Pathfinder elements of uranium mineralization from albitite formation of the ukrainian shield and their impact on the environment

1. Генетические типы и закономерности размещения урановых месторождений Украины. Отв. редакторы Я.Н. Белевцев, В.Б. Коваль. Киев: Наук. думка, 1995. – 396 с. 2. Верховцев В.Г. та ін. (2014). Перспективи розвитку уранової сировинної бази ядерної енергетики України / В. Г. Верховцев [та ін.]. – Київ : Наук. думка, 2014. – 355 с. 3. Dudar T.V., Zaktytnyi Ye.Ye., and Bugera M.A. (2015). Uranium Mining and Associated Environmental Challenges for Ukraine. – Science-Based Technologies, No 1(25), 2015. – P. 68–73. 4. Michel Cuney et al. (2012) Uranium deposits associated with Na-metasomatism from central Ukraine: A review of some of the major deposits and genetic constraints. – Ore Geology Reviews. 44. – P. 82–106. 5. Сущук К.Г., Верховцев В.Г. (2019). Металогенія урану в фанерозої платформної частини України // Геохімія техногенезу (Зб. наук. праць ІГНС НАН України). – К. Вип. 2 (30). – С. 56–69. (in Ukrainian). 6. Закономерности образования и размещения урановых месторождений Украины. Отв. редактор Я.Н. Белевцев. Киев: 1968. – 763 с. 7. Войткевич Г.В., Кокин А.В., Мирошников А.Е., Прохоров В.Г. Справочник по геохимии. Москва: Недра, 1990. – 480 с. 8. Токарев А.Н., Купель Е.Н., Попова Т.П. и др. Радиогидрогеологический метод поисков месторождений урана. – Москва: Недра, 1975. – 255 с. 9. Белевцев Я.Н., Егоров Ю.П., Титов В.К. и др. Средние содержания урана и тория в главнейших типах горных пород Украинского щита // Геол. журн. – 1975. – 35, вып. 4. – С. 96–117. 10.Есипчук К.Е., Шеремет Е.М., Зинченко О.В. и др. Петрология, геохимия и рудоносность интрузивных гранитоидов Украинского щита. – Киев: Наук. думка, 1990. – 236 с. 11. Щербаков И.Б. Петрология Украинского щита. Львов: ЗУКЦ, 2005. – 366 с. 12.Тугаринов А.И., Балашов Ю.Н., Гаврилова П.К. Распределение редкоземельных элементов в криворожской серии нижнего протерозоя // Геохимия. – 1973. – No 1. – С. 28–34. 13. Минеев Д.А. Лантаноиды в рудах редкоземельных и комплексных месторождений. – Москва: Наука, 1974. – 237 с. 14.Балашов Ю.Н., Горяинов П.М. Редкоземельные элементы в докембрийской железорудной формации Приимандровского района // Геохимия. – 1966. – No 3. – С. 312–322. 15.Геохимия, минералогия и генетические типы месторождений редких элементов, т. 1. – Москва: Наука, 1964. – 686 с. 16. Коржнев М.Н., Фомин Ю.А. Эволюция условий накопления пород криворожской серии по геохимическим и изотопным данным // Геол. журн. – 1992. – No 3. – С. 93–99. 17.Усенко И.С., Рокачук Т.А., Крамаренко Н.К. и др. Щелочные полевые шпаты гранитоидов Украинского щита. – Киев: Наук. думка, 1980. – 196 с.Вивчено урановорудні альбітити з висвітленням закономірностей концентрації і розсіювання різних елементів в процесі формування і руйнації родовищ цієї формації, проведено типізацію цих елементів з виділенням наступних груп: радіоактивні, сидерофільні, халькофільні, рідкісні, рідкоземельні та елементи-мінералізатори, а також розглянуто їх вплив на забруднення довкілля. Практично всі відомі поклади урану альбітитової формації Інгульського мегаблоку Українського щита завжди розглядались як моноелементні, виключно уранові об'єкти. Проте в зонах альбітитів нерідко концентруються в близьких до промислових кількостях: золото, вісмутова мінералізація, а також пов'язаний з монацитом торій. Вказані компоненти могли б мати супутнє промислове значення. Із інших систематично підвищених домішок можна назвати ванадій, стронцій, свинець та інші. Всі перераховані елементи, включно уран, йдуть у відвали та хвостосховища. З урахуванням геолого-геохімічних характеристик альбітитових родовищ, регіон здається перспективним для формування молодих поверхневих концентрацій урану і елементів-супутників. Відходи промислової розробки уранових родовищ альбітитової формації, які були (і будуть) складовані, являють собою подрібнений мінеральний концентрат, збагачений ураном та важкими металами, який в умовах гіпергенних процесів сприятливий для окислювання і розкладання. Враховуючи особливості складу пухких відкладень, кліматичні зміни і коливання рівня ґрунтових вод регіону, можливе розтягнення вказаних процесів на невизначений час. І якщо природні вторинні концентрації урану і його супутників можуть розглядатись як корисні копалини, то розсіювання цих же металів у водах, ґрунтах і біологічних об'єктах скоріш за все слід віднести до дуже шкідливих процесів. При цьому абсолютно прогнозованим є винос атмосферними водами важких металів, з їх подальшою міграцією у систему підземних вод, поступовим проникненням у ґрунти і біологічні об'єкти, що, без сумніву, несе потенційну загрозу забруднення навколишнього середовища.The uranium ore albitites were studied emphasizing the regularities of concentration and dissemination of various elements in the process of formation and destruction of deposits for this formation. The elements typification was made with the following groups identified: radioactive, siderophilic, chalcophilic, rare elements, rare earth elements, and elements-mineralizes. Their impact on the environment was considered. Almost all known uranium deposits of the albitite formation of the Ingulskyi megablock of the Ukrainian Shield have always been considered as mono-elemental, exclusively uranium associations. However, gold, bismuth mineralization, as well as associated with monazite thorium, are found in commercial quantities within albitites deposits. These components could have been of a related commercial value. Enhancing amount of vanadium, strontium, lead and some other elements are also often met. In the process of uranium mining all mentioned elements, including uranium, are followed into refuse heaps and tailings. Taking into account geological and geochemical conditions, the region of albitites deposits development is seemed to be favorable for formation of near surface uranium and pathfinder elements concentrations. The uranium mining tailings enriched in uranium and heavy metals are being stored within the sanitary zones of operating mines and considered as to be favorable for oxidation and decomposition under the conditions of hypergenesis. The mentioned processes can last for an indefinite time taking into account mineral composition of loose deposits, climate changes, and fluctuations in the level of groundwater in the region. And, if natural secondary concentrations of uranium and its pathfinder elements can be considered as mineral resources, then dissemination of these elements in waters, soils and biological objects is likely to be attributed to very harmful processes. At the same time, the removal of heavy metals by atmospheric waters is absolutely predictable, with their subsequent migration into the groundwater system, gradual penetration into soils and biological objects, which undoubtedly carries a potential threat to the environment

