Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

FİZ341 ÇEVRESEL RADYOAKTİVİTE DERS NOTLARI Doç.Dr. Hüseyin AYTEKİN Z.K.Ü Fen-Ed. Fak. Fiz. Böl. (2009-2010 Güz yarıyılı)

Benzer bir sunumlar


... konulu sunumlar: "FİZ341 ÇEVRESEL RADYOAKTİVİTE DERS NOTLARI Doç.Dr. Hüseyin AYTEKİN Z.K.Ü Fen-Ed. Fak. Fiz. Böl. (2009-2010 Güz yarıyılı)"— Sunum transkripti:

1 FİZ341 ÇEVRESEL RADYOAKTİVİTE DERS NOTLARI Doç.Dr. Hüseyin AYTEKİN Z.K.Ü Fen-Ed. Fak. Fiz. Böl. ( Güz yarıyılı)

2 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin2 İÇERİK BÖLÜM 1: ÇEVRESEL RADYOAKTİVİTE KAPSAMI VE TARİHÇESİ BÖLÜM 2: RADYOAKTİVİTE VE BİRİMLER BÖLÜM 3: RADYASYON KAYNAKLARI BÖLÜM 4: RADYASYON DOZLARI VE STANDARTLARI BÖLÜM 5 RADYASYONDAN KORUNMA

3 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin3 1. HAFTA: ÇEVRESEL RADYOAKTİVİTE KAPSAMI VE TARİHÇESİ Günlük yaşantımızda karşılaşılan radyasyonun önemli bir kısmı doğal kaynaklardan ileri gelmektedir. Dünyamızın havasında, suyunda, toprağında doğal olarak bir miktar uranyum, toryum ve potasyum-40 gibi radyoaktif maddeler bulunmaktadır. R adyoaktif madde atomları kararsız olmaları nedeniyle kararlı hale gelirken tanecik veya dalga şeklinde enerji (doğal radyasyonlar) yayınlarlar. Bu radyasyonlar, iyonlayıcı etkilere sahiptirler. İ nsanlar da yayınlanan bu radyasyonun etkisi altındadırlar.

4 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin4 KAPSAM Çevresel radyoaktivite, yaşadığımız çevrede bulunan radyoaktif maddelerin araştırılmasıdır. 90 Sr, 99 Tc, 131 I, 134 Cs, 137 Cs ve diğerleri: insan aktivitesi sonucu olarak yeryüzünde bulunurlar. 40 K, 232 Th ve 238 U: Doğal olaylar nedeniyle yeryüzünde bulunurlar. 3 H ve 14 C gibi birkaç izotop ta: Hem doğal ve hem de insan aktivitesi neticesinde çevremizde bulunurlar. Bazı doğal izotopların konum ve konsantrasyonu, özellikle 238 U’inki, insan aktivitesinden etkilenebilir. 40 K, 210 Pb, 14 C; doğuştan insan vücudunda bulunan radyoaktif elementlerdir. BÖLÜM 1: ÇEVRESEL RADYOAKTİVİTE KAPSAMI VE TARİHÇESİ

5 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin5 KAPSAM Radyoaktif serpinti: Atmosferde gerçekleştirilen nükleer bomba denemeleri sonucu meydana gelen radyoaktivite çevre kirliliğine neden olan en büyük yapay radyasyon kaynağıdır. Nükleer güç santralleri: Uranyumdan oluşan nükleer santral madenciliği, uranyumun santralde kullanılması ve atık haline geldikten sonra depolanması esnasında çevreye çok az radyoaktif madde salınır. Tüketici ürünleri: televizyonlar, duman dedektörleri, fosforlu saatler, paratonerler ve lüks lambaları az miktarda da olsa radyoaktif madde içerirler. Kömür ve fosfat kayaları uranyum, radyum, potasyum-40 ve toryum içerirler. BÖLÜM 1: ÇEVRESEL RADYOAKTİVİTE KAPSAMI VE TARİHÇESİ

6 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin6 Çevresel radyoaktivite ve iyonize radyasyona ilgi, 1945 yılında New Mexico çölünde ilk atom bombasının patlatılmasıyla artırmıştır. Radyolojik çevre çalışılmasının önemi, 1950 ve 1960 lı yıllarda nükleer silahların atmosferde test edilmesiyle yeni bir boyut kazandı. Nükleer santral kazaları, radyoaktivitenin iyi anlaşılması ve onun dünyamız üzerindeki etkisinin ilk olarak farkına varılmasını sağladı. Dünyada günümüze kadar meydana gelen 3 önemli nükleer santral kazası: 1957: Windscale(İngiltere) 1979: Three Mile Island(ABD) 1986: Çernobil (Ukrayna) BÖLÜM 1: ÇEVRESEL RADYOAKTİVİTE KAPSAMI VE TARİHÇESİ TARİHÇE

7 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin7 Çernobil nükleer güç istasyonundaki kaza sonucunda, büyük miktarda radyoaktif madde çevreye yayılmıştır. Kazadan sonra 10 günlük zaman dilimi içinde, radyoizotopların değişen meteorolojik şartlara bağlı olarak farklı doğrultulardaki rüzgârlarla kuzey yarım küreye yayılmış ve ciddi boyutlarda radyoaktif kirliliğe neden olmuştur. Bu kirlenmeye neden olan önemli radyoizotoplar, 131 I, 134 Cs ve 137 Cs dir. Santralden çıkan radyoaktif bulut, ülkemize de ulaşmış ve bazı bölgelerde yağan yağmurlarla birlikte yere inerek besin maddelerinin kirlenmesine neden olmuştur. Trakya ve Doğu Karadeniz Bölgesinde, radyasyon bulutunun geçişi sırasında çok yağmur aldıkları için kişilik bir topluluk ülke ortalamasının üzerinde bir radyasyona maruz kalmıştır. BÖLÜM 1: ÇEVRESEL RADYOAKTİVİTE KAPSAMI VE TARİHÇESİ ÇERNOBİL KAZASI

8 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin8 RADYOAKTİVİTENİN KEŞFİ Wilhem Conrad Röntgen (1895): Katot ışınlarından farklı özellikte olan ve havada birkaç mm yol alan X-ışınını keşfetti. Becquerel (1986): Radyoaktiviteyi keşfetti, uranyum tuzunun kendiliğinden ve sürekli olarak ışıma yaptığını açıkladı. Mary Curie (1898): Uranyum bileşiklerinin aktivite miktarının mevcut uranyum miktarı ile orantılı olduğunu yayınladı. Daha sonra bizmut, polonyum ve uranyum gibi yeni radyoaktif elementler keşfedildi. Mary Curie (1910): Saf Ra metalini elde etti. BÖLÜM 1: ÇEVRESEL RADYOAKTİVİTE KAPSAMI VE TARİHÇESİ

9 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin9 ÇEVRESEL RADYOAKTİVİTE: İLK ÇALIŞMALAR Hans Geitel ve Wilson (1905): havanın radyoaktif bileşen içerdiğini keşfettiler. C.T.L. Wilson (1902): Yağmur suyundaki 30 dakika yarı ömürlü radyoaktivite keşfettiler. Wilson (1905): Rradyoaktivitenin yağmurla havadan alındığına karar verdi. Wilson daha sonraki çalışmasında, yağmuru baryum klor ve sülfürük asitle çöktürerek havadan radyoaktiviteyi çıkardı. Mc Lennan: uzun süreli kar yağışı ile havadaki radyoaktivitenin azaldığını gözledi. BÖLÜM 1: ÇEVRESEL RADYOAKTİVİTE KAPSAMI VE TARİHÇESİ

10 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin10 ÇEVRESEL RADYOAKTİVİTE: İLK ÇALIŞMALAR Ester ve Geitel (1902): Mağaralardaki hava içinde yüksek konsantrasyonlarda radyoaktivite olduğunu fark ettiler. Havadaki radyoaktivite artışının mağara içindeki toprak ve kayalardan ileri geldiği sonucuna vardılar. Yerin kendisi sürekli ve dereceli olarak radyoaktivite üretmekte ve bu da havaya diffüze olmaktaydı. H. Ebert ve P. Ewers: Radonun radyoaktivite yayımının yarı ömrünü 3.2 gü olarak ölçtüler. Bu 222 Rn’un bugünkü modern değeri 3.82 gün değerine çok yakındı. Ebert, topraktan radon salınımını gözledi ve bunun radyumun bozunumu ile çıkan radon gazına özdeş olduğunu gördü. Buna göre, radyum ve uranyum açıkça normal toprağın bir bileşeniydi. Rutherford (1905): Havadaki radyoaktivite içeriğinin, ölçümün yapıldığı yerdeki toprağın radyum içeriği ile değiştiğini açıkladı. BÖLÜM 1: ÇEVRESEL RADYOAKTİVİTE KAPSAMI VE TARİHÇESİ

11 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin11 Radyayonun insan sağlığı üzerindeki zararlı etkileri: radyasyon yanıkları, radyasyon hastalıkları, doğal ömür süresinin kısalması, kanser ve kalıtımsal bozukluklardır. Çok yüksek miktardaki radyasyon dozuna maruz kalınmada ise ölümler bile olabilir. Becquerel ve Curieler radyoaktif maddelerle çalıştıklarından ciddi şekil radyasyondan zarar görmüşlerdir yılında aşırı derecede radyasyona maruz kalmanın kansere neden olduğu bilimsel olarak ispatlanmıştır. Genetik bozukluk: 1920 de böcekler üzerinde yapılan çalışmalar radyasyonun genetik bozukluklara neden olduğunu göstermiştir. Bu gerçeği ortaya çıkaran Herman Müler Nobel barış ödülü kazanmıştır. 2. HAFTA: RADYASYONUN ETKİLERİ BÖLÜM 1: ÇEVRESEL RADYOAKTİVİTE KAPSAMI VE TARİHÇESİ

