торий и может содержаться уран |
Циркон | В структуру минерала могут входить примеси урана и тория; показатели сильно различаются у разных образцов |
Ксенотим | Может содержать уран и торий наряду с редкоземельными элементами |
Алланит | Способен концентрировать торий и уран в качестве примесей |
Пирохлор | Некоторые разновидности содержат уран и торий |
Апатит | Может включать небольшие количества урана и тория; выраженность фона зависит от конкретного образца |
Титанит (сфен) | Один из акцессорных минералов, в которых могут концентрироваться природные радиоактивные элементы |
Содержание урана и тория в цирконе, апатите, монаците и других акцессорных минералах действительно заметно меняется от образца к образцу. Поэтому два внешне похожих камня одного вида могут давать совершенно разные результаты измерений.
Урановые минералы
Наиболее очевидная группа — минералы, содержащие уран.
К ней относится уранинит, а также вторичные урановые минералы, например автунит и торбернит. USGS фиксирует их в месторождениях с радиоактивными аномалиями наряду с карнотитом, уранофаном и другими соединениями урана.
Такие образцы требуют особенно аккуратного обращения. Уран образует цепочку распада, в которой появляются другие радиоактивные элементы. Поэтому излучение образца связано не только с исходным ураном, но и с дочерними радионуклидами.
Торит, монацит и другие минералы с торием
Вторая большая группа связана с торием. В отличие от минералов, содержащих лишь следовые примеси, у торита и торианита торий является важной частью состава.
Торий также встречается в монаците, ксенотиме, алланите и цирконе. USGS отдельно указывает эти минералы среди природных носителей тория.
Особого внимания заслуживает монацит. Этот минерал часто встречается в тяжелых минеральных песках и способен содержать заметное количество тория, а иногда и урана. Поэтому отдельные образцы монацита могут хорошо определяться бытовыми дозиметрами.
Почему может «фонить» циркон
Циркон интересен тем, что уран и торий не обязательно являются его основными компонентами. Они могут замещать другие элементы в кристаллической структуре минерала.
Именно поэтому нельзя сказать, что любой циркон радиоактивен в одинаковой степени. Один образец практически не будет отличаться от окружающего фона, другой может дать заметное повышение показаний. USGS относит циркон к акцессорным минералам, в которых концентрируются уран и торий.
Не следует также путать природный циркон с фианитом. Это разные материалы.
А гранит радиоактивен?
Гранит часто упоминают в разговорах о естественной радиации, но гранит — это горная порода, а не отдельный минерал.
В составе гранитов могут находиться циркон, монацит, апатит, алланит, титанит и другие акцессорные минералы, содержащие уран и торий. Поэтому некоторые граниты дают более высокий естественный фон, чем другие породы. USGS отмечает, что граниты и другие кислые магматические породы в среднем могут быть радиоактивнее основных пород именно из-за содержащихся в них уран- и торийсодержащих минералов.
То же правило действует и здесь: по внешнему виду или одному только названию породы нельзя определить конкретный уровень излучения.
Что влияет на радиационный фон камня
Даже для минералов одного вида показатель может отличаться в разы. На результат влияют:
содержание урана и тория в конкретном образце;
наличие продуктов их радиоактивного распада;
размер и масса образца;
распределение радиоактивных включений внутри камня;
расстояние между минералом и прибором;
тип излучения, который способен регистрировать дозиметр;
естественный фон в месте измерения.
Поэтому не стоит ориентироваться на фотографии минерала или на утверждение продавца, что «такие камни не фонят». Если происхождение образца вызывает вопросы, надежнее провести измерение.
Как проверить минерал дозиметром
Для первичной проверки подойдет дозиметр, который регистрирует гамма-излучение. Сначала нужно определить обычный радиационный фон в помещении или на открытом воздухе вдали от проверяемого образца. IAEA рекомендует при поисковых измерениях предварительно фиксировать фон там, где уровень радиации можно считать обычным.
После этого можно проверить камень:
Измерьте естественный фон и запомните или запишите показание.
Разместите минерал отдельно от других коллекционных образцов.
Поднесите дозиметр к камню, сохраняя постоянное расстояние.
Дождитесь стабилизации показаний согласно инструкции прибора.
Повторите измерение несколько раз.
Для сравнения снова уберите минерал и проверьте окружающий фон.
При сравнении нескольких камней желательно соблюдать одинаковую геометрию измерения: одно расстояние от датчика до поверхности и примерно одинаковое время замера. Такой подход позволяет корректнее сравнивать результаты.
Обычный гамма-дозиметр при этом не заменяет профессиональный радиационный анализ. Для поиска поверхностного альфа- или бета-загрязнения и определения конкретных радионуклидов используют другие приборы и методы.
Что делать, если камень показывает повышенный фон
Разовое увеличение показаний еще не дает полной картины. Сначала стоит повторить измерение и сравнить его с окружающим фоном.
Если прибор стабильно показывает выраженное повышение непосредственно рядом с минералом, лучше сократить время контакта с образцом и не хранить его постоянно возле рабочего места, кровати или других мест длительного пребывания.
Не стоит шлифовать, пилить, сверлить или измельчать неизвестный радиоактивный материал. При образовании пыли появляется дополнительный путь попадания вещества в организм, а оценка внутреннего загрязнения относится уже к отдельной задаче радиационной безопасности.
Если показатели значительно отличаются от окружающего фона или происхождение минерала неизвестно, безопаснее обратиться к специалистам по радиационному контролю.
Частые вопросы
Все ли радиоактивные минералы опасны?
Нет. Само наличие природных радиоактивных элементов еще не определяет уровень риска. Значение имеют фактическая активность образца, мощность дозы, расстояние до него и время контакта. Природные радиоактивные материалы встречаются в окружающей среде постоянно, но концентрация радионуклидов может отличаться очень сильно.
Может ли обычный камень давать повышенный фон?
Да, если в нем присутствуют минералы или включения с повышенным содержанием урана или тория. Особенно это характерно для некоторых гранитов, пегматитов и пород с монацитом, цирконом, алланитом и другими акцессорными минералами.
Радиоактивен ли любой циркон?
Нет. Содержание урана и тория в цирконах различается. Поэтому оценивать конкретный образец лучше по результату измерения, а не только по названию минерала.
Какие минералы стоит проверять в первую очередь?
В первую очередь — уранинит, торит, торианит, монацит, урановые вторичные минералы, а также подозрительные образцы циркона, ксенотима, алланита и других минералов, способных содержать уран или торий.
Можно ли определить радиоактивный минерал по внешнему виду?
Нет. Цвет, блеск или форма кристалла не показывают уровень радиационного фона. Для проверки нужен подходящий измерительный прибор.
Главное
Повышенный радиационный фон чаще всего связан с минералами, содержащими уран и торий или способными концентрировать эти элементы. В первую очередь это уранинит, торит, торианит и монацит. У циркона, ксенотима, алланита, пирохлора, апатита и титанита содержание радиоактивных элементов сильнее зависит от конкретного образца.
Поэтому универсального списка «опасных камней» недостаточно. Если минерал вызывает сомнения, его лучше проверить дозиметром и сравнить результат с естественным фоном в том же месте.
