ANRI ANRI АНРИ (Аппаратура и Новости Радиационных Измерений) 2075-1338 55154 10.37414/2075-1338-2022-111-4-44-60 Научные статьи Scientific article Научные статьи Dynamics of Radon Emission from the Adits of the Former Uranium Mine on the Mount Beshtau Динамика выброса радона из штолен бывшего уранового рудника на склонах горы Бештау Микляев Петр Сергеевич Miklyaev Peter Sergeevich peterm7@inbox.ru

доктор геолого-минералогических наук;

doctor of geological and mineralogical sciences;

 Петрова Татьяна Б. Petrova Tat'yana B. alpinzayac@mail.ru

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Щитов Дмитрий В. Shchitov Dmitry V.

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Сидякин Павел А. Sidyakin Pavel A.

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Цебро Дмитрий Н. Tsebro Dmitriy N. Институт геоэкологии им. Е.М. Сергеева РАН Москва Россия Sergeev Institute of Environmental Geoscience Russian Academy of Sciences (IEG RAS) Moscow Russian Federation Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова Lomonosov Moscow State University Северо-Кавказский федеральный университет North Caucasian Federal University 20 11 2022 20 11 2022 4 44 60 20 11 2022 https://doza.editorum.ru/en/nauka/article/55154/view

В статье приводятся результаты мониторинговых измерений концентрации радона в воздухе, мощности дозы гамма-излучения, а также скорости и направления движения воздуха на устьях штолен бывшего Бештаугорского рудника № 1 (гора Бештау). Также в ходе мониторинга проводились измерения концентрации радона в воздухе в зоне природной радоновой аномалии, связанной с тектоническим разломом. Полученные данные свидетельствуют о формировании на устьях штолен очень мощных сезонных радоновых аномалий, связанных с периодическим выбросом рудничного воздуха из штолен в атмосферу. В периоды разгрузки шахтного воздуха концентрации радона в открытой атмосфере локально вокруг устьев штолен достигают 594685 Бк§м3, составляя в среднем 50000–250000 Бк§м3. Эквивалентная равновесная объемная активность радона в воздухе составляет от 1600 до 80000 Бк§м3. Выброс значительных концентраций радона и его дочерних продуктов распада приводит к резкому и существенному повышению мощности дозы гамма-излучения локально вокруг устьев штолен до значений 1–18 мкЗв§ч. Эти факты делают заброшенные устья штолен объектами повышенного радиационного риска. Сопоставление результатов измерений концентрации радона на устьях штолен и в зоне природной радоновой аномалии, связанной с тектоническим разломом, показывают, что выбросы радона в обоих случаях обусловлены единым процессом – циркуляцией воздуха в проницаемых зонах горного массива за счет перепада температур между горным массивом и атмосферой.

This article presents the results of monitoring measurements of radon concentration in the air, the gamma dose rate, as well as the velocity and direction of air movement at the adit mouths of the former Beshtaugorsky mine No.1 (Mount Beshtau). The data obtained indicate the very powerful seasonal radon anomalies at the adit mouths associated with the periodic release of mine air from the tunnels into the atmosphere. During mine air discharge, radon concentrations in the open atmosphere locally around the adit mouth reach 594,685 Bq/m3, averaging 50000 – 250000 Bk/m3. The equivalent equilibrium concentration of radon in the air ranges from 1600 to 80000 Bq/m3. The release of significant concentrations of radon and its progeny leads to significant increase in the dose rate of gamma radiation locally around the adit mouth to values of 1–18 mSv/h. This means that abandoned adit mouths are objects of increased radiation risk. Comparison of the results of measurements of radon concentration at the adit mouths and in the zone of a natural radon anomaly associated with a tectonic fault shows that radon emissions in both cases are caused by a single process – air circulation in permeable zones of the rock massif due to the temperature difference between the mountain range and the atmosphere.

 радон сезонные колебания концентрации радона месторождения урана вентиляция горных выработок radon seasonal radon fluctuations uranium ore deposits ventilation of mine workings

