Hidrológiai Közlöny 1961 (41. évfolyam)

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

Rákóczi L.: A görgetett hordalék mozgásának vizsgálata Hidrológiai Közlöny 1961. 6. sz. 507 kavicsanyagú hordaléknál alkalmaznak. Kis üreget fúrnak a kavicsba, behelyezik a megfelelő mennyiségű izotópot, majd az üreget duzzadó cementtel betapasztják. Annak ellenére, hogy ez az eljárás is igen hosszadalmas, Angliában és Franciaországban is történtek vele mérések [I], Az angliai kísérletnél 1200 díj kavicsot fúrtak ki és mindegyikbe 15 /J.C aktivitású Ba 140-et helyeztek. Ezután a kavicsokat a parttól 500 m-re, 5 m mélyre a tengerfenékre bocsátották. Az észlelést a fenéken vontatott szondával végezték, melybe 3 db GM csövet építettek. A számlálóberendezést a hajón helyezték el. Megállapították, hogy a kavicsok mozognak, habár a felszíni hullámok magassága nem haladta meg a 0,9 m-t. Az izotópos hordalékvizsgálat egyik- eléggé elterjedt módja az, amikor nem természetes hordalékanyagot használnak jelzőanyagként, hanem ahhoz alak. fajsúly, szemnagyság, mechanikai ellenállás tekintetében lehetőleg igen hasonló mesterséges anyagokat. Ezek közül legelterjedtebb a -radioaktív üvegőrlemény alkalmazása. Ennél az eljárásnál vagy olvasztás előtt keverik az adalékanyagba az izotópot, vagy aktiválható elemet tartalmazó üveget készítenek. A második esetben aktiválandó elemként többnyire szkandiumot használnak, de tantál- és iridiumtartalmú üveg készítése is ismeretes. Ez az eljárás kisebb kockázatot jelent a sugártartalom veszélyét illetően és lehetővé teszi, hogy nagyobb aktivitású radioaktív üveget állítsanak elő, viszont a reaktorok korlátozott befogadóképessége miatt az előállítható mennyiség elég kevés. Ha a köznapi életben előforduló üvegszilánkok alakjára gondolunk, hamarosan felötlik bennünk a gondolat, hogy az üvegtörmelék hosszúkás, szögletes, vagy tűalakja miatt nem mozoghat a több-kevésbé legömbölyödött hordalókszemcsókhez hasonlóan. Franciaországban, ahol a radioaktív üveget már eléggé széles körben alkalmazzák, beható vizsgálatokat folytattak az üveg őrlésével kapcsolatban. Arra az eredményre jutottak, hogy nem mindegyik őrlőgép-típus alkalmas egyaránt erre a különleges feladatra. Általában megállapíthatjuk, hogy egy adott mennyiségű üveg széttörése előre meghatározott szemcseméretre anélkül, hogy túl sok finom törmelék keletkeznék, sok türelmet igénylő művelet, mert a törést gyakran meg kell szakítani a szitálás miatt. Ideális megoldás az, ha a szitasorozat összeépül a törővel és a fennmaradt szemeket automatikusan visszajuttatják a törőgépbe. A teljesség kedvéért megemlítem, hogy előfordul gömbalakú üvegszemcsék használata is. Ezeket hegesztőpisztoly lángjában történő gyors megolvasztással állítják elő. Összefoglalva az előbb elmondottakat azt látjuk, hogy alapos előkészítés é$ kezelés esetén az 'üvegtörmelék valóban használható jelzőanyagként, mert fajsúlya (^2,65) megfelelő és alakja legalábbis élesszemű kvarchomok mozgásának tanulmányozására szintén alkalmassá tehető. Lássunk most néhány példát a radioaktív üveg alkalmazására folyami, illetve tengerparti hordalékvándorlás vizsgálatánál ! 1954—55-ben a Wallingford-i Hidraulikai Kutatóintézet munkatársai a Themzén végeztek kísérleteket annak tisztázása céljából, hogy a London alatti szakaszon tapasztalt feltöltődés iszapanyagát a dagály elsodorja-e felfelé, a vízfolyás irányával szemben [1], Ez a kísérlet különben világviszonylatban is az egyik legelső izotópos hordalékkísérlet volt. Először 85 g Sc tartalmú üveget 0,035 mm szemnagyságra őröltek és besugárzással 4 C-re aktiválták fel. Ezt 25 kg természetes hordalékanyaggal keverték össze egy tartályban, mely egyben a fenékre való leeresztésre is szolgált. A tartályt a fenékreérés után nyitották ki, úgyhogy az áramló víz mosta ki belőle az anyagot. A méréseket úgy végezték, hogy a mérőés regisztrálóberendezést hordozó hajó lefelé haladt a vízfolyáson és a 3 db GM csőből álló észlelő szondát vontatta a fenéken (1. ábra). Öt nappal a lesüllyesztés után a jelzőanyag sugárzását 20 km-rel a kiindulási pont fölött találták meg, míg alatta egyetlen aktív üveget sem fedeztek fel. Ezt a kísérletet később sokkal nagyobb arányokban és lényegesen hosszabb megfigyelési idővel megismételték. Ekkor 845 g Sc üveget használtak fel, mely összesen 29 C aktivitást képviselt. A jelzőanyag mozgását a bedobási helytől felfelé 24 km-ig, lefelé 15 km-ig tudták nyomon követni. Ugyancsak az angol kutatók folytattak kísérleteket a tengerben is Sc 46 izotópot tartalmazó üveggel. Ennek közelebbi céljáról nem tudunk, a végrehajtás módjáról pedig csak annyit, hogy itt 130 g üveget használtak összesen 2 C aktivitással és ez 4 hónap alatt kb. 4 hektár területen szóródott szét kimutathatóan. A Sc 46 felezési ideje 86 nap és így lehetséges, hogy megfelelő érzékenységű észlelőberendezéssel még 4 hónap után is kimutatható a tengerfenéken. A Sc előnye még, hogy vízben csaknem oldhatatlan és hogy az élő szervezetbe nem épül be, ellentétben a stronciummal, vagy a foszforral. Japánban 1955-ben abból a célból végeztek hordalékmozgási kísérleteket, hogy vajon az épülő Hokkaidó-i kikötő bejáratát nem fenyegeti-e a feltöltődés veszélye. 5 kg üveget készítettek, melybe még öntés előtt 100 mC Zn 65-öt tettek. Ezután az üveget automatikus törőgéppel a kívánt méretre törték. A méréseket szcintillációs szondával végezték 3—6 m vízmélység esetében. A kísérletek lehetővé tették annak a vízmélységnek meghatározását, melytől kezdve a hordalék mozgása elhanyagolhatóan kicsiny, továbbá annak az összefüggésnek az igazolását, amely a homokszem észlelőszán [1] <Pue. 1. Tpyőtambiü u3MepumeAb rsüzepa—MioAAepa [1], npuMeHeHHbiü npu ucnbimaminx y TeM3a Abb. 1. Der bei den Themse-Versuchen benützte Beobach tungsschlit Jf, 1] mit GM-Röhren