12 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin12 Tıbbii uygulamalar: Radyasyonla görüntü elde edebilme (radyoloji) ve radyasyonla hücre ve tümörleri yok edebilme (radyoloji). Bu iki özelliği dolaysıyla radyasyon teşhis ve tedavide önemli rol oynar. Endüstriyel uygulamalar: X ve gamma ışınlarından yararlanarak röntgenleri çekilen endüstriyel ürünlerin (borular, buhar kazanları, her türlü makine aksamları v.s) herhangi bir hata içerip içermediğinin saptanması. X ve gamma ışınları ile yapılan bu iki çalışmandan her ikisine birden radyografi adı verilir. Tarımda: Radyasyondan yararlanarak mutasyona uğratılan tohumlar daha verimli olmaktadır. Akarsularda debi ölçümü, barajlarda su kaçaklarının tespiti gibi endüstriyel uygulamalar da vardır. RADYASYONDAN YARARLANMA BÖLÜM 1: ÇEVRESEL RADYOAKTİVİTE KAPSAMI VE TARİHÇESİ

13 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin13 RADYASYONDAN YARARLANMA İyonlaştırıcı radyasyonların meydana getirdikleri iyonizasyon yaşayan organizmalarda çok önemli hasarlar meydana getirdiklerinden tıpta da çok yaygın bir şekilde hastalıkların teşhis ve tedavisinde kullanılmaktadır. TEŞHİSTE RADYASYON KULLANIMI 131 I (ağız ve damar yoluyla) troid görüntülemede ve böbrek izlemede kullanılır. 99m Tc beyin taramada kullanılır, beyinde tümer varsa bu element orada yoğunlaşır, yani orada aktiflik artar. X-ışını ya da vücuda zerk edilen radyoizotopla bilgisayarlı görüntüleme CAT ve PET teknikleri kullanılmaktadır. BÖLÜM 1: ÇEVRESEL RADYOAKTİVİTE KAPSAMI VE TARİHÇESİ

14 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin14 TEDAVİDE RADYASYON KULLANIMI Tedavide nükleer radyasyonların kullanılmasının amacı, kanser tümörü veya süper aktif troid bezi gibi, vücuttaki istenmeyen veya iyi çalışmayan dokuların yok edilmesidir. Bu etki, nükleer radyasyonların iyonlaştırma yeteneğinden kaynaklanmaktadır. Bu da şöyle olur: i. Gelen radyasyonlar ışınlanan madde moleküllerindeki atomları iyonlaştırır ( s de). Bu daha çok su moleküllerini (duyarlı moleküller) iyonlaştırma şeklinde olur. Çünkü insan vücudunun ~ %80 i sudur. H 2 O H 2 O + +e - ii. İyonlaşmış moleküller kimyasal reaksiyonlarla diğer uyarılmış molekülleri veya serbest kökleri meydana getirirler ( ile s aralığında). H 2 O + +e - H 2 O - BÖLÜM 1: ÇEVRESEL RADYOAKTİVİTE KAPSAMI VE TARİHÇESİ

15 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin15 TEDAVİDE RADYASYON KULLANIMI Bu iyonlar kararsız olup OH ve H köklerini meydana getirirler: H 2 O + H + +OH ve H 2 O - OH - + H OH ve H serbest kökleri hidrojen içeren organik maddelerde su ve hidrojen gazı çıkışıyla birlikte R serbest kökünü açığa çıkarır. iii. Bu serbest kökler birleşerek moleküler düzeyde karmaşık biyolojik yapılar oluşturabilirler ve onların biyolojik fonksiyonlarını değiştirirler. BÖLÜM 1: ÇEVRESEL RADYOAKTİVİTE KAPSAMI VE TARİHÇESİ

16 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin16 Radyoaktivite, atom çekirdeklerinin kendiliğinden bozunumudur. Bu olay esnasında çekirdek alfa ( α ) ve beta (β) parçacıkları veya elektromanyetik radyasyon (gamma ışını( ɣ )) yayınlar. Radyoaktiflikten yayınlanan ışınlar, nüfuslanma güçlerine göre, üç ayrı tipte sınıflandırılabilmektekiler: Bir tipi, ancak bir kâğıt parçasına nüfus edebilmektedir. İkinci bir tipi alüminyumdan 3 mm kadar ilerleyebilmekte, üçüncü bir tipi ise oldukça girici olup bir kurşun levhaya birkaç santimetre nüfuz edebilmektedir (Şekil 2.1). Her tip ışın, magnetik alanda farklı bir kıvrılma göstermektedir (şekil 2.2). BÖLÜM 2 RADYOAKTİVİTE BÖLÜM 1: ÇEVRESEL RADYOAKTİVİTE KAPSAMI VE TARİHÇESİ

17 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin17 RADYOAKTİF BOZUNMA ÇEŞİTLERİ Şekil 2.1 alfa, beta ve gamma ışınlarının durdurulması BÖLÜM 2: RADYOAKTİVİTE Şekil 2.2. Alfa beta ışınları manyetik alanda zıt yönlere saptıkları halde gama ışınları hiç sapmamaktadırlar α, β ve ɣ -ışınları Magnetik Alan (sayfa içine doğru) Radyoaktif örnek X X X ɣ α β Kurşun Blok α β ɣ

18 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin18 RADYOAKTİF BOZUNUM Uranyum ve toryum içeren doğal minerallerin radyoaktif bozunumları, Dünyanın yaşı mertebesinde yarı-ömre sahiptir. Başlangıçta nükleonların birleşimi ile oluşan kısa yarı-ömürlü çekirdekler bozunarak yok olduklarından bugün sadece uzun yarı-ömürlü çekirdekler gözlenmektedir. 235 U ve 238 U oldukça uzun ömürlü olmasalardı bugün doğada hiç uranyum kalmayacak ve nükleer sektör ya da silah olmayacaktı. Doğal olarak bulunan radyoaktifliğe ilaveten laboratuarlarda nükleer reaksiyonlarla radyoaktif çekirdekler üretilmektedir. Bu tarihte ilk kez, 1934 te Polonyumun doğal radyoaktif bozunumundan çıkan α-parçacıklarının alüminyumu bombardımanı ile radyoaktif 30 P izotopunun oluşumu ile gerçekleşmiştir. BÖLÜM 2: RADYOAKTİVİTE

19 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin19 ALFA BOZUNUMU Alfa bozunumu, çekirdeğin kendiliğinden bir alfa parçacığı yayınlaması ile olur. Alfa parçacığı, iki protonla iki nötrondan veya bir helyum çekirdeğinden oluşur. Alfa parçacığı, bazı radyoaktif atomların bozunumu sonucu, çekirdeklerden çıkan yüksek hızlı parçacıklardır. Yükü ise +2e kadardır. Kütle ve hızları dikkate alındığında, alfa parçacıkları, çabuk yavaşlar ve fazla uzağa gidemezler. Ölü derilerden geçemezler.. Hemen hemen bütün α-yayıcıları, doğal olarak görülen ve radyoaktif materyal olan uranyum, toryum ve onların ürünleridir. BÖLÜM 2: RADYOAKTİVİTE

20 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin20 ALFA BOZUNUMU α-radyasyonu genellikle, beta (β) ve gama ( ) radyasyon ile karışım halindedir. Şekil 2.3 de 226 Ra’ın R n ’a bozunumu görülmektedir: Kararsız çekirdek, direkt alfa bozunumu ile kararlı duruma geçebileceği gibi alfa bozunumu ile çekirdeğin bir uyarılmış durumunda kalabilir ve buradan da gamma bozunumu ile kararlı duruma (taban duruma) geçebilir. Şekil 2.3 bir A X çekirdeğinin alfa bozunumunun temsili şemasını göstermektedir. BÖLÜM 2: RADYOAKTİVİTE Şekil 2.3 Alfa bozunumunun şematik gösterimi AXAX α γ α A-4 Y * A-4 Y

21 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin21 İki tip beta bozunumu vardır; ß- (elektron) (Şekil 2.4) ve ß+ bozunumu (pozitron) (Şekil 2.5). Elektron yakalama olayı ise, pozitron bozunumu ile rekabet halindedir. Beta bozunumu yapan çekirdek ( A X) direkt olarak taban duruma (karalı) geçebileceği gibi önce beta bozunumu ile uyarılmış duruma geçip ( A Y* ardından gamma bozunumu ile taban duruma geçebilir ( A Y). BETA BOZUNUMU BÖLÜM 2: RADYOAKTİVİTE Şekil 2.4 Beta bozunumu şeması AXAX β-β- β-β- AY*AY* AYAY ɣ

22 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin22 Beta (β + ) parçacığı elektronla özdeş olup çekirdekten çıkan parçacıktır. β-parçacığı (-e) yüklü olup kütlesi α- parçacığınınkinin 1/7347 sine eşittir. β-parçacıkları, α-parçacıklarına göre daha fazla nüfuz eder. Bu nedenle bu parçacıklar deriyi örten ölü tabakadan geçip canlı dokuya zarar verebilir, fakat iç organlara nüfuz edemez. Vücuda yakın kaynaktan yayılan β-parçacıkları, canlı dokuya ve göz merceğine zarar verebilir. Biyolojik ve tıbbi araştırmalarda kullanılan birçok izotop β aktiftir. BÖLÜM 2: RADYOAKTİVİTE BETA BOZUNUMU

23 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin23 Çekirdeğin gamma bozunumu, alfa ve beta yayınımı ile birlikte olur. (Şekil 2.4, 2.5). Gama ışınları, uyarılmış durumda kalan çekirdeğin bozunumu ile yayınlanır. Gama radyasyonu, elektromanyetik dalga olmaları bakımından alfa ve beta radyasyonundan farklıdır. Gamma ışınları, x-ışınlarından orijinleri bakımından farklıdır. Araştırmalarda yaygın olarak kullanılan ɣ yayıcıları, 51 Cr, 59 Fe, 125 I ve 131 I dur. GAMA BOZUNUMU BÖLÜM 2: RADYOAKTİVİTE

