Влияние облучения на оптические свойства гранитных пород Украины
Методами ИК-спектроскопии и кристаллооптического анализа изучены структурно-фазовые превращения природных минералов (полевых шпатов, слюд, кварца) из γ-облученных гранитов. Исследованные граниты взяты из месторождений Украины, предполагаемых как места для захоронения РАО. Было установлено, что при д...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Вопросы атомной науки и техники |
|---|---|
| Datum: | 2006 |
| Hauptverfasser: | , , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russisch |
| Veröffentlicht: |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
2006
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/80146 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Влияние облучения на оптические свойства гранитных пород Украины / И.М. Неклюдов, Э.П. Шевякова, Е.П. Березняк, В.Л. Уваров, Л.А. Саенко, Е.А. Борц // Вопросы атомной науки и техники. — 2006. — № 4. — С. 60-64. — Бібліогр.: 17 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859901047698358272 |
|---|---|
| author | Неклюдов, И.М. Шевякова, Э.П. Березняк, Е.П. Уваров, В.Л. Саенко, Л.А. Борц, Е.А. |
| author_facet | Неклюдов, И.М. Шевякова, Э.П. Березняк, Е.П. Уваров, В.Л. Саенко, Л.А. Борц, Е.А. |
| citation_txt | Влияние облучения на оптические свойства гранитных пород Украины / И.М. Неклюдов, Э.П. Шевякова, Е.П. Березняк, В.Л. Уваров, Л.А. Саенко, Е.А. Борц // Вопросы атомной науки и техники. — 2006. — № 4. — С. 60-64. — Бібліогр.: 17 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Вопросы атомной науки и техники |
| description | Методами ИК-спектроскопии и кристаллооптического анализа изучены структурно-фазовые превращения природных минералов (полевых шпатов, слюд, кварца) из γ-облученных гранитов. Исследованные граниты взяты из месторождений Украины, предполагаемых как места для захоронения РАО. Было установлено, что при дозах γ-облучения от 10⁵ до 10⁸ Гр (Е= 0,66...1,5 МєВ) происходит разупорядочение кристаллической решетки щелочных полевых шпатов, перестройка в октаэдрическом слое ионов (Fe²⁺→Fe³⁺) и активная дегидроксилация цветной слюды, повсеместное развитие системы трещин как вдоль плоскостей спайности, так и в виде сложной системы секущих капилляров (до 0,005 мм). Максимальная радиационная стойкость гранитов связывается с однородно равномерно мелкозернистыми лейкократовыми аплитами, наиболее перспективными для использования в виде сырья при синтезе стеклокерамических матриц для иммобилизации РАО.
Методами ІЧ-спектроскопії та кристалооптичного аналізу вивчені структурно-фазові перетворення природних мінералів (польових шпатів, слюд, кварцу) із γ-опромінених гранітів. Досліджені граніти здобуті з деяких родовищ України, що пропонуються як місця для поховання радіоактивних відходів (РAB). Встановлено, що при дозах γ-опромінення від 10⁵ до 10⁸ Гр (Е = 0,66...1,5 МеВ, температура біля 20 °C) зростає розпорядкування кристалічної гратки лужних польових шпатів, перебудова у октаедрічному шарі іонів (Fe²⁺→Fe³⁺ ) та активна дегідроксилація кольорової слюди, поширений розвиток системи тріщин як уздовж площин спайності, так у вигляді складної системи січних капілярів (до 0,005 мм). Максимальну радіаційну стійкість гранітів зв’язується однорідно рівномірно-дрібнозерністими лейкократовими аплітами, найбільш перспективними для використання у вигляді сировини при синтезі скло-керамічних матриць для іммобілізації РAB.
The structure-phase transformation of minerals (feldspar, mica, quartz) from γ-irradiated granites are investigated by methods of infra-red spectroscopy and crystal-optic analysis. Investigated granites are used from the Ukrainian deposits proposed as a place for radioactive waste disposal. It was established, that at a dose of γ- irradiation from 10⁵ up to 10⁸ Gy (E=0,66...1,5 MeV) there is augmentative disordering in crystal lattice of alkaline feldspars, transformation in the octahedral layer of ions (Fe²⁺→Fe³⁺ ) and active dehydration in color mica, universal development of crack system both along planes of cleavage and as complex system of secant capillaries (up to 0,005 mm). The maximal radiation stability of granites associates with homogeneously-equigranular leycocratic aplitoides which are most perspective for use as raw material for synthesis of glass-ceramic matrices for radioactive waste immobilization.
