ݺߣ

ݺߣShare a Scribd company logo

Çevresel Radyoaktivite

•Download as PPTX, PDF•
•
N
Necla YÜCEL

Çevresel radyasyon türleri -Doğal radyasyon ve Yapay radyasyon nedir? Kaynakları nelerdir?

1 of 52
Download to read offline
ÇEVRESEL RADYOAKTİVİTE NBM 524 Radyobiyoloji Dersin hocası: Prof. Dr. Nureddin TÜRKAN Hazırlayan ve Sunan: Yük. Müh. Necla YÜCEL İstanbul Medeniyet Üniversitesi Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Nanobilim ve Nanomühendislik A.B.D.
İçindekiler Doğal Radyasyon Kaynakları Kozmik radyasyon Kozmojenik radyonüklidler Primordial radyonüklidler ve yerden gelen radyasyon Doğal kaynaklardan alınan radyasyon dozları İnsan Eliyle Üretilen (Yapay) Radyoaktivite Nükleer Yakıt Çevriminin Belli Başlı Kademeleri Cevherin çıkarılması Öğütme Saflaştırma ve dönüştürme Zenginleştirme
ÇEVRESEL RADYOAKTİVİTE Radyoaktivite, kararsız atom çekirdeklerinin kararlı hale gelmesi için kendiliğinden ışıma yapma olayıdır. Bozuşma esnasında yayılan enerji ve parçalara radyasyon denir. Dengesiz çekirdek doğada bozuşursa bu prosese doğal radyoaktivite denir. Çevresel radyoaktivite ile, çevremizde bulunan radyoaktif elementlerin aktifliklerini yani ışımalarını kastediyoruz. Bu elementler, çevremizde bulunan gerek doğal ve gerekse suni radyoaktif elementler şeklindedir. Dünyamızın havasında, suyunda ve toprağında radyoaktif elementler bulunurlar. Çevresel radyasyonun en önemli bileşenini radon gazı oluşturur. Radon, uranyum ve toryum serilerinin radyoaktif bir gaz ürünüdür. Doğal radyoaktif elementler, Dünya nın oluşumu ile birlikle var olan ve uzun yarı-ömürleri nedeniyle bugün halen yeryüzünde bulunan U-235, U-238, Th-232 serileri ve tek başına bulunan K-40 gibi elementler ile kozmik kökenli C-14 ve H-3 gibi radyonüklitler doğal radyoaktivite kaynaklarıdır.
Çevresel Radyoaktivite Suni radyoaktif elementler, insan aktivitesi sonucu çevremizde bulunan radyoaktif elementlerdir. Bunlar, tıpta teşhis ve tedavide kullanılan Tc-99 (Teknesyum-99), I-131 ve Co-60 gibi radyoaktif elementler ile nükleer bomba denemeleri ve nükleer santral kazaları gibi aktiviteler ile çevremizde bulunan Cs-134, Cs-137 ve I-131 gibi radyoaktif elementler suni radyoaktif elementleri oluştururlar.
Çevresel Radyoaktivite
Doğal Radyasyon Kaynakları • Günlük yaşantımızda, kozmik ışınlar nedeniyle maruz kaldığımız radyasyon dozunun dünya ortalaması 0.39 mSv / yıl’dır. • Fosil yakıtlar doğal ve uzun ömürlü radyoaktif elementler içerirler. Bu tür elementler yakıt içinde iken bir radyasyon tehlikesi yaratmazlar. Ancak fosil yakıtlar yakıldıklarında bu elementler atmosfere yayılır ve daha sonra toprağa dönerek doğal radyasyon düzeyinde az da olsa bir artışa neden olur. Doğada mevcut kısa ömürlü radyoaktif elementlerin yaydığı gama ışınlarının da katkısıyla topraktan maruz kaldığımız radyasyon dozunun dünya ortalaması 0.46 mSv/yıl dır. • Maruz kaldığımız radyasyonun %88’i doğal kaynaklardan oluşur.
Çevresel Radyoaktivite
Yapay Radyasyon Kaynakları • Nükleer reaktörlerden- ağır elementler n ya da e ile bombardıman edilerek radyoaktif hale getirilmesi sonucu radyasyon yayarlar • Diagnostik – X ışını tüpleri Doğal Radyasyon Kaynakları • Kozmik ışınlar • Yeryüzünün kendisi- kayalar, granit, radon gazı.. • İnsan vücudu- 40K
Kozmik Radyasyon • Kozmik ışınlar; dünyamızın dış atmosferine belli miktarda ulaşan yüksek enerjili protonlar olarak tanımlanabilir. • Kozmik radyasyon; protonlar, alfa parçacıkları elektronlar ile yüksek enerjili diğer parçacıkların karışımıdır. Neredeyse ışık hızına yakın hızla ve tüm yönlerden dünyayı ışınlarlar. • Uzaydan dünyaya sürekli yüksek enerjili parçacıklar gelir. • Atmosfere ulaşanların büyük bir kısmı protonlardır. • Protonlar elektrik yüklüdür ve manyetik alanda saparlar. • Dünyanın manyetik alanı kalkan görevi yapar. • Ekvatordan kutuplara doğru radyasyon miktarı artar.
• Yükseklik arttıkça radyasyon miktarı artar. • Kutuplardan giren parçacıklar auroraları oluşturur. • Yeryüzünde deniz seviyesinden yukarlara doğru çıkıldıkça ve ekvatordan kutuplara doğru gidildikçe kozmik ışınlara maruz kalınma olasılığı daha fazla artar. Radyoaktif atomlardan iyonlaştırıcı özelliğe sahip ışınlar ve parçacıklar yayımlanır.
