Hidrológiai Közlöny 1961 (41. évfolyam)

6. szám - Rákóczi László: A görgetett hordalék mozgásának vizsgálata radioaktív izotópok segítségével

Hidrológiai Közlöny 1961. 6. sz. 505> HIDROLÓGIA A görgetett hordalék mozgásának vizsgálata radioaktív izotópok segítségével RÁKÓCZI LÁSZLÓ A hordalékmozgás egyike a világszerte legtöbbet kutatott, de a gyakorlat szakembereit is igen közelről érintő hidraulikai jelenségeknek. A hordalékmozgás számos olyan tényező együttes hatására jön létre, amelyek nehezen mérhetők, s maga a jelenség csak egészen kivételes körülmények között (tiszta víz, kismértékű hullámzás stb.) figyelhető meg közvetlenül. A hordalékmozgás közvetlen mérésére szolgáló eszközök, a hordalékfogók igen sokféle változatban készülnek világszerte, ám tökéletesnek egyik sem mondható. A hordalékmérések hibaforrásainak felsorolására nem térek ki, csupán arra szeretnék rámutatni, hogy a hordalékmérés technikájának lassú fejlődése miatt az utóbbi évtizedekben a jelenség elméleti kutatása került előtérbe. Anélkül, hogy ezen elméleti kutatások jelentőségét a legkevésbé is lebecsülnénk, meg kell állapítanunk, hogy egyre inkább érezhető az elméleti kutatások és a természetbeni megfigyelések kellő összhangjának hiánya. Nyilvánvaló, hogy a legjobb „kismintakísérlet" az, ha a jelenséget a természetben tanulmányozzuk. Ezen gondolat jegyében kezdődtek meg a jelzőanyag segítségével végzett hordalékvizsgálatok. A jelzőanyag feladata, hogy a természetes hordalékkal együttmozogva felvilágosításokat nyújtson a hordalékvándorlás sebességét, irányát stb. illetően, és elősegítse a jelenség minőségi, sőt a módszer további fejlesztése során mennyiségi elemzését. Eleinte nehéz ásványokat tartalmazó kőzetet, vagy kőzetőrleményt használtak erre a célra, melyet meghatározott mennyiségben a vízfolyás medrébe, illetve az állóvíz partja közelében annak fenekére helyeztek, majd a kívánt időben és helyen kivett minta eredeti hordalékanyagától nagyobb faj súlyánál fogva ülepítéssel gyorsan elkülönítették. Könnyen belátható, hogy ez a módszer nem szolgáltathat elfogadható eredményeket, mert a felhasznált nehéz frakció nem adhat hű képet a hordaléktömeg egészének mozgásáról. A következő lépés az volt, hogy jelzőanyagul természetes hordalékanyagot alkalmaztak, melyet oly módon állítottak elő, hogy a hordalékszemcséket megfestették. Ennek az eljárásnak az az előnye, hogy a jelzőanyag fajsúly, alak és szemösszetétel tekintetében teljesen megegyezik a vizsgálandó anyaggal, tehát vele azonosan mozog a mederben. Azonban a festés nehézségein és a szükséges nagy mennyiségű festékanyagon kívül főliátránya ennek a módszernek, hogy a hordalékvándorlás folyamán szétszóródott és a jelzetlen szemekkel elkeveredett jelzőanyag felkutatása nehézkes. Igen nagyszámú mintát kell venni és azokat mikroszkopikus vizsgálatnak alávetni. Az eredmény a sok fáradság ellenére sem volt mindig kielégítő : a szemcsék egymáshoz való súrlódása, valamint a víz oldóhatása következtében gyakran olyan kevés festékanyag maradt vissza a szemcséken, hogy még erős nagyításban sem lehetett elkülöníteni azokat a jelzetlenektől. A jelzőanyagos eljárás alkalmazása terén az, újabb és egyben döntő lépést a radioaktív izotópok felhasználása jelenti. A hasadóanyagok, melyeknek a legújabb időkben történt rendkívül gyors elterjedése a tudományos kutatás szinte minden területén közismert, a hordalékmozgás tanulmányozásában is új távlatokat nyitott. A továbbiak megértéséhez szükséges néhány alapvető atomfizikai egységet az 1. táblázatban, 1. táblázat „ Néhány atomfizikai egység 1 curie (1 C) -- az a radioaktív anyagmennyiség, melyben másodpercenként 3,7-10'° radioaktív bomlás megy végbe. 1 elektronvolt (1 eV) = az az energia, melyet az elektron akkor nyer, ha 1 volt feszültségkülönbségű teret repül át gyorsulva. 1 röntgen (1 r) = az a röntgen- vagy gammasugárzásmennyiség, mely 1 gr levegőben 1,61 • 10" ionpárt termel. találhatunk. Az aktivitás feltüntetett egysége igen nagy érték : gyakorlatilag 1 gr rádium aktivitásával egyenlő. A gyakorlati életben többnyire tört. részeivel, az ezredrészével egyenlő millicurie-vel (mC) és a milliomodrésznyi mikrocurievel (/xC) találkozunk. Ezzel szemben az 1 eV igen kis érték, úgyszólván mindig a többszörösei fordulnak elő, így ezerszerese, a KeV és milliószorosa, a MeVA röntgen talán a legfontosabb atomfizikai egység., mert ez jelenti a sugárzás hatását, melyet a környezetre kifejt. Az Ír szemléletesebben, de kissé pontatlanabbul úgy határozható meg, hogy egy Ír sugárdózist kap az a g-nyi tömeg, mely 1 g rádium hatásának van kitéve 1 m távolságban a sugárforrástól, 1 órán keresztül. Itt megjegyzem,, hogy kb. 600 r az a dózis, mely a felnőtt emberre nézve már feltétlenül halálos. A nemzetközi előírások szerint heti 0,3 r az a dózis, melyet az emberi szervezet huzamosabb időn keresztül is károsodásnélkül elviselhet. Mielőtt az izotópos hordalékvizsgálat különböző módjait áttekintenénk, szükséges, hogy röviden megismerjük a sugárzást észlelő berendezések két alapvetőtípusát. A y sugárzás és általában bármely ionizáló hatású sugárzás észlelésére évtizedek óta a Oeiger-Müller számlálócső használatos. Ez lényegében egy (többnyire; argon) gázt tartalmazó fémcső, melynek belsejében a csőfaltól elszigetelt fémszál húzódik. A cső fala ós a. fémszál között feszültsógkülönbsóget állítanak elő,, mely azonban nem akkora, hogy magától kiegyenlítődhetne. Amikor azonban energiakvantum jut be a cső belsejébe, mely vezetővé teszi az ott lévő gáznemű közeget, az elektromos kisülés bekövetkezik és ezt -— megfelelő erősítés után — egy számlálószerkezet, regisztrálja. A GM cső érzékenysége az alkalmazott katód anyagától és a tápláló feszültségtől függ. "Űj abban a GM csövekkel szemben a szcintillációs számlálók alkalmazása került előtérbe. Ennek főalkat-