|
| first_indexed | 2025-12-07T15:57:52Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 548.75: 548.535+621.10
ВЛИЯНИЕ ОБЛУЧЕНИЯ НА ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
ГРАНИТНЫХ ПОРОД УКРАИНЫ
И.М. Неклюдов, Э.П. Шевякова, Е.П. Березняк, В.Л. Уваров, Л.А. Саенко, Е.А. Борц
ННЦ «Харьковский физико-технический институт»,
г. Харьков, Украина
Методами ИК-спектроскопии и кристаллооптического анализа изучены структурно-фазовые превращения природ-
ных минералов (полевых шпатов, слюд, кварца) из γ-облученных гранитов. Исследованные граниты взяты из месторо-
ждений Украины, предполагаемых как места для захоронения РАО. Было установлено, что при дозах γ-облучения
от 105 до 108 Гр (Е= 0,66...1,5 МєВ) происходит разупорядочение кристаллической решетки щелочных полевых шпатов,
перестройка в октаэдрическом слое ионов (Fe2+→Fe3+) и активная дегидроксилация цветной слюды, повсеместное разви-
тие системы трещин как вдоль плоскостей спайности, так и в виде сложной системы секущих капилляров
(до 0,005 мм). Максимальная радиационная стойкость гранитов связывается с однородно равномерно мелкозернистыми
лейкократовыми аплитами, наиболее перспективными для использования в виде сырья при синтезе стеклокерамических
матриц для иммобилизации РАО.
ВВЕДЕНИЕ
С развитием ядерной энергетики возникает необ-
ходимость прогнозирования поведения в радиацион-
ных полях неорганических материалов различных
классов, включая композиции, используемые в каче-
стве матриц при иммобилизации и захоронении ра-
диоактивных отходов на территории Украины [1].
Воздействие радиации на оптические свойства
неорганических веществ различных классов воз-
можно моделировать с помощью облучения уско-
ренными частицами: электронами, протонами,
γ-квантами на линейных ускорителях ННЦ ХФТИ
[2-4]. В отличие от реакторного облучения, приводя-
щего к разрушению материала, основным типом ра-
диационных дефектов при таком облучении являют-
ся ионизация и возбуждение электронной подрешет-
ки [5-7]. Смещение атомов в структуре вещества со-
провождается нарушением геометрического распо-
ложения ионов в решетке кристаллических соедине-
ний и энергетическими изменениями, что приводит
к изменению частот колебания силовых связей в
электронной подсистеме и проявляется в изменении
дырочных и электронных свойств [6-8]. Одновре-
менно изменяется плотность вещества, нарушается
стехиометрия соединений с ионами переменной ва-
лентности, происходит разупорядочение структуры
и новообразования метастабильных, высокотемпе-
ратурных фаз [9-11]. Экспериментальные результа-
ты позволяют сопоставить степень радиационной
повреждаемости при облучении электронами и γ-
квантами с начальными стадиями нейтронного об-
лучения. Возможно использовать облучение элек-
тронами (Е до 2...5 МэВ; D=1023 эл/м2) и
γ-квантами (Е до 1,6 МэВ; D=108 Гр) при моделиро-
вании природной радиоактивности (авторадиации) и
воздействия РАО, размещаемых в природных геоло-
гических формациях [12]. Стабильность и устойчи-
вость физико-химических свойств материалов при
γ- и электронном облучении приведенных парамет-
ров может служить критерием при выборе матрич-
ных композиций на природной гранитной основе
[13].
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Методами ИК-спектроскопии (инфракрасный
спектрофотометр UR-20) и кристаллооптического
анализа (с помощью поляризационного микроскопа
ПОЛАМ-211Л) исследованы особенности структур-
но-фазового преобразования мономинеральных
фракций, отобранных из четырех облученных гра-
нитов Украинского кристаллического щита (УКЩ):
Коростенского рапакиви, Коростышевского порфи-
ровидного, красного Днепровского и розово-серого
Янцевского (табл. 1).
Таблица 1
Химические анализы исходных гранитов УКЩ
Окислы, вес.%
Житомирские граниты Центр. Часть УКЩ
Рапакиви
Коростенского месторо-
ждения
Порфировидный Коро-
стышевского месторо-
ждения
Днепровский (токовский)
Янцевский (Новомо-
сковский)
SiO2 66,99...69,84 62,15...68,26 71,83...72,90 74,71...75,08
TiO2 0,25...0,36 0,38...0,58 0,13...0,06 0,07
Al2O3 12,39...14,48 14,07...17,93 14,10...15,74 12,14...12,93
Fe2O3 1,08...1,23 0,03...1,28 0,81...1,67 0,42...1,93
FeO 2,05...5,05 2,44...5,28 0,72...1,92 0,92...1,44
MnO 0,04...0,08 0,03...0,08 ~0,03 0,03
MgO 0,17...0,41 1,08...2,61 0,31...1,10 0,36...0,43
CaO 1,25...3,09 1,45...1,54 1,40...3,10 1,26...1,34
Na2O 2,89...3,79 3,17...3,60 2,87...3,87 3,80...3,86
K2O 3,90...5,10 4,17...4,68 4,68...4,79 3,60...3,90
P2O5 0,10...0,60 0,12...0,21 0,06...0,07 0,02...0,05
SO2 – 0,13 0,02 –
F – ~1,72 – –
H2O– 0,60 0,13 0,60 –
Потери при про- 99,84...100,29 99,96...100,58 101,86 99,33...99,66
_______________________________________________________________________________
ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2006. № 4.
Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (89), с. 60-64.