24 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin24 RADYOAKTİF BOZUNUM KANUNU Herhangi bir radyoaktif izotopun makroskopik bir örneğindeki çekirdeklerin hepsi aynı anda bozunmaz. Radyoaktif bir örnekte, verilen bir zaman boyunca, kaç tane çekirdeğin bozunacağını ve her çekirdeğin bulunduğu her saniyede aynı olasılıkla bozunacağını söyleyebiliriz. Çok kısa bir Δt zaman aralığında olan bozunmaların sayısı Δ N, Δ t ve mevcut radyoaktif çekirdeklerin sayısı ile orantılıdır: λ, bozunma sabiti (s -1 ), bir orantı sabiti olup farklı izotoplar için farklıdır. (Birim zamanda bozunan çekirdeklerin toplam çekirdek sayısına oranı) Daha büyük λ, daha büyük bozunma hızı ve daha çok radyoaktif izotop anlamını verir. (2.1) BÖLÜM 2: RADYOAKTİVİTE

25 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin25 AKTİFLİK VE YARI ÖMÜR Üstel bozunma ifadesi, aşağıdaki şekilde elde edilir: radyoaktif bozunma kanunu, verilen bir örnekteki radyoaktif çekirdeklerin sayısının üstel olarak azaldığını söyler. Yarı-ömür: Başlangıçtaki aktivitenin yarıya düşmesi için geçen süre ise olarak tanımlanır: Aktiflik: Bozunma hızı veya saniyedeki bozunmaların sayısı basit bir örnekte dN/dt dir: (2.2) BÖLÜM 2: RADYOAKTİVİTE (2.4) (2.3)

26 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin26 AKTİFLİK VE YARI ÖMÜR Bilinen radyoaktif izotopların yarı-ömürleri, s kadar kısa süreden ~ yıl kadar uzun bir süreye kadar değişir. t=0 da aktiflik, bir t anındaki aktiflik, (2.5) (2.6) BÖLÜM 2: RADYOAKTİVİTE

27 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin27 Örnek 2-1: 14 C izotopunun yarı-ömrü 5730 yıldır. Bir örnek, belli zamanda 1.00x10 22 tane çekirdeği içeriyorsa aktivitesi nedir? Çözüm 2-1: Bir yıl, (60)x(60)x(24)x(365)=3.156x107 s AKTİFLİK VE YARI ÖMÜR BÖLÜM 2: RADYOAKTİVİTE

28 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin28 RAYOAKTİVİTE VE RADYASYON BİRİMLERİ 1. ESKİ BİRİMLER Uluslararası Radyolojik Birimler Komisyonu (International Comission on Radiological Units (ICRU)) tarafından belirlenen belli radyolojik birimler ve büyüklükler bilim dünyasında ortak kullanıma girmiştir. Bunlar aktivite, (ışınlama dozu), doz (soğurulan doz) ve eşdeğer doz dur te yapılan tanımlamaya göre bu birimler aşağıdaki şekilde verilmektedir: Aktivite birimi Curie: Bu birim, tam olarak, saniyede 3.7x10 10 ani nükleer bozunuma üretmeye karşı gelen aktivite büyüklüğü olarak tanımlanmıştır. BÖLÜM 2: RADYOAKTİVİTE

29 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin29 RADYOAKTİVİTE VE RADYASYON BİRİMLERİ IŞINLAMA DOZ BİRİMİ (RÖNTGEN) Havanın verilen bir m kütlesinde oluşan iyonlardaki toplam Q yükü ışınlama ya da poz (X) olarak tanımlanır. Buna göre poz, X=Q/m ile ifade edilir. Birimi Röntgendir. Bir röntgen, bir kg havada 2.58x10 -4 coulomb yük üreten elektromanyetik radyasyon olarak tanımlanır. Bu özel birim, havadaki fotonlara uygulanır; bu bakımdan ne başka radyasyonlar için kullanır ve ne de başka ortam için. SOĞURULAN DOZ BİRİMİ (RAD) Soğurulan radyasyon dozu: Bir iyonize radyasyon tarafından soğurucu ortamın birim kütlesine verilen enerji olarak tanımlanır. 1 Rad= 100 erg/gr veya 0.01 J/kg olarak tanımlanır. Rad, herhangi bir iyonize radyasyon veya herhangi bir ortam için kullanılabilir. BÖLÜM 2: RADYOAKTİVİTE

30 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin30 RADYOAKTİVİTE VE RADYASYON BİRİMLERİ EŞDEĞER DOZ Radyasyona maruz kalan bir insanda meydana gelebilecek zararlı biyolojik etkileri de ölçebilen bir birime ihtiyaç vardır. Vücudun kilogramı başına soğurduğu enerjinin meydana getirdiği biyolojik etki, maruz kalınan radyasyonun cinsine ve enerjisine göre farklılık gösterir. Örneğin, alfa tanecikleri beta taneciklerine göre daha ağır ve yüksek enerjili olduklarından, vücut içinde kat ettikleri birim yol başına çok daha fazla enerji bıraktıkları için geçtikleri bölgenin daha fazla tahrip olmasına neden olurlar. Ayrıca bazı organların diğer organlar göre radyasyon hassasiyeti farklıdır ve aynı doza karşı oluşan biyolojik etkide farklıdır. Eşdeğer doz (etkin eşdeğer doz), bütün bu faktörleri içine alan radyasyon dozu için kullanılmaktadır. Eşdeğer doz, doz ile kalite faktörünün çarpımına eşittir. BÖLÜM 2: RADYOAKTİVİTE

31 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin31 RAYOAKTİVİTE VE RADYASYON BİRİMLERİ EŞDEĞER DOZ İnsanların radyasyondan korunmaları için, standartların tanımlanmasında farklı tipteki radyasyonların biyolojik etkilerinin ölçümü gereklidir. Alfa parçacıkları çok kısa yolda çok büyük enerji kaybederken beta ve gammalar uzun yol boyunca oldukça az enerji bırakırlar. Hücrenin 1 rad lık alfa parçacığından hasar görme olasılığı 1 radlık gamma radyasyonuna göre daha fazladır. Bu farklılıkların belirlenebilmesi için belirli bir radyasyon dozunun aynı biyolojik etkiyi yaratan X-ışını dozuna oranı olarak bağıl biyolojik etkinlik (BBE) kavramı kullanılır. BBE değerleri α- radyasyonu için 1 den 20 ye kadar değişir. BÖLÜM 2: RADYOAKTİVİTE

32 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin32 RAYOAKTİVİTE VE RADYASYON BİRİMLERİ BBE, ölçülmesi oldukça zor bir nicelik olduğundan bunun yerine, birim mesafede aktarılan enerjiye göre belirli bir radyasyon tipi ve enerjisi için hesaplanan kalite faktörü (QF) kullanılır. Birim uzunluk başına nispeten az enerji aktaran beta ve gammalar için QF’ler 1 civarındadır. Birim uzunluk başına daha fazla enerji aktaran α’lar için QF’ler 20 ye kadar değişir. Düşük enerjili (keV) proton (p) ve nötronlar (n) için QF=1, yüksek enerjili (MeV) p ve n’ler için QF, 5-10 arasındadır. Eşdeğer doz (ED) = soğurulan doz (D)x kalite faktörü (QF) Eşdeğer doz Birimi: Rem, 1 Rem=Rad x QF BÖLÜM 2: RADYOAKTİVİTE

33 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin33 RAYOAKTİVİTE VE RADYASYON BİRİMLERİ YENİ BİRİMLER Eski birim sistemi ve büyüklükler temel fiziksel büyüklüklere dayanan yani birimlere paralel olarak kullanılmaktadır. Uluslararası anlaşmalı olarak, eski birimler yeni SI (Uluslararası sistem) birimleriyle 1985 yer değiştirmiştir. AKTİVİTE BİRİMİ (Becquerel(Bq)) 1 Bq, saniyedeki 1 nükleer dönüşüme (bozunuma) karşılık gelmektedir. Sıvılardaki radyoaktivite (Bq/L), Katılardaki radyoaktivite (Bq/kg), Radyoaktif yağışlar sonunda toprak yüzeyindeki radyoaktivite (Bq/m 2 ), Havadaki radyoaktivite ise (Bq/m 3 ) olarak elde edilir. BÖLÜM 2: RADYOAKTİVİTE

34 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin34 RAYOAKTİVİTE VE RADYASYON BİRİMLERİ SOĞURULAN DOZ BİRİMİ Gray (Gy): Herhangi bir maddenin bir kg’ı başına bir joule’lük enerji soğurulması meydana getiren herhangi bir radyasyon miktarıdır. 1 Gy=1 J/kg EŞDEĞER DOZ BİRİMİ: (Sievert)(Sv) 1 Sv=GyxQF=1 J/kg Sievert çok büyük bir birim olduğundan genellikle bunun bin kat küçüğü olan milisievert (mSv) kullanılır. Röntgen karşılık gelen özel bir birim yoktur. Bu bakımdan C/kg birimleriyle 1 R=2.58x10 -4 C/kg. BÖLÜM 2: RADYOAKTİVİTE

35 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin35 RADYOAKTİF BOZUNMA SERİLERİ Bazen bir radyoaktif izotop, radyoaktif olan başka bir izotopa dönüşür. Bazen bu ürün de yine radyoaktif olan üçüncü bir ürüne bozunabilir. BÖLÜM 2: RADYOAKTİVİTE Şekil U Bozunma serisi Kararlı element Po-214 Po-210 Pb-206 β α Bi-210 α 140 g 5 g Bi-214 β Bozunma serisi: Peş peşe olan bozunumlara bozunma serisi denir. Bozunma, kararlı elementte son bulur. Önemli bir örnek, Şekil 2-6’da görülmektedir. (T 1/2 =4.5x10 9 ) y U-238 ββ α α 2.33x10 5 y U-234 Th-230 Ra-226 Ra-222 Po-218 Pb-214 Pr-234Th-234 α α α α β 8.3x10 4 y 1590 y g

36 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin36 TORYUM SERİSİ 232 Th→α Ra → β Ac → β+ 228 Th → α+ 224 Ra → α Rn → α+ 216 Po → α+ 212 Pb →β+ 212 Bi →β+ 212 Po → α+ 208 Tl → β+ 208 Pb (kararlı element)

