بررسی پرتوزایی محیطی در مصالح ساختمانی مصرفی شهرستان اراک

محورهای موضوعی : مدیریت محیط زیست

رضا پورایمانی ¹ (دانشیار، گروه فیزیک، دانشکده علوم پایه، دانشگاه اراک، اراک، ایران.)
وحید حیدری ² (دانش آموخته کارشناسی ارشد فیزیک هسته‌ای، دانشگاه اراک، اراک، ایران.)

تاریخ دریافت : 1394/04/09 تاریخ پذیرش : 1394/07/18 تاریخ انتشار : 1396/06/01

کلید واژه: فعالیت ویژه, آشکارسازHPGe, مصالح ساختمانی, پرتوزایی محیطی,

چکیده مقاله :

زمینه و هدف: انسان ها همواره در معرض پرتوهای یون ساز قرار دارند. یکی از منابع این پرتوها، تابش های هسته ای مربوط به ویژه هسته های پرتوزای موجود در آب، خاک، سنگ، از جمله مصالح ساختمانی است. پرتو های یون ساز برای موجودات زنده مضر هستند و باعث بروز بیماری های مختلف و گاهاً ناهنجاری های ژنتیکی می گردند. از این رو بررسی پرتوزایی مصالح ساختمانی از اهمیت زیادی برخوردار است. روش بررسی: در این پژوهش 18 نمونه مصالح ساختمانی در اراک مورد مطالعه قرار گرفت. فعالیت ویژه هسته های پرتوزای طبیعی از روش بیناب نگاری گاما و با استفاده از آشکارساز فوق خالص ژرمانیومی (HPGe) مدل GCD30195BSI با بازدهی نسبی 30% تعیین گردید. مقـدار فعایت معادل رادیم ، شاخص خطر پذیری داخلیو خارجی، آهنگ دوز موثر سالیانه داخلی و خارجی و آهنگ دز جذبی برای کلیه نمونه ها محاسبه شد. یافته‌ها: فعالیت ویژه هسته های پرتوزای 226Ra، 232Th و 40K در این نمونه ها به ترتیب از32/0> تا 44/1±50/143، 86/0> تا 01/2±95/175 و 12/2> تا 29/7±60/1021 بر حسب Bq/kg تغییر می کند. میزان آهنگ دوز جذبی در نمونه ها از 21/20 تا 61/220 بر حسب nGy/h متغیر می باشد. مقدارآهنگ دوز موثر سالیانه داخلی و خارجیبه ترتیب از 1/0 تا 08/1 و 02/0 تا 27/0 بر حسب(mSv/y) به دست آمد. هم چنین مقدار شاخص خطر پذیری داخلی و خارجی در نمونه ها به ترتیب از 01/0 تا 61/1 و 004/0 تا 30/1 محاسبه گردید. بحث و نتیجه‌گیری: با توجه به مقادیر به دست آمده کمترین مقدار فعالیت معادل رادیوم برای نمونه گچ باکد GSS برابر 73/1> و بیشترین مقدار برای نمونه پوکه معدنی قروه با کد PMQ برابر 42/3± 88/479 حاصل شد. حداکثر مقدار مجاز فعالیت معادل رادیوم Bq/kg (Raeq) 370 می باشد که تنها نمونه PMQ از آن تجاوز می کند. نتایج این تحقیق نشان می دهد که اکثر مصالح مصرفی در ساختمان سازی خطری برای ساکنین ایجاد نمی کنند.