60
каливаниии
Основными породообразующими минералами
гранитов являются: щелочные полевые шпаты (ми-
кроклин и ортоклаз К(Na)AlSi3O8), кислые пла-
гиоклазы (альбит-олигоклаз Na(Са)AlSi3O8), цветная
слюда (биотит, флогопит с общей формулой
K(Fe,Mg)3 Fe2Si3AlO10·(OН)2) и кварц (SiO2) (табл. 2).
_______________________________________________________________________________
ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2006. № 4.
Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (89), с. 60-64.
61
Таблица 2
Минералогический состав гранитных пород Украины
Минеральная фаза
Северо-западная часть УКЩ Центральная часть УКЩ
гранит-рапакиви порфировидный ярко-розовый с чер-
ным кварцем розово-серый
Коростень Коростышев Днепровский (то-
ковский)
Янцевский (Ново-
московский)
Кварц (SiO2) 20...32,5 12...33 20...35 до 30
Полевые шпаты:
микроклин
ортоклаз
}50...61,80 31...70 30...50 25...50
Плагиоклазы (альбит,
альбит-олигоклаз) 8...33,5 19...47 10 ~30
Слюды:
цветная слюда (биотит,
флогопит)
бесцветная слюда (му-
сковит)
0,5...3,8 2...18 1,0...4 10...11
1,6...3,5 2...12 ~5,0 3...6,0
Амфибол и пироксен 0,3...6,0 до 1,0 1,6 –
Вторичные минералы 0,4...0,6 + + +
Акцессорные 0,1...0,6 до 2,0 3,5...5,0 +
Рудные 0,2 + + +
Облучение γ-квантами проводили на ускорите-
лях электронов (ЛУ-20 с Е=662 кэВ;
D=105...1,7·107 Гр при комнатной температуре) и на
установке «Кут» (Е=1,6 МэВ; D = 106...108 Гр).
В результате облучения все образцы гранитов те-
ряют первоначальный блеск на поверхности скола и
приобретают буровато-красные оттенки окраски.
Повышается хрупкость гранитов при ударе и расти-
рании.
Щелочные полевые шпаты (микроклин, ор-
токлаз) и кислые плагиоклазы (альбит по преоблада-
нию) составляют основную часть гранитных пород –
до 50...75 об.%. Оптические константы полевых
шпатов приведены в табл. 3 и 4.
В результате γ-облучения калиевые полевые
шпаты: микроклин и ортоклаз становятся практиче-
ски полупрозрачными, на поверхности спайности
развиваются пелитоморфные продукты вторичного
изменения: волокнисто-чешуйчатый серицит, глини-
стые минералы, кальцит и др. Снижается величина
двойного лучепреломления (∆=0,003...0,005) вслед-
ствие аморфизации и разупорядочения кристалличе-
ской решетки. С увеличением дозы облучения воз-
растает степень кристалличности новообразованных
чешуек серицита и агрегатных скоплений глинисто-
го минерала (с величиной отдельных частиц до
0,001...0,002 мм).
Таблица 3
Оптические константы исходных полевых шпатов
Свойства
а) Микроклины гранитов УКЩ
Днепровский Коростенский Коростышевский Янцевский
Ng' 1,523±0,001 1,522±0,003 1,521±0,001 1,527±0,003
Nm 1,515±0,003 1,518±0,001 1,524±0,003
Np' 1,514±0,001 1,513±0,001 1,514±0,001 1,519±0,003
Δ(Ng-Np) 0,007 0,009±0,001 0,007 0,008±0,001
z (±) (–) (–) (–)
∠ до 20° ~18° 11...17° до 5°
M (–) (–) (–) (–)
2V 75° 78° ~80° ~80°
б) Ортоклазы гранитов УКЩ
Свойства Днепровский Коростенский Коростышевский
Ng' 1,534±0,003 1,535±0,001 1,537±0,001
Nm 1,532±0,001 1,528±0,001 1,535±0,003
Np' 1,527±0,001 1,525±0,001 1,531±0,004
Δ(Ng-Np) 0,007±0,001 0,07±0,001 0,006±0,001
z (–) (±) (–)
∠ 14...17° – 14...17°
M (–) (–) (–)
2V ~75° – ~75°
_______________________________________________________________________________
ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2006. № 4.
Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (89), с. 60-64.
62
Таблица 4
Оптические свойства исходных плагиоклазов из гранитов УКЩ
Свойства Коростышевский Янцевский
Ng 1,533±0,001 1,538±0,001
Nm 1,528±0,001 1,532±0,001
Np 1,526±0,001 1,528±0,001
Δ(Ng-Np) 0,007 0,009–0,010
z (±) (±)
∠ ( ⊥ в зоне 010) 5...10° 0...3°
M – +
2V – –
Повышается хрупкость минеральных зерен
вследствие развития сложной системы трещин
вдоль плоскостей спайности, а при максимальных
дозах облучения формируется сложная система се-
кущих капилляров, часто в виде разветвленных и
пересекающихся трещинок. Ширина трещин
спайности увеличивается до 0,003 мм, а капилляров
– до 0,0005 мм.