37 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin37 AKTİNYUM SERİSİ 235 U→α Th → β Pa → α+ 227 Ra → β+ 227 Ac → β Th → α+ 223 Fr →β Ra → α+ 219 At → β+ 219 Rn → α+ 215 Bi → β Po → β+ 215 At → α+ 211 Pb → β+ 211 Bi → 211 Po → α+ 207 Tl → β Pb (kararlı element)

38 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin38 RADYOAKTİF BOZUNUM SERİLERİ Yeryüzü ve güneş sisteminin diğer gezegenleri yaklaşık 4.5x10 9 yıl önce demir, oksijen, silikon bakımından zengin maddeler, diğer ağır elementler olmadan önce ortaya çıkmışlardır. Bu elementler 15x10 9 yıl önce gerçekleşen Büyük Patlama sonucu oluşan hidrojen ve helyumdan sırasıyla yaratılmışlardır. Büyük Patlama’dan güneş sisteminin yoğunlaşmasına kadar geçen 10x10 9 yıl boyunca hidrojen ve helyum, yıldızlar, novalar ve süpernovalardaki ağır elementleri oluşturmuşlardır. Bizler uzun zaman önce ölmüş bu yıldızların kalıntılarıyız. Bu şekilde oluşan elementlerin büyük bir kısmı radyoaktiftirler ve o zamandan beri kararlı çekirdeklere bozunmaktadırlar. Birkaç radyoaktif element dünyanın yaşına göre oldukça uzun ömürlüdür ve bugün hala radyoaktiflikleri gözlenebilmektedir. BÖLÜM 2: RADYOAKTİVİTE

39 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin39 RADYOAKTİF SERİLER Günümüzde gözlenen radyoaktif elementlerin çoğu ağır elementlerden oluşmaktadırlar. Bu çekirdekler α ve β yayınlayarak Z ve A sayılarını kararlı çekirdeklere ulaşıncaya kadar azaltırlar. Serideki en uzun ömürlü çekirdek yerin yaşı mertebesindeyse aktiflik bugün de gözlenecektir. Dört radyoaktif seriden biri olan Neptünyum serisinin en uzun ömürlü üyesi 237 Np olup yarı-ömrü 2.14x10 6 yıldır. Bu süre Dünyamızın yaşından daha kısa kısa olduğundan bugün bu seri Dünyamızda bulunmamaktadır. Dünyamızda mevcut seriler; toryum ( 232 Th ile başlayan-en uzun yarı- ömürlüsü, 1.41x10 10 yıl), uranyum ( 238 U ile başlayan-en uzun yarı ömürlüsü, 4.47x10 9 yıl) ve aktinyum serileridir ( 235 U ile başlayan, en uzun yarı- ömürlüsü, 7.04x10 8 yıl). BÖLÜM 2: RADYOAKTİVİTE

40 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin40 RADYOAKTİF SERİLER Serilerin radyoizotopları 4.5x10 9 yıl önce yoğunlaşmış kaya ve minerallerde bulunmaktadır. Genel olarak radyoaktif elementler minerallere sıkıca bağlıdırlar ve sağlığımız için zararlı değildirler. Ancak, kayalar çatladıkları zaman, tüm radyoaktif serilerde bulunan ve gaz halinde olan radyoaktif radon gazı kayaların çatlaklarından sızıp yeryüzüne ulaşabilir ve havaya karışabilir. Radonun ayrıca minerallerin yüzeyinden kaçma olasılığı da vardır. Bu özellikle inşaat yapımında kullanılan maddelerde önemlidir. Bu radyoaktif gazın solunması akciğer kanserine neden olabilir, bu radyoaktif ürünleri akciğer biriktirdiği için sigaranın bu işlemi hızlandırdığına dair kuşkular vardır. Enerjinin korunması için son zamanlarda binaların yalıtılması sıkıca kapatılması eğilimi radon gazı konsantrasyonunun artmasına neden olabilir. BÖLÜM 2: RADYOAKTİVİTE

41 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin41 RADYOAKTİF YAŞ TAYİNİ Radyoaktif bozunumun çok ilginç uygulamaları vardır. Bunlardan biri radyoaktif yaş tayini olup bu metotla eski materyallerin yaşı tayin edilebilmektedir. 14 C METODU Ağaç gibi, canlı maddeden yapılan objenin yaşı doğal radyoaktif 14 C kullanılarak yapılabilir. Yaşayan tüm canlılar havadan CO 2 i soğurur ve onu organik maddelerde sentezde kullanır. Bu karbon atomlarının büyük bir çoğunluğu 12 C izotopundan oluşur. Bunun yanında, kozmik radyasyonun atmosferde etkileşmesi ile çıkan serbest nötronlar aşağıdaki reaksiyon nedeniyle 14 C salınmasına neden olurlar: (2.7) BÖLÜM 2: RADYOAKTİVİTE

42 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin42 RADYOAKTİF YAŞ TAYİNİ Bir bitki veya bir ağaç yaşadığı sürece sürekli olarak havadaki karbondioksitten karbonu, eskisi yenine yeni bitki dokusunu oluşturmak için, sürekli kullanır. Hayvanlar bitkileri yer ve sürekli olarak kendi dokuları için taze karbon kaynağı alırlar. Böylece, iki izotopun oranı ( 14 C / 12 C) yaşayan canlılarda sabit kalır. 14 C ’ün yarı-ömrü yaklaşık olarak 5730 yıl olup 14 C / 12 C oranı yaşayan bir ağacınkinin yarısı kadar ise aletin yapıldığı ağaç 5730 yıl önce kesilmiştir denilebilir. Karbon yaş tayini metodu, sadece yaşı yıldan daha küçük olan örneklerin yaşını tayin etmede kullanışlıdır. Eski objelerde 14 C miktarı oldukça azdır. Yaş tayininde daha geriye gitmek amacıyla eski örneklerde 14 C miktarını tespitte yeni yöntemler olsa da, çok eski objelerde çok az miktarda 14 C olması nedeniyle yaş tayininin doğru olarak yapılması oldukça zordur. BÖLÜM 2: RADYOAKTİVİTE

43 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin43 RADYOAKTİF YAŞ TAYİNİ YAŞLI KAYAÇLARIN YAŞ TAYİNİ Diğer taraftan çok uzun yarı-ömürlü radyoaktif izotoplar da eski örneklerin yaşlarının tayininde kullanılabilir. Örneğin, 238 U çok uzun yarı-ömründen dolayı (4.5x109 yıl), jeolojik zaman ölçeğindeki kayaların yaş tayininde faydalıdır. Bir madde belli bir konumdayken onun bozunumundan sonra oluşan ürün de aynı konumda sabit kalır. Böylece maddedeki 238 U miktarı ürün çekirdeğin miktarına bağlı olarak ölçüleceğinden kayanın katılaşması süresi belirlenebilir. Örneğin, 207 Pb/ 206 Pb oranından yaş tayini yapılabilmektedir: Radyoaktif yaş tayini Yer tarihinin yeniden inşası için hayati derecede önemlidir. (2.8) BÖLÜM 2: RADYOAKTİVİTE

44 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin44 BÖLÜM 3 RADYASYON KAYNAKLARI DOĞAL RADYASYON KAYNAKLARI: Çevredeki doğal ortam insanın maruz kaldığı en büyük radyasyon kaynaklarını içermektedir. SUNİ RADYASYON KAYNAKLARI: İnsan kendi eliyle ürettiği ve kullanmak zorunda kaldığı bazı radyoaktif maddelerden ve teşhis veya tedavi amacıyla çekilen filmlerden radyasyon dozu almaktadır. İNSAN VÜCUDUNNUN MARUZ KALDIĞI İÇ VE DIŞ RADYASYON KAYNAKLARI DIŞ RADYASYON KAYNAKLARI: Toprak ve kayalarda yüksek konsantrasyonlarda bulunan 238 U, 232 Th ve 40 K gibi radyonüklitler dış radyasyon kaynaklarının en önemlilerindendir. Dünya dışındaki ortamlardan gelen kozmik ışınların atmosferdeki reaksiyonları sonucu üretilen yüksek enerjili nötronlar, protonlar, elektronlar ve müonlar da uzay orijinli dış radyasyon kaynaklarını oluşturmaktadırlar.

45 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin45 İNSAN VÜCUDUNNUN MARUZ KALDIĞI İÇ VE DIŞ RADYASYON KAYNAKLARI Yapı malzemelerinden çıkan gama ışınları da dış radyasyon kaynaklarının başında gelmektedir. İÇ RADYASYON KAYNAKLARI : Sindirim ve solunum yoluyla hava, su ve gıdalarla vücuda alınan hem uzay hem de kara kökenli doğal radyonüklitlerdir. Atmosferde bulunan toz ve parçacıklardaki doğal radyonüklitler ve yapı malzemelerinden çıkan 222 Rn (radon) ve 220 Rn (toron) gibi radyoaktif gazlar sindirim ve solunum yoluyla gıda, içecek ve teneffüsle vücuda alındıklarında iç ışınlamalara sebep oldukları için bunlar aynı zamanda iç radyasyon kaynakları olarak bilinirler, Bölüm 4. Radyasyon kaynakları

46 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin46 ÇEVRESEL RADYASYONUN DAĞILIMI Çevresel radyasyon kaynaklarının çevresel radyasyona katkıları % olarak aşağıdaki gibi verilebilir: Radon(%55) Karasal %8 Dahili %11 Medikal X- ışını %11 Kozmik %8 Nükleer tıp %4 Tüketici %3 Bölüm 3: Radyasyon Kaynakları