European Atlas of Natural Radiation

Natural ionizing radiation is considered as the largest contributor to the collective effective dose received by the world population. The human population is continuously exposed to ionizing radiation from several natural sources that can be classified into two broad categories: high-energy cosmic rays incident on the Earth’s atmosphere and releasing secondary radiation (cosmic contribution); and radioactive nuclides generated during the formation of the Earth and still present in the Earth’s crust (terrestrial contribution). Terrestrial radioactivity is mostly produced by the uranium and thorium radioactive families together with potassium. In most circumstances, radon, a noble gas produced in the radioactive decay of uranium, is the most important contributor to the total dose. This Atlas aims to present the current state of knowledge of natural radioactivity, by giving general background information, and describing its various sources. This reference material is complemented by a collection of maps of Europe displaying the levels of natural radioactivity caused by different sources. It is a compilation of contributions and reviews received from more than 80 experts in their field: they come from universities, research centres, national and European authorities and international organizations. This Atlas provides reference material and makes harmonized datasets available to the scientific community and national competent authorities. In parallel, this Atlas may serve as a tool for the public to: • familiarize itself with natural radioactivity; • be informed about the levels of natural radioactivity caused by different sources; • have a more balanced view of the annual dose received by the world population, to which natural radioactivity is the largest contributor; • and make direct comparisons between doses from natural sources of ionizing radiation and those from man-made (artificial) ones, hence to better understand the latter.JRC.G.10-Knowledge for Nuclear Security and Safet