В облученных образцах Днепровского гранита
заметно массовое развитие тонких пленок, тяжей,
сгустков и агрегатов разнообразной формы и ве-
личины, составленных новообразованными оксида-
ми и гидрооксидами Fe (Fe2O3, FeOOH), Ti, Mn и
др., и вытянутых вдоль трещинок спайности поле-
вых шпатов, чешуек слюды и на поверхности вто-
рично измененных зерен. Тонкие пленки окаймляют
и зерна кварца.
Облучение полевых шпатов (микроклина) ведет
к изменению вида ИК-спектров поглощения (рис. 1).
Рис. 1. ИК-спектры поглощения полевых шпатов
гранитоидов:
кр. 1 – исходный полевой шпат; кр. 2 – после облу-
чения γ-квантами, Е ≈ 662 кэВ, Д≈ 1,7∙107 Гр;
кр. 3 - после облучения γ-квантами, Е ≈ 1,6 МэВ,
Д≈ 107 Гр
Основная полоса валентных колебаний Si-O
(1080...1160 см-1) преобразуется с появлением вме-
сто тройного максимума (1030, 1110, 1160 см-1) ши-
рокой полосы с максимумом 1150 см-1 и плато
1050 см-1. Происходит уменьшение интенсивности
всех основных максимумов полос, особенно в обла-
сти 730...780 см-1, связанных с колебанием связи Si-
O-Al и Si-O-Si. Вместо четкого дублета образуется
полоса 785 см-1 с неясно выраженным плечом
750 см-1, что свидетельствует об особой чувстви-
тельности к радиационному разупорядочению слож-
ной каркасной структуры полевых шпатов. Это от-
ражается на величине их «Θ»-ИК-упорядочения [8,
9].
В области колебания гидроксильных групп ОН–
п
после γ-облучения появляются полосы адсорбиро-
ванной воды 1660, 3440, 3530 и 3730 см-1 средней
интенсивности.
Полевые шпаты из Днепровского гранита изме-
няются слабее, что, скорее всего, связано с преобла-
данием в их исходном составе менее упорядоченно-
го моноклинного ортоклаза.
В образцах Янцевского гранита, облученного
при большей энергии γ-квантов (Е =1,5 МэВ; D до
108 Гр) в ИК-спектрах полевых шпатов происходят
следующие изменения: полосы 545, 610, 655 и
1035 см-1 приобретают размытые диффузные конту-
ры, часть из них теряет интенсивность с переходом
в слабо выраженные плато. В области
1160...1030 см-1полоса становится корытообразной с
неопределенным максимумом.
В спектре облученного микроклина прослежива-
ется перераспределение отдельных максимумов: ду-
блет 595...610 см-1 преобразуется в единый макси-
мум 595 см-1, что делает его ближе к спектру мо-
ноклинной фазы – высокотемпературному ортокла-
зу. Это подтверждается развитием серии мелких
максимумов: 545, 560, 650, 760...775 см-1, свойствен-
ных ортоклазу.
В литературе [14] имеются данные о расширении
и диффузности полос поглощения, связанных с неу-
порядоченностью Al и Si в тетраэдрических позици-
ях структуры полевых шпатов. Это четко отражает-
ся на интенсивности двойного максимума 730...770
см-1 и служит свидетельством присутствия альбито-
вой (Na) составляющей в составе полевого шпата
[15].
Цветные слюдистые минералы гранитов в основ-
ном биотит (и флогопит) испытывают наиболее рез-
кие изменения оптических свойств в результате γ-
облучения. Их содержание не превышает
5...12 об. % гранита, а состав заметно варьирует, что
свидетельствует о широком изоморфизме катионов
Fe, Mg и др. Особенностью структуры слюд являет-
ся присутствие слоев кремнекислородных анионов
диоктаэдрического строения, между которыми, как
и катионы (Na, K и др.), расположена межслоевая
группа ОНn
−. Наиболее железистые разновидности
биотита представлены в Коростышевском порфиро-
_______________________________________________________________________________
ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2006. № 4.
Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (89), с. 60-64.
63
видном граните. Оптические свойства исходных
биотитов приведены в табл. 5. В результате
γ-облучения чешуйки слюды становятся более тем-
ными, приобретают ярко-розовые и коричневато-
красные тона окраски в результате новообразования
оксидов железа (гематита Fe2O3), гидрооксида
FeOOH (менонита) TiO2 (рутила), MnO и др., пред-
ставленных в виде точечных включений (до
0,005...0,012 мм), местами собранных в агрегаты (до
0,055 мм) и буквально переполняющих слюду. Ана-
логичные явления отмечались ранее и при электрон-
ном облучении слюд [3, 16]. С увеличением погло-
щенной дозы (до 107...108 Гр) нарастают признаки
трансформации в октаэдрическом слое слюды, с
переходом части ионов Fe2+→Fe3+ при активном вхо-
ждении в решетку гидроксильных групп, с появле-
нием максимумов 1580 и 3500 см-1.