Kozmik ışınlar Kozmik ışınlar, ‘primer’ ve ‘sekonder’ olmak üzere genellikle iki gruba ayrılarak incelenirler. Dünyanın atmosferi, litosferi ve hidrosferini oluşturan maddelerle etkileşime girmemiş ışınlar, primer kozmik ışınlar olarak isimlendirilir. Bu ışınlar % 85 oranında protonlar, % 14 oranında α partikülleri ve % 1 den az olarak da daha ağır taneciklerden meydana gelirler. Primer ışınların atmosferin yukarı tabakalarındaki maddelerle etkileşime girmesi sonunda sekonder kozmik ışınlar meydana gelirler. Bu ışınlar pionlar, muonlar ve elektronlar gibi genellikle küçük taneciklerden meydana gelirler. Deniz düzeyinde saptanabilen kozmik ışınların hemen hepsi sekonder kozmik ışınlar grubundadır. Bu düzeydeki ışınların % 70 ini muonların, % 30 unu elektronların oluşturduğu ve deniz düzeyindeki proton akısının % 1 in altında olduğu ileri sürülmektedir.
Kozmik ışınlar Primer kozmik ışınlar yüksek enerjileri nedeniyle, atmosferde çarpıştıkları atomları parçalayarak; hidrojen, helyum ve berilyum gibi hafif atomların ve nötronlar, protonlar ve subatomik yapılar gibi taneciklerin meydana gelmesine neden olabilirler. Yüklü veya yüksüz olan pionlar, fotonları veya muonları meydana getirmek üzere 10-7 saniyeden kısa bir süre içinde hızla bozunurlar. Daima yüklü olan muonlar da 10-5 saniyeden kısa bir zaman aralığında bozunarak elektron veya pozitronlara dönüşürler. Bir primer kozmik protonun çok sayıda sekonder partikül meydana getirmek üzere yer atmosferindeki bir atom ile interaksiyonunu gösteren şematik diyagram
Uzaydan gelen bir kozmik ışının manyetik zarfı delebilmesi için sahip olması gereken minimum enerji: Emin = 15 GeV .Cos2λ formülüyle hesaplanmaktadır. Örneğin İstanbul için; Emin (İstanbul) = 15 GeV . Cos2 41 = 8.5 GeV ‘dur.
• Yer üzerindeki Kozmik akı enlem derecesinden başka, yükseklik ve zamana bağlı olarak da değişmektedir. • Jet uçaklarıyla yolculuk yapanların uçuş süresine bağlı olarak 500-2000 mR/yıl düzeyinde, astronotların ise bunun çok üzerinde kozmik ışına maruz kaldıkları ileri sürülmektedir. • Kozmik ışın şiddetinin zamana bağlı olarak değişmesi, güneşin aktivitesine ve gezegenler arası manyetik alana bağlı olarak meydana gelmektedir.
Van Allen Kuşakları, Güneş'ten ve diğer yıldızlardan yayılan zararlı ışınlara karşı kalkan işlevi gören tabakadır. Bu tabaka manyetizma sonucunda ortaya çıkmakta, Dünya'nın manyetik alanından kaynaklanmaktadır.
Van Allen Radyasyon Kuşağı İçine Hücum Eden Protonlar ve Elektronlar • Dünyanın magnetik alanına yakalanan elektrik yüklü parçacıkların toplandığı simit biçiminde iki kuşak dünyayı çevreler. 1958 yılında, uzaya gönderilen ilk uydu olan “Explorer I” tarafından keşfedilen bu kuşaklar, Van Allen kuşakları olarak adlandırılmıştır. • Dışta yer alan kuşak, güneşten gelen protonları, Alfa parçacıklarını, oksijen iyonlarını ve serbest elektronları içerir. • İçte yer alan kuşak ise, kozmik ışınların iyonlaştırdığı atmosfer kaynaklı atomlar içerir.
Kozmojenik radyonüklidler • Kozmojenik radyonüklidler: Kozmik ışınlar ve onların atmosferdeki stabil atomlarla reaksiyonu sonucu oluşan radyonüklidler (7Be, 14C, 3H ve 22Na vb.) • Meydana gelişleri genellikle bir parçalanma sonunda olduğu gibi, bazen stabil atomların nötronlar veya muonlar tarafından aktivasyonuyla da olabilir. • Parçalanma ürünü olan nüklidlerin % 70 i stratosferde meydana gelirken, % 30 u troposferde meydana gelmektedir.
yüksek kons.
• Dünya üzerine yağan meteoritik tozlarının yaklaşık olarak 104 ton/gün değerinde olduğu tahmin edilmektedir. Bu tozlar, kozmik ışınlara neden olan çeşitli radyonüklidleri içerirler.  53Mn ve 26Al bu şekilde dünyaya ulaşan uzun ömürlü iki radyonükliddir. • Okyanus sedimentlerinde biriken bu radyonüklidlerin ölçülmesiyle, bu sedimentlerin yaşı ve zaman içinde değişen birikme hızları hakkında önemli bilgiler sağlanmaktadır.
Primordial radyonüklidler ve yerden gelen radyasyon . Dünyanın oluşumundan beri var olan radyonüklidlere: primordial radyonüklidler denir. Primordial radyonüklidler ve onların ürünlerinin doğal ekosistemler içindeki dağılımı; nüklidin kimyasal özelliklerine, ekosistamin fiziksel faktörlerine ve biyotanın fizyolojik ve ekolojik niteliklerine bağlıdır.
Doğada var olan ve uzun ömürlü radyonüklidler ve özellikleri 40K dışında bu listede yer alan radyonüklidler, genel olarak, çok küçük konsantrasyonlarda bulunurlar ve ölçülebilmeleri için çok duyarlı metotlar gerekmektedir. Bununla beraber, 40K canlı ve cansız maddelerde yaygın olarak ve bol miktarda bulunmaktadır. + + +
Topraktaki doğal radyoaktivite Toprakta bulunan 238U, 232Th ve 40K gibi doğal radyonüklitler toprağın radyoaktif olmasına sebep olmaktadırlar. Doğal radyonüklitler, daha çok volkanik, fosfat, granit ve tuz kayalarında yüksek konsantrasyonlarda bulunurlar. Bu kayalar, doğa şartlarına bağlı olarak zamanla ufalanarak çok küçük parçalar halinde yağmur veya akıntı sularıyla toprağa karışırlar. Böylece de toprağın doğal radyoaktivitesini artırırlar. Suni tohumlama ve gübreleme (suni gübreler radyoaktif 32P içermektedir) gibi bazı insan aktiviteleri de yerel olarak toprağın yüzey radyoaktivitesini artırmaktadırlar.
