بخشی از مقاله
چکیده
یکی از مصالح ساختمانی که به عنوان نمای خارجی و داخلی ساختمان ها از آن استفاده می شود سنگ گرانیتی تزئینی است که حاوی منابع پرتوزای 40K ، 238U و 232Th می باشد. با توجه به اشتغال غالب زندگی روزمره در محل سکونت، قرارگیری در معرض این منابع رادیواکتیو می تواند اهمیت و ضرورت تحقیق پیرامون پرتوها و اثرات آن را ایجاب نماید. جهت نیل به این هدف در این پژوهش به شبیه سازی یک اتاق نمونه، به عنوان محل سکونت، توسط کد مونت کارلوی MCNPX پرداخته شد. در این محاسبات میزان دز رسیده به اعضای بدن انسان ناشی از پرتوگیری داخلی به واسطه ی پرتوزایی سنگ های گرانیتی بررسی گردید.
مقدمه
سنگ گرانیت یکی از پرطرفدار ترین مواد مورد استفاده در نماهای داخلی و خارجی ساختمان هاست. این سنگ پرتوزا بوده و مهمترین علت پرتوزایی آن از طریق واپاشی عناصر 40K ، 238U و 232Th می باشد. رادون - - 220Ra و تورون - 222Ra - از محصولات واپاشی پرتوزای 238U و 232Th هستند که در سنگ های گرانیت موجودند2]و.[1 بنابراین استفاده از سنگ های گرانیتی تزئینی به عنوان مصالح ساختمانی در مدت زمان طولانی می تواند کل بدن انسان را در معرض این تابش قرار دهد و با توجه به خطرات آن ممکن است در دراز مدت سلامتی انسان ها را دچار مشکل کند 5]؛
تابش گاما از انواع گرانیت های تزئینی تجاری موجود در خانه های ایالات متحده با استفاده از آشکار ساز NaI - Tl - اندازه گیری شده است .[3] در مصر نیز با استفاده از آشکار ساز NaI - Tl - تحقیقاتی بر روی میزان غلظت پرتوزایی سنگ های گرانیتی صورت گرفته است .[4] طی تحقیقی که اخیرا در ایران صورت گرفته، با استفاده از آشکارساز پربازده NaI میزان غلظت پرتوزایی 19 نمونه از انواع سنگ های گرانیتی مورد استفاده در سطح کشور اندازه گیری شده است.[6] در پژوهشی دیگر میزان استنشاق گاز رادون در رامسر و غلظت های ویژه رادیواکتیو رادون، توریم و پتاسیم در سنگ های
گرانیتی در تهران با استفاده از سیستم آشکار ساز گامای HPGe تعیین شده اند.
[7-9 ] همچنین میزان دز ناشی از پرتوهای گاما و غلظت گاز رادون مربوط به سنگ های گرانیتی به کار گرفته شده به عنوان مصالح ساختمانی در ایران با استفاده از آشکارساز HPGe محاسبه شده است.[10] با توجه به اهمیت موضوع، آگاهی از توزیع æ سطح تشعشعات برای ارزیابی تاثیرات پرتوزایی در محیط زندگی æ اندازه گیری شاخص های خطر رادیولوژیکی برای مدیریت استفاده از این مواد بسیار مهم است.[9] لذا ضروری به نظر می رسد که تاثیر پرتوزایی این سنگ ها هنگام استفاده به عنوان نمای ساختمان، بر روی اعضای مختلف انسان بررسی گردند. در این پژوهش با استفاده از غلظت رادیوایزوتوپ های گزارش شده در مرجع [6] میزان دز رسیده به هر یک از اعضای بدن انسان ناشی از پرتوگیری خارجی توسط پرتوهای گامای گسیل شده از گرانیت با استفاده از شبیه سازی تخمین زده شده است.
روش کار
در این پژوهش با استفاده از کد مونت کارلوی MCNPX اتاقی با ابعاد 400cm×400cm و ارتفاع cmًًَ ، با دیوارهایی به ضخامت cmًُ که cmٍ از سطح داخلی آن از جنس گرانیت و cmََ بیرونی از جنس بتن بود شبیه سازی شد. از آنجایی که معمولا در ساخت و سازها در سقف از سنگ های تزئینی استفاده نمی شود به همین خاطر است که گرانیت فقط سطوح جانبی و کف را پوشانده و سقف فاقد پوشش گرانیت بود.
اجزای بتن با چگالی - 2/35g/cm3 - عبارت بودند از اکسیژن - 48/4170% - ، سدیم - 2/4170% - ، منیزیم - 0/4274% - ، آلومینیم - 7/6188% - ، سیلیسیم - 33/6169% - ، پتاسیم - 3/4143% - ، کلسیم - 1/2985% - ، تیتانیم - 0/1795% - ، منگنز - 0/387% - ، آهن - 2/1555% - و سرب . - 0/1004% - همچنین گرانیت با چگالی - 2/690g/ cm3 - نیز از هیدروژن - 0/6% - ، اکسیژن - 50% - ، سیلیسیم - 31/5% - ، آلومینیم - 4/8% - ، سدیم - 1/7% - ، کلسیم - 8/3% - ، آهن - 1/2% - و پتاسیم - 1/9% - تشکیل شده بود.
برای تعیین میزان دز رسیده به اعضای بدن انسان، فانتوم تصحیح شده ORNL مربوط به یک زن را به صورت ایستاده در مرکز اتاق با مختصات - ٌَ؛×ً×ً - در نظر گرفته شده است - شکل . - 1 سپس با استفاده از تالی F6 میزان دز جذبی پرتوهای گاما در هر یک از اعضا یا بافت های بدن برآورد شدند. با توجه به پژوهش تجربی صورت گرفته در مورد بررسی میزان پرتوزایی سنگ های گرانیتی [6]، طیف بدست آمده در تحقیق مذکور استخراج گردیده و در شبیه سازی طیف انرژی گامای سنگ گرانیت ناشی از 40K، 238U و 232Th در نظر گرفته شد - شکل . - 2 طیف های بدست آمده به همراه احتمال تابش هر یک از آن ها توسط کارت SDEF در کد MCNPX در داخل سلول پر شده از سنگ گرانیت به صورت حجمی تعریف گردیده است، لذا بعد از اینکه خروجی هر یک از محاسبات را در اکتیویته رادیوایزوتوپ های مزبور - با توجه به مقادیر اندازه گیری شده در گزارش - [6] ضرب کردیم، ضریب / - نسبت تعداد پرتوهای گاما به هر واپاشی - را نیز برای آن لحاظ نمودیم. نسبت تعداد پرتوهای گاما به هر واپاشی برای رادیوایزوتوپ های 40K، 238U و 232Th در جدول 1 آمده است.
نتایج و بحث
محاسبات تعیین دز در بافت های بدن برای 19 نمونه سنگ گرانیتی انجام شد. به عنوان نمونه برای 3 مورد از این سنگ ها میزان آهنگ دز جذبی در هر یک از اجزای بدن انسان در جدول 2 فهرست شده است. با توجه به نتایج بیشترین میزان جذب مربوط به استخوان پاها و کمترین میزان جذب مربوط به سر و گردن بوده است. چنانچه شخص به طور متوسط 80% از زمان خود را در داخل ساختمان حضور داشته باشد[11] میزان دز رسیده به اعضای بدن به ازای هر متر مربع از پوشش گرانیتی - - ̇ از طریق رابطه ”َ“ محاسبه می شود، که این میزان در ستون سوم جدول 3 ثبت شده است. در رابطه فوق S مساحت سنگ های گرانیتی داخل اتاق می باشد که در مورد این پژوهش ٍmُّS= است.