Таблица 5
Оптические свойства исходных биотитов гранитных пород УКЩ
Оптические
свойства Днепровский Коростышевский Янцевский
Ng '≈Nm 1,646±0,005 1,670±0,003 1,669±0,003
Np' 1,588±0,005 1,630±0,005 ~1,613±0,003
∆ (Ng-Np) 0,58±0,001 0,040±0,001 0,056±0,001
z (+) (+) (+)
M (–) (–) (–)
2V мал 0...5° до 8°
Погасание прямое; Ng >Nm >Np – схема плеохроизма
Отмечается увеличение значений показателя
преломления (∆Ncp ≈ 0,045 ± 0,005). В отдельных
чешуйках при максимальной дозе появляются ново-
образования пакетов глинистой фазы – вермикулита
(Nm=1,575 ± 0,003), что отмечалось и при облучении
нейтронами [16]. На поверхности чешуек развива-
ются фигуры «травления» в виде петель, зональных
и радиально-лучистых.
В ИК-спектрах облученной цветной слюды (в
частности гидробиотита из Янцевского гранита) по-
является ряд новых максимумов, вызванных разру-
шением кристаллической решетки исходной слюды
в результате потери межслоевой воды с переходом в
слабо окристаллизованную глинистую массу верми-
кулитового состава. Об этом свидетельствует появ-
ление максимумов в области 430...515, 980...1060,
1580, 1670, 3420, 3655, 3680, 3720 и 3790 см-1 (рис.
2).
Снижение пропускания (на 10 %), вероятно, вы-
звано тонкодисперсным строением новообразован-
ных фаз и присутствием многочисленных непро-
зрачных (рудных) включений оксидов и гидроокси-
дов Fe, Ti, Mn с максимумами в области 470, 565,
585, 680 и 730 см-1.
Изменения в облученной цветной слюде проис-
ходят, скорее всего, как и в [16], в результате заме-
щений в тетраэдрических позициях Fe и интенсив-
ного выноса ионов К.
Менее подвижные Fe, Ti и др. кристаллизуются
на месте в виде точечных включений оксидных и
гидрооксидных фаз, возникающих в результате при-
сутствия примесных катионов и интенсивной дегид-
роксилации в условиях облучения. Кварц (SiO2) яв-
ляется наиболее устойчивым компонентом грани-
тов, сохраняющим внешний вид и оптические
константы.
При высоких дозах γ-облучения появляются зер-
на кварца дымчатой окраски (Al-центры) и прояв-
ляется декорирование мелких точечных включений
непрозрачной примеси, газово-жидких пузырьков
(до 0,001...0,005 мм), нередко вытянутых в виде ори-
ентированных прерывистых цепочек. В единичных
зернах проявляется аморфизация.
В ИК-спектре поглощения облученного кварца
вплоть до максимальных доз (106...108 Гр) сохраня-
ются все основные максимумы полос поглощения
кристаллического кварца: 465, 520, 590, 700,
790...810 (дублет) см-1.Однако интенсивность
отдельных максимумов (420...520, 790...810 см-1) ис-
пытывает с дозой небольшое понижение (на
10...15 %).
Сравнительный анализ полученных данных с ре-
зультатами облучения высокоэнергетичными элек-
тронами (Е=5...10 МэВ; D=1,14·1023 эл/м2) [2-4] и
тепловыми нейтронами (до D = 1024 нейтр./м2) [9-11,
16] дает основание рассматривать облучение γ-кван-
тами как начальную стадию превращения природ-
ных минералов, сравнимого с воздействием высоких
температур (>400°C) [17]. Это может служить оце-
ночным критерием радиационной стойкости отдель-
ных минеральных видов.
Рис. 2. ИК-спектры поглощения цветной слюды:
кр. 1 – исходная слюда; кр. 2 – после облучения
γ-квантами, Е ≈ 1,6 МэВ, Д≈ 1,7∙106 Гр;
кр. 3 - после облучения γ-квантами, Е ≈ 1,6 МэВ,
Д≈ 107 Гр
Приведенные исследования позволяют предста-
вить последовательность процессов радиационно-
стимулированного преобразования минеральных
фаз в γ-облученных гранитных породах как развитие
нарастающих с дозой явлений:
_______________________________________________________________________________
ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2006. № 4.
Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (89), с. 60-64.
64
1) разупорядочения кристаллической решетки по-
левых шпатов (сначала в ближнем, а затем и в
дальнем порядке) и с переходом в менее упоря-
доченные высокотемпературные фазы;
2) нарушения стехиометрии отдельных оксидных
примесей в слоистых слюдистых минералах с
формированием массовых точечных и пленоч-
ных новообразований оксидов и гидрооксидов
Fe, Mn, Ti и др.;
3) диффузионного массопереноса вновь сформиро-
ванных оксидных фаз вдоль границ раздела: по
плоскостям спайности, по контактам отдельных
минеральных видов с выделением на их поверх-
ности пленок и сгустков продуктов опацитиза-
ции (по слюде) и вермикулитизации (по полевым
шпатам);
4) перестройки протонной подсистемы в силикатах,
содержащих межслоевую воду и группы
ОН-п, что способствует разрушению решетки
слюдистых минералов с выходом межслоевой
воды и появлению адсорбированной влаги.
Сравнительная оценка радиационной стойкости
изученных гранитных пород различных месторо-
ждений Украины при γ-облучении дает основание
считать, что более устойчивыми в условиях иммоби-
лизации РАО и долговременного захоронения в гео-
логических формациях близкого генетического типа
будут наиболее равномерно-зернистые лейкократо-
вые аплитоидные разновидности гранитов с одно-
родной текстурой с минимальным содержанием
темноцветных минералов.
Высоко оцениваются и синтетические компози-
ции на основе гранитных пород с меньшим числом
непосредственных контактов между зернами, что
обеспечит разнонаправленный характер радиаци-
онного дефектообразования каждого компонента си-
стемы: матрица с РАО – вмещающая горная порода
– окружающая среда и будут способствовать опти-
мальным условиям безопасного захоронения РАО.
ЛИТЕРАТУРА
1.Н.П. Дикий, С.Ю. Саенко, В.Л. Уваров, Э.П. Ше-
вякова. Применение ядерно-физических методов
для изучения транспорта радионуклидов в гранит-
ных породах //Вопросы атомной науки и техники.
Серия «Ядерно-физические исследования»(36). 2000,
№2, с. 54–57.
2.Е.В. Лифшиц, Э.П. Шевякова, Р.Ф. Поляшенко.
Влияние радиационного воздействия на оптические
свойства ряда неорганических материалов //Вопро-
сы атомной науки и техники. Серия «Физика радиа-
ционных повреждений и радиационное материало-
ведение». 1979, в. 3(11), с. 71–76.
3.Э.П. Шевякова, Е.В. Лифшиц, Р.Ф. Поляшенко. О
радиационной стойкости природных минералов раз-
личных структурных типов //Вопросы атомной нау-
ки и техники. Серия «Физика радиационных повре-
ждений и радиационное материаловедение». 1989,
в. 3(50), с. 81–85.
4.Э.П. Шевякова, Е.В. Лифшиц, Е.П. Березняк.
Влияние электронного облучения на стуктурно-фа-
зовые изменения слоистых силикатов //Вопросы
атомной науки и техники. Серия «Физика радиаци-
онных повреждений и радиационное материалове-
дение». 1994, в. 1(61), с. 70–73.
5.Д.Х. Кроуфорд, М.С. Уителлс. Обзор исследова-
ний влияния облучения на ковалентные и ионные
кристаллы //Труды Международной конференции по
мирному использованию атомной энергии. Женева.
1958, М.: «Госхимиздат», т.7, с. 430–535.
6.Н.С. Костюков, Э.И. Медведовская, Г.А. Найдёно-
ва. Исследование действия излучений на природные
силикаты и некоторые керамические материалы
//Экспериментальные исследования минералооб-
разования в сухих окисных системах. М.: «Наука»,
1972, с. 181–186.
7.Г.И. Икрамов, Г.Т. Петровский. Радиационно-оп-
тические эффекты в кислородсодержащих кри-
сталлах и стёклах. Изд. ФАЕ Узбекской ССР, 1985,
275 с.
8.Н.С. Костюков, Ф.Я. Харитонов, Н.П. Антонова.
Радиационная и коррозионная стойкость электро-
керамики. М.: «Атомиздат», 1973, 224 с.
9.Г.К. Кривоконева, Г.А. Сидоренко. Влияние ра-
диоактивного облучения на некоторые породообра-
зующие минералы //Радиоактивные элементы в
горных породах. Т. 2. Новосибирск, 1972.
10.В.В. Дубровский. Влияние облучения на минера-
лы-силикаты //Материалы и конструкции защит
ядерных установок. М., 1974, с. 113–120.
11.В.В. Дубровский. Влияние облучения на свойства
горных пород //Там же. М., 1977, с. 99–109.
12.П.И. Иванов. Радиоактивные отходы. Перера-
ботка и захоронение //Атомная техника за рубе-
жом. 1992, №9, с. 17–19.
13.Н.П. Дикий, С.Ю. Саенко, В.Л.Уваров, Э.П. Ше-
вякова. Изучение влияния имитационного
γ-облучения на миграцию радионуклидов в гранит-
ных матрицах //Вопросы атомной науки и техники.
Серия: «Ядерно-физические исследования» (36).
2000, №2.
14.Г.К. Кривоконева. Структурные изменения поле-
вых шпатов под влиянием радиации // Кристаллохи-
мия и структурные особенности минералов. Л.:
«Наука», 1976, с. 75–80.
15.Е.Н. Панов, Л.Г. Фёдорова. Изучение степени
упорядочения калинатровых полевых шпатов грани-
тоидов с помощью инфракрасной спектроскопии
//Записки Ввсесоюзного Минералогического обще-
ства. 1966, сер. 2, т. 95, в. 6, с. 739–743.
16.В.П. Иваницкий, А.М. Калиниченко, И.В. Матяш
и др. Влияние упорядоченности октаэдрических ка-
тионов на радиационные структурно-химические из-
менения биотита //ДАН УССР. 1977, сер. Б, №7,
с. 593–595.
17.В.Ф. Зеленский, И.М. Неклюдов, Э.П. Шевякова
и др. Влияние электронного облучения на структуру
и фазовый состав неорганических соединений раз-
личных классов //ДНАН Украины. 1995, №1,
с. 70–73.
ВПЛИВ ОПРОМІНЕННЯ НА ОПТИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ МІНЕРАЛІВ ГРАНІТНИХ ПОРІД УКРАЇНИ
І.М. Нєклюдов, Е.П. Шев'якова, О.П. Бєрєзняк, В.Л. Уваров, Л.О. Саєнко, О.А. Борц
Методами ІЧ-спектроскопії та кристалооптичного аналізу вивчені структурно-фазові перетворення природних мінералів (польових шпатів, слюд,
кварцу) із γ-опромінених гранітів. Досліджені граніти здобуті з деяких родовищ України, що пропонуються як місця для поховання радіоактивних відходів
(РAB). Встановлено, що при дозах γ-опромінення від 105 до 108 Гр (Е = 0,66...1,5 МеВ, температура біля 20 °C) зростає розпорядкування кристалічної
гратки лужних польових шпатів, перебудова у октаедрічному шарі іонів (Fe2+→Fe3+) та активна дегідроксилація кольорової слюди, поширений розвиток
_______________________________________________________________________________
ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2006. № 4.
Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (89), с. 60-64.
65
системи тріщин як уздовж площин спайності, так у вигляді складної системи січних капілярів (до 0,005 мм). Максимальну радіаційну стійкість гранітів
зв’язується однорідно рівномірно-дрібнозерністими лейкократовими аплітами, найбільш перспективними для використання у вигляді сировини при
синтезі скло-керамічних матриць для іммобілізації РAB.
EFFECT OF IRRADIATION ON OPTIC PROPERTIES OF MINERALS FROM UKRAINIAN GRANITES
I.M. Neklyudov, E.P. Shevyakova, E.P. Bereznyak, V.L. Uvarov, L.A. Sayenko, E.A. Borts
The structure-phase transformation of minerals (feldspar, mica, quartz) from γ-irradiated granites are investigated by methods of infra-red spectroscopy and crys-
tal-optic analysis. Investigated granites are used from the Ukrainian deposits proposed as a place for radioactive waste disposal. It was established, that at a dose of γ-
irradiation from 105 up to 108 Gy (E=0,66...1,5 MeV) there is augmentative disordering in crystal lattice of alkaline feldspars, transformation in the octahedral layer of
ions (Fe2+→Fe3+) and active dehydration in color mica, universal development of crack system both along planes of cleavage and as complex system of secant capil -
laries (up to 0,005 mm). The maximal radiation stability of granites associates with homogeneously-equigranular leycocratic aplitoides which are most perspective for
use as raw material for synthesis of glass-ceramic matrices for radioactive waste immobilization.
_______________________________________________________________________________
ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2006. № 4.
Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (89), с. 60-64.
66
Таблица 1
Рапакиви
Таблица 2
Акцессорные
Таблица 3
Оптические константы исходных полевых шпатов
Таблица 4
Таблица 5
Коростышевский
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-80146 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1562-6016 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T15:57:52Z |
| publishDate | 2006 |
| publisher | Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Неклюдов, И.М. Шевякова, Э.П. Березняк, Е.П. Уваров, В.Л. Саенко, Л.А. Борц, Е.А. 2015-04-12T13:43:57Z 2015-04-12T13:43:57Z 2006 Влияние облучения на оптические свойства гранитных пород Украины / И.М. Неклюдов, Э.П. Шевякова, Е.П. Березняк, В.Л. Уваров, Л.А. Саенко, Е.А. Борц // Вопросы атомной науки и техники. — 2006. — № 4. — С. 60-64. — Бібліогр.: 17 назв. — рос. 1562-6016 УДК 548.75: 548.535+621.10 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/80146 Методами ИК-спектроскопии и кристаллооптического анализа изучены структурно-фазовые превращения природных минералов (полевых шпатов, слюд, кварца) из γ-облученных гранитов. Исследованные граниты взяты из месторождений Украины, предполагаемых как места для захоронения РАО. Было установлено, что при дозах γ-облучения от 10⁵ до 10⁸ Гр (Е= 0,66...1,5 МєВ) происходит разупорядочение кристаллической решетки щелочных полевых шпатов, перестройка в октаэдрическом слое ионов (Fe²⁺→Fe³⁺) и активная дегидроксилация цветной слюды, повсеместное развитие системы трещин как вдоль плоскостей спайности, так и в виде сложной системы секущих капилляров (до 0,005 мм). Максимальная радиационная стойкость гранитов связывается с однородно равномерно мелкозернистыми лейкократовыми аплитами, наиболее перспективными для использования в виде сырья при синтезе стеклокерамических матриц для иммобилизации РАО. Методами ІЧ-спектроскопії та кристалооптичного аналізу вивчені структурно-фазові перетворення природних мінералів (польових шпатів, слюд, кварцу) із γ-опромінених гранітів. Досліджені граніти здобуті з деяких родовищ України, що пропонуються як місця для поховання радіоактивних відходів (РAB). Встановлено, що при дозах γ-опромінення від 10⁵ до 10⁸ Гр (Е = 0,66...1,5 МеВ, температура біля 20 °C) зростає розпорядкування кристалічної гратки лужних польових шпатів, перебудова у октаедрічному шарі іонів (Fe²⁺→Fe³⁺ ) та активна дегідроксилація кольорової слюди, поширений розвиток системи тріщин як уздовж площин спайності, так у вигляді складної системи січних капілярів (до 0,005 мм). Максимальну радіаційну стійкість гранітів зв’язується однорідно рівномірно-дрібнозерністими лейкократовими аплітами, найбільш перспективними для використання у вигляді сировини при синтезі скло-керамічних матриць для іммобілізації РAB. The structure-phase transformation of minerals (feldspar, mica, quartz) from γ-irradiated granites are investigated by methods of infra-red spectroscopy and crystal-optic analysis. Investigated granites are used from the Ukrainian deposits proposed as a place for radioactive waste disposal. It was established, that at a dose of γ- irradiation from 10⁵ up to 10⁸ Gy (E=0,66...1,5 MeV) there is augmentative disordering in crystal lattice of alkaline feldspars, transformation in the octahedral layer of ions (Fe²⁺→Fe³⁺ ) and active dehydration in color mica, universal development of crack system both along planes of cleavage and as complex system of secant capillaries (up to 0,005 mm). The maximal radiation stability of granites associates with homogeneously-equigranular leycocratic aplitoides which are most perspective for use as raw material for synthesis of glass-ceramic matrices for radioactive waste immobilization. ru Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України Вопросы атомной науки и техники Физика радиационных повреждений и явлений в твердых телах Влияние облучения на оптические свойства гранитных пород Украины Вплив опромінення на оптичні властивості мінералів гранітних порід України Effect of irradiation on optic properties of minerals from Ukrainian granites Article published earlier |
| spellingShingle | Влияние облучения на оптические свойства гранитных пород Украины Неклюдов, И.М. Шевякова, Э.П. Березняк, Е.П. Уваров, В.Л. Саенко, Л.А. Борц, Е.А. Физика радиационных повреждений и явлений в твердых телах |
| title | Влияние облучения на оптические свойства гранитных пород Украины |
| title_alt | Вплив опромінення на оптичні властивості мінералів гранітних порід України Effect of irradiation on optic properties of minerals from Ukrainian granites |
| title_full | Влияние облучения на оптические свойства гранитных пород Украины |
| title_fullStr | Влияние облучения на оптические свойства гранитных пород Украины |
| title_full_unstemmed | Влияние облучения на оптические свойства гранитных пород Украины |
| title_short | Влияние облучения на оптические свойства гранитных пород Украины |
| title_sort | влияние облучения на оптические свойства гранитных пород украины |
| topic | Физика радиационных повреждений и явлений в твердых телах |
| topic_facet | Физика радиационных повреждений и явлений в твердых телах |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/80146 |
| work_keys_str_mv | AT neklûdovim vliânieoblučeniânaoptičeskiesvoistvagranitnyhporodukrainy AT ševâkovaép vliânieoblučeniânaoptičeskiesvoistvagranitnyhporodukrainy AT bereznâkep vliânieoblučeniânaoptičeskiesvoistvagranitnyhporodukrainy AT uvarovvl vliânieoblučeniânaoptičeskiesvoistvagranitnyhporodukrainy AT saenkola vliânieoblučeniânaoptičeskiesvoistvagranitnyhporodukrainy AT borcea vliânieoblučeniânaoptičeskiesvoistvagranitnyhporodukrainy AT neklûdovim vplivopromínennânaoptičnívlastivostímíneralívgranítnihporídukraíni AT ševâkovaép vplivopromínennânaoptičnívlastivostímíneralívgranítnihporídukraíni AT bereznâkep vplivopromínennânaoptičnívlastivostímíneralívgranítnihporídukraíni AT uvarovvl vplivopromínennânaoptičnívlastivostímíneralívgranítnihporídukraíni AT saenkola vplivopromínennânaoptičnívlastivostímíneralívgranítnihporídukraíni AT borcea vplivopromínennânaoptičnívlastivostímíneralívgranítnihporídukraíni AT neklûdovim effectofirradiationonopticpropertiesofmineralsfromukrainiangranites AT ševâkovaép effectofirradiationonopticpropertiesofmineralsfromukrainiangranites AT bereznâkep effectofirradiationonopticpropertiesofmineralsfromukrainiangranites AT uvarovvl effectofirradiationonopticpropertiesofmineralsfromukrainiangranites AT saenkola effectofirradiationonopticpropertiesofmineralsfromukrainiangranites AT borcea effectofirradiationonopticpropertiesofmineralsfromukrainiangranites |