A determination of the concentration level of lead 210Pb isotope in solid samples for the assessment of radiation risk occuring in coal mines

Lead 210Pb, an element of the natural uranium radioactive decay series, is not currently considered a source of radiation risk, especially in a radiation protection system in underground mines in Poland. However, it could be a completely independent element of the radioactive series due to its physical and chemical properties. Routine measurements showed significantly higher than expected concentrations of 210Pb in underground radium rich sediments, based only on the radioactive decay law. This phenomenon implies a need of 210Pb concentration monitoring in such sediments. Nevertheless, the laboratory analysis of 210Pb by gamma radiation spectroscopy is connected with a particular hindrance, the self-attenuation of 210Pb radiation in samples. Current work describes a practical method for obtaining the self-attenuation correction factor in the case of 210Pb concentration analysis. Experimentally obtained correction factors range between 0.51–6.96 cm2/g. Neglecting this factor can cause a significant error or underestimations in radiological risk assessment.

Izotop 210Pb, element naturalnego szeregu promieniotwórczego 238U, jak dotąd nie był uwzględniany przy ocenie ryzyka zagrożenia radiacyjnego, szczególnie w odniesieniu do systemu ochrony radiologicznej w podziemnych zakładach górniczych (Rozporządzenie 2002) czy kontroli narażenia radiacyjnego związanego z wydobyciem oraz przetwórstwem ropy i gazu (Radiation... 1999). Okazuje się jednak, że ze względu na swoje właściwości fizykochemiczne nuklid ten może zachowywać się zupełnie niezależnie od pozostałych elementów szeregu, w którym występuje. Wyniki badań prowadzonych w ramach rutynowej kontroli zagrożenia radiacyjnego w podziemnych zakładach górniczych świadczą o tym, że dla większości osadów dołowych, powstających na skutek współstrącenia radu i baru w postaci siarczanu radowo-barowego, obserwuje się znacznie wyższe jego stężenia, niż wynikałoby to z samego tylko rozpadu 226Ra. Implikuje to konieczność monitorowania stężenia 210Pb w tych osadach, co jest związane z wieloma trudnościami analitycznymi i pomiarowymi. Niniejszy artykuł poświęcony jest wyznaczaniu współczynnika poprawkowego związanego ze zjawiskiem samoabsorpcji w próbkach stałych podczas oznaczania 210Pb metodą spektrometrii promieniowania gamma. Uzyskane współczynniki wahały się w granicach 0,51–6,96 cm2/g, co dowodzi, że nieuwzględnienie poprawki na samoabsorpcję, może prowadzić do poważnych błędów i niedoszacowań w ocenie zagrożenia radiacyjnego.