Sulardaki radyoaktivite Yeraltı sularında birçok radyoaktif element bulunmaktadır. Ancak, bu radyoaktif elementler insan sağlığı bakımından önemli sayılabilecek konsantrasyonlarda değillerdir. Sulardaki doğal radyoaktivite araştırmalarına dair yapılan çalışmalar, başlangıçta sadece kaplıca sularında bulunan bazı mineralleri kapsamıştır. Daha sonraki yıllarda yapılan çalışmaların neticesinde kaplıca sularında bulunan minerallerin tamamının ve doğal suların bile bir dereceye kadar radyoaktif olduğu tespit edilmiştir.
• Deniz sularında radyonüklitlerin konsantrasyonları oldukça düşüktür. Yani, okyanus veya deniz yüzeylerinden yayınlanan gama radyasyon oranları ihmal edilebilir seviyededirler. • Sıcak su kaynaklarında radyum izotoplarının tutulması, kalsiyum karbonat veya silisyum dioksit ile birlikte çökelmesinden kaynaklanmaktadır. • Yeraltı sularında 222Rn çok yavaş hareket eder ve atmosfere kaçması sınırlıdır. Konsantrasyonu 2-40 Bq/lt arasında değişir.
Yeryüzü kaynaklı doğal radyasyon dozları
Çevresel Radyoaktivite
Çevresel Radyoaktivite
Çevresel Radyoaktivite
Vücudumuzun maruz kaldığı iç ve dış radyasyon kaynakları
Çevresel Radyoaktivite
Alınan radyasyon dozları
YAPAY RADYASYON • Toplumsal ve teknolojik gelişmeler nedeniyle insanoğlu bazı radyasyon kaynaklarını yapay yollarla üretmiştir. Günümüzde toplam radyasyon maruziyetinin %21’i yapay kaynaklardan gerçekleşmektedir. Gelişmiş ülkelerde yapay radyasyon kaynaklarından olan radyasyon maruziyetinin %50 kadarını medikal görüntüleme oluşturmaktadır. • Yapay radyasyon kaynaklarından olan ışınlanmanın büyük çoğunluğunu medikal uygulamalar oluşturmaktadır. En yaygın olan tanısal radyoloji adıyla bilinen X-ray grafilerdir.
Çevresel Radyoaktivite
Nükleer enerjinin emniyet, güvenilirlik, ekonomi ve çevresel etki bakımından diğer enerji alternatifleri ile karşılaştırıldığında genelde daha uygun olduğu ileri sürülmektedir. https://www.youtube.com/watch?v=1U6Nzcv9Vws
Dünya üzerindeki toplam faal nükleer reaktör sayısı: 449
Dünya üzerinde yapım aşamasındaki toplam nükleer reaktör sayısı: 60
Dünya üzerinde süresiz olarak kapalı bulunan toplam nükleer reaktör sayısı: 160
Nükleer Yakıt Çevriminin Belli Başlı Kademeleri 1. Uranyum Cevherin Çıkarılması 2. Öğütme 3. Saflaştırma ve Dönüştürme 4. Zenginleştirme 5. Yakıt Elemanlarının Hazırlanması 6. Yakıtın Nükleer Reaktörde Kullanılması
Cevherin çıkarılması: • Yer altındaki cevhere çözücü çözelti enjekte edilir, uranyum çözülerek çözeltiye geçer ve uranyum içeren bu çözelti, açılan kuyular vasıtasıyla geri alınır. • Uranyum cevherinin elde edilmesi ve çıkarılan cevherin fiziksel olarak uygun büyüklüğe getirilmesinden sonra, uranyumu elde etmek ve saflaştırmak için, cevher kimyasal işleme tabi tutulur. Bu işlemle hacmi küçülen, rengi ve kıvamı ile ifade edilen bu katı ürün (U3O8) sarı pasta olarak bilinir. Ancak söz konusu renk gri de olabilir. Yüzeye yakın olan uranyum yatakları iş makineleri ile yüzeyden kazınarak, derindeki yataklar ise, maden kuyuları açılarak işletilmektedir. Yellow cake U3O8
Öğütme Öğütülen cevher sülfürik asit veya karbonatla yıkanmakta, katı artıklar ayıklanmakta, U3O8 (Triuranyum Oktaoksit) tekrar kimyasal yolla çürütülmekte, süzülmekte ve son ürün kurutulmaktadır. Sonuçta elde edilen sarı pasta % 70 – 90 oranında U3O8 içermektedir. Bu işlemler sonunda geriye kalan cüruf suyla karıştırılarak bekletme havuzlarına pompalanmaktadır. Burada amaç bir taraftan buharlaşan su içinde katı partikülleri çöktürerek çevreye yayılmalarını önlemektedir.
Dönüştürme Bu aşamada U3O8 yüksek saflıkta ve gaz halinde bulunan UF6 e dönüştürülür. Dönüştürme sarı pastayı uranyum hexaflouride (UF6) haline getiren bir kimyasal yöntemdir. Uranyum hexaflouride oda sıcaklığında katı haldedir; fakat suyun kaynama noktasının altındaki sıcaklıkta gaz haline geçer ve bu form zenginleştirme işlemi için çok uygundur. Genellikle çapı 122 cm olan ve 12000 kg UF6 alan büyük silindirlerde depolanır ve taşınır. Bu noktada uranyum hâlâ doğal uranyum izotop bileşimini muhafaza etmektedir.
Zenginleştirme, 235U in 238U den ayrılarak 235U bakımından zengin yakıt elde etme işlemidir. Eski yöntemle, gaz halindeki UF6 ün çeşitli engeller içeren kanallar içinde yayılması (difüzyon) sağlanmaktadır. 235UF6 bileşimi 238UF6 bileşiminden % 0,85 oranında daha hafif olduğundan biraz daha hızlı yayılmaktadır. Böylece fabrika içindeki yayılma kanallarının son kısımlarına önce 235UF6 molekülleri ulaşmaktadır. Oldukça pahalı olan bu yöntem yerine son yıllarda santrifüjle ayırma yöntemi geliştirilmektedir.
uranyum üretim tesisi
Çevresel Radyoaktivite
Literatür de çevresel radyoaktivite..
