farklı türkiye mermer türlerinin toplam alfa ve

FARKLI TÜRK YE MERMER TÜRLER N N TOPLAM ALFA
VE TOPLAM BETA RADYOAKT V TE SEV YELER N N
TAY N
E. Songül KARAMAN, A. Beril TU RUL
stanbul Teknik Üniversitesi-Enerji Enstitüsü
Ayaza a Kampüsü, Maslak- STANBUL
ÖZET
Bu çal$%mada yerkabu unda yer alan üç kayaç türünden biri olan metamorfik kayaç grubuna giren
mermerlerin radyoaktivite seviyesi tayini yap$lmas$ amaçlanm$%t$r. Bunun için Türkiye’nin farkl$
co rafi bölgelerine ait 20 farkl$ mermer numunesi ile çal$%$lm$%t$r. Bu mermer numunelerinin toplam
alfa ve toplam beta radyoaktivitesi tayini için, uygun iki farkl$ say$m düzene i kullan$lm$% ve
kalibrasyon e rilerinden yararlan$larak radyoaktivite seviyeleri tayin edilmi%tir. Deney sonuçlar$
incelendi inde, toplam alfa radyoaktivite de erlerinin yörelere ba l$ olarak farkl$l$klar göstermesine
kar%$n, toplam beta radyoaktivitelerinin birbirine yak$n de erlerde ve bir ortalama de er etraf$nda
oldu u görülmü%tür.
1.
GR%
Yer kabu undaki çe%itli maddelerin içinde
de i%ik
oranlarda
radyoaktif
maddeler
bulunmaktad$r ve bu maddelerden dolay$
yeryüzü bir miktar radyasyona maruz
kalmaktad$r. Yerkabu u genel olarak element,
mineral ve kayaçlardan olu%maktad$r.
Yerkabu unu olu%turan kayaçlar, farkl$
%ekillerde s$n$fland$r$labilmektedirler. Ancak,
genel olarak kayaçlar, magmatik, tortul ve
metamorfik olmak üzere üçe ayr$larak
incelenmektedir [1]. Kayaçlar$n tipine göre
radyoaktivite
seviyelerinde
farkl$l$klar
gözlenmektedir.
Mermerler; kalker veya dolamitik kalkerlerin
bas$nç, s$cakl$k veya kesme kuvveti etkisi
alt$nda metamorfizmaya (yeniden olu%uma)
u ramas$
sonucu
kristallerin
yeniden
olu%mas$yla meydana gelen kayaçlard$r.
Mermerin bile%iminde % 96 oran$nda CaCO3
bulunmas$yla beraber bu yap$ içine giren çinko,
kur%un, mangan demir veya demir oksitleri
ile magnezyum, stronsiyum, limotit, florit gibi
yabanc$ mineraller mermere de i%ik özellikler
kazand$rmaktad$r. Mermerin do al yap$s$,
bile%iminde bulunan CaCO3‘tan ötürü beyazd$r.
Ancak, belirtilen maddelerin mermerin
yap$s$nda yer almas$, mermerin rengine ve
sertli ine etki ederek çe%itlenmesine sebep
olmaktad$r [2].
Mermerler yeryüzünü olu%turan kayaçlardan
metamorfik kayaçlar s$n$f$na girmektedir.
Türkiye’deki mermer rezervinin; saptanan
4.503 milyar m3 , saptanamayan rezervlerle
beraber ise 6 milyar m3 ba%ka bir deyi%le,
20 milyar ton oldu u
san$lmaktad$r [3].
Bu çal$%man$n temel amac$, önemli Türkiye
mermerlerinin toplam alfa ve toplam beta
radyoaktivite seviyelerini tayin etmektir.
Böylelikle, Türkiye aç$s$ndan önemli bir do al
eleman olan mermerlerin do al radyoaktivite
seviyelerinin
belirlenmesi
hedeflenmi%
olmaktad$r.
Yer kabu unun olu%umunda, do al olarak
mevcut olan radyoizotop ve bunlar$n bozunma
ürünleri, yay$nlad$klar$ $%$nlarla, çevresel do al
radyasyonun
önemli
bir
kayna $n$
olu%turmaktad$rlar. Bu bak$mdan da do al
elemanlar$n radyoaktivite seviyelerinin tayini
önem arz etmektedir.
2. ALFA BETA RADYOAKT V TE
TAY N
Do al elemanlar için radyoaktivite tayininde,
standartlarda alfa ve beta radyoaktivite tayini
yer almaktad$r. Bu ba lamda, bu çal$%mada,
(elementlerden ba $ms$z) toplam alfa ve
toplam beta radyoaktivite tayini yap$lmas$
benimsenmi%tir.
i%lem ve deney yap$lm$%t$r. Deneylerde,
ülkemizde s$kça kullan$lan ve yörelerini temsil
edebilecek mermerlerle çal$%$lmas$na özen
gösterilmi%tir. Çal$%$lacak söz konusu bu tür
mermerler, profesyonel olarak konu ile
ilgilenen, ciddi firmalar arac$l$ $ ile temin
edilmi%tir.
Alfa radyoaktivite hesaplar$ için a%a $daki
ba $nt$dan yararlan$lm$%t$r [4-6].
A = (N x VDF) / 2,22
(1)
Burada;
A :Alfa radyoaktivitesi
N :Numunenin net alfa say$m$ (say$m/dakika)
VDF:Verim düzeltme faktörü (1/say$m/dakika)
Temin edilen mermerlerin ç$kar$m yerleri
konusunda tereddütlere dü%ülmemesi için,
özellikle, bizzat kendilerinin ilgili mermer
oca $ bulunan firmalarla temas edilmesi yoluna
gidilmi%tir.
Temin
edilen
mermerlerin
özellikleri konusunda, “ stanbul Maden
hracatç$lar$
Birli i”nin
imkanlar$ndan
yararlan$lm$%t$r [3].
ifade etmektedir.
Verim düzeltme faktörü (VDF);
VDF=1 / ( x Na )
(2)
olarak olarak tan$mlanmaktad$r. Burada Na
self absorpsiyona kar%$ gelen say$m olup,
verim;
= Nxs/N
Deneyler için temin edilen mermerlerin
olabildi ince Türkiye’nin farkl$ bölgelerinde
olmas$na çal$%$lm$%t$r. Ancak, Türkiye’nin
mermerce zengin bölgeleri bat$ Anadolu
oldu undan, çal$%$lan mermerlerin önemli bir
k$sm$ Bat$ Anadolu bölgesindendir. Ayr$ca,
Türkiye’nin mermerce zengin bölgelerine
ili%kin yak$n bölge mermerlerine ula%$lmas$ da
hedeflenmi%tir.
(3)
%eklinde ifade edilmektedir.
Burada;
:Verim
Nxs :Standart kayna $n say$m$
Ns :Standart kayna $n 4 ’ de verilen say$m$
temsil etmektedir.
Bu %ekilde yap$lan seçimlerle bu çal$%mada,
Türkiye’deki önemli olarak nitelenebilecek
mermerlere ula%$labilmi% ve 20 farkl$ mermer
numunesi ile çal$%$lm$%t$r. Türkiye’nin de i%ik
bölgelerine ait mermer numuneleri büyük
parçalar halinde temin edilebilmi%lerdir.
Radyoaktivite de erleri, bu hesaplamalar
ba lam$nda pCi/g olarak bulunmakta ve
dönü%ümle Bq/g olarak bulunabilmektedir.
Beta radyoaktivite tayini, alfa radyoaktivite
tayinine göre farkl$l$klar içermektedir. Beta
radyoaktivitesi a%a $daki formülden hareketle
hesaplanm$%t$r [4-6].
A = ( 0,391 x N x M ) / N
0
Yakla%$k 900 cm2 – 1000 cm2 büyüklü ünde
olan
bu
parçalar,
önce
labratuvarda
k$r$lm$%lard$r. Her bir mermer numunesi, daha
sonra Çekmece Nükleer Ara%t$rma Merkezine
götürülerek
Radyobiyoloji
bölümündeki
ö ütücü kullan$larak ö ütülmü%tür. Böylelikle,
numuneler 100 mesh kal$nl$ $na indirilmi%tir.
Ö ütülmü% mermer numuneleri, markalan$p,
numaraland$r$larak, temizlenmi% plan%etlere
konulmu%tur.
(4)
Burada;
:Numunelerin beta radtoaktivitesi
A
:Bir dakikal$k net beta say$m$
N
(say$m/dakika)
M
: Numunenin a $rl$ $
N 0 : KCl ‘un kalibrasyon e risinden
numunenin mg/cm2 cinsinden a $rl$ $na
kar%$ gelen say$m say$s$ (say$m/dak)
Plan%etler, içine numune konulmadan önce dört
kademeden olu%an bir temizlik i%leminden
geçirilmi%tir.
Böylelikle,
plan%etlerde
olu%abilecek art$k problemi elimine edilmi%tir.
Numune a $rl$klar$ belirlendikten sonra,
numuneler say$ma haz$r hale getirilmi%tir.
ifade etmektedir.
Beta radyoaktivite de erini hesaplamak için,
KCl
kalibrasyon
e risine
gereksinim
bulunmaktad$r. Numunenin alan ba%$na
a $rl$ $na kar%$ gelen KCl kalibrasyon
e risindeki say$m say$s$ bulunarak, beta
radyoaktivite tayini yap$labilmektedir.
Bu çal$%ma için alfa say$m seti ve beta say$m
seti olmak üzere iki ayr$ ölçüm sisteminden
yararlan$lm$%t$r. Beta seviyesi tayini için beta
say$mlar$na
uygun
bir
sintilasyon
dedektöründen
yararlan$lm$%t$r.
Beta
say$mlar$nda kullan$lan sintilasyon dedektörü
BICRON model olup, Talyum ile aktive
edilmi% NaI dedektörüdür.
3. DENEYSEL ÇALI%MALAR
Bu çal$%mada, ülkemizde bulunan farkl$
mermerlerin do al radyasyon seviyelerinin
belirlenmesi hedeflenmi%tir. Bu amaçla bir dizi
2
Bunlara ait toplam alfa radyoaktivitesi 4 Bq/kg
olarak bulunmu%tur. Üçüncü en dü%ük toplam
afa radyoaktivite seviyene sahip mermer ise,
Antalya yöresine ait Limestone mermeri olup,
toplam alfa radyoaktivitesi 8 Bq/kg olarak
bulunmu%tur.
Ölçümlerin çevreden etkilenme faktörü göz
önüne al$narak numune ve dedektör bir kur%un
hücre içine yerle%tirilmi%tir. Böylelikle, d$%
çevre etkilenmesi minimize edilmi%tir.
Beta ölçümlenmesi için çok kanall$ analizörden
yararlan$lm$%t$r.
Numuneler
hep
ayn$
geometride olmak üzere yerle%tirilerek do al
say$m, gama ve beta say$mlar$ toplam olarak
al$nm$%t$r. Bu say$m$ takiben dedektörle
numune aras$na 7,5 mm kal$nl$kta alüminyum
folya konularak, ayn$ süredeki say$m
ç$kart$lm$%t$r. Böylece, net beta say$m$ elde
edilmi%tir. Gerçeklenen beta say$mlar$n$n her
a%amas$nda say$mlar, 600 s olarak al$nm$%t$r
Diyarbak$r-Hazro yöresine ait Rosa Tea
mermerinin toplam alfa radyoaktivitesi di er
numunelere bak$ld$ $nda oldukça yüksek bir
de erde, 128 Bq/kg olarak belirlenmi%tir.
Bu de erden sonraki en yüksek toplam alfa
radyoaktivitesi 68 Bq/kg olup Ta%ç$lar
yöresinden Ta%ç$lar aç$k mermerine aittir.
Üçüncü en yüksek de er ise Denizli yöresine
ait olup 60 Bq/kg’d$r.
Çal$%$lan
mermer
türleri
içerisinde,
Türkiye’de kalite, üretim miktarlar$ ve
piyasalar taraf$ndan gördü ü talep bak$m$ndan
önemli üç mermer sahas$, Afyon, Bal$kesir
ve Mu la mermerleridir. Bu nedenle, yöre
baz$nda da inceleme yap$lmas$ yoluna
gidilmi%tir.
Bu çal$%mada, toplam alfa say$mlar$nda,
EG&G Ortec marka, 10201 model gaz ak$%l$
orant$l$ bir say$c$ kullan$lm$%t$r. Alfa say$m
sistemi; dedektör, gaz ak$%$n$ sa layan sistem
ve elektronik üniteler olmak üzere ba%l$ca üç
bölümden olu%maktad$r. Bütün numuneler,
toplam alfa say$mlar$ için gaz ak$%l$ orant$l$
say$c$ ile 1000 dakika say$m süresi içerisinde
say$lm$%t$r. Toplam alfa radyoaktivite tayini
için standart kaynak olarak 14,3 Bq aktiviteli
Uranyum kullan$lm$%t$r.
Farkl$ yörelere ait numunelerin toplam beta
radyoaktivitesi
incelendi inde
büyük
say$labilecek bir art$% veya azalma söz konusu
olmamaktad$r.
Beta radyoaktivite de erleri tüm numuneler
için yakla%$k 56 Bq/kg ile 105 Bq/kg aras$nda
de i%mektedir. En dü%ük toplam beta
radyoaktivitesi de eri 56 Bq/kg ile U%ak Beyaz
mermerine, en yüksek toplam beta de eri ise
105 Bq/kg ile Eski%ehir yöresinden Leopar
(Salome) mermerine aittir.
Türkiye’nin farkl$ bölgelerine ait 20 çe%it
numune ile toplam alfa ve toplam beta
radyoaktivite tayini çerçevesinde al$nan
say$mlardan hareketle, Denklem 1–Denklem 3
kullan$larak toplam alfa radyoaktivite seviyesi
ve Denklem 4 kullan$larak da toplam beta
radyoaktivite seviyesi tayin edilmi%tir.
Bu çal$%ma içinde çizilen tüm grafikler,
Grapher çizim program$ kullan$larak çizilmi%tir
[5]
4. DENEY SONUÇLARI
Farkl$ yörelere ait mermer numunelerinin genel
olarak birbirleriyle kar%$la%t$r$lmas$ amac$yla
çal$%$lan birden fazla mermer numunesi
bulunan yöreler için ve yedi farkl$ yöreden
al$nan mermer numuneleri için ortalama
al$nmas$ yoluna gidilmi%tir.
Bu çal$%mada Türkiye’nin oniki farkl$ yöresine
ait yirmi farkl$ mermer numunesi üzerinde ayr$
ayr$ çal$%$lm$%t$r. Elde edilen sonuçlar,
Tablo 1’de verilmektedir. Tablo 1’den
hareketle, çal$%$lan 20 mermer numunesi için
toplam alfa ve toplam beta radyoaktivite
seviyelerini gösteren grafik Sekil 1’de
görülmektedir.
Bu %ekilde elde edilen sonuçlar Tablo 2’de
verilmektedir.
Tablo
2’den
hareketle
toplam alfa ve toplam beta radyoaktivite
seviyelerinin
kar%$la%t$r$lmas$na
ili%kin
grafiksel de erlendirme ise Sekil 2’de
gösterilmektedir.
Alfa
radyoaktivitesi
aç$s$ndan
de erlendirildi inde, Bilecik-Ta%ç$lar yöresine
ait Ta%ç$lar Koyu mermerinin di er mermer
numunelerine göre hayli dü%ük toplam alfa
radyoaktivitesi
de erine
sahip
oldu u
(1 Bq/kg) oldu u saptanm$%t$r. Afyon
yöresine ait Afyon Beyaz mermeri ve
Eski%ehir yöresine ait Leopar (Salome)
mermerleri ikinci en dü%ük toplam alfa
seviyesine
sahip
mermerler
olarak
belirlenmi%erdir.
3
Alfa Radyoaktivitesi
No
Ç2kar2ld232 Yöre
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Afyon
Bal$kesir
Mu la
Bursa
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Bilecik
Manisa
Denizli
U%ak
Eski%ehir
Antalya
Elaz$
Diyarbak$r
Mermerin Ad2
Beta Radyoaktivitesi
PCi/kg
(<±%10)
108
622
1162
568
1270
297
378
540
973
838
Bq/kg
(<±%10)
4
23
43
21
47
11
14
20
36
31
PCi/kg
(<±%10)
2632
1582
2626
1618
2206
2640
1818
1797
2391
2609
Bq/kg
(<±%10)
97
75
97
60
82
98
68
66
89
97
Ta%ç$lar Aç$k
1838
68
2022
75
Sö üt beji
540
20
1582
59
Ta%ç$lar Koyu
Ege Kahve
Denizli Traverten
U%ak beyaz
Leopar (Salome)
Limestone
Elaz$ Vi%ne
Rosa Tea
24
1459
1622
1270
108
216
1027
3459
1
54
60
47
4
8
38
128
2546
2473
1890
1502
2851
2208
2054
1991
94
92
69
56
105
82
76
74
Afyon Beyaz
Kaplanpostu
Marmara Beyaz
Manyas Beyaz
Kumru tüyü
Pembe Rüya
Mu la Beyaz
M.Kemalpa%a
Karacabey Siyah
Bursa Bej
Tablo1. Önemli Türkiye Mermerlerinin Toplam Alfa ve Toplam Beta Radyoaktivite Seviyeleri
ekil1. Çal lan Numunelerin Yöre Numaralar yla Toplam Alfa ve Toplam Beta Radyoaktivite
Seviyelerinin Toplu Gösterimi
4
Ç2kar2ld232
Yöre
Afyon
Bal$kesir
Mu la
Bursa
Bilecik
Yedi Farkl$
Yöre
Ortalama Alfa
Radyoaktivitesi
PCi/kg Bq/kg
365
865
337
783
800
1308
13
32
12
29
29
48
Ortalama Beta
Radyoaktivitesi
PCi/kg Bq/kg
2107
215
2229
2265
205
214
86
79
83
84
76
79
Tablo 2.Farkl Yörelere Ait Ortalama Toplam
Alfa ve Ortalama Toplam Beta Radyoaktivite
Seviyeleri
AB ülkelerinin ise, g$dalar için 600 Bq/kg
s$n$r$n$ benimsedi i belirtilmi%tir [8]. Ayr$ca,
Radyasyon Güvenli i Yönetmeli i (1991)’nde,
en dü%ük limit verilen alfa aktif izotop için
limit 1000 Bq/kg’dir [9]
Mermerlerin g$da olarak kullan$m$ olmamakla
beraber, g$da ile çal$%ma %artlar$nda zemin
eleman olarak kullan$labilece i dü%ünülerek,
g$da için verilen standartlardan bahsedilmi%tir.
Bu de erler göz önüne al$nmas$ halinde
bile; bu çal$%ma ile ula%$lan radyoaktivite
de erleri, “uygun” olarak nitelenebilecek
de erlerdir.
Bu ba lamda, çal$%mam$zla mermerler için
elde edilen radyoaktivite de erleri, g$da olarak
kullan$labilecek elemanlar için bile kabul
edilebilecek
radyoaktivite
de erleri
mertebesinde oldu undan, her ne kadar
mermerler
için
radyoaktivite
seviyesi
ba lam$nda geli%tirilmi% bir standart yoksa da,
bu de erlerin, “uygun” olarak nitelenebilir
oldu u kanaati edinilmi%tir.
Böylelikle, Türkiye’nin farkl$ bölgelerinden
temin edilen 20 farkl$ mermer numunesi ile
yap$lan bu çal$%mada ile ula%$lan sonuçlarla
ülkemizin farkl$ mermerleri için radyoaktivite
de erlendirmesi aç$s$ndan bir veri taban$
olu%turulabilmi% ve ula%$lan radyoaktivite
de erlerinin “dü%ük” olarak nitelenebilece i
anla%$lm$%t$r.
TE%EKKÜR
ekil 2. Farkl Yörelere Ait Numunelerin
Ortalama Toplam Alfa ve Ortalama Toplam
Beta Radyoaktiviteleri
Bu
çal$%mada
mermelerin
temininde
desteklerini gördü ümüz Tekmar Holding’e,
numunelerin öüpütülmesi ve alfa ölçümlerinde
destek ald$ $m$z Çekmece Nükleer ara%t$rma
ve E itim Merkezi’ne(ÇNAEM) ve ÇNAEM
uzmanlar$ Dr. Berna ATAKSOR ile Dr. Ahmet
VAR NL OXLU’na te%ekkür ederiz.
KAYNAKÇA
5. SONUÇ
Bilindi i
üzere,
Radyasyon
Güvenli i
Yönetmeli i (1991), ithalatta (g$da d$%$)
elemanlar$n
radyoaktivite
seviyelerinin
500 kBq/kg’$n (14 µCi/kg) alt$nda olmas$
halinde muafiyet tan$maktad$r. Dünya Sa l$k
Te%kilat$’n$n ise, g$da maddelerinde müsaade
edilir aktivite olarak 2000 Bq/kg’$ benimsedi i,
[1] Erguvanl$,K., 1994,Mühendislik Jeolojisi,
Seç Yay$n Da $t$m, st.
[2] Öztürk, F., Mermer Teknolojisinin
ncelenmesi,Yüksek Lisans Tez, .T.Ü. Fen
Bilimleri Enstitüsü, st.
[3] stanbul Maden hracatlar$ Birli i,2001,
Türkiye Do al Ta%lar$, Mart Matbaac$l$k
Sanatlar$ San. Ve Tic. Ltd. Sti., st.
EPA-600/4-80-32,
United
States
[4]
Env$ronmental Protection Agency, Procedure
of Env$romental Monitoring and Support
Laboratuary, Cincinnati, USA.
[5] Alkan, H., Göksel S.A., 1975, Türkiye
Kapl$ca
ve
Maden
Sular$n$n
Do al
Radyoaktiviteleri ve Sularda Radon Tayini,
TÜB TAK , V. Bilim Kongresi Bildiri Kitab$,
229-237.
[6] Ataksor, B., 2002, Toplam Alfa ve Toplam
Beta Radyoaktivite tayini ile Havza Yüzey
Sular$ Kirlili ine li%kin Yeni Bir nceleme ve
Reseptör
Model
le
Kar%$la%t$rmal$
De erlendirmesi, Doktora Tezi, TÜ Nükleer
Enerji Enstitüsü, stanbul.
[7] Grapher,1992, GrapherTM for WindowsUsers Manual, Golden Software,Inc., Colarado.
[8]Yülek,G., 1990. Türkiye Atom Enerjisi
Kurumunun Radyasyon ve Nükleer Güvenlik
Faaliyetlerinin Dünü, Bugünü ve Yar$n$,
Erzurum.
[9] Radyasyon Güvenli i Yönetmeli i, 1991,
Ba%bakanl$k
Atom
Enerjisi
Kurumu,
06.01.1991 Tarih ve 20983 Say$l$ Resmi
Gazete.
1

Download Report