47 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin47 BAŞLANGIÇTA VAR OLAN DOĞAL RADYONÜKLİTLER Bölüm 4. Radyasyon kaynakları Tablo 3.1 Başlangıçta var olan radyoaktif elementler Yaygın kayaçlarda esaslı bileşen olup tek başına bulunur. Potasyum-40 ( 40 K ) Soy gaz olup 238 U serisinin ürünüdür.Radon-222 ( 222 Rn ) Daha çok kireç taşında ve volkanik kayalarda bulunur ve 238 U serisinin ürünüdür. Radyum-226 ( 226 Ra ) Yaygın kaya tiplerinde bulunur ve seri başı elementtir. Toryum–232 ( 232 Th ) Yaygın kaya tiplerinde tüm doğal uranyumun %99.28’i olup seri başı elementtir. Uranyum-238 ( 238 U ) Yaygın kaya tiplerinde tüm doğal uranyumun %0.72’si olup seri başı elementtir. Uranyum-235 ( 235 U ) Bulunduğu yerRadyoaktif element Yarı ömür x10 8 yıl 4.46x10 8 yıl 1.41x10 10 yıl 1620 yıl 3.82 gün 1.28x10 9 yıl

48 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin48 TABİATTA TEK BAŞINA BULUNAN DOĞAL RADYONÜKLİTLER Bölüm 4. Radyasyon kaynakları, Tablo 3.2 Tabiatta tek başına bulunan radyoaktif izotoplar

49 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin49 KOZMİK RADYASYONLAR Dünya yüzeyi var oluşundan beri sürekli kozmik radyasyonlarla bombardıman edilmektedir. Kozmik radyasyonlar, değişik yüklerde ve faklı enerjilerde yayınlanan parçacık veya elektromanyetik ışınlardan ibarettir. Kökenleri de farklıdır. Yoğunlukları atmosferin üst tabakalarından deniz seviyesine doğru inildikçe azalmaktadır. Uzay (kozmik) kaynaklı radyasyonlar kökenlerine göre: 1. Hapsolmuş parçacık radyasyonları 2. Solar ve galaktik ortamlardan gelen radyasyonlar olarak sınıflandırılırlar. Hapsolmuş parçacık radyasyonları, elektronlar ve protonlardan ibaret olup, dünyanın etrafında magnetik alan etkisiyle tutulurlar. Bölüm 4. Radyasyon kaynakları

50 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin50 KOZMİK RADYASYONLAR Hapsolmuş proton ve elektronlar, dünyanın etrafında bulunan radyasyon kuşaklarında bulunurlar. Kuşaklar dünya atmosferini üst üste sarmış görünümündedir. Bu kuşaklardaki elektron ve protonların enerjileri birkaç yüz MeV mertebesindedir. Galaktik ve solar radyasyonlar, büyük oranlarda protonları ve az miktarlarda da helyum ve ağır iyonları içermektedirler. Galaktik radyasyonlar, dünyaya güneş sistemi dışındaki yıldızlar arası ortamlardan, süper novalardan, dönen nötron yıldızları veya galaktik çekirdeklerden gelmektedir. Solar radyasyonlar, güneş kökenli olup enerjileri birkaç keV ile birkaç MeV arasında değişen düşük enerjili parçacıklardır. Bu ışınlara birincil ışınlar, atmosferdeki reaksiyonlar sonucu üretilen parçacıklara da ikincil ışınlar denir. Bölüm 4. Radyasyon kaynakları

51 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin51 KOZMİK RADYASYONLARIN DAĞILIMI Galaktik radyasyonların %87' sini fotonlar, %11' ini alfa parçacıkları, %1' ini bazı ağır çekirdekler ve %1' ini de yaklaşık eV'luk enerjiye sahip elektronlar oluşturmaktadır. Kozmik ışın parçacık enerjileri çoğunlukla 10 2 ile 10 5 MeV arasında değişmektedirler. Bu enerji aralığı, solar sistem içindeki magnetik alanların değişiminden etkilenir. Ağır iyonlar, yüksek bağıl verime ve yüksek atom numaralarına sahip oldukları için ışınlamalarda önemli yer tutarlar. Solar sistem içindeki kozmik radyasyonların şiddeti zamanla değişmektedir. Bunun sebebi gezegenler arası ortam ve güneşte meydana gelen patlamaların sebep olduğu magnetik alanlardaki karışıklıklardır. Bölüm 4. Radyasyon kaynakları

52 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin52 KOZMİK RADYASYONLARIN ETKİLEŞİMİ keV arasındaki enerjilerde üretilen parçacıklar atmosfere girdiklerinde atmosferde bulunan atomların çekirdekleriyle reaksiyona girerler ve ikincil radyasyonları üretirler. Birincil kozmik ışınlar, dünya atmosferindeki atomların çekirdekleriyle nükleer reaksiyonlara girerler. Bunun sonucunda, yüksek enerjili nötronlar, protonlar, pionlar, kaonlar ve dozimetrik açıdan çok önemli olan farklı reaksiyon ürünleri ile birlikte 3 H, 7 Be, 14 C, 10 Be, 22 Na ve 24 Na gibi kozmojenik radyonüklitler üretilirler. Bu kozmejenik radyonüklidlere ikincil radyasyonlar denir. Bölüm 4. Radyasyon kaynakları

53 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin53 KOZMİK RADYASYONLAR İzotopYarı ömürBozunma modu 3H3H12.33 yılbeta(%100) 7 Be53.29 günEC * (%100) 10 Be1.51x10 6 yılbeta(%100) 14 C5730 yılbeta(%100) 22 Na2.602 yılEC (%100) 26 Al7.4x10 5 yılEC (%100) 32 Si172 yılbeta(%100) 32 P14.26 günbeta(%100) 33 P25.34 günbeta(%100) 35 S87.51 günbeta(%100) 36 Cl3.01x10 5 yılEC(%1.9) beta(%98.1) 37 Ar35.04 günEC (%100) 39 Ar269 yılbeta(%100) 81 Kr2.29x10 5 EC (%100) Tablo 3.3 Kozmojenik radyoaktif izotoplar Bölüm 4. Radyasyon kaynakları

54 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin54 TOPRAKTAKİ DOĞAL RADYOAKTİVİTE Toprakta bulunan 238 U, 232 Th, 40 K gibi doğal radyonüklitler toprağın radyoaktif olmasına sebep olmaktadır. 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 32 P içermektedir) gibi bazı insan aktiviteleri de yerel olarak toprağın yüzey radyoaktivitesini artırmaktadır. Dünyanın jeolojik yapısı incelendiğinde belli kalınlıktaki toprak tabakasının hemen altında kaya yataklarının olduğu görülür. Bu kaya yataklarının da karasal radyoaktiviteye sebep olduğu tahmin edilmektedir. Özellikle, gamma radyasyonlarının önemli bir kısmının 0-25 cm derinlikteki yüzey tabakadan kaynaklandığı biliniyor. Bölüm 4. Radyasyon kaynakları

55 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin55 TOPRAKTAKİ DOĞAL RADYOAKTİVİTE Bazı bölgelerde çok geniş alanlara yayılmış olan granit kayaları önemli miktarlarda toryum içermektedir. Yapılan radyometrik araştırmalar sonucu bu tip kayaların bulunduğu alanlarda ölçülen gama radyasyonları oldukça yüksektir. Toprakta mevcut olan radyoaktivite biyokimyasal süreçlerle biraz değişir. Bitki kök sistemlerindeki gelişme bir taraftan topraktaki doğal dengeyi sağlarken diğer taraftan bitkinin ihtiyacı olan suyu topraktan almaktadır. Hümic asit (toprakta bulunan bir çeşit asit) kayaların parçalanmasında ve bu parçaların sular vasıtasıyla toprağa karışmasında önemli bir rol oynar. Alt tabakalarda mevcut olan uranyum zamanla azalır. Bölüm 4. Radyasyon kaynakları

56 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin56 SULARDAKİ DOĞAL RADYOAKTİVİTE 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. Yeraltı sularının yüzey sularından daha radyoaktif olması, içinden geçtikleri veya temas ettikleri radyoaktif kütleler veya minerallerden ileri gelmektedir. Genellikle volkanik kütleler içinden geçen suların radyoaktivite konsantrasyonları, tortul kütleler içinden geçen sulara nispeten daha yüksektir. Bölüm 4. Radyasyon kaynakları

57 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin57 SULARDAKİ DOĞAL RADYOAKTİVİTE Akan sulardan çıkan radonun ortamdaki konsantrasyonu, atmosfere dağılırken mesafe ile logaritmik olarak azalır. Yer altı sularında suyun akışı güçlü değildir, bu sebeple bu sular içinde asılı kalan parçacıklar filtre edilebilirler. Hidrosferdeki radyonüklitlerin davranışlarındaki gözlenebilir genel özellik, radyonüklitlerin bu tabakada depolanmalarıdır. Depolanma, farklı karakteristiklere sahip suların ara yüzeylerinde, oksidasyon ve redüksiyon bölgeleri arasında ve hidrosfer ve atmosfer arasında meydana gelir. Buna örnek, 226 Ra' nın çöktürülmesi verilebilir. Uranyumun organik maddeler içinde çökmesi ortamdaki konsantrasyonunun azalmasına sebep olur. Bölüm 4. Radyasyon kaynakları

58 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin58 SULARDAKİ DOĞAL RADYOAKTİVİTE Sıcak su kaynaklarında radyum izotoplarının tutulması, kalsiyum karbonat veya silisyum dioksit ile birlikte çökmesinden kaynaklanmaktadır. Yeraltı sularında 222 Rn çok yavaş hareket eder ve atmosfere kaçması sınırlıdır. Konsantrasyonu 2-40 Bq/lt arasında değişir. 226 Ra’nın yeraltı sularındaki konsantrasyonu 222 Rn'den daha azdır. Bu iki radyonüklit kaya ve toprağın alt tabakalarında radyoaktif dengeye daha yakın olarak bulunurlar. Deniz sularında radyonüklitlerin konsantrasyonları oldukça düşüktür. Yani, okyanus veya deniz yüzeylerinden yayınlanan gama radyasyon oranları ihmal edilebilir seviyededirler. Bölüm 4. Radyasyon kaynakları