Bu çalışmada, Suudi Arabistan'ın Hail eyaletinde yeraltı sularındaki doğal radyoaktivitenin içme suyunda doğal radyonüklidler için belirlenen ulusal düzenleme sınırları ile uyumlu olup- olmadığını araştırmışlar. Dergi: ScienceDirect IF: 3.88 α ve β aktiviteler için ilk tarama, içme suyunda brüt α ve brüt β aktiviteler için belirlenen ulusal düzenleme sınırlarını aştığını göstermiştir. Detaylı incelemeler sonunda, Yeraltı suyunun uranyum ve radyumla kirlendiğini göstermiştir ( 226 Ra ve 228 Ra). Çalışma alanının suyunda ortalama 228 Ra aktivite konsantrasyonu 226 Ra'dan da a yüksek olduğu tespit edilmiş. Bu bulgu akifer kayaçlarında 232 Th'nin 238 U‘ an daha fazla bollukta olduğu şeklinde araştırmacılar tarafından yorumlanmış . Radyum izotopları ve baryum arasında radyum leaching (liç) için kimyasal çözünme mekanizması hariç bir korelasyon gözlenmemişti. Sonuçlar, çalışma alanında uranyum veya radyum liçi üzerinde belirli bir parametrenin baskın etkisinin olmadığını göstermiştir.
Bu çalışmada, İtalya’da kullanılan ve farklı ülkelerden tedarik edilen 35 farklı tıbbi bitkide ki doğal ve yapay radyoaktivite seviyelerini tespit etmek içim analizler yapılmış. Radyonüklitler alfa ( 238 U, 210 Po) ve gama ( 214 Pb-Bi, 210 Pb, 40 K ve 137 Cs) spektrometrisi ile belirlenmiştir. Alfa, Beta, Gama spekt. Numuneler, sabit kütle elde edilene kadar 80 ° C'deki bir fırında kurutulmuştur . Kuru kütle değeri radyonüklid konsantrasyonunu belirlemek için kullanılmış. Gama spek.analizi için rxn koşulu: Örnekler faklı kütlelerde tartılmış ve ölçümler düşük bir arka plan konfigürasyonu ve epoksi pencere ile donatılmış bir içsel n-tipi germanyum detektörü ile gerçekleştirilmiştir. Alfa spek.analizi için rxn koşulu: Çalışmada kullanılan bitkilerin farklı kısımları için numuneler farklı koşullarda hazırlanmış: • Kökler, meyveler ve kabuklar için kaynatma prosesi • Bitkinin diğer kısımları (gövde,yaprak vs.) bir çözücü içinde çözünüdürülüp, daha sonra farklı prosesler uygulanarak (kurutma, HCl ile muamele etme, filtreleme vb) preparatlar oluşturulmuş Net pik alanları, karakteristik alfa pik alanlarından yararlanılarak belirlenmiştir.
Kekik Ada çayı Nane papatya Aynısefa lavanta Her grupta en yüksek 137 Cs konsantrasyonu Doğu Avrupa’dan (Polonya, Macaristan & Slovakya) gelen tıbbi bitkilerde tespit edilmiştir. (Çernobil faciasından etkilenen ülkeler old.için olabilir yorumunda bulunulmuş).. Sonuç olarak; Bitkilerde radyonüklidlerin varlığı, gıda zincirleri yoluyla insanlara göç etmelerinin yolunu oluşturduğundan ve insanlık çeşitli hastalıkların ve besinlerin tedavisinde bitkisel ilaç kullandığından, bu tür bitkilerde radyonüklid konsantrasyonunun incelenmesi büyük önem taşımaktadır.
Bebek mamalarında ki radyolojik sağlık risklerini değerlendirmek amacıyla yaygın olarak tüketilen 14 markaya ait ürünün radyoaktivite sevileri analiz edilmiştir. Sonuç olarak, 226 Ra, 232 Th, 40 K ve 137 Cs'nin ortalama dozları sırasıyla 3.05 ± 1.84, 2.55 ± 2.48, 99.1 ± 69.5 ve 0.27 ± 0.19 Bequerel / kg’idi. Analiz edilen mama örnekleri arasında, Filipinler'den (Lactogen) marka düşük radyoaktivite seviyesi gösterirken, Singapurlu bir marka (S26 SMA Gold) en yüksek radyoaktivite seviyesini gösterdi. Araştırılan markalarda yapay radyonüklid olan 137Cs’a rastlanmamış.
շÜ鳢
Tardigrad Yapılan araştırmalarda su canlıları için öldürücü olan 5.000 Gray gama ışınlarına ve 6.200 Gray ağır iyonlara maruz bırakılmalarına rağmen yine de hayatta kaldıkları görülmüştür (5-10 Gray insanlar için ölümcüldür).
Kaynaklar • Sabri Hızarcı. TAEK Radyasyon Sağlığı ve Güvenliği Dairesi. Radyasyon Kaynaklari Ve Radyasyondan Korunma. • https://www.taek.gov.tr/tr/2016-06-09-00-43-55/135-gunumuzde-nukleer-enerji-rapor/837-bolum-03- nukleer-yakit-cevrimi.html erişim:08.03.2020 • file:///C:/Users/areldestek/Downloads/Radyoekoloji+6.+ders.pdf erişim:08.03.2020 • https://avys.omu.edu.tr/storage/app/public/elif.bilgin/107970/ORAL%20D%C4%B0AGNOZ%20TERM%C4 %B0NOLOJ%C4%B0.pdf erişim:09.03.2020 • Coşkun, Ö. (2011). İyonize Radyasyonun Biyolojik Etkileri. Teknik Bilimler Dergisi, 1(2), 13-17. • https://www.who.int/ionizing_radiation/env/en/ erişim:06.03.2020 • Desideri, D., Meli, M. A., & Roselli, C. (2010). Natural and artificial radioactivity determination of some medicinal plants. Journal of environmental radioactivity, 101(9), 751-756. • Shabana, E. I., & Kinsara, A. A. (2014). Radioactivity in the groundwater of a high background radiation area. Journal of environmental radioactivity, 137, 181-189.