European Atlas of Natural Radiation

Natural ionizing radiation is considered as the largest contributor to the collective effective dose received by the world population. The human population is continuously exposed to ionizing radiation from several natural sources that can be classified into two broad categories: high-energy cosmic rays incident on the Earth’s atmosphere and releasing secondary radiation (cosmic contribution); and radioactive nuclides generated during the formation of the Earth and still present in the Earth’s crust (terrestrial contribution). Terrestrial radioactivity is mostly produced by the uranium and thorium radioactive families together with potassium. In most circumstances, radon, a noble gas produced in the radioactive decay of uranium, is the most important contributor to the total dose.This Atlas aims to present the current state of knowledge of natural radioactivity, by giving general background information, and describing its various sources. This reference material is complemented by a collection of maps of Europe displaying the levels of natural radioactivity caused by different sources. It is a compilation of contributions and reviews received from more than 80 experts in their field: they come from universities, research centres, national and European authorities and international organizations.This Atlas provides reference material and makes harmonized datasets available to the scientific community and national competent authorities. In parallel, this Atlas may serve as a tool for the public to: • familiarize itself with natural radioactivity;• be informed about the levels of natural radioactivity caused by different sources;• have a more balanced view of the annual dose received by the world population, to which natural radioactivity is the largest contributor;• and make direct comparisons between doses from natural sources of ionizing radiation and those from man-made (artificial) ones, hence to better understand the latter.Additional information at: https://remon.jrc.ec.europa.eu/About/Atlas-of-Natural-Radiatio

Radioecological conditions within the uranium mining impact areas Ingulska mine case study

1. Vekhovtsev, V.G., Zabulonov, Yu.L., Tyshchenko, Yu.Ye. et al. (2014), Prospects for the development of the uranium raws base of Ukraine’s nuclear energy, Kyiv: Naukova dumka. 2. Vekhovtsev, V.G., Lysychenko, G.V., Tyshchenko, Yu.Ye. et al. (2017), Prospects for the development of the thorium raws base of Ukraine’s nuclear energy, Kyiv: Naukova dumka. 3. Vekhovtsev, V.G., Semeniuk, M.P., Tyshchenko, Yu.Ye. et al. (2019), Metallogeny of uranium ore districts in the sedimentary cover of the Ukrainian Shield, Kyiv: Naukova dumka. 4. Kovalenko, G.D. (2013), Radioecology of Ukraine, Sec. Ed., Kharkiv: ID IGEK. 5. Buldakov, L.A. (1990), Radioactive substances and a human, Moscow: Atomizdat.У рамках відомчих фундаментальних досліджень за темою «Мінерагенія, прогнозна оцінка та перспективи комплексного використання мінеральної сировини ядерної енергетики України» 2021 року виконано комплекс фонових геоекологічних досліджень, які включали натурні вимірювання у санітарно-захисній зоні шахти «Інгульська» та на територіях, прилеглих до неї, і лабораторні аналізи відібраних проб. Встановлено радіоекологічні параметри довкілля, необхідні для вивчення сучасного стану радіаційної безпеки на підприємстві і за його межами. Виміряні показники потужності еквівалентної дози (радіаційного гамма-фону) на проммайданчику шахти помітно перевищували фон прилеглої місцевості, а також усереднені значення для України і глобальні показники. Інтенсивність гамма-випромінювання у природному середовищі формується космічною складовою та випромінюванням присутніх у довкіллі радіонуклідів. Серед останніх умовно розрізняють «природні» радіонукліди і «радіонукліди техногенного походження», тобто такі, що утворились чи потрапили в навколишнє середовище унаслідок діяльності людини. Хоча уран і продукти його розпаду самі по собі, безумовно, мають бути віднесені до радіонуклідів природного походження, видобування уранової руди, подача її на поверхню, складування та переробка є факторами техногенного впливу. Таким чином, додаткову потужність еквівалентної дози, сформовану внаслідок виробничої діяльності шахти, слід розглядати як таку, що має техногенне походження. Виходячи з цього положення можна оцінити і порівняти внески у гамма-фон, сформовані природними та техногенними чинниками. Для цього необхідно визначити кількісні параметри впливу активності природних радіонуклідів у ґрунті на показники потужності дози гамма-випромінювання у навколишньому середовищі. Такі вимірювання та аналізи були виконані, а для кращої інтерпретації отриманих результатів досліджень побудовані карти просторового розподілу виміряних показників. Аналіз отриманих кількісних та якісних результатів показує, що радіоекологічна ситуація на території санітарно-захисної зони підприємства визначена факторами техногенного походження, а на прилеглих площах – природного. Діяльність шахти «Інгульська» з видобування урану не спричиняє радіаційних загроз за межами її санітарно-захисної зони.A set of background geoecological research along with the laboratory analyses of selected samples were made as a part of the departmental basic research on "Minerageny, forecast assessment and prospects of integrated using of mineral raw material for nuclear power industry of Ukraine”. The field research was conducted within the sanitary protection zone of the Ingulska mine and adjucent areas in 2021. In particular, radioecological parameters of the environment were studied to establish the current state of radiation safety at the enterprise and beyond. The measured indicators of dose load (gamma radiation background) at the industrial site of the mine significantly exceeded the background of the surrounding area, as well as the average values for Ukraine and global indicators. The intensity of gamma radiation in natural environment is formed by the cosmic component and the presence of radionuclides in each environment component. Among the latter it is conventionally distinguished between the "natural" radionuclides and the "radionuclides of man-made origin" formed, or got into the environment due to human activities. Though uranium and its radiation decay products should be certainly referred to the category of radionuclides of natural origin, however the man-made factors are acting during uranium ore mining, its supply to the surface, storage and processing. Thus, it should be considered the additional radiation dose load generated by the production activities of the mine as having a man-made origin. Based on this provision it is possible to estimate and compare the contributions of natural and man-made factors to the formation of radiation dose load. To do this, it is necessary to determine the parameters of the influence of the natural radionuclides activity in the soil on the dose rate of gamma radiation in the environment. The relevant measurements and analyses were made and the maps of measured indicators spatial distribution were built for the purpose of better interpretation of the obtained results. The qualitative and quantitative analysis of the obtained results shows that the radioecological situation within the territory of the mine sanitary protection zone is mainly determined by factors of technogenic origin while within the adjacent areas – by natural radiation. The Ingulska mine activities do not cause radiation hazard beyond the sanitary protection zone

