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 Prof. Dr. Hüseyin Aytekin2 BÖLÜM1 ÇEVRESEL RADYOAKTİVİTE KAPSAMI VE TARİHÇESİ Günlük yaşantımızda karşılaşılan radyasyonun önemli bir kısmı doğal kaynaklardan ileri gelmektedir. Doğal radyoaktif elementler, Dünyamızın havasında, suyunda, toprağında bulunmaktadır. R adyoaktif madde atomların çekirdeklerinin kararsız olmaları nedeniyle kararlı hale gelirken tanecik veya dalga şeklinde enerji (doğal radyasyonlar) yayınlarlar. Bu radyasyonlar, iyonize edici etkilere sahiptirler. İ nsanlar da yayınlanan bu radyasyonun etkisi altındadırlar.

3 DOĞAL RADYOAKTİVİTE Dünya’nın oluşumu ile birlikte, yer kabuğunda bulunan uzun yarı- ömürlü radyoaktif elementler doğal radyasyon kaynağıdırlar. Ayrıca uzay kökenli radyoaktif elementler de kozmik kökenli doğal radyasyon kaynaklarıdırlar. Toprakta yer alan minerallerle birlikte doğal radyoaktivite sularla taşınabilmekte ve bitkilere transfer olabilmektedir. Dolaysıyla, suda bitkisel ve hayvansal gıdalarda radyoaktif elementler bulunabilmektedir. Bu gıdalar, iz miktarda uranyum, toryum ve diğer elementleri de içerebilmektedir. Balık ve kabuklu deniz ürünleri sudan ya da deniz diplerinden radyoaktivite alabilmektedirler. Prof. Dr. Hüseyin Aytekin3

4 RADYOAKTİF KİRLENME Nükleer denemeler, nükleer santral kazaları ve gübreleme sonucu açığa çıkan radyoaktif elementler toprağa ve dolaysıyla besinlerimize karışabilmektedirler. Diğer taraftan, kömürün yakılmasıyla içeriğinde bulunan U ve Th radyoaktif serileri ile K-40 gibi doğal radyoaktif elementler açığa çıkmakta ve atmosfere, su ve toprağa karışmaktadır. Özellikle kömür-yakmalı termik santraller bacalarından çıkan uçan küller vasıtasıyla santral civarında hava, su ve topraktaki radyoaktif kirliliğin artmasına neden olurlar. Böylece, besin maddelerinde doğal olarak bulunan radyoizotop yoğunluğu bölgenin doğal fon seviyelerine, iklimine, tarım ve endüstriyel uygulamalarına bağlı olarak değişebilmektedir. Prof. Dr. Hüseyin Aytekin4

5 5 ÇEVREMİZDE BULUNAN RADYOAKTİF ELEMENTLER Çevresel radyoaktivite, yaşadığımız çevrede bulunan radyoaktif maddelerin araştırılmasıdır. Çevremizde doğal radyoaktif elementlerle birlikte nükleer santral kazaları, nükleer denemeler v.b. sebeplerle suni olarak oluşan radyoaktif elementler çevremizde bulunurlar 40 K, 232 Th ve 238 U gibi radyoaktif elementler doğal olaylar nedeniyle ve 90 Sr, 99 Tc, 131 I, 134 Cs, 137 Cs ve diğerleri ise insan aktivitesi sonucu olarak çevremizde 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

6 Prof. Dr. Hüseyin Aytekin6 ÇEVREMİZDE BULUNAN RADYOAKTİF ELEMENTLER Atmosferde gerçekleştirilen nükleer bomba denemeleri sonucu meydana gelen radyoaktivite nükleer serpinti denilmekte olup çevre kirliliğine neden olan en büyük yapay radyasyon kaynağını oluşturmaktadır. Uranyumun nükleer santrallerde kullanılması ve atık haline geldikten sonra depolanması esnasında çevreye az miktarda da olsa radyoaktif madde salınabilmektedir. Televizyonlar, duman dedektörleri, fosforlu saatler, paratonerler ve lüks lambaları gibi tüketici ürünleri az miktarda da olsa radyoaktif madde içermektedirler. Kömür ve fosfat kayaları uranyum, radyum, potasyum-40 ve toryum içerirler. BÖLÜM 1: ÇEVRESEL RADYOAKTİVİTE KAPSAMI VE TARİHÇESİ

7 Prof. Dr. Hüseyin Aytekin7 RADYOAKTİVİTENİN KEŞFİ Wilhem Conrad Röntgen (1895): Katot ışınlarından farklı özellikte olan ve havada birkaç mm yol alan X-ışınını keşfetti. Becquerel (1896): 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