More Related Content

Çevresel Radyoaktivite

  • 1. ÇEVRESEL RADYOAKTİVİTE NBM 524 Radyobiyoloji Dersin hocası: Prof. Dr. Nureddin TÜRKAN Hazırlayan ve Sunan: Yük. Müh. Necla YÜCEL İstanbul Medeniyet Üniversitesi Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Nanobilim ve Nanomühendislik A.B.D.
  • 2. İçindekiler Doğal Radyasyon Kaynakları Kozmik radyasyon Kozmojenik radyonüklidler Primordial radyonüklidler ve yerden gelen radyasyon Doğal kaynaklardan alınan radyasyon dozları İnsan Eliyle Üretilen (Yapay) Radyoaktivite Nükleer Yakıt Çevriminin Belli Başlı Kademeleri Cevherin çıkarılması Öğütme Saflaştırma ve dönüştürme Zenginleştirme
  • 3. ÇEVRESEL RADYOAKTİVİTE Radyoaktivite, kararsız atom çekirdeklerinin kararlı hale gelmesi için kendiliğinden ışıma yapma olayıdır. Bozuşma esnasında yayılan enerji ve parçalara radyasyon denir. Dengesiz çekirdek doğada bozuşursa bu prosese doğal radyoaktivite denir. Çevresel radyoaktivite ile, çevremizde bulunan radyoaktif elementlerin aktifliklerini yani ışımalarını kastediyoruz. Bu elementler, çevremizde bulunan gerek doğal ve gerekse suni radyoaktif elementler şeklindedir. Dünyamızın havasında, suyunda ve toprağında radyoaktif elementler bulunurlar. Çevresel radyasyonun en önemli bileşenini radon gazı oluşturur. Radon, uranyum ve toryum serilerinin radyoaktif bir gaz ürünüdür. Doğal radyoaktif elementler, Dünya nın oluşumu ile birlikle var olan ve uzun yarı-ömürleri nedeniyle bugün halen yeryüzünde bulunan U-235, U-238, Th-232 serileri ve tek başına bulunan K-40 gibi elementler ile kozmik kökenli C-14 ve H-3 gibi radyonüklitler doğal radyoaktivite kaynaklarıdır.
  • 4. Çevresel Radyoaktivite Suni radyoaktif elementler, insan aktivitesi sonucu çevremizde bulunan radyoaktif elementlerdir. Bunlar, tıpta teşhis ve tedavide kullanılan Tc-99 (Teknesyum-99), I-131 ve Co-60 gibi radyoaktif elementler ile nükleer bomba denemeleri ve nükleer santral kazaları gibi aktiviteler ile çevremizde bulunan Cs-134, Cs-137 ve I-131 gibi radyoaktif elementler suni radyoaktif elementleri oluştururlar.
  • 6. Doğal Radyasyon Kaynakları • Günlük yaşantımızda, kozmik ışınlar nedeniyle maruz kaldığımız radyasyon dozunun dünya ortalaması 0.39 mSv / yıl’dır. • Fosil yakıtlar doğal ve uzun ömürlü radyoaktif elementler içerirler. Bu tür elementler yakıt içinde iken bir radyasyon tehlikesi yaratmazlar. Ancak fosil yakıtlar yakıldıklarında bu elementler atmosfere yayılır ve daha sonra toprağa dönerek doğal radyasyon düzeyinde az da olsa bir artışa neden olur. Doğada mevcut kısa ömürlü radyoaktif elementlerin yaydığı gama ışınlarının da katkısıyla topraktan maruz kaldığımız radyasyon dozunun dünya ortalaması 0.46 mSv/yıl dır. • Maruz kaldığımız radyasyonun %88’i doğal kaynaklardan oluşur.
  • 8. Yapay Radyasyon Kaynakları • Nükleer reaktörlerden- ağır elementler n ya da e ile bombardıman edilerek radyoaktif hale getirilmesi sonucu radyasyon yayarlar • Diagnostik – X ışını tüpleri Doğal Radyasyon Kaynakları • Kozmik ışınlar • Yeryüzünün kendisi- kayalar, granit, radon gazı.. • İnsan vücudu- 40K
  • 9. Kozmik Radyasyon • Kozmik ışınlar; dünyamızın dış atmosferine belli miktarda ulaşan yüksek enerjili protonlar olarak tanımlanabilir. • Kozmik radyasyon; protonlar, alfa parçacıkları elektronlar ile yüksek enerjili diğer parçacıkların karışımıdır. Neredeyse ışık hızına yakın hızla ve tüm yönlerden dünyayı ışınlarlar. • Uzaydan dünyaya sürekli yüksek enerjili parçacıklar gelir. • Atmosfere ulaşanların büyük bir kısmı protonlardır. • Protonlar elektrik yüklüdür ve manyetik alanda saparlar. • Dünyanın manyetik alanı kalkan görevi yapar. • Ekvatordan kutuplara doğru radyasyon miktarı artar.
  • 10. • Yükseklik arttıkça radyasyon miktarı artar. • Kutuplardan giren parçacıklar auroraları oluşturur. • Yeryüzünde deniz seviyesinden yukarlara doğru çıkıldıkça ve ekvatordan kutuplara doğru gidildikçe kozmik ışınlara maruz kalınma olasılığı daha fazla artar. Radyoaktif atomlardan iyonlaştırıcı özelliğe sahip ışınlar ve parçacıklar yayımlanır.
  • 11. Kozmik ışınlar Kozmik ışınlar, ‘primer’ ve ‘sekonder’ olmak üzere genellikle iki gruba ayrılarak incelenirler. Dünyanın atmosferi, litosferi ve hidrosferini oluşturan maddelerle etkileşime girmemiş ışınlar, primer kozmik ışınlar olarak isimlendirilir. Bu ışınlar % 85 oranında protonlar, % 14 oranında α partikülleri ve % 1 den az olarak da daha ağır taneciklerden meydana gelirler. Primer ışınların atmosferin yukarı tabakalarındaki maddelerle etkileşime girmesi sonunda sekonder kozmik ışınlar meydana gelirler. Bu ışınlar pionlar, muonlar ve elektronlar gibi genellikle küçük taneciklerden meydana gelirler. Deniz düzeyinde saptanabilen kozmik ışınların hemen hepsi sekonder kozmik ışınlar grubundadır. Bu düzeydeki ışınların % 70 ini muonların, % 30 unu elektronların oluşturduğu ve deniz düzeyindeki proton akısının % 1 in altında olduğu ileri sürülmektedir.