Chapter 5: Radon

Natural ionising radiation is considered the largest contributor to the collective effective dose received by the world’s population. Man is continuously exposed to ionising radiation from several sources that can be grouped into two categories: first, high-energy cosmic rays incident on the Earth’s atmosphere and releasing secondary radiation (cosmic contribution); and, second, radioactive nuclides generated when the Earth was formed and still present in its crust (terrestrial contribution). Terrestrial radioactivity is mostly produced by the uranium (U) and thorium (Th) radioactive families together with potassium (40K), a long-lived radioactive isotope of the elemental potassium. In most cases, radon (222Rn), a noble gas produced by radioactive decay of the 238U progeny, is the major contributor to the total dose. This European Atlas of Natural Radiation has been conceived and developed as a tool for the public to become familiar with natural radioactivity; be informed about the levels of such radioactivity caused by different sources; and have a more balanced view of the annual dose received by the world’s population, to which natural radioactivity is the largest contributor. At the same time, it provides reference material and generates harmonised data, both for the scientific community and national competent authorities. Intended as an encyclopaedia of natural radioactivity, the Atlas describes the different sources of such radioactivity, cosmic and terrestrial, and represents the state-of-the art of this topic. In parallel, it contains a collection of maps of Europe showing the levels of natural sources of radiation. This work unfolds as a sequence of chapters: the rationale behind; some necessary background information; terrestrial radionuclides; radon; radionuclides in water and river sediments; radionuclides in food; cosmic radiation and cosmogenic radionuclides. The final chapter delivers the overall goal of the Atlas: a population-weighted average of the annual effective dose due to natural sources of radon, estimated for each European country as well as for all of them together, giving, therefore, an overall European estimate. As a complement, this introductory chapter offers an overview of the legal basis and requirements on protecting the public from exposure to natural radiation sources. In Europe, radiation has a long tradition. Based on the Euratom Treaty, the European Atomic Energy Community early established a set of legislation for protecting the public against dangers arising from artificial ('man-made') ionising radiation, but this scope has since been extended to include natural radiation. Indeed, the recently modernised and consolidated Basic Safety Standards Directive from 2013 contains detailed provisions on the protection from all natural radiation sources, including radon, cosmic rays, natural radionuclides in building material, and naturally occurring radioactive material