Hidrológiai Közlöny 1961 (41. évfolyam)
6. szám - Rákóczi László: A görgetett hordalék mozgásának vizsgálata radioaktív izotópok segítségével
506 Hidrológiai Közlöny 1961. 6. sz. Rákóczi L.: A görgetett hordalék mozgásának vizsgálata része egy, az elektromosságot nem vezető kristály, mely kis mennyiségű fém iont tartalmaz (leggyakrabban talliummal szennyezett NaJ kristályt alkalmaznak). A szcintillációs szondák rendkívül kedvező tulajdonsága, hogy a kristály a gyengébb y sugarakra a legérzékenyebb. A hordalékmozgás vizsgálatánál mindenütt igyekeznek gyenge y sugárzó izotópokat alkalmazni a személyzet és a környezet sugárfertőződésének csökkentése céljából, ezért érthető a szcintillációs szondának, mint az adott esetben ideális érzékelőberendezésnek egyre szélesebbkörű használata. Visszatérve a radioaktív izotópokkal végzett hordalékvizsgálatokra, megállapíthatjuk, hogy ez főleg két szempontból jelent újat, előnyt az előbbiekben ismertetett jelzőanyagos eljárásokhoz képest : 1. Megfelelő érzékenységű észlelőműszer alkalmazása esetén lényegesen kevesebb jelzett hordalékanyagot lehet használni a kísérlethez és a szükséges izotóp mennyisége is minimálisra csökkenthető. 2. Az észlelő műszer sugárzást érzékelő része közvetlenül a mederfenékre bocsátható és így a hordalék mozgása szinte lépésről lépésre nyomon követhető, tehát elmarad a fárasztó és hosszadalmas mintavétel. A legegyszerűbb módnak az látszik, hogy uránban szegény ércőrleményt használjunk, mely minden külön felaktiválás vagy kezelés nélkül megfelelő sugárzással rendelkezik. Ez az egyetlen előny azonban csak látszólagos, mert gyenge fajlagos aktivitása miatt (1 mC rádium 3 kg urániumércben) jelentős mennyiség beszerzését teszi szükségessé, emellett az érc elég mállékony, és a szemcsék fajsúlya a bennük foglalt uránium miatt túl magas. Felezési ideje gyakorlatilag végtelen, ami kedvezőtlen a mérések megismétlése szempontjából. A természetes radioaktivitásról szólván meg kell említeni, hogy a kvarchomok és kavicsszemek, melyek a hordalékot alkotják, ugyancsak rendelkeznek többkevesebb saját sugárzással, attól függően, hogy milyen kőzetből származnak. A legnagyobb természetes aktivitást a gránitszármazókoknál észlelhetjük. Ez a sugárzás természetesen túl gyenge ahhoz, hogy a vízben mozgatott észlelőműszerrel megbízhatóan mérhető legyen, ám fontos abból a szempontból, hogy része annak az úgynevezett „háttérsugárzásnak", mely részben a mederanyagból, részben a vízből származik, részben pedig kozmikus eredetű. Ezt a háttérsugárzást minden kísérlet megkezdése előtt gondosan meg kell állapítani a helyszínen és értékét a kísérlet során szerzett mérési eredményekből le kell vonni. A következő jelzőanyagelőállítási lehetőség a természetes hordalékanyag besugárzása, felaktiválása atomreaktorban. Ez azzal az előnnyel jár, hogy a jelzőanyag magából a vizsgálandó vízfolyásból vett eredeti hordalékminta lehet. Hátránya viszont a reaktorok korlátozott befogadóképessége, ami egyidejűleg csak viszonylag kevés anyag besugárzását teszi lehetővé, valamint az a körülmény, hogy a kvarcszemekben kisebb-nagyobb mértékben jelenlevő szennyeződések másmás mértékben lesznek radioaktívakká, nem alakul ki a kívánt egyenletes és az egész jelzőanyagra jellemző aktivitás. Emiatt és az egyes aktivált szennyeződések eltérő felezési ideje miatt a besugárzott anyag a kísérleti célokra alkalmatlanná válik. Egyes kivételes esetekben, kedvező homokanyag esetén mégis sor kerülhet a felaktivált természetes hordalékanyag jelzőanyagként való használatára. Néhány Egyesült Allamok-beli ilyen kísérletről van tudomásunk [1], Egyes homokkövek kvarcszemcséi ugyanis több-kevesebb foszfortartalommal rendelkeznek, melyet neutronbombázással P 32-es izotóppá változtattak. Ennek ugyan a szokásos műszeres észleléshez túl alacsony az aktivitása, azonban a jelzőanyaggal kevert homokmintát fényérzékeny lemezre helyezve, a P 32-t tartalmazó szemcsék fekete pontok képében jelennek meg azon, az aktivitás erősségétől függő néhány órás, vagy néhány napos expozíció után. így pl. egy 0,1 mm átmérőjű sugárzó szemcse könnyen felismerhető többszázezer inaktív szemcse között is. Goldberg és Inman, akik Kaliforniában a Santa Monica-i tengerparton 25 kg besugárzott homokkal végeztek kísérleteket, azt közlik, hogy a foszfor 15 napi tengervízben való sodortatás után is tökéletesen kötve maradt a kvarcban. Inman és Chamberlain ugyancsak a kaliforniai tengerparton 860 g besugárzott homokot helyezett el egy 150 m 2-es területen 3 m-es vízmélység mellett, a parti homoksodrás sebességének megállapítása céljából. Minthogy az aktív szemcsék sugárzása nem volt műszerrel észlelhető, könnyűbúvárok segítségével 311 db felszíni mintát vettek a fenékről zsírral bevont lemezeknek a mederfenékre való szorítása útján, majd a mintákat fényérzékeny lemezre helyezve elemezték. Az expozíciós idő 12 óra volt. A jelzőanyag aránylag kis mennyisége miatt a homok mozgását csak 24 óráig tudták követni a nagyarányú szétszóródás és keveredés miatt. A mérések alapján 45 cm/perc haladási sebességet állapítottak meg. Megjegyzésre érdemes még az, hogy az aktív szemcsék legnagyobb behatolási mélysége a jelzetlen homok közé 2 cm volt. Ez az eljárás kétségtelenül kevés sugárfertőzési veszélyt jelent a kutatást végző személyekre és az észlelés rendkívül egyszerű, azonban a mintavétel igen nehézkes és hosszadalmas (még kis mélységek és kis sodrási sebességek esetén is). Nagyobb területre kiterjedő, vagy több napig tartó mérés eredményessége ezért igen kétséges. A hordalékanyag közvetlen besugárzásával járó hátrányokat úgy igyekeztek kiküszöbölni, hogy a mérési feladat ismeretében megválasztott izotópot helyeztek el a hordaléksz&mek belsejében. Az izotóp megválasztásának lehetősége igen kedvező az észlelés megbízhatóbbá tétele szempontjából, hiszen a rendelkezésre álló műszer érzékenységének legjobban megfelelő sugárzásfajta és intenzitás választható, valamint a mérések megismételhetősége és a biztonság szempontjából is előnyös. A megfelelően kiválasztott felezési idejű izotóp a mérések befejezése után 1—2 héttel már alig bocsát ki sugárzást, ezáltal lehetővé válik a vizsgálat megismétlése ugyanazon a helyen s az élő szervezeteket nem fenyegeti többé a radioaktív fertőzés veszélye. A legtriviálisabb megoldás az izotópnak a hordalékszem belsejébe juttatására az, melyet
