Kastamonu'da kullanılan yapı malzemelerinde doğal olarak bulunan radyonüklitlerin (238U, 232Th, 226Ra, 222Rn ve 40K) aktivite derişimlerinin ve bu malzemelerin radon salım hızlarının ölçülmesi
Measurement of the activity concentration of radionuclides (238U, 232Th, 226Ra, 222Rn ve 40K) naturally occurring in building materials used in kastamonu and radon mass exhalation rates of these building materials
Yazar: ALPER TOLGA TEMİRCİ
Danışman: PROF. DR. ŞEREF TURHAN
Kastamonu Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Yerkabuğu kökenli yapı malzemelerinin içerdiği doğal radyonüklitler, bireylerin iç ve dış ışınlanmasına sebep olan radyoaktif kaynaklardır. Bu radyonüklitlerden yayınlanan gama radyasyonu dış ışınlamaya ve bu malzemelerden salınan ve solunum yolu ile vücuda alınabilen radon (222Rn) gazı ve kısa yarı ömürlü bozunum ürünleri iç ışınlamaya sebep olmaktadır. Bu yüzden yapı malzemelerindeki doğal radyoaktivite seviyesinin bilinmesi, bireylerin iç ve dış ışınlamadan dolayı alabilecekleri radyasyon dozunun değerlendirilmesi için çok önemlidir. Bu çalışmada, Kastamonu İlinde kullanılan bazı yapı malzemelerindeki uranyum (238U), toryum (232Th), radyum (226Ra) ve potasyumun (40K) aktivite derişimi, yüksek saflıktaki germanyum dedektörlü (HPGe) bir gama-ışını spektrometresi kullanılarak belirlendi. 238U, 232Th, 226Ra ve 40K'ın aktivite derişiminin en küçük ve en büyük büyük değeri, sırasıyla 6,7±0,4 Bq/kg (sıva)- 128,6±3,7 Bq/kg (briket), 2,6±0,8 Bq/kg (alçı)- 172,2±7,6 Bq/kg (granit), 5,2±0,6 Bq/kg (saten alçı)- 187,0±2,4 Bq/kg (granit), ve 12,3±17,0 Bq/kg (kum)- 1958,0±83,4 Bq/kg (briket) olarak bulundu.  

Yapı malzemeleri aynı zamanda konut, okul ve iş yeri gibi kapalı ortamlardaki radonun ikincil kaynağıdır. Uzun zaman aralığında radon ve bozunum ürünlerine maruz kalma, akciğer kanser riskini artırmaktadır. Bu yüzden yapı malzemelerinin saldığı radon derişiminin ve radon salım hızlarının (yüzey ve kütle) bilinmesi, her bir yapı malzemesinin toplam radon ışınlanmasına olan katkısının bilenmesi açısından önemlidir. Bu çalışmada, Kastamonu'dan toplanan bazı yapı malzemelerinin saldığı radon aktivite derişimi ve radon yüzey ve kütle salım hızları, aktif yöntem ile sürekli ölçüm yapabilen radon izleme cihazı (AlphaGUARD PQ2000 PRO) kullanılarak ölçüldü ve literatürdeki veriler ile karşılaştırıldı. Radon yüzey ve kütle salım hızının, sırasıyla 2,9 mBq/m2.h (mermer)- 2734,6 mBq/m2.h (granit) ve 0,033 mBq/kg.h (mermer)- 53,866 mBq/kg.h (granit) aralığında olduğu bulundu.      

Yapı malzemelerinin kullanılmasını ve bireylerin aldığı radyasyon dozunu radyolojik açıdan değerlendirmek amacıyla radyum eşdeğer aktivite indisi, aktivite derişim indisi, alfa indisi, kapalı ortamda soğurulan gama-ışını doz hızı, karşılık gelen yıllık etkin radyasyon dozu ve yaşam boyu kanser riski hesaplandı ve sonuçlar ölçüt veya sınır değerler ile karşılaştırıldı. Sonuçlar, incelenen örneklerin yapı malzemesi olarak kullanılmasının önemli ölçüde herhangi bir radyolojik risk oluşturmayacağını gösterdi.  

Anahtar Kelimeler: Yapı malzemeleri, radyoaktivite, gama-ışını spektrometresi radon, radon salım hızı, yıllık etkin radyasyon dozu, yaşam boyu kanser riski.

Abstract:
Abstract: The natural radionuclides contained in building materials originating from earth's crust are radioactive sources that cause internal and external irradiation of individuals. Gamma radiation emitted from these radionuclides causes external irradiation and radon (222Rn) gas and its short half-life decay products are released from these materials and taken by the respiratory tract cause internal irradiation. Therefore, the knowledge of the level of natural radioactivity in building materials is very important for evaluating the external and internal radiation exposure to individuals. In this study, the activity concentrations of uranium (238U), thorium (232Th), radium (226Ra) and potassium (40K) in some building materials collected from Kastamonu province were determined by using gamma-ray spectrometry with a high purity germanium detector (HPGe).  The minimum and maximum value of the activity concentrations of 238U, 232Th, 226Ra and 40K were found as 6.7±0.4 (plaster)-128.6±3.7 (brick), 2.6±0.8 (gypsum)-172.2±7.6 (granite), 5.2±0.6 (satin plaster)-187.0±2.4 (granite), and 12.3±17.0 (sand)-1958.0±83.4 Bq/kg (brick), respectively.

Building materials are also a secondary source of radon in indoor environments such as homes, school and work places. Long-term exposure to radon and its short-lived decay products increase the risk of the lung cancer. Therefore, it is important to know of the radon concentration and radon exhalation rates (surface and mass) from building materials from point of the view of the understanding the individual contribution of each material to the total indoor radon exposure. In the study, the radon activity concentration, radon surface and mass exhalation rates from some building materials from Kastamonu were measured by the active method using a continuous active radon monitoring system (AlphaGUARD PQ2000 PRO) and compared with data in the literature. Radon surface and mass exhalation rates were found in the range of 2.9 (marble)-2734.6 mBq/m2.h (granite) and 0.033 (marble)-53.866 mBq/kg.h (granite), respectively.      

Radium equivalent activity index, activity concentration index, alpha index, indoor absorbed gamma-ray dose rate and the corresponding annual effective radiation dose, lifetime cancer risk were estimated to evaluate the radiation dose to individuals and usage of building materials from a radiological point of view and the results were compared with criteria or limit values. The results indicated that the examined samples used as building materials would not cause any significant radiological risk.

Key Words: Building materials, radioactivity, gamma-ray spectrometer, radon, radon exhalation rate, annual effective radiation dose, lifetime cancer risk