  • 12. Kozmik ışınlar Primer kozmik ışınlar yüksek enerjileri nedeniyle, atmosferde çarpıştıkları atomları parçalayarak; hidrojen, helyum ve berilyum gibi hafif atomların ve nötronlar, protonlar ve subatomik yapılar gibi taneciklerin meydana gelmesine neden olabilirler. Yüklü veya yüksüz olan pionlar, fotonları veya muonları meydana getirmek üzere 10-7 saniyeden kısa bir süre içinde hızla bozunurlar. Daima yüklü olan muonlar da 10-5 saniyeden kısa bir zaman aralığında bozunarak elektron veya pozitronlara dönüşürler. Bir primer kozmik protonun çok sayıda sekonder partikül meydana getirmek üzere yer atmosferindeki bir atom ile interaksiyonunu gösteren şematik diyagram
  • 13. Uzaydan gelen bir kozmik ışının manyetik zarfı delebilmesi için sahip olması gereken minimum enerji: Emin = 15 GeV .Cos2λ formülüyle hesaplanmaktadır. Örneğin İstanbul için; Emin (İstanbul) = 15 GeV . Cos2 41 = 8.5 GeV ‘dur.
  • 14. • Yer üzerindeki Kozmik akı enlem derecesinden başka, yükseklik ve zamana bağlı olarak da değişmektedir. • Jet uçaklarıyla yolculuk yapanların uçuş süresine bağlı olarak 500-2000 mR/yıl düzeyinde, astronotların ise bunun çok üzerinde kozmik ışına maruz kaldıkları ileri sürülmektedir. • Kozmik ışın şiddetinin zamana bağlı olarak değişmesi, güneşin aktivitesine ve gezegenler arası manyetik alana bağlı olarak meydana gelmektedir.
  • 15. Van Allen Kuşakları, Güneş'ten ve diğer yıldızlardan yayılan zararlı ışınlara karşı kalkan işlevi gören tabakadır. Bu tabaka manyetizma sonucunda ortaya çıkmakta, Dünya'nın manyetik alanından kaynaklanmaktadır.
  • 16. Van Allen Radyasyon Kuşağı İçine Hücum Eden Protonlar ve Elektronlar • Dünyanın magnetik alanına yakalanan elektrik yüklü parçacıkların toplandığı simit biçiminde iki kuşak dünyayı çevreler. 1958 yılında, uzaya gönderilen ilk uydu olan “Explorer I” tarafından keşfedilen bu kuşaklar, Van Allen kuşakları olarak adlandırılmıştır. • Dışta yer alan kuşak, güneşten gelen protonları, Alfa parçacıklarını, oksijen iyonlarını ve serbest elektronları içerir. • İçte yer alan kuşak ise, kozmik ışınların iyonlaştırdığı atmosfer kaynaklı atomlar içerir.
  • 17. Kozmojenik radyonüklidler • Kozmojenik radyonüklidler: Kozmik ışınlar ve onların atmosferdeki stabil atomlarla reaksiyonu sonucu oluşan radyonüklidler (7Be, 14C, 3H ve 22Na vb.) • Meydana gelişleri genellikle bir parçalanma sonunda olduğu gibi, bazen stabil atomların nötronlar veya muonlar tarafından aktivasyonuyla da olabilir. • Parçalanma ürünü olan nüklidlerin % 70 i stratosferde meydana gelirken, % 30 u troposferde meydana gelmektedir.
  • 19. • Dünya üzerine yağan meteoritik tozlarının yaklaşık olarak 104 ton/gün değerinde olduğu tahmin edilmektedir. Bu tozlar, kozmik ışınlara neden olan çeşitli radyonüklidleri içerirler.  53Mn ve 26Al bu şekilde dünyaya ulaşan uzun ömürlü iki radyonükliddir. • Okyanus sedimentlerinde biriken bu radyonüklidlerin ölçülmesiyle, bu sedimentlerin yaşı ve zaman içinde değişen birikme hızları hakkında önemli bilgiler sağlanmaktadır.
  • 20. Primordial radyonüklidler ve yerden gelen radyasyon . Dünyanın oluşumundan beri var olan radyonüklidlere: primordial radyonüklidler denir. Primordial radyonüklidler ve onların ürünlerinin doğal ekosistemler içindeki dağılımı; nüklidin kimyasal özelliklerine, ekosistamin fiziksel faktörlerine ve biyotanın fizyolojik ve ekolojik niteliklerine bağlıdır.
  • 21. Doğada var olan ve uzun ömürlü radyonüklidler ve özellikleri 40K dışında bu listede yer alan radyonüklidler, genel olarak, çok küçük konsantrasyonlarda bulunurlar ve ölçülebilmeleri için çok duyarlı metotlar gerekmektedir. Bununla beraber, 40K canlı ve cansız maddelerde yaygın olarak ve bol miktarda bulunmaktadır. + + +
  • 22. Topraktaki doğal radyoaktivite Toprakta bulunan 238U, 232Th ve 40K gibi doğal radyonüklitler toprağın radyoaktif olmasına sebep olmaktadırlar. Doğal radyonüklitler, daha çok volkanik, fosfat, granit ve tuz kayalarında yüksek konsantrasyonlarda bulunurlar. Bu kayalar, doğa şartlarına bağlı olarak zamanla ufalanarak çok küçük parçalar halinde yağmur veya akıntı sularıyla toprağa karışırlar. Böylece de toprağın doğal radyoaktivitesini artırırlar. Suni tohumlama ve gübreleme (suni gübreler radyoaktif 32P içermektedir) gibi bazı insan aktiviteleri de yerel olarak toprağın yüzey radyoaktivitesini artırmaktadırlar.
  • 23. Sulardaki radyoaktivite Yeraltı sularında birçok radyoaktif element bulunmaktadır. Ancak, bu radyoaktif elementler insan sağlığı bakımından önemli sayılabilecek konsantrasyonlarda değillerdir. Sulardaki doğal radyoaktivite araştırmalarına dair yapılan çalışmalar, başlangıçta sadece kaplıca sularında bulunan bazı mineralleri kapsamıştır. Daha sonraki yıllarda yapılan çalışmaların neticesinde kaplıca sularında bulunan minerallerin tamamının ve doğal suların bile bir dereceye kadar radyoaktif olduğu tespit edilmiştir.
