بررسی پرتوزایی محیطی در کلوخه‌های سنگ آهن شمس‌آباد اراک، ایران

محورهای موضوعی : مدیریت محیط زیست

رضا پورایمانی ¹ , حمیدرضا عظیمی ²

1 - (مسوول مکاتبات): استادیار گروه فیزیک، دانشکده علوم پایه، دانشگاه اراک، اراک، ایران.
2 - دانش آموخته کارشناسی ارشد فیزیک هسته‌ای، دانشگاه اراک، اراک، ایران.

تاریخ دریافت : 1393/05/25 تاریخ پذیرش : 1393/12/18 تاریخ انتشار : 1396/01/01

کلید واژه: 226Ra, 232Th, 40K, سنگ آهن, آشکارساز HPGe,

چکیده مقاله :

زمینه و هدف: هسته های پرتوزا در محیط اطراف ما به صورت طبیعی و مصنوعی وجود داشته و همه انسان ها خواسته یا ناخواسته در معرض تابش های هسته ای قرار دارند. مقدار هسته های پرتوزا درمحیط بستگی به نوع خاک، سنگ و شرایط جغرافیایی دارد. یکی از راه های انتقال مواد پرتوزا به محیط های مسکونی استفاده از مواد معدنی برای تولید محصولات مورد نیاز بشر می باشد. بنابراین مطالعه پرتوزایی معادن از اهمیت خاصی برخوردار است. روش بررسی: در این پژوهش 12 نمونه سنگ آهن از معدن شمس آباد اراک مورد مطالعه قرار گرفتند. نمونه ها بعد از جمع آوری از محیط، به روش تصادفی و بر مبنای رنگ در آزمایشگاه کانی شناسی مورد شناسایی قرار گرفته و نوع کانی و ترکیب آن ها مشخص گردید. فعالیت ویژه هسته های پرتوزای طبیعی با استفاده از روش بیناب نمایی گاما و با استفاده از آشکارساز فوق خالص ژرمانیومی (HPGe) مدل GCD30195 با بازدهی نسبی 30% تعیین گردید. مقدار فعالیت معادل رادیوم، شاخص خطرپذیری داخلی و خارجی و آهنگ دوز جذبی برای کلیه نمونه ها محاسبه شد. یافته‌ها: فعالیت ویژه هسته های پرتوزای 226Ra، 232Th و 40K بر حسب Bqkg-1 در این نمونه ها به ترتیب از : 53/0±39/9 تا 84/1±7/271، 68/1> تا 22/1±98/60 و 14/2±34/25 تا 47/6±03/800 تغییر می کنـد. میزان آهنگ دوز جذبی در نمونه ها بر حسب nGyh-1 از 56/6 تا 81/136 متغیر می باشد. هم چنین میزان شاخص خطرپذیری داخلی و خارجی در نمونه های به ترتیب از : 06/0 تا 53/1 و 03/0 تا 80/0 به دست آمد. بحث و نتیجه‌گیری: بیشینه فعالیت معادل رادیوم Raeq در نمونه لیمونیت به میزان Bqkg-180/296 به دست آمد که پایین تر از حداکثر میزان مجاز اعلام شده (Bqkg-1370) می باشد.شاخص خطرپذیری داخلی و خارجی برای کلیه نمونه ها به استثنای سنگ آهن لیمونیت با کد L2 کمتر از حداکثر میزان مجاز می باشد. استفاده از موادمعدنی این معدن خطری برای کارکنان و مصرف کنندگان بعدی ایجاد نمی کند.

چکیده انگلیسی:

Background and Objective: There are natural and artificial radionuclides in the environment, and the humans, wanted or unwanted, are exposed to nuclear radiation.Amount of radionuclides in the environment depends on soil type, rock and geographical situation. One of the ways for radionuclides transfer tohumans is application of inorganic material for production of necessary products. Thereforestudy of radioactivity of mines is very important.      Method: In this research, 12 samples of Iron Ore of Shams Abad Iron mine have been studied. The samples were collected randomly according to color and identified type of composition in a mineralogy laboratory. The specific activities of natural radionuclides were determined using gamma ray spectrometry method, employing a high purity germanium detector (HPGe) model GCD30195 with 30% relative efficiency. Radium equivalent (Raeq), internal and external hazard indices (Hin and Hex), internal and external annual absorbed dose and absorbed dose rate for all samples were calculated. Conclusion: The activity concentration of 226Ra, 232Th and 40K in these samples varied from 9.39±0.53 to 271.70±1.84, <1.68 to 60.98±1.22 and 25.34±2.14 to 800.03±6.47 in Bqkg-1 respectively. Raeq, Hin, Hex and absorbed dose rate were calculated for all samples. The maximum Raeq was obtained to be 296.80 Bqkg-1 in limonite samples, which is lower than permissible values (370Bqkg-1). The absorbed dose rate in samples was calculated and varied from 6.56 to 136.81 in nGyh-1. Hin and Hex of samples were obtained to be in the range of 0.06 to 1.53 and 0.03 to 0.80 respectively. In all samples, except for limonite specimen, Hin and Hex are lower than 1 which shows no consequences for people health.    

