Rize ili sahil kumlarında ve bazı kayaçlarda doğal gama radyoaktivite seviyelerinin belirlenmesi
Determination of natural gamma radioactivity in sands along the coastal region of Rize and some rocks
Yazar: RECEP KESER
Danışman: PROF. DR. NAZMİ TURAN OKUMUŞOĞLU
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2009
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Kum = Sand ; Mineraller = Minerals ; Radyasyon = Radiation

Özet:
Bu çalışmada esas olarak Rize ili sahil kumlarında ve bazı kayaçlarda doğal gama radyoaktivite seviyeleri belirlendi. Bunun yanında ayrıca kumların tane büyüklüğü, ağır ve hafif kum mineralleri gibi fiziksel parametrelerle radyoaktivitenin ilişkisi araştırıldı, sahilin radyometrik haritası çıkarıldı ve Rize sahili boyunca ağır kum minerallerinin varlığı ve özellikleri incelendi. Kum mineralleri x-ışını kırınımı metodu kullanılarak teşhis edildi. Minerallerin oksit ve nadir toprak element içerikleri ICP-MS kullanılarak analiz edildi. 238U ve 232Th radyoaktivite değerlerinin ağır minerallerin elemental analiz değerleri ile arasında düzgün bir ilişki, hafif minerallerin elemental analiz değerleri ile zayıf bir ilişki bulundu. 40K radyoaktivite değerleri için ise bunun tersi gözlendi. Ayrıca jeolojik haritanın incelenmesi sonucu ilginç bulunan İkizdere-Güneyce ve Çayeli-Kaptanpaşa bölgesindeki kum ve kayaç örneklerinin de doğal radyoaktivite düzeyleri belirlendi.Manyetik, manyetik olmayan ve hafif kum minerallerinde ortalama aktivite konsantrasyonları sırasıyla, 232Th için 59.88±5.72, 79.54±7.16 ve 21.13±2.03 Bq.kg-1, 238U için 35.93±3.41, 51.86±4.76 ve 18.45±1.76 Bq.kg-1, 40K için 251.32±12.64, 196.70±9.25 ve 515.63±28.50 Bq.kg-1 olarak belirlendi. Çeşitli kum tane büyüklüklerinde ölçülen radyoaktivite değerleri değiş göstermektedir. 40K hariç en yüksek aktivitenin en ince tane boyutunda olduğu bulundu. Kayaçlar için, 232Th, 238U ve 40K ortalama radyoaktivite değerleri sırasıyla; 38.16±4.04, 21.68±2.72 ve 464.60±46.14 Bq/kg olarak belirlendi. Kayaçlar ve kum örnekleri için ortalama soğurulan doz değerleri sırasıyla 27.05 and 29.95 nGy.h-1 olarak hesaplandı. Bu değerler nüfusa göre ağırlıklı dünya ortalama değeri olan 60 nGy.h-1 değerinin yaklaşık yarısıdır. Bölge için yıllık etkin doz hızı hesaplandı. Bu değerin 20-50 µSv.y-1 aralığında değiştiği ve ortalamanın 30 µSv.y-1 olduğu bulundu. Bu sonuç, tavsiye edilen 5000 µSv.y-1 değerinden çok düşüktür. Radyum eşdeğer aktivitenin ortalama değeri 111.36 Bq.kg-1 olarak hesaplandı ve bu değer de tavsiye edilen 370 Bq.kg-1 limit değerin dörtte biri düzeyindedir.

Abstract:
In this study natural gamma radioactivity levels was primarily determined for sands from the coastal region of Rize and for some rocks. Besides, the correlation of the radioactivity with physical parameters such as grain size and heavy mineral and light mineral fractions was investigated and radiometric mapping of the coast was obtained and the asset of heavy mineral sands was investigated. Sand minerals were identified using X-ray diffraction methods. Major oxides and rare-earth element contents of the minerals were analyzed using ICP-MS. It was found that between radioactivity of 238U and 232Th and heavy mineral elements are high correlation, while light mineral elements are weak correlation. For radioactivity of 40K reverse found. Furthermore natural radioactivity was also determined in sand and rocks on the geologic map interested in İkizdere-Güneyce and Çayeli-Kaptanpaşa regions. The average activity concentrations of magnetic, nonmagnetic and light fraction mineral sand samples were respectively 59.88±5.72, 79.54±7.16 and 21.13±2.03 Bq.kg-1 for 232Th, 35.93±3.41, 51.86±4.76 and 18.45±1.76 Bq.kg-1 for 238U, 251.32±12.64, 196.70±9.25 and 515.63±28.50 Bq.kg-1 for 40K. The measured activity concentrations in various grain size fractions for sand varied significantly. It was found that higher activity was associated with the finest (<250 µm) at all except in the case of 40K. For rocks, the average activity concentrations of 232Th, 238U and 40K are 38.16±4.04, 21.68±2.72 and 464.60±46.14 Bq/kg, respectively. The average absorbed dose rate for rock and sand samples were calculated to be 27.05 and 29.95 nGy.h-1, respectively. These values are by a factor of about two below the corresponding population-weighted world-averaged value of 60 nGy h?1. The calculated external annual effective dose rate of the region ranged from 20 to 50 µSv.y-1, with an average value of 30 µSv.y-1. This result is much lower than the recommended limit of 5000 µSv.y-1. The average value of the radium equivalent activity was calculated to be 111.36 Bq.kg-1 and it is by a factor of four below the recommended limit of 370 Bq.kg-1.