  • 24. • Deniz sularında radyonüklitlerin konsantrasyonları oldukça düşüktür. Yani, okyanus veya deniz yüzeylerinden yayınlanan gama radyasyon oranları ihmal edilebilir seviyededirler. • Sıcak su kaynaklarında radyum izotoplarının tutulması, kalsiyum karbonat veya silisyum dioksit ile birlikte çökelmesinden kaynaklanmaktadır. • Yeraltı sularında 222Rn çok yavaş hareket eder ve atmosfere kaçması sınırlıdır. Konsantrasyonu 2-40 Bq/lt arasında değişir.
  • 25. Yeryüzü kaynaklı doğal radyasyon dozları
  • 29. Vücudumuzun maruz kaldığı iç ve dış radyasyon kaynakları
  • 32. YAPAY RADYASYON • Toplumsal ve teknolojik gelişmeler nedeniyle insanoğlu bazı radyasyon kaynaklarını yapay yollarla üretmiştir. Günümüzde toplam radyasyon maruziyetinin %21’i yapay kaynaklardan gerçekleşmektedir. Gelişmiş ülkelerde yapay radyasyon kaynaklarından olan radyasyon maruziyetinin %50 kadarını medikal görüntüleme oluşturmaktadır. • Yapay radyasyon kaynaklarından olan ışınlanmanın büyük çoğunluğunu medikal uygulamalar oluşturmaktadır. En yaygın olan tanısal radyoloji adıyla bilinen X-ray grafilerdir.
  • 34. Nükleer enerjinin emniyet, güvenilirlik, ekonomi ve çevresel etki bakımından diğer enerji alternatifleri ile karşılaştırıldığında genelde daha uygun olduğu ileri sürülmektedir. https://www.youtube.com/watch?v=1U6Nzcv9Vws
  • 35. Dünya üzerindeki toplam faal nükleer reaktör sayısı: 449
  • 37. Dünya üzerinde süresiz olarak kapalı bulunan toplam nükleer reaktör sayısı: 160
  • 38. Nükleer Yakıt Çevriminin Belli Başlı Kademeleri 1. Uranyum Cevherin Çıkarılması 2. Öğütme 3. Saflaştırma ve Dönüştürme 4. Zenginleştirme 5. Yakıt Elemanlarının Hazırlanması 6. Yakıtın Nükleer Reaktörde Kullanılması
  • 39. Cevherin çıkarılması: • Yer altındaki cevhere çözücü çözelti enjekte edilir, uranyum çözülerek çözeltiye geçer ve uranyum içeren bu çözelti, açılan kuyular vasıtasıyla geri alınır. • Uranyum cevherinin elde edilmesi ve çıkarılan cevherin fiziksel olarak uygun büyüklüğe getirilmesinden sonra, uranyumu elde etmek ve saflaştırmak için, cevher kimyasal işleme tabi tutulur. Bu işlemle hacmi küçülen, rengi ve kıvamı ile ifade edilen bu katı ürün (U3O8) sarı pasta olarak bilinir. Ancak söz konusu renk gri de olabilir. Yüzeye yakın olan uranyum yatakları iş makineleri ile yüzeyden kazınarak, derindeki yataklar ise, maden kuyuları açılarak işletilmektedir. Yellow cake U3O8
  • 40. Öğütme Öğütülen cevher sülfürik asit veya karbonatla yıkanmakta, katı artıklar ayıklanmakta, U3O8 (Triuranyum Oktaoksit) tekrar kimyasal yolla çürütülmekte, süzülmekte ve son ürün kurutulmaktadır. Sonuçta elde edilen sarı pasta % 70 – 90 oranında U3O8 içermektedir. Bu işlemler sonunda geriye kalan cüruf suyla karıştırılarak bekletme havuzlarına pompalanmaktadır. Burada amaç bir taraftan buharlaşan su içinde katı partikülleri çöktürerek çevreye yayılmalarını önlemektedir.
  • 41. Dönüştürme Bu aşamada U3O8 yüksek saflıkta ve gaz halinde bulunan UF6 e dönüştürülür. Dönüştürme sarı pastayı uranyum hexaflouride (UF6) haline getiren bir kimyasal yöntemdir. Uranyum hexaflouride oda sıcaklığında katı haldedir; fakat suyun kaynama noktasının altındaki sıcaklıkta gaz haline geçer ve bu form zenginleştirme işlemi için çok uygundur. Genellikle çapı 122 cm olan ve 12000 kg UF6 alan büyük silindirlerde depolanır ve taşınır. Bu noktada uranyum hâlâ doğal uranyum izotop bileşimini muhafaza etmektedir.
  • 42. Zenginleştirme, 235U in 238U den ayrılarak 235U bakımından zengin yakıt elde etme işlemidir. Eski yöntemle, gaz halindeki UF6 ün çeşitli engeller içeren kanallar içinde yayılması (difüzyon) sağlanmaktadır. 235UF6 bileşimi 238UF6 bileşiminden % 0,85 oranında daha hafif olduğundan biraz daha hızlı yayılmaktadır. Böylece fabrika içindeki yayılma kanallarının son kısımlarına önce 235UF6 molekülleri ulaşmaktadır. Oldukça pahalı olan bu yöntem yerine son yıllarda santrifüjle ayırma yöntemi geliştirilmektedir.
  • 45. Literatür de çevresel radyoaktivite..
