Türkiye Batı Karadeniz Bölgesi karbonifer penceresi taşkömürü ocaklarında yıllık atmosferik radon konsantrasyonu ölçümleri
Annual atmospheric radon concentration measurements for the bituminous coal mines at carboniferous outcrops of the western Black Sea Region in Turkey
Yazar: HAVVA AKGÖNÜL
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET ERTAN KÜRKÇÜOĞLU
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Radon, doğal bir radyasyon kaynağıdır ve maruz kaldığımız doğal radyasyonun yarısından doğrudan sorumludur. Madenlerde yapılan atmosferik radon ölçümleri, radon ve bozunma ürünlerinin solunması sonucu oluşabilecek radyolojik risklerin belirlenebilmesi bakımından işçi sağlığını yakından ilgilendiren önemli bir konudur. Bu çalışmada, Batı Karadeniz bölgesi Karbonifer Penceresi üzerinde bulunan Türkiye Taşkömürü Kurumu'na (TTK'ya) bağlı Armutçuk, Kozlu, Karadon, Amasra ve Üzülmez taşkömürü ocaklarında eş zamanlı olarak gerçekleştirilen radon konsantrasyonu ölçümlerine ait bulgular sunulmaktadır. Aralık 2007 ile Kasım 2008 tarihleri arasında mevsimsel olarak gerçekleştirilen atmosferik radon ölçümleri, söz konusu 5 işletmenin havalandırma galerileri için bu güne kadar yapılmış tek eşzamanlı çalışmadır. Atmosferik radon ölçümleri, ilgili işletmelerin hava dönüş galerilerindeki 66 ölçüm noktasına çiftler halinde yerleştirilen uzun-dönem CR-39 pasif nükleer iz dedektörleri kullanılarak elde edilmiştir. Çalışma limitleri dâhilinde, Karbonifer Penceresi'ndeki genel atmosferik radon düzeyinin 102 Bq/m3 civarında olduğu tespit edilmiştir (ölçüm noktalarındaki ortalama radon seviyeleri 10-502 Bq/m3 aralığında değişmektedir). Bu ortalama değer, TAEK (Türkiye Atom Enerjisi Kurumu) tarafından işyerleri için belirlenen müdahale limit düzeyinin (1000 Bq/m3) oldukça altındadır. 

Çalışmamız kapsamındaki istatistiksel değerlendirme, 5 madenden kış, bahar ve yaz mevsimleri boyunca, ölçüm noktaları için elde edilen ortalama radon değerleri üzerinden yapılmıştır (5'i kayıp olmak üzere 198 adet ortalama istatistiksel olarak analiz edilmiştir). Analizler, en genel haliyle, radon konsantrasyonunun hem mevsime hem de işletme konumuna bağlı değişiminin istatistiksel olarak önemli olduğunu göstermiştir (p<0,01). Her bir mevsimde işletme konumuna bağlı radon değişiminin karşılaştırılmasında Kruskall-Wallis testi uygulanmış, spesifik olarak kış ve bahar mevsimi için işletme konumları arasında istatistik olarak önemli bir fark olduğu bulunmuştur (p <0,01). Fakat yaz mevsimi için bu farkın istatistiksel olarak önemli olmadığı gözlemlenmiştir (p>0,01). Her bir ocaktaki mevsimlere bağlı radon değişimi Friedman testi kullanılarak incelenmiştir. Armutçuk, Kozlu, Üzülmez ve Karadon işletmeleri için radon değişkeni bakımından mevsimlere bağlı değişim istatistiksel olarak önem taşırken (p<0,01), Amasra işletmesi özelinde bu değişimin istatistiksel olarak önemli olmadığı bulunmuştur (p>0,01).

Son olarak, bu madenlerde çalışan işçilerin maruz kalacakları yıllık etkin doz eşdeğerleri (YEDE) ile aylık çalışma düzeyleri (WLM) hesaplanmıştır. Buna göre, maden işçilerinin maruziyetleri sırasıyla, 0,62 mSv/yıl ve 0,13 WLM/yıl olarak bulunmuştur. Sadece radonun solunması sonucu elde edilen ortalama YEDE değerinin, kömür madeni işçileri için dünya genelinde tahmin edilen ortalama yıllık doz değerinden (0,7 mSv) daha düşük olduğu görülmektedir. Bununla birlikte, ICRP (Uluslararası Radyolojik Korunma Komisyonu) tarafından radon düzeyinin azaltılması için önerilen eylem planında, yıllık etkin doz eşdeğerine ait limit değerleri 3-10 mSv/yıl olarak belirlenmiş ve maruz kalma dozu limiti 2 WLM/yıl olarak gösterilmiştir. Söz konusu YEDE ve WLM limitleri baz alınarak Karbonifer Penceresi için çalışmamızda elde edilen ortalamalar maden işçileri açısından genel olarak değerlendirildiğinde, radon kaynaklı radyolojik riskin düşük olduğu ve galerilerdeki havalandırmanın yeterli olduğu söylenebilir.

Abstract:
Radon is a natural source of radiation and is directly responsible for the half of the natural radiation we are exposed to. Atmospheric radon measurement in mine environment is an important issue that is closely related to workers health in order to determine the radiological risks that may occur as a result of inhalation of radon and its decay products. In this study, the results obtained from the radon measurements performed simultaneously in 5 mines namely Armutçuk, Kozlu, Karadon, Amasra and Üzülmez of Turkish Hard Coal Enterprise Institution located on the Carboniferous Outcrops of the Western Black Sea region of Turkey were presented. Seasonal atmospheric radon measurements performed between December 2007 and November 2008 are the first simultaneous study to date for the ventilation galleries of these 5 enterprises. Atmospheric radon measurements were performed using long-term CR-39 passive nuclear track detectors placed in pairs at 66 measurement points located in the airation galleries of these mines. Within the limitations of this study, the atmospheric radon level in the Carboniferous Outcrops, in general, was found to be around 102 Bq/m3 (average radon levels at the measuring points ranged from 10 