منابع و مأخذ:

1-      Harb, S., 2004. "On The Human Radiation Exposure as Derived from the Analysis of Natural and Man mad Radionuclides in Soil", Ph.D. Thesis, Hannover University.

2-      El-Arabi, A.M., 2007. "226Ra, 232Th and 40K concentration in igneous rocks from eastern desert Egypt and its radiological implication", Radiat. Meas. 42, 94-100.

3-      Azarvand, B., 2011. "Natural radioactivity in water and its environmental impact", Fourth conference on Environmental Engineering.

4-      توحیدی. ناصر، 1388، فلزات استراتژیک، مواد اولیه و شیوه­های تولید، کارایی و کاربرد، عرضه و تقاضا، درجه بحرانی و آسیب پذیری، دانشگاه تهران.

5-      فرهادی. ر. 1374، مطالعه زمین­شناسی، ژئوشیمی، آنالیز رخساره و ژنز کانسار آهن منگنزدار شمس­آباد اراک، دانشکده علوم پایه، دانشگاه تربیت مدرس، تهران.

6-      IAEA- TECDOC- 360, 2003. "Collection and Preparation of bottom sediment samples for analysis of radionuclides an trace element". International Atomic Energy Agency, VIENNA.

7-      ANSN42.14, 1999. "American National Standard for Calibration and use of Germanium Spectrometers for the Measurement of Gamma Ray Emission Rates of Radionuclides", USA.

8-      [8] Kertz, R., 1983. "Distribution of natural and anthropogenic radionuclides in Soil and Beach Sand Samples of Kalpakam(India) using hyper pure germanium(HPGe) gamma ray spectrometry Symbol for rock-forming minerals" , Appl, Radiat, Isot, 57, 109-119, Am. Miner, 65 277-279.

9-      Beretka, J., Mathew, P. J., 1985. "Natural radioactivity of Australian building materials, industrial wastes and by-products", Health Phys, 48, 87–95.

10-  UNSCEAR (United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation), 2008. "Exposure from natural sources of radiation", United Nations, New York.

11-  Kabir, K. A., Islam, S. M. A,, Rahman, M. M., 2009. "Distribution of Radionuclides In Surface Soil And Bottom Sediment In The District of JESSORE, BANGLADESH and Evaluation of Radiation Hazard", Journal of Bangladesh Academy of Sciences, Vol 33, No.1, 117-130.

12-  Jabbar, A., Arshed, W., Bhatti, A. S., Ahmad, S. S., Akhter, P., 2010. "Measurement of soil radioactivity levels and radiation hazard assessment in southern Rechna interfluvial region, Pakistan", Environmental Monitoring and Assessment, Volume 169, Issue 1-4, pp 429-438.

13-  Delaune, R. D., Jones, G. L. & Smith, C. J., 1986. "Radionuclide concentration in Louisiana Soils and Sediments", Health Physics, 51, 239-244.

14-  Noordin, I., 1999. "Natural activities of 238U, 232Th, and 40K in building materials", Journal of Environmental Radioactivity, 43, 255-258.

15-  Mehra, R., Singh, S., Singh, K., Sonkawade, R., 2007. " 226Ra, 232Th and 40K Analysis in soil samples from some areas of Malwa region, Punjab, India using gamma ray spectrometry", Environmental Monitoring and Assessment, Volume 134, Issue 1-3, pp 333-342.

16-  Kerur, B. R., Rajeshwari, T., Anilkumar, S., Narayani, K., Rekha, A. K., 2011. "Gamma spectrometric Analysis of ore samples from Sandur of Bellary, Karnataka, India", Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, DOI 10.1007/s10967-011-1599-4.

17-  Kannan, V., Rajan, M. P., Iyengar, M. A. R., Ramesh, R., 2002. "Natural Radioactivity of Soil Samples in some high level Natural Radiation areas of Iran, In Radiation Doses and Health Effects", Proceeding of 4th International Conference on High Level of Natural Radiation; Beijing; China, 21-25 October 1996, Amsterdam; Elsevier; 1997b:129-132.

18-  Pourimani, R., Mazloom Shahraki, M., 2013. "Influence of different soil's parameters on the penetration of 137Cs", Iranian Journal of Physics Research, Vol. 13, No. 3.

19-  UNSCEAR (United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation), 2000. "Effects and Risks of Ionizing Radiation & Exposure from natural sources of radiation", United Nations, New York.