59 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin59 GIDALARDAKİ DOĞAL RADYOAKTİVİTE İnsan, karbon ve oksijen gibi havadan alınan elementler hariç yaşamını sürdürmek için ihtiyacı olduğu besinlerin tamamına yakınını karadan bitkiler vasıtasıyla temin eder. Bu besinleri oluşturan elementlerin hepsi toprağın ekolojik yapısında mevcuttur İnsanlar tarafından suni olarak üretilen radyonüklitler de toprak içinde doğal radyonüklitlere benzer özellikler gösterirler. Atmosferde bulunan radyoaktif maddeler, yağışlarla yere düştüklerinde bitki yaprakları tarafından da tutulurlar. Bitkilerin, hayvanlar tarafından tüketilmesiyle de bu radyoaktif maddeler dolaylı olarak insan vücuduna girerler. Bu da insan sağlığı için başka bir risk oluşturmaktadır Bölüm 4. Radyasyon kaynakları

60 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin60 GIDALARDAKİ DOĞAL RADYOAKTİVİTE Radyonüklitler topraktan bitki metabolizmasına genellikle kökler vasıtasıyla geçmektedir. Bitki tarafından topraktan alınan uranyum, radyum, iyot, kobalt gibi elementlerin bitki için ne tür faydalar sağladığı henüz bilinmemektedir. Bir radyonüklid, radyonüklidin kimyasal yapısına, bitki metabolizmasındaki gereksinimine ve topraktaki fizikokimyasal faktörlere bağlı olarak bitki tarafından absorbe edilir. Absorblama olayı, radyoaktif özelliklerinden bağımsızdır. Örneğin; bitki kalsiyumu topraktan alırken radyoaktif 45 Ca’i de diğer elementlerden ayırt etmeden bünyesine alır. Bölüm 4. Radyasyon kaynakları

61 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin61 GIDALARDAKİ DOĞAL RADYOAKTİVİTE Toprak taneciklerinin yüzeylerinde absorbe olmuş katyonlar, bitki için gerekli olan birçok besleyici maddeyi bitkiye aktarır. Besinler, bitki kök uçlarına, içinde katyon konsantrasyonlarını dengede tutan toprak suları ile geçerler. Bitki kökleri, yonca, kuşkonmaz gibi bazı türlerde çok derinlere kadar iner. Ispanakta bu durum, tersine yüzeye yakın bir derinliktedir. Bazı bitki türlerinde yüzey alanları çok büyük olduğu için, radyoaktif yağışlarla yere düşen radyoaktif tozların yapraklar tarafından tutulmaları daha fazla olmaktadır. Bitkilerdeki doğal radyonüklitler, hayvanlar vasıtasıyla da insana geçmektedir. İnek sütündeki 90 Sr' nın %20 si topraktan otlar vasıtasıyla hayvana geçer. Bazı araştırmalar, 137 Cs' nin bitki yüzeylerinde tutulduğunu göstermiştir. Bölüm 4. Radyasyon kaynakları

62 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin62 GIDALARDAKİ DOĞAL RADYOAKTİVİTE Gıda 40 K (Bq/kg) 226 Ra (Bq/kg) Muz 129- Brezilya fındığı Havuç126- Patates126- Bira14- Kırmızı et111- Bazı gıdalarda ölçülmüş 226 Ra ve 40 K’ın aktivite konsantrasyonları tablo 3.4 da verilmiştir. Tablo 3.4. Gıdalardaki radyoaktivite Bölüm 4. Radyasyon kaynakları

63 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin63 YÜZEYE YAKIN ATMOSFERDEKİ DOĞAL RADYOAKTİVİTE Yüzeye yakın atmosferde, hem insan yapımı suni radyoaktif maddeler, hem de doğal kaynaklardan çıkan radyoaktif toz ve parçacıklar bulunmaktadır. İnsan aktiviteleri sonucu ortaya çıkan hava kirlilikleri, volkanik patlamalar, meteorlar, toz fırtınaları ve orman yangınlarıyla atmosfere bırakılan toz ve küller atmosferde bulunan toz ve parçacık konsantrasyonlarını sürekli artırmaktadır. Atmosferde bulunan bu toz ve parçacıklar, genellikle havada asılı kalmakta veya hava akımlarıyla sürekli dolanmaktadırlar. İkinci dünya savaşından hemen sonra, nükleer enerji alanında meydana gelen hızlı gelişmeler ve buna paralel olarak başlayan nükleer silahlanma yarışı ve halen yapılmakta olan nükleer denemeler atmosfere çok miktarda radyoaktif toz ve parçacıkların atılmasına neden olmaktadır. Bu tür denemeler, özellikle atmosferde, 30 km’ den daha yüksek tabakalarda aşırı derecede radyoaktif kirlenmelere sebep olmaktadır. Bölüm 4. Radyasyon kaynakları

64 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin64 YÜZEYE YAKIN ATMOSFERDEKİ DOĞAL RADYOAKTİVİTE Atmosfere bırakılan radyoaktif kirlilikler, bazı atmosferik şartlarda, kirlenmiş havayla yere çok yakınlaşmakta ve insanlar tarafından teneffüs edilmektedir. Volkanik patlamalarla, yer kabuğunun derinliklerinden atmosfere atılan toz ve küllerde, rüzgar ve fırtınalarla toprak yüzeyinden havaya kaldırılan tozlarda ve Termik santrallerde yakıt olarak kullanılan kömürün yanmasıyla havaya atılan kül ve dumanda, radyoaktif maddelerin olduğu bilinmektedir. Bunlar, yüzeye yakın atmosferin ve toprağın radyoaktivite yönünden de kirlenmesine neden olmaktadır. Uzay kaynaklı yüksek enerjili kozmik ışınlar veya yüklü partiküller, dünya atmosferine girdiklerinde, ortamda bulunan nitrojen, oksijen, argon gibi elementlerin çekirdekleriyle reaksiyona girerek, dozimetrik açıdan çok önemli olan 14 C, 3 He, 7 Be ve 22 Na gibi radyonüklitlerin üretilmesine neden olurlar. Bölüm 4. Radyasyon kaynakları

65 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin65 İNSAN VÜCUDUNDAKİ DOĞAL RADYOAKTİVİTE İnsan, doğal radyonüklitleri vücuduna sindirim veya solunum yoluyla alır. 40 K ve 226 Ra, 238 U' nın bozunma ürünleri ve çok az oranlarda 14 C ve 3 H, bunların doğal radyonüklitlerin başında gelir. International Commision on Radiological Protection (ICRP) verilerine göre, 70 kg ağırlığında yetişkin bir insanda bulunan radyonüklitler tablo 4.7’de gösterilmiştir ElementVücutdaki toplam kütlesi Vücutdaki toplam aktivitesi günlük alınma miktarı Uranyum90 µg 1.1 Bq1.9 µg Toryum 30 µg0.11 Bq3 µg Potasyum mg4.4 kBq0.39 mg Radyum 31 pg1.1 Bq2.3 pg Karbon ng3.7 kBq1.8 ng Trityum 0.06 pg23 Bq0.003 pg Bölüm 4. Radyasyon kaynakları Tablo 3.5 Vücut içi radyoaktivite

66 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin66 YAPI MATERYALLERİNDEKİ DOĞAL RADYOAKTİVİTE Ev içi (indoor) radyoaktivitenin kaynağı, yapı malzemeleridir. İnşaat yapımında kullanılan taş, tuğla ve beton gibi malzemelerin içinde, belli konsantrasyonlarda bulunan radyonüklitler sürekli gamma ve alfa radyasyonları yayınlarlar. Bu radyonüklitler, yapı malzemelerinin yapımında kullanılan toprak, çimento ve kömür külleri gibi doğal radyonüklitleri bünyesinde barındırmasından kaynaklanır. Gamma radyasyonun kaynağı; uranyum, toryum ve potasyumdan ileri gelir. Alfa radyasyonun kaynağını ise, radon gazı oluşturur. Bölüm 4. Radyasyon kaynakları

67 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin67 YAPI MATERYALLERİNDEKİ DOĞAL RADYOAKTİVİTE Materyal Uranyum Toryum Potasyum mBq/g Granit Kumtaşı Çimento Kireçtaşı çimento Kumtaşı çimento Yapay alçıtaşı Doğal alçıtaşı Ağaç Kil tuğla Bölüm 4. Radyasyon kaynakları Tablo 3.6 Yapı materyallerindeki radyoaktivite

68 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin68 İNSAN KAYNAKLI RADYOAKTİVİTE İnsanlar radyoaktivitenin keşfinden bu yana çeşitli sebeplerle radyoaktiviteyi kullanmaktadır. Kullanılan radyoaktivite miktarları daha önce bahsedilen doğal kaynakların kullanımından daha azdır ve kullanılan çekirdekler daha kısa yarı ömürlü çekirdeklerdir. Tablo 3.5’de insanlar tarafından üretilen (yapay) radyonüklitler verilmiştir. Bölüm 3. radyasyon kaynakları

69 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin69 İNSAN KAYNAKLI RADYOAKTİVİTE ElementYarı ömürKaynak 3H3H 12.3 yılSilah denemeleri ve fisyon reaktörleri Silah denemeleri, fisyon reaktörleri ve triod hastalığının tedavisinde Silah denemeleri ve fisyon reaktörlerinde fisyon ürünlerinin üretimi Tıpta tanıda kullanılan 99 Mo’un bozunma ürünü 238 U’in nötron bombardımanından üretilir 131 I 8.04 gün 129 I 1.57x10 7 yıl 137 Cs yıl 90 Sr yıl 99 Tc 2.11x10 5 yıl 239 Pu 2.41x10 4 Tablo 3.5 İnsan kaynaklı radyonüklitler Bölüm 4. Radyasyon kaynakları