Микляев П.С., Цапалов А.А., Маренный А.М., Лопатин М.Н., Мясников А.А., Фарафутдинов В.Т., Петрова Т.Б. Результаты мониторинга радонового поля в зоне активного тектонического разлома в Байкальской рифтовой зоне//АНРИ. 2016. № 3(86). С. 19-33. Miklyaev P.S., Capalov A.A., Marennyy A.M., Lopatin M.N., Myasnikov A.A., Farafutdinov V.T., Petrova T.B. Rezul'taty monitoringa radonovogo polya v zone aktivnogo tektonicheskogo razloma v Baykal'skoy riftovoy zone//ANRI. 2016. № 3(86). S. 19-33. Микляев П.С., Петрова Т.Б., Маренный А.М., Щитов Д.В., Сидякин П.А., Мурзабеков М.А. О генезисе радоновых аномалий в зонах разломов//АНРИ. 2020. № 1(100). С. 3-15. Miklyaev P.S., Petrova T.B., Marennyy A.M., Schitov D.V., Sidyakin P.A., Murzabekov M.A. O genezise radonovyh anomaliy v zonah razlomov//ANRI. 2020. № 1(100). S. 3-15. M. Alvarez-Gallego, E. Garcia-Anton, A. Fernandez-Cortes, S. Cuezva, S. Sanchez-Moral, «High radon levels in subterranean environments: monitoring andtechnical criteria to ensure human safety (case of Castanar cave, Spain)», Journal of Environmental Radioactivity, no. 145, pp. 19-29, 2015. M. Alvarez-Gallego, E. Garcia-Anton, A. Fernandez-Cortes, S. Cuezva, S. Sanchez-Moral, «High radon levels in subterranean environments: monitoring andtechnical criteria to ensure human safety (case of Castanar cave, Spain)», Journal of Environmental Radioactivity, no. 145, pp. 19-29, 2015. E. Tchorz-Trzeciakiewicz, T. Parkitny, «Radon as a tracer of daily, seasonal and spatial air movements in the Underground Tourist Route “Coal Mine” (SW Poland)», Journal of Environmental Radioactivity, no. 149, pp. 90-98, 2015. E. Tchorz-Trzeciakiewicz, T. Parkitny, «Radon as a tracer of daily, seasonal and spatial air movements in the Underground Tourist Route “Coal Mine” (SW Poland)», Journal of Environmental Radioactivity, no. 149, pp. 90-98, 2015. L. Fijakowska-Lichwa, «Short-term radon activity concentration changes along the Underground Educational Tourist Route in the Old Uranium Mine inKletno (Sudety Mts., SW Poland)», Journal of Environmental Radioactivity, no. 135, pp. 25-35, 2014. L. Fijakowska-Lichwa, «Short-term radon activity concentration changes along the Underground Educational Tourist Route in the Old Uranium Mine inKletno (Sudety Mts., SW Poland)», Journal of Environmental Radioactivity, no. 135, pp. 25-35, 2014. L. Fijakowska-Lichwa, «Extremely high radon activity concentration in two adits of the abandoned uranium mine ‘Podgorze’ in Kowary (Sudety Mts., Poland)», Journal Environ. Radioact. no. 165, pp. 13-23, 2016. L. Fijakowska-Lichwa, «Extremely high radon activity concentration in two adits of the abandoned uranium mine ‘Podgorze’ in Kowary (Sudety Mts., Poland)», Journal Environ. Radioact. no. 165, pp. 13-23, 2016. L. Fijakowska-Lichwa, «The assessment of lining structure impact on radon behaviour inside selected underground workings under the cour d’honneur of Ksiaz castle», Journal of Radioanalyti-cal and Nuclear Chemistry, no. 326, pp. 1199-1211, 2020. L. Fijakowska-Lichwa, «The assessment of lining structure impact on radon behaviour inside selected underground workings under the cour d’honneur of Ksiaz castle», Journal of Radioanalyti-cal and Nuclear Chemistry, no. 326, pp. 1199-1211, 2020. R. Kleinschmidt, D. Watson, M. Janik, G. Gillmore, «The presence and dosimetry of radon and thoron in a historical, underground metalliferous mine», Journal of Sustainable Mining, no. 17, pp. 120-130, 2018. R. Kleinschmidt, D. Watson, M. Janik, G. Gillmore, «The presence and dosimetry of radon and thoron in a historical, underground metalliferous mine», Journal of Sustainable Mining, no. 17, pp. 120-130, 2018. C. Pla, A. Fernandez-Cortes, S. Cuezva, J.J. Galiana-Merino, J.C. Cañaveras, S. Sanchez-Moral, D. Benavente, «Insights on Climate-Driven Fluctuations of Cave 222Rn and