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

Magyarországi forrásvizek

radontartalma

Mecsek (homokkő)

Cserkút 76 Bq/l

Velencei-hegység (gránit)

Szűcs-forrás 250 Bq/l

Mátra, Mátraderecske

(andezit) kútvíz 125 Bq/l

Budapesti Hévizek

Gellért-hegy forrásai ~600 Bq/l

A Soproni-hegység

(gneisz) Csalóka forrás

220 Bq/l

(Erőss A., 2010; Halász I., 1995; Kasztovszky Zs., 1996; Nagy H. É., 2006; Freiler Á., 2008)

A Gellért-hegy fontossága radon

szempontjából és a témaválasztás

okaHárom forráscsoport:

• Rác-fürdő

• Rudas-fürdő

• Gellért-fürdő

A Gellért-hegy forrásainak publikált,

mért radontartalma (Palotai et al., 2005)

Vizsgálatok célja

Vizsgálatok alapja: Rn-forrás, a forrás alján

elhelyezkedő vörös bakteriális kiválás (ferrihidrit és

goethit) A víz 226Ra aktivitása 462 mBq/l nem elég (Erőss 2010)

Célok:

Lehet-e további anyag a Rn-forrás?

A minták exhalációjának meghatározása

Becslést adni a Rn-t kibocsátó anyag lehetséges

mennyiségére

További vizsgálatok - kiválások anyagvizsgálata

0.5 m

A vizsgált terület bemutatása

Összesen 2 alkalommal 10 db szilárd, és 5 db vízminta

Csoport

számaCsoport neve Minta neve

1. Vízfelszíni kiválás VK1 VK2 VK3

2.Vörös, bakteriális

kiválásVBK1 VBK2

3. Lemezes kiválás LK1 LK2 LK3MI-LK4

4. Mésziszap MI

Mérési módszerek I.

Radiometriai vizsgálatok Vízminták radonkoncentrációjának mérése:

folyadékszcintillációs spektrometriával, (TriCarb1000 típusú spektrométerrel) cRn - fajlagos radonaktivitás (Bq/l)

Szilárd minták fajlagos rádiumtartalmának meghatározása: Gamma spektroszkópiás mérések HPGe detektorral

ARa - 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

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)

Mintaelőkészítés és a mérés elve

Lehetőség szerint azonos fázis vizsgálata

az összes módszerrel

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:

A vörös, bakteriális kiválás

(VBK1) exhalációja a

legmagasabb (20%) ~550 Bq/kg

Vízbe és levegőbe történő fajlagos exhaláció

0

100

200

300

400

500

600

700

VBK1 vörös

bakteriális

kiválás

LK1

lemezes

kiválás

LK2

lemezes

kiválás

VK1

vízfelszíni

kiválás

VK2

vízfelszíni

kiválás

Minta neve

Fa

jla

go

s e

xh

alá

ció

(B

q/k

g) Fajlagos exhaláció

levegőbe

Fajlagos exhaláció vízbe

Csoport neve

Átlag

exhaláció

(Bq/kg)

Bizonytalans

ág (Bq/kg)

Vörös,

bakteriális

kiválás 531 22

Lemezes kiválás 316 18

Vízfelszíni

kiválás 230 97

Mérési eredmények II.

Fajlagos aktivitás

A fajlagos aktivitás:

A vörös, bakteriális

kiválás és a lemezes

kiválás aktivitása a

legnagyobb, 1200-

1300Bq/kg

Csoport neve

Fajlagos

aktivitás

(Bq/kg)

Lemezes kiválás 1185,84

Vízfelszíni kiválás 260,47

Vörös bakteriális kiválás 1283,35

Mésziszap 327,347

Fajlagos aktivitás csoportonként

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

Lemezes kiválás

(3 minta)

Vízfelszíni kiválás

(2 minta)

Vörös bakteriális

kiválás

Mésziszap

Csoport neve

Fa

jlg

ag

os

ak

tiv

itá

s (

Bq

/kg

)

Uránra utaló csúcsok nem

jelentek meg a spektrumon

Egyszerű becslésRn-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/m3 (CaCO3

kerekített)

Egyszerű becslés

Rn forrás mennyiségére

Mért adatok:• M – radont szolgáltató anyag fajlagos exhalációja (Bq/kg)

• c – forrásvíz Rn-tartalma (Bq/l)

Számolt adatok:• F – medence felülete (m2)

• V – víz térfogata (m3)

• A – víz teljes radioaktvitiása (Bq)

• m – Rn-t szolgáltató anyag tömege (kg)

• W - Rn-t szolgáltató anyag térfogata (m3)

• d – radont szolgáltató anyag vastagsága (cm)

A medence felszínét és a víz térfogatát téglatesttel közelítjük Fmedence = Fmedencefal+Fcső= (ab+2bc+2ac)+2πrm = 41,98 m2

Vvíz= Vvíz-Vcső= 8,5 m3

A = cvízVvíz = E = manyagManyag A = 5,1*106 Bq; m=9270kg

ρanyag = m/W W=m/ρ = 3,09 m3

W/F = d = kb. 7 cm

MEDENCE

Mérési eredmények III.Kiválások anyagvizsgálata

A mintákat felépítő fő fázisok:

Csoport száma és neve Mintát felépítő fázis 1. Mintát felépítő fázis 2.

2. 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

Mérési eredmények IV.

Minták elemösszetétele röntgenfluoreszcencia

analízis alapján:

Csoport neve Meghatározott elemek

Vörös, bakteriális

kiválás VBK1 Ca, Fe, Sr, I, Ba, La, Ce

Lemezes kiválás

LK1 Ca, Sr, I, Ba

Lemezes kiválás

LK2 Ca, Sr, I, Ba

Lemezes kiválás

LK3 Ca, Sr, I, Ba

Mésziszap

MI Ca, Sr, I, Ba

Vörös, bakteriális kiválás elemösszetételét tekintve kitűnik a többi minta közül

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)

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

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)

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

Köszönöm a figyelmet!