70 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin70 BÖLÜM 4 ÇEVRESEL RADYASYON DOZLARI VE STANDARTLARI RADON VE MARUZ KALINAN DOZLAR Çevresel radyasyonun %50 den fazlasını radon oluşturmaktadır. Radon, radyoaktif asal gaz olup 3.82 gün yarı-ömrü vardır. Asal gaz olması nedeniyle hava bileşenleri ile önemli bir etkileşme yapmadan havaya konveksiyon ve difüzyonla kolayca yayılır. Radonun katı olan alfa aktif ürünleri 218 Po ve 214 Pb havadaki toz parçacıklarına ve su damlalarına tutunurlar. Bunlar da solunum yoluyla hava ile birlikte bronşlara ve akciğerlere depolanırlar ve sürekli ışıma yapmaları nedeniyle de akciğer kanserine neden olurlar. Yer altı madencilik faaliyetleri neticesinde oluşan tozlarda uranyum ve toryum serileri vardır. Bunlar hava sirkülasyonu ile galerilere taşınırlar. BÖLÜM 4: ÇEVRESEL RADYASYON DOZLARI VE STANDARTLARI

71 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin71 RADON VE MARUZ KALINAN DOZLAR Epidoyemik çalışmaların çoğu yer altı uranyum ve fosfat yatakları ile ilgilidir. Madenlerdeki radon konsantrasyonları esas olarak mineralin uranyum içeriğine ve aynı şekilde jeolojik yapı, havalandırma hızı, nem ve madenlerdeki aktivitelere bağlıdır. Doz tahmini hesaplamalarında fiziksel parametreler, havadaki radon ürünleri konsantrasyonlarını etkilediğinden doz tahminlerinde bunlar da dikkate alınmalıdır. United Nations Scientific Commitee on Effects of Atomic Radiation (UNCSEAR, 2000) raporunda, radona maruz kalma ile ilgili, sadece madenlerde değil aynı zamanda bütün çalışma alanlarında data analizlerinden yararlanarak bazı tavsiyeler getirilmiştir. BÖLÜM 4: ÇEVRESEL RADYASYON DOZLARI VE STANDARTLARI

72 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin72 RADONA MARUZ KALMADA DOZ TAHMİNİ Yıllık etkin dozlar aşağıdaki formülle hesaplanmaktadır: Effective dose=C Rn Ftd Burada, C Rn radon konsantrasyonunu ve F radon ve ürünleri arasındaki denge konsantrasyonunu temsil eder. Bu değer iç kısımlar için 0.4, dışarısı için 0.6 dır. Diğer faktörler, t ve d maruz kalma süresini ve doz çevirme faktörlerini temsil ederler. Doz çevirme faktörü, 9 nSv Bq -1 h -1 m 3 tür. Mağaralardaki ölçümlerde denge faktörü F=0.5 alınabilmektedir[16]. Maden ocaklarında işçilerin maruz kaldıkları radon konsantrasyonu için tavsiye edilen değer, International Comission on Radiological Protection (ICRP-1993) tarafından, Bq/m 3 olarak belirlenmiştir. Bu değer TAEK tarafından 1000 Bq/m 3 olarak belirlenmiştir [16]. BÖLÜM 4: ÇEVRESEL RADYASYON DOZLARI VE STANDARTLARI

73 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin73 RADONA MARUZ KALMA VE DOZ STANDARTLARI Evlerde ise,radon konsantrasyonu için, tavsiye edilen değerler Bq m -3 arasında belirlenmiştir. ICRP 1993 de 65 nolu raporunda, evlerde radondan maruz kalmada etkin doz değeri, 3-10 mSv y -1 arasında belirlenmiştir [14]. Dünya genelinde, radon ve ürünlerinden alınan doz miktarı ise mSv y -1 kadardır Radonun kansere neden olduğu bilinmektedir. Risk tahminleriyle ilgili bazı belirsizlikler vardır. Özellikle uranyum madenlerinde yapılan çalışmalar, akciğer kanseri olma riskinin Working Level Month (WLM) ile doğrusal olarak arttığını göstermektedir. WLM, radon ürünlerinden alfa enerjisine maruz kalma potansiyelini temsil eder. 1 Working Level (WL), 1 L havada 3700 Bq/ m 3 radona karşılık gelmektedir. 1 WLM ise bir ayda maruz kalınan 3.5x10 -3 Jhm -3 dozdur. ICRP 1991 de madenlerde çalışan işçiler için doz limitini 20 mSv y -1 olarak belirlemiştir [13]. Burada radon ürünlerinden yılda 2 WLM kadarlık doza maruz kalınacağı varsayılmıştır. BÖLÜM 4: ÇEVRESEL RADYASYON DOZLARI VE STANDARTLARI

74 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin74 KARASAL GAMMA DOZU Doğal radyonüklit konsantrasyon seviyeleri ve onların çevresel dağılımları birçok bilim alanında önem arz eder. Radyonüklitlerin çevredeki yüksek derecedeki jeokimyasal hareketliliği onların kolayca hareket etmesine ve çevrede kirlilik yapmasına neden olur. Toprak sadece organik ve inorganik bileşikler değil aynı zamanda 238 U, 232 Th ve 40 K doğal radyonüklitlerini de içerir. Doğal olarak görülen radyoizotoplardan yayınlanan gamma radyasyonu karasal background radyasyon olarak bilinir ve insanın maruz kaldığı esas radyasyon kaynağını temsil eder ve toplam doza katkıda bulunur. Hesaplamalar, toplam gamma dozunun % kadarını yer yüzeyindeki 238 U, 232 Th ve 40 K doğal radyonüklitlerinden ileri geldiğini göstermektedir. Doğal çevresel radyoaktivite ve ilgili dışsal gamma radyasyonuna maruz kalma jeolojik ve coğrafik şartlara bağlı olup dünyanın her bölgesinde bulunan farklı seviyelerdeki topraklar için değişir. BÖLÜM 4: ÇEVRESEL RADYASYON DOZLARI VE STANDARTLARI

75 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin75 KARASAL GAMMA DOZU Radyonüklitler düzgün dağılmadığından onların topraktaki dağılımı radyasyon korunumu ve ölçümünde önemlidir. Toprak inşaatların alt yapısında esas olarak kullanıldığından çevresel radyoaktiviteye katkısı önemlidir. Diğer traftan granit bileşimli magmatik kayalar, U ve Th içerikleri bakımından diğer kayalarla karşılaştırıldığında oldukça zengindirler. Dünyada, toprakta ölçülen 226 Ra, 232 Th ve 40 K radyonüklit konsantrasyonlarının tipik ortalama değerleri sırasıyla 50, 50 ve 500 Bq kg -1 olarak belirlenmiştir. Yerden 1 m yukarda, soğurulan doz soğurulan doz ve yıllık etkin doz büyüklüğü karasal radyonüklitlerden maruz kalınan dışsal doz için sıkça kullanılır. BÖLÜM 4: ÇEVRESEL RADYASYON DOZLARI VE STANDARTLARI

76 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin76 KARASAL GAMMA DOZU TAHMİNLERİ Yerden 1 m yukarıda gamma dozuna maruz kalmada soğurulan doz hızı şu bağıntı ile verilir. D = [0.462C Ra C Th C K ]nGyh –1 Burada, C Ra, C Th and C K sırasıyla, ortalama olarak 226 Ra, 232 Th ve 40 K radyonüklit konsantrasyonlarıdır. Yıllık olarak soğurulan etkin dozu bulmada da aşağıdaki formül kullanılır: AED (mSv y –1 )=D (nGy h –1 )x8760hx0.2x0.7μSvGy –1 ICRP-60 (1990) raporuna göre kabul edilebilir doz miktarı sınırı 1.5 mSv y -1 dir. BÖLÜM 4: ÇEVRESEL RADYASYON DOZLARI VE STANDARTLARI

77 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin77 RADYASYON TEHLİKE İNDİSLERİ Portatif dozimetrelerle yerinde yapılan gamma doz ölçümleri yukarıdaki hesaplamaların verdiklerinden daha büyük olmaktadır. Çünkü, yerinde ölçümlere kozmik radyasyonlardan gelen katkılar da vardır. UNSCEAR (1993, 2000) raporlarına göre, ölçülen gamma doz hızlarının dünya ortalaması nGyh -1 arasında değişmektedir. Dünya background ortalaması ile 60 nGyh -1 kadardır. Binalarda kullanılan kumlardan dolayı maruz kalınan radyasyon tehlikesi tayini, faraklı radyasyon tehlike indisleri kullanılarak yapılır. 226 Ra, 232 Th ve 40 K içeren kum örneklerinin radyolojik etkilerini kıyaslamada yaygın olarak kullanılan indis radyum eşdeğeri aktivitesidir. Dünyada, 226 Ra, 232 Th ve 40 K radyonüklitlerinin spesifik aktiviteleri ve çevredeki dağılımı düzgün değildir. Maruz kalınan radyasyon dozuna göre düzgünlük radyum eşdeğer aktivitesi ile tanımlanır. BÖLÜM 4: ÇEVRESEL RADYASYON DOZLARI VE STANDARTLARI

78 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin78 RADYASYON TEHLİKE İNDİSLERİ Radyum eşdeğeri aktivitesi şu şekilde hesaplanır: Ra eq =C Ra +1.43C Th C K Buna göre, 370 Bq kg Ra veya 259 Bq kg Th veya 4810 Bq kg K aynı gamma dozunu verir. Bu aktiviteler de 1.5 mSv y -1 e karşılık gelmektedir. Bu da müsaade edilebilir yıllık doz miktarıdır. Bu da yıllık kabul edilebilir doz sınırıdır. Bunun üzerindeki ilave doz değerleri sağlık riski yaratabilmektedir. Son yıllarda bu değerden daha düşük doz değerlerinin kabulü için yeni düzenlemeler yapılmış olup Ra eq değerinin 100 Bq kg -1 den büyük aktiviteli toprak örneklerinin bina yapımında kullanılması uygun görülmemektedir. BÖLÜM 4: ÇEVRESEL RADYASYON DOZLARI VE STANDARTLARI

79 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin79 RADYASYON TEHLİKE İNDİSLERİ Harici tehlike İndisi (H ex ) Başka bir harici tehlike indisi harici tehlike indisi olup aşağıdaki kritere göre tanımlanır: Burada C Ra, C Th, ve C K, sırasıyla, 226 Ra, 232 Th ve 40 K aktiviteleridir. Bu indisin değeri, radyasyon tehlikesinden korunmak için, 1 den küçük olmalıdır. H ex ’in maksimum değeri 1, Ra eq ’nin üst limiti olan 370 Bq kg -1 a karşılık gelmektedir. BÖLÜM 4: ÇEVRESEL RADYASYON DOZLARI VE STANDARTLARI

80 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin80 İÇME VE KULLANMA SULARI İÇİN RADYOAKTİVİTE STANDARTLARI Suların kimyasal ve fiziksel özellikleri tamamıyla içinden geçip geldikleri aktif kayaçların mineralojik ve kimyasal özelliklerini yansıtır. Özellikle 238 U, 232 Th ve 40 K ve bozunma ürünleri en çok granit kayaçlarda bulunmaktadır. Dünya sağlık örgütünce (WHO) sulardan yılda alınabilecek doz limiti 0.1 mSv y -1 olarak belirlenmiştir [12] T.C Sağlık Bakanlığı, 17 Şubat 2005 Tarihli ve sayılı yönetmeliğe göre, 1. ve 2. sınıf içme ve kullanma sularındaki belirlenen aktivite standartlarını, alfa yayıcıları için 0.1 Bq/L, beta yayıcıları içinse 1 Bq/L olarak belirlenmiştir [12] T.C Sağlık Bakanlığı, 1 Aralık 2004 tarih ve sayılı resmi gazetede yayınlanan yönetmelik gereğince, Doğal ve mineralli sular için belirlenen aktivite standartlarını alfa için 1.5 Bq/L ve betalar için 2 Bq/L olarak belirlemiştir [12].. BÖLÜM 4: ÇEVRESEL RADYASYON DOZLARI VE STANDARTLARI

81 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin81 BÖLÜM 5 RADYASYONDAN KORUNMA Dış uzaydan gelen kozmik ışınlar, atmosferle etkileşerek radyoaktif madde üretirler. Evlerimizin yapı malzemelerinin içerdiği doğal uranyum ve toryum parçalanmasıyla ortaya çıkan radon ve toron gazları radyoaktiftirler. Tarlalarda kullandığımız fosfor içeren suni gübreler radyoaktivite içerirler. Bunun yanında yiyecek ve içeceklerimizde, evlerimizde ısınmak için kullandığımız fosil yakıtlarda radyoizotoplar vardır. Hastalıklarımızın teşhis ve tedavisinde kullanılan cihazlar radyasyon üreten ve radyoaktif madde içerirler. Nükleer bomba denemeleri ve nükleer tesisler nedeniyle çevreye radyasyon yayılır. BÖLÜM 4: RADYASYONDAN KORUNMA

82 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin82 RADYASYONDAN KORUNMA Radyasyon enerjisinin transferi saniye gibi oldukça kısa bir süre içinde meydana geldiği için alınacak tedbirler ışınlamadan önce olmalıdır. Radyasyondan korunma ulusal ve uluslararsı yasalarla sağlanmaktadır. Her ülkenin radyasyon çalışanları ve toplum bireyleri için oluşturduğu radyasyon güvenliğini sağlayıcı yasa, tüzük ve yönetmelikleri bulunmaktadır. Uluslar arası Radyolojik Korunma Komisyonu (ICRP) nin, dünya genelinde radyasyon ve radyasyonun biyolojik etkileri üzerine yapılan araştırmalarının sonuçlarına dayanarak bu yasa ve yönetmelikler güncellenmektedir. BÖLÜM 4: RADYASYONDANKORUNMA

83 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin83 RADYASYONDAN KORUNMA Ülkemizde Türkiye Atom Enerjisi Kurumu (TAEK), ICRP önerilerini de göz önünde bulundurarak hazırladığı radyasyon güvenliğine ilişkin ilke, önlem ve hukuki sorumluluk sınırlarını belirleyen tüzük ve yönetmelikleri hükümete sunmakta ve bunların yasallaşmasını sağlayarak uygulamalarını da denetlemektedir. Bu ulusal tüzük ve yönetmeliklere göre TAEK’ten izin almadan radyasyon üreten ve radyoaktif madde içeren tesis ve cihazlar kurulamaz, bulundurulamaz ve kullanılamaz. BÖLÜM 4: RADYASYONDAN KORUNMA

84 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin84 RADYASYONDAN KORUNMA Ülkemizde uygulanan Radyasyon Güvenliği Tüzük ve Yönetmelikleri, ICRP’nin radyasyondan korunması bakımından ortaya koyduğu 3 temel ilkeye dayanmaktadır: Net bir fayda sağlamayan hiçbir radyasyon uygulamasına izin verilemez. Ekonomik ve sosyal faktörler göz ününe alınarak, bütün radyasyon uygulamalarında maruz kalınacak dozun mümkün olduğu kadar düşük tutulması için gerekli önlemler alınmalıdır. Mesleği gereği radyasyonla çalışanlar ve halk için yılda alınmasına müsaade edilen doz sınırları aşılmamalıdır. BÖLÜM 4: RADYASYONDAN KORUNMA

85 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin85 RADYASYONDAN KORUNMA Doğal radyoaktivite dışındaki tüm nedenlerden dolayı toplum bireylerinin maruz kaldığı radyasyon dozları, çevreye radyasyon ve radyoaktif madde sızıntılarını önleyen yönetmeliklerle kontrol edilmektedir. Normal şartlar altında, sızıntılardan dolayı toplum üyeleri için öngörülen doz sınırı yıllık 1 mSv olarak kabul edilmiştir. Buna doğal radyasyondan alınan dozlar ile teşhis ve tedavide tıbbi uygulamalardan alınan dozlar dâhil değildir. BÖLÜM 4: RADYASYONDAN KORUNMA

86 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin86 ÇALIŞANLARIN RADYASYONDAN KORUNMASI Radyasyon çalışanlarının bir dış radyasyon tehlikesinden korunmak için dikkat etmesi için gerekli kurallar şöyledir: Kaynak yanında fazla kalmamak, Mümkün olduğunca kaynağa uzak mesafede çalışmak, Kaynak ile aralarına engelleyici bir zırh koymak. Belli bir zaman içinde bir radyoaktif kaynaktan maruz kalınacak radyasyon dozu şu formülle hesaplanır: Doz=(Doz şiddeti)x(zaman) BÖLÜM 4: RADYASYONDAN KORUNMA

87 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin87 ÇALIŞANLARIN RADYASYONDAN KORUNMASI Radyasyon kaynağından uzaklaştıkça maruz kalınacak doz miktarı azaltılabilir. Radyasyon, kaynağından uzaklaştıkça çevreye yayılır ve şiddetini kaybeder. Kaynaktan belli bir uzaklıkta iken maruz kalınabilecek doz aşağıdaki formülle hesaplanır: D r =D 0 (r 0 /r) 2 Burada, r 0 =1m, r kaynağa olan herhangi bir uzaklık, D 0 kaynaktan 1 m uzaklıktaki doz ve D r ise kaynaktan r uzaklıktaki dozu temsil eder. BÖLÜM 4: RADYASYONDAN KORUNMA

88 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin88 KAYNAKLAR [1] [2] D. C. Giancoli, physics, Prentical Hall, New Jersey 2000). [3] Gürsel Karahan, doktora tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Nükleer Enerji Enstitüsü, [4] UNSCEAR:2000 report vol. I:SOURCES AND EFFECTS OF IONIZING RADIATION [5] [6] Handbook of Radiation Measurement and Protection, Brodsky, A. CRC Press 1978 and Environmental Radioactivity from Natural, Industrial and Military Sources, Eisenbud, M and Gesell T. Academic Press, Inc ) [7] S. K. Krane, ntroductory Nuclear Physics, S.K. Krane, John Wiley and Sons, Inc.,Çeviri editörü Başar Şarer, Palme Yaıncılık, Ankara [8] Adil Gedikoğlu, Çekirdek Fiziğine giriş, KTÜ, Trabzon,1988 [9] H. V. Neher, Cosmic-ray Particles That changed 1954 to 1958 to 1965, J. Geophysics, Ref. 72: (1967) [10] Radyasyon ve Biz, TAEK, Ankara [11] Radyasyon ve Radyasyondan Korunmak, TAEK, İstanbul [12] Türkiye’de İçme Sularındaki Radyoaktivite Seviyelerinin Belirlenmesi, nerji ve Tabi Kaynaklar Bakanlığı Devlet Su İşleri Müdürlüğü, yayın No:12-977, Ankara-2005.

89 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin89 KAYNAKLAR [13] International Commission on Radiological Protection: Against radon-222 at home and at work, ICRP Publication 22. Ann. ICRP 6,1 (Oxford: Pergamon Press) (1991). [14 ] International Commission on Radiological Protection: Against radon-222 at home and at work, ICRP Publication 65. Ann. ICRP 22(2) (Oxford: Pergamon Press) (1993). [15] Ronald L. Kathren, Radioactivity in the environment, Harwood Academic Publishers, New-York [16] H. Aytekin, R. Baldık, Radon Measurements in the Caves of Zonguldak, Radiat. Prot. Dos., Vol. 118, No. 1, pp. 117–121 [17] R. Baldık, H. Aytekin, Radon Concentration Measurements in the Amasra Coal Mine, Vol. 118, No. 1, pp. 122–125 [18] H. Aytekin, Çekirdek Fiziği Ders Notları, 2009.

90 Doç. Dr. Hüseyin Aytekin90 KAYNAKLAR [19] International Commission on radiological Protection. Radiation Protection: 1990 Recommendations of the International Commission on Radiological Protection. ICRP Publication 60 (Oxford: Pergamon Press) [20] B. Berdanoğluand N. Altınsoy, Radioactivity Concentrations and Dose assessment for soil Samples from Kestanbul Granite Area,Radiation Protection Dosimetry, Vol. 121, No: 4, pp (2006).


"FİZ341 ÇEVRESEL RADYOAKTİVİTE DERS NOTLARI Doç.Dr. Hüseyin AYTEKİN Z.K.Ü Fen-Ed. Fak. Fiz. Böl. (2009-2010 Güz yarıyılı)" indir ppt

Benzer bir sunumlar


Google Reklamları