چکیده انگلیسی:

Background and Objective: Human beings are always exposed to ionizing radiation. One of the main sources of this radiation is the nuclear radiation related to the particular radioactive nuclei present in water, soil, rock, and construction materials. The ionizing radiation is harmful to living organisms, causing various diseases and sometimes genetic abnormalities. Therefore, study of radiation from building materials is of great importance. Method: In this study, 18 samples were collected from building materials in Arak city. Activity of natural radionuclides were determined using gamma ray spectrometry method using high purity germanium detector (HPGe) model GCD30195BSI with 30% relative efficiency. Radium equivalent, internal and external hazard indices, indoor and outdoor annual effective dose rates, and absorbed dose rate were also calculated for all of samples. Findings: The specific activity concentrations of 226Ra, 232Th and 40K in these samples were calculated and varied from <0.32 to 143.50±1.44, < 0.86 to 175.95±2.01 and <2.12 to 1021.60±7.29 in Bq/kg respectively. The absorbed dose rate for collected samples varied from 20.21 to 220.61in nGy/h. The indoor and outdoor annual effective dose rates varied from 0.1 to 1.08 and 0.02 to .27 in mSv/y unit respectively. Internal and external hazard indices in the collected samples varied from 0.01 to 1.61 and 0.004 to 1.30 respectively. Conclusion: Acordingto the measurments, the minimum and maximum radium equivalent activities of <1.73 479.88±3/42 Bq/kg were obtained in Stucco (Code: GSS) and Qorveh Pumice (Code: PMQ) samples, respectively. The maximum permissible specific activity for radium equivalent is 370Bq/kg, which was only exceeded by PMQ sample. The results indicated that most of the materials used for construction are not hazardous to the the residents.

منابع و مأخذ:

1-      European Commission (EC). 1999. Radiological protection principles concerning the natural radioactivity of building materials. Radiation Protection 112 (Brussels: EC).

2-      UNSCEAR (United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation) , 1993." Sources and effects of ionizing radiation". United Nations, New York

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

4-      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.

5-      Turhan S., Baykan UN., Sen K, 2008. "Measurement of the Natural Radioactivity in Building materials used in Ankara and assessment of external doses", J. of Rad. Prot. 28;1: 83-91

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

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

8-      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.

9-      Mantazul IC., Alam MN and Ahmed AK, 1998." Concentration of radionuclieds in building and ceramic materials of Bangladish and evaluation of radiation hazard, J. Radioanal. Nucl. Chem. 231: 117–122.

10-  Khan K., Khan HM., 2001." Natural gamma-emitting radionuclides in Pakistani Portland cement". Appl Radiat. Isot 54:861–865

11-  Kumar V., Ramachandran TV., Prasad R, 1999." Natural radioactivity of Indian building materials and by-products". Appl Radiat Isot 51:93–96

12-  NEA-OECD, Nuclear Energy Agency. Exposure to radiation from natural radioactivity in Building materials, Report by NEA Group of Experts, OECD, Paris 1979.

13-  Kumer V., Ram Achandran T.V., Prasad R, 1999." Natural radioactivity of Indian building materials and by products". Appl. Radiat. Isot. 51, 93–96.

14-  Amrani D., Tahtat M, 2001." Natural radioactivity in Algerian building materials". Appl Radiat Isot 54:687–689

15-  Papaefthymiou H., Gouseti O ., 2008." Natural radioactivity and associated radiation hazards in building materials used in Peloponnese", Greece. Radiat Meas 43;8:1453–1457

16-  Faheem M., Mujahid SA., Matiullah M. ,2008." Assessment of radiological hazards due to the natural radioactivity in soil and building material samples collected from six districts of the Punjab province". Pakistan. Radiat Meas, 43;8:1443–1447

17-  Viruthagiri G and Ponnarasi K, 2011."Measurement of natural radioactivity in brick samples". Advances in Applied Science Research, 2(2):103-108.

18-  Basim A., Al-Mayahi., Dhia A., Muthana H., Raad J, 2009. "Radioactivity level measurement of some cement samples", Journal of Kerbala University , Vol. 7; 2:

19-  Singha S., Rania A., Mahajanb RK, 2005. " 226Ra, 232Th and 40K analysis in soil samples from some areas of Punjab and Himachal Pradesh, India using gamma ray spectrometry", Radiation Measurements 39: 431 – 439.