  • 46. Bu çalışmada, Suudi Arabistan'ın Hail eyaletinde yeraltı sularındaki doğal radyoaktivitenin içme suyunda doğal radyonüklidler için belirlenen ulusal düzenleme sınırları ile uyumlu olup- olmadığını araştırmışlar. Dergi: ScienceDirect IF: 3.88 α ve β aktiviteler için ilk tarama, içme suyunda brüt α ve brüt β aktiviteler için belirlenen ulusal düzenleme sınırlarını aştığını göstermiştir. Detaylı incelemeler sonunda, Yeraltı suyunun uranyum ve radyumla kirlendiğini göstermiştir ( 226 Ra ve 228 Ra). Çalışma alanının suyunda ortalama 228 Ra aktivite konsantrasyonu 226 Ra'dan da a yüksek olduğu tespit edilmiş. Bu bulgu akifer kayaçlarında 232 Th'nin 238 U‘ an daha fazla bollukta olduğu şeklinde araştırmacılar tarafından yorumlanmış . Radyum izotopları ve baryum arasında radyum leaching (liç) için kimyasal çözünme mekanizması hariç bir korelasyon gözlenmemişti. Sonuçlar, çalışma alanında uranyum veya radyum liçi üzerinde belirli bir parametrenin baskın etkisinin olmadığını göstermiştir.
  • 47. Bu çalışmada, İtalya’da kullanılan ve farklı ülkelerden tedarik edilen 35 farklı tıbbi bitkide ki doğal ve yapay radyoaktivite seviyelerini tespit etmek içim analizler yapılmış. Radyonüklitler alfa ( 238 U, 210 Po) ve gama ( 214 Pb-Bi, 210 Pb, 40 K ve 137 Cs) spektrometrisi ile belirlenmiştir. Alfa, Beta, Gama spekt. Numuneler, sabit kütle elde edilene kadar 80 ° C'deki bir fırında kurutulmuştur . Kuru kütle değeri radyonüklid konsantrasyonunu belirlemek için kullanılmış. Gama spek.analizi için rxn koşulu: Örnekler faklı kütlelerde tartılmış ve ölçümler düşük bir arka plan konfigürasyonu ve epoksi pencere ile donatılmış bir içsel n-tipi germanyum detektörü ile gerçekleştirilmiştir. Alfa spek.analizi için rxn koşulu: Çalışmada kullanılan bitkilerin farklı kısımları için numuneler farklı koşullarda hazırlanmış: • Kökler, meyveler ve kabuklar için kaynatma prosesi • Bitkinin diğer kısımları (gövde,yaprak vs.) bir çözücü içinde çözünüdürülüp, daha sonra farklı prosesler uygulanarak (kurutma, HCl ile muamele etme, filtreleme vb) preparatlar oluşturulmuş Net pik alanları, karakteristik alfa pik alanlarından yararlanılarak belirlenmiştir.
  • 48. Kekik Ada çayı Nane papatya Aynısefa lavanta Her grupta en yüksek 137 Cs konsantrasyonu Doğu Avrupa’dan (Polonya, Macaristan & Slovakya) gelen tıbbi bitkilerde tespit edilmiştir. (Çernobil faciasından etkilenen ülkeler old.için olabilir yorumunda bulunulmuş).. Sonuç olarak; Bitkilerde radyonüklidlerin varlığı, gıda zincirleri yoluyla insanlara göç etmelerinin yolunu oluşturduğundan ve insanlık çeşitli hastalıkların ve besinlerin tedavisinde bitkisel ilaç kullandığından, bu tür bitkilerde radyonüklid konsantrasyonunun incelenmesi büyük önem taşımaktadır.
  • 49. Bebek mamalarında ki radyolojik sağlık risklerini değerlendirmek amacıyla yaygın olarak tüketilen 14 markaya ait ürünün radyoaktivite sevileri analiz edilmiştir. Sonuç olarak, 226 Ra, 232 Th, 40 K ve 137 Cs'nin ortalama dozları sırasıyla 3.05 ± 1.84, 2.55 ± 2.48, 99.1 ± 69.5 ve 0.27 ± 0.19 Bequerel / kg’idi. Analiz edilen mama örnekleri arasında, Filipinler'den (Lactogen) marka düşük radyoaktivite seviyesi gösterirken, Singapurlu bir marka (S26 SMA Gold) en yüksek radyoaktivite seviyesini gösterdi. Araştırılan markalarda yapay radyonüklid olan 137Cs’a rastlanmamış.
  • 51. Tardigrad Yapılan araştırmalarda su canlıları için öldürücü olan 5.000 Gray gama ışınlarına ve 6.200 Gray ağır iyonlara maruz bırakılmalarına rağmen yine de hayatta kaldıkları görülmüştür (5-10 Gray insanlar için ölümcüldür).
  • 52. Kaynaklar • Sabri Hızarcı. TAEK Radyasyon Sağlığı ve Güvenliği Dairesi. Radyasyon Kaynaklari Ve Radyasyondan Korunma. • https://www.taek.gov.tr/tr/2016-06-09-00-43-55/135-gunumuzde-nukleer-enerji-rapor/837-bolum-03- nukleer-yakit-cevrimi.html erişim:08.03.2020 • file:///C:/Users/areldestek/Downloads/Radyoekoloji+6.+ders.pdf erişim:08.03.2020 • https://avys.omu.edu.tr/storage/app/public/elif.bilgin/107970/ORAL%20D%C4%B0AGNOZ%20TERM%C4 %B0NOLOJ%C4%B0.pdf erişim:09.03.2020 • Coşkun, Ö. (2011). İyonize Radyasyonun Biyolojik Etkileri. Teknik Bilimler Dergisi, 1(2), 13-17. • https://www.who.int/ionizing_radiation/env/en/ erişim:06.03.2020 • Desideri, D., Meli, M. A., & Roselli, C. (2010). Natural and artificial radioactivity determination of some medicinal plants. Journal of environmental radioactivity, 101(9), 751-756. • Shabana, E. I., & Kinsara, A. A. (2014). Radioactivity in the groundwater of a high background radiation area. Journal of environmental radioactivity, 137, 181-189.

Editor's Notes

  • #14: λ :enlem derecesi
  • #18: Kozmojenik radyonüklidlerden alınan radyasyon dozları, doğal zemin radyasyonuna ilave edilecek kadar önemli olmasalar da, bazı bilimsel çalışmalarda sağladıkları faydalar nedeniyle göz ardı edilemezler. Örneğin, çok eski biyolojik örneklerin yaşları yapılarındaki 14C aktivitesinin ölçülmesiyle hesaplanmaktadır.
  • #29: mrem: milirem
  • #47: Liç işlemi temel olarak hidrometalurjik zenginleştirme yöntemlerinden biridir.