Радиоактивность жидкой и газовой фаз.

Концентрация урана в морских водах и атмосферных осадках не превышает 10^-6 кг/м³. В подземной гидросфере содержание U может быть выше. Водорастворимые соли грунтовых вод в целом богаче ураном, чем минеральный остаток пластовых вод. По сравнению с усредненным содержанием U в горных породах, сухой остаток грунтовых вод в среднем богаче ураном, а в пластовых водах – беднее.

Рис. 10.1. Зависимость содержания U и Ra от минерализации подземных вод: 1 – Ra, 2 – U.

 

Вблизи земной поверхности содержание U в водах изменяется от 10^-7 до 10^-4 кг/м³ и более. Фоновое содержание U (в безрудных породах), достигающее 10^-5 кг/м^а, установлено в водах до глубины в сотни метров. На глубинах, измеряемых километрами, содержание урана нигде не превышает 10^-6 кг/м³, причем с глубиной максимальное содержание U в водах имеет тенденцию к убыванию (рис. 1.10.2). Обычно глубинные воды вообще лишены урана.

Содержание U в многочисленных образцах нефтей различных типов не превышает (10^-7 - 10^-6)%. Лишь некоторые тяжелые нефти смолисто-асфальтенового состава в ряде случаев имеют повышенные количества урана. Уран концентрируется в нефтях,в основном, в асфальтененах и смолах, содержание которых возрастает со степенью окисления нефти из-за инфильтрации вод (в том числе поверхностных), содержащих окисляющие реагенты. Поэтому с глубиной концентрация урана в нефти сначала снижается, а затем становится приблизительно постоянной (рис. 1.10.3). Содержание урана в нефти увеличивается с ростом ее сернистости, плотности и смолистости.

 

Рис. 1.10.2. Изменение содержания урана в пластовых водах с глубиной залегания.	Рис. 1.10.3. Изменение содержания урана в нефтях с глубиной залегания.

 

Таким образом, вклад в радиоактивность пород жидкой и газовой фаз сравнительно невелик.

1.10.4. Взаимодействие γ-квантов с горными породами.

Проникающая способность γ - квантов значительно больше проникающей способности β-частиц, потому что γ частица не несет зарядов (нет взаимодействия с электрическим полем других заряженных частиц) и ее масса меньше, чем у α; и β; частиц.

Гамма-излучение ослабляется в породах из-за (рис.1.10.4):

1) внутренней конверсии (для некоторых радиоактивных элементов),

2) фотоэффекта;

3) комптоновского эффекта,

4) образования пар.

 

 

При внутренней конверсии, характерной для пород, содержащих тяжелые ядра, γ; - кванты поглощаются электронной оболочкой того же атома с излучением электронов.

 

 

Ослабление γ-излучения в веществе породы приближенно (в широком пучке) описывается формулой:

,

где - интенсивность исходного γ - излучения и после прохождения слоя породы толщиной х; μ - суммарный коэффициент ослабления, слагающийся из коэффициентов ослабления γ -излучения, учитывающих фотоэффект, комптоновский эффект и процесс образования пар.

 

Рис. 1.10.4. Взаимодействие γ – квантов с веществом: а) фотоэффект - γ; -лучи взаимодействуют с электронной оболочкой атома. Возникающий фотоэлектрон уносит часть энергии γ- излучения. Жесткое γ; - излучение создает фотоэлектроны. Мягкое γ; – излучение - вторичное β; - излучение.

б) комптоновский эффект – γ; -излучение взаимодействует с электроном, передавая ему часть энергии, и затем распространяется в горной породе; при энергиях γ; - квантов 0,2 - 3,0 МэВ.

в) образование электрон – позитронных парвозникает при облучении жесткими γ; - квантами, с энергией не менее 1,02 МэВ;наиболее вероятен для пород, содержащих тяжелые атомы (например, свинец)