8 Prof. Dr. Hüseyin Aytekin8 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 keşfetti. Wilson (1905): Radyoaktivitenin yağmurla havadan alındığına karar verdi. Wilson daha sonraki çalışmasında, yağmuru baryum klor ve sülfürük asitle çöktürerek havadan radyoaktiviteyi çıkardı. Mc Lennan (1905): uzun süreli kar yağışı ile havadaki radyoaktivitenin azaldığını gözledi. BÖLÜM 1: ÇEVRESEL RADYOAKTİVİTE KAPSAMI VE TARİHÇESİ

9 Prof. Dr. Hüseyin Aytekin9 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 (1904): Radonun radyoaktivite yayımının yarı ömrünü 3.2 gü olarak ölçtüler. Bu 222 Rn’un bugünkü modern değeri 3.82 gün değerine çok yakındı. Ebert (1905), 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

10 Prof. Dr. Hüseyin Aytekin10 Radyasonun 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. RADYASYONUN ETKİLERİ BÖLÜM 1: ÇEVRESEL RADYOAKTİVİTE KAPSAMI VE TARİHÇESİ

11 Prof. Dr. Hüseyin Aytekin11 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 Bazı radyoaktif elementler tıpta teşhis amacıyla kullanılmaktadır. 131 I (ağız ve damar yoluyla) tiroit görüntülemede ve böbrek izlemede kullanılır. 99m Tc beyin taramada kullanılmakta olup beyinde tümör varsa bu element orada yoğunlaşmakta ve orada radyoaktivitenin artışına sebep olmaktadır. X-ışını ya da vücuda zerk edilen radyoizotopla bilgisayarlı görüntüleme CAT ve PET teknikleri kullanılmaktadır. BÖLÜM 1: ÇEVRESEL RADYOAKTİVİTE KAPSAMI VE TARİHÇESİ

12 Prof. Dr. Hüseyin Aytekin12 Tıbbii uygulamalar: Radyasyonla görüntü elde edebilme ve radyasyonla hücre ve tümörleri yok edebilme özelliği radyasyonun teşhis ve tedavisinde önemli rol oynar. Radyasyonun bu şekilde teşhis ve tedavide kullanılması radyolojinin konusunu oluşturmaktadır. Endüstriyel uygulamalar: X ve gamma ışınlarından yararlanarak borular, buhar kazanları, makine aksamlarının röntgenleri çekilerek herhangi bir hata içerip içermedikleri tespit edilebilmektedir. Buna radyografi adı verilmektedir. Tarımda: Tohumların daha verimli olması için radyasyon kullanılarak mutasyona uğratılmaktadırlar.. Radyasyonun, akarsularda debi ölçümü, barajlarda su kaçaklarının tespiti gibi endüstriyel uygulamaları da vardır. RADYASYONDAN YARARLANMA BÖLÜM 1: ÇEVRESEL RADYOAKTİVİTE KAPSAMI VE TARİHÇESİ

13 Prof. Dr. Hüseyin Aytekin13 TEDAVİDE RADYASYON KULLANIMI Nükleer radyasyonun iyonlaştırma yeteneğinden yararlanarak, kanser tümörleri, aşırı aktif tiroit bezi gibi vücuttaki istenmeyen veya iyi çalışmayan dokuların yok edilebilmektedir. Bu etki, şu şekilde olmaktadır: i. Gelen radyasyonlar ışınlanan madde moleküllerindeki atomları iyonlaştırır ( s de). Bu daha çok su moleküllerini (duyarlı moleküller) iyonlaştırma şeklinde olur (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): e - +H 2 O → H 2 O - BÖLÜM 1: ÇEVRESEL RADYOAKTİVİTE KAPSAMI VE TARİHÇESİ

14 Prof. Dr. Hüseyin Aytekin14 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 değiştirebilirler. BÖLÜM 1: ÇEVRESEL RADYOAKTİVİTE KAPSAMI VE TARİHÇESİ

15 Prof. Dr. Hüseyin Aytekin15 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 4 önemli nükleer santral kazası: 1957: Windscale(İngiltere) 1979: Three Mile Island(ABD) 1986: Çernobil (Ukrayna) 2011: Fukoşima (Japonya) BÖLÜM 1: ÇEVRESEL RADYOAKTİVİTE KAPSAMI VE TARİHÇESİ ÇEVRSEL RADYOAKTİVİTEYE İLGİ

16 ÇERNOBİL NÜKLEER SANTRAL KAZASI Bunlardan en önemlileri Çernobil ve Fukuşima nükleer santral kazalarıdır. Çernobil reaktör kazası, bir deney sırasında meydana gelen 20. yüzyılın ilk büyük nükleer kazasıdır. Ukrayna'nın Kiev iline bağlı Çernobil şehrindeki Nükleer Güç Reaktörünün 4. ünitesinde 26 Nisan 1986 günü erken saatlerde meydana gelen kaza sonrasında atmosfere büyük miktarda fisyon ürünleri salındı. Bu durum, 30 Nisan 1986 günü tüm dünya tarafından öğrenildi. Prof. Dr. Hüseyin Aytekin16

17 Prof. Dr. Hüseyin Aytekin17 Çernobil nükleer güç istasyonundaki kaza sonucunda, büyük miktarda radyoaktif madde çevreye yayılmıştır. Kazadan sonra 10 günlük zaman dilimi içinde, radyoizotoplar 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 NÜKLEER SANTRAL KAZASI

18 FUKUŞİMA (JAPONYA) REAKTÖR KAZASI Fukuşima I Nükleer Santrali kazaları, 2011 Tohoku depremi ve tsunamisi sonrasında, 11 Mart'ta başlayan Fukoşima I Nükleer Santralinde atmosfere radyoaktif madde salınmasına sebep olan olaylar dizisidir. Uzmanlar, bu kazaları, Çernobil santral faciasından sonra en büyük ikinci nükleer kaza olarak tanımlamaktadır. Üstelik, tüm reaktörlerde sorun yaşanması, kazayı bugüne kadarki en karmaşık nükleer kaza yapmaktadır. Fukuşima I Nükleer Santrali kazaları, 9.0 büyüklüğündeki 11 Mart günü olan meydana gelen Tohoku depremi ve tusunamisi sonrasında meydana geldi. Tusunami nükleer santraldeki üç etkin reaktörün kapatılmasına sebep olmuştur. Prof. Dr. Hüseyin Aytekin18

19 FUKUŞİMA NÜKLEER SANTRAL KAZASI Tusunami elektrik şebekesine de zarar verdi ve santralin jeneratörlerini su bastı, bu da santralde bir elektrik kesintisine neden oldu. Bunu takip eden soğutma eksikliği santralde kısmi erime ve patlamalara neden oldu ve altı reaktörün tamamında sorunlar meydana geldi. Depremden 15 dakika sonra meydana gelen tusunami neticesinde jeneratörler devre dışı kaldı ve nükleer yakıt radyoaktivitesinin etkisiyle aşırı ısındı. Bunun yanı sıra, 1-4 numaralı reaktörlerde saklanan kullanılmış yakıt tanklarındaki su seviyesinin düşmesi sonucu tanklarda aşırı ısınma meydana geldi. 11 Nisan 2011 günü Japonya Nükleer Güvenlik Kurumu, Fukuşima Daiçi nükleer santralindeki nükleer sızıntının tehlike derecesini Radyolojik Durum Ölçeği 'ne göre 7'ye yani Çernobil reaktör kazası ile aynı seviyeye çıkarmıştır. Radyasyon Avrupa’ya kadar ulaştı. Prof. Dr. Hüseyin Aytekin19

20 FUKUŞİMA NÜKLEER SANTRAL KAZASI Tusunami elektrik şebekesine de zarar verdi ve santralin jeneratörlerini su bastı, bu da santralde bir elektrik kesintisine neden oldu. Bunu takip eden soğutma eksikliği santralde kısmi erime ve patlamalara neden oldu ve altı reaktörün tamamında sorunlar meydana geldi. Depremden 15 dakika sonra meydana gelen tusunami neticesinde jeneratörler devre dışı kaldı ve nükleer yakıt radyoaktivitesinin etkisiyle aşırı ısındı. Bunun yanı sıra, 1-4 numaralı reaktörlerde saklanan kullanılmış yakıt tanklarındaki su seviyesinin düşmesi sonucu tanklarda aşırı ısınma meydana geldi. 11 Nisan 2011 günü Japonya Nükleer Güvenlik Kurumu, Fukuşima Daiçi nükleer santralindeki nükleer sızıntının tehlike derecesini Radyolojik Durum Ölçeği 'ne göre 7'ye yani Çernobil reaktör kazası ile aynı seviyeye çıkarmıştır. Radyasyon Avrupa’ya kadar ulaştı. Prof. Dr. Hüseyin Aytekin20


"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