CO2 Concentrations Using Statistical and Wavelet Analyses», Geofluids, vol. 2020. C. Pla, A. Fernandez-Cortes, S. Cuezva, J.J. Galiana-Merino, J.C. Cañaveras, S. Sanchez-Moral, D. Benavente, «Insights on Climate-Driven Fluctuations of Cave 222Rn and CO2 Concentrations Using Statistical and Wavelet Analyses», Geofluids, vol. 2020. F. Ambrosino, L. Thinovа, M. Briestensky, C. Sabbarese, «Study of 222Rn continuous monitoring time series and dose assessment in six European caves», Radiation Protection Dosimetry, no. 191-2, pp. 233-237, 2020. F. Ambrosino, L. Thinova, M. Briestensky, C. Sabbarese, «Study of 222Rn continuous monitoring time series and dose assessment in six European caves», Radiation Protection Dosimetry, no. 191-2, pp. 233-237, 2020. H. Zafrir, S. Barbosa, E. Levintal, N. Weisbrod, Y. Ben Horin, Z. Zalevsky, «The Impact of Atmospheric and Tectonic Constraints on Radon-222 and Carbon Dioxide Flow in Geological Porous Media - A Dozen-Year Research Summary», Front. Earth Sci, doi: 10.3389/feart.2020.559298, 2020. H. Zafrir, S. Barbosa, E. Levintal, N. Weisbrod, Y. Ben Horin, Z. Zalevsky, «The Impact of Atmospheric and Tectonic Constraints on Radon-222 and Carbon Dioxide Flow in Geological Porous Media - A Dozen-Year Research Summary», Front. Earth Sci, doi: 10.3389/feart.2020.559298, 2020. H. Arvela, A. Voutilainen, T. Honkamma, A. Rosenberg, «High indoor radon variations and the thermal behaviour of eskers», Health Phys., no. 67, pp. 254-260, 1994. H. Arvela, A. Voutilainen, T. Honkamma, A. Rosenberg, «High indoor radon variations and the thermal behaviour of eskers», Health Phys., no. 67, pp. 254-260, 1994. R. Lefebvre, B. Lahmira, W. Lobner, «Atmospheric control of radon emissions from a waste rock dump», Environmental Geotechnics, no. 6(6), pp. 381-392, 2019. R. Lefebvre, B. Lahmira, W. Lobner, «Atmospheric control of radon emissions from a waste rock dump», Environmental Geotechnics, no. 6(6), pp. 381-392, 2019. A.V. Sundal, V. Valen, O. Soldal, T. Strand, «The influence of meteorological parameters on soil radon levels in permeable glacial sediments», Sci. Total Environ, no. 389, pp. 418-428, 2008. A.V. Sundal, V. Valen, O. Soldal, T. Strand, «The influence of meteorological parameters on soil radon levels in permeable glacial sediments», Sci. Total Environ, no. 389, pp. 418-428, 2008. P. Schmidt, «Proof of the radiological remediation success at former uranium mining and milling sites (WISMUT sites) in Germany». In: 4th Europ. IRPA Congr. Geneve, Switzerland. June 23-27, 2014. P. Schmidt, «Proof of the radiological remediation success at former uranium mining and milling sites (WISMUT sites) in Germany». In: 4th Europ. IRPA Congr. Geneve, Switzerland. June 23-27, 2014. V. Moreno, J. Bach, C. Baixeras, Ll. Font, «Characterization of blowholes as radon and thoron sources in the volcanic region of La Garrotxa». Spain. Radiat. Meas., no. 44, pp. 929-933, 2009. V. Moreno, J. Bach, C. Baixeras, Ll. Font, «Characterization of blowholes as radon and thoron sources in the volcanic region of La Garrotxa». Spain. Radiat. Meas., no. 44, pp. 929-933, 2009. C.Y. King, A. Minissale, «Soil variability of soil-gas radon concentration of Cenrtal California», Radiat. Meas., no. 23(4), pp. 683-692, 1994. C.Y. King, A. Minissale, «Soil variability of soil-gas radon concentration of Cenrtal California», Radiat. Meas., no. 23(4), pp. 683-692, 1994. B. Zmazek, M. Zivcic, J. Vaupotic, M. Bidovec, M. Poljak, I. Kobal, «Soil radon monitoring in the Krsko Basin, Slovenia», Appl. Radiat. Isot., no. 56, pp. 649-657, 2002. B. Zmazek, M. Zivcic, J. Vaupotic, M. Bidovec, M. Poljak, I. Kobal, «Soil radon monitoring in the Krsko Basin, Slovenia», Appl. Radiat. Isot., no. 56, pp. 649-657, 2002. S. Inan, A. Kop, H. Cetin, F. Kulak, Z. Pabuccu, C. Seyis, S. Ergintav, O. Tan, R. Saatcilar, M. Nuri Bodur, «Seasonal variations in soil radon emanation: long-term continuous monitoring in light of seismicity», Nat. Hazards, no. 62, pp. 575-591, 2012. S. Inan, A. Kop, H. Cetin, F. Kulak, Z. Pabuccu, C. Seyis, S. Ergintav, O. Tan, R. Saatcilar, M. Nuri Bodur, «Seasonal variations in soil radon emanation: long-term continuous monitoring in light of seismicity», Nat. Hazards, no. 62, pp. 575-591, 2012. P.S. Miklyaev, T.B. Petrova, A.M. Marennyy, D.V. Shchitov, P.A. Sidyakin, M.А. Murzabekov, M.N. Lopatin, «High seasonal variations of the radon exhalation from soil surface in the fault zones (Baikal and North Caucasus regions)», J. Environ. Radioact., no. 219, pp. 106-271, 2020. P.S. Miklyaev, T.B. Petrova, A.M. Marennyy, D.V. Shchitov, P.A. Sidyakin, M.A. Murzabekov, M.N. Lopatin, «High seasonal variations of the radon exhalation from soil surface in the fault zones (Baikal and North Caucasus regions)», J. Environ. Radioact., no. 219, pp. 106-271, 2020. Ll. Font, C. Baixeras, V. Moreno, J. Bach, «Soil radon levels across the Amer fault», Radiat. Meas., no. 43, pp. 319-323, 2008. Ll. Font, C. Baixeras, V. Moreno, J. Bach, «Soil radon levels across the Amer fault», Radiat. Meas., no. 43, pp. 319-323, 2008. V. Moreno, J. Bach, Ll. Font, C. Baixeras, M. Zarroca, R. Linares, C. Roque, «Soil radon dynamics in the Amer fault zone: an example of very high seasonal variations». J. Environ. Radioact., no. 151, pp. 293-303, 2016. V. Moreno, J. Bach, Ll. Font, C. Baixeras, M. Zarroca, R. Linares, C. Roque, «Soil radon dynamics in the Amer fault zone: an example of very high seasonal variations». J. Environ. Radioact., no. 151, pp. 293-303, 2016. Машковцев Г.А., Константинов А.К., Мигута А.К., Шумилин М.В., Щеточкин В.Н. Уран российских недр. М.: Изд-во ВИМС, 2010. 850 с. Mashkovcev G.A., Konstantinov A.K., Miguta A.K., Shumilin M.V., Schetochkin V.N. Uran rossiyskih nedr. M.: Izd-vo VIMS, 2010. 850 s. Соколова О.В., Королев И.Б., Поздняков С.П., Самарцев В.Н. Прогноз изменения гидродинамических условий горы Бештау вследствие реабилитации объекта «Алмаз»//Разведка и охрана недр. 2013. № 6. С. 41-47. Sokolova O.V., Korolev I.B., Pozdnyakov S.P., Samarcev V.N. Prognoz izmeneniya gidrodinamicheskih usloviy gory Beshtau vsledstvie reabilitacii ob'ekta «Almaz»//Razvedka i ohrana nedr. 2013. № 6. S. 41-47. Карпенко Е.И., Санжарова Н.И., Спиридонов С.И., Серебряков И.С. Радиоэкологическая обстановка в районе размещения бывшего уранодобывающего предприятия ЛПО «Алмаз»//Радиация и риск. 2009. № 4. С. 73-81. Karpenko E.I., Sanzharova N.I., Spiridonov S.I., Serebryakov I.S. Radioekologicheskaya obstanovka v rayone razmescheniya byvshego uranodobyvayuschego predpriyatiya LPO «Almaz»//Radiaciya i risk. 2009. № 4. S. 73-81. P.S. Miklyaev, T.B. Petrova, D.V. Shchitov, P.A. Sidyakin, M.А. Murzabekov, A.M. Marennyy, N.A. Nefedov, Y.A. Sapozhnikov, «The results of long-term simultaneous measurements of radon exhalation rate, radon concentrations in soil gas and groundwater in the fault zone», Applied Radiation and Isotopes, vol. 167, pp. 109-460, 2021. P.S. Miklyaev, T.B. Petrova, D.V. Shchitov, P.A. Sidyakin, M.A. Murzabekov, A.M. Marennyy, N.A. Nefedov, Y.A. Sapozhnikov, «The results of long-term simultaneous measurements of radon exhalation rate, radon concentrations in soil gas and groundwater in the fault zone», Applied Radiation and Isotopes, vol. 167, pp. 109-460, 2021. Нивин В.А., Пуха В.В., Ловчиков А.В., Рахимов Р.Г. Особенности и факторы временных вариаций выделения водорода на Ловозерском редкометальном месторождении (Кольский полуостров)//Геохимия. 2018. № 7. С. 661-675. Nivin V.A., Puha V.V., Lovchikov A.V., Rahimov R.G. Osobennosti i faktory vremennyh variaciy vydeleniya vodoroda na Lovozerskom redkometal'nom mestorozhdenii (Kol'skiy poluostrov)//Geohimiya. 2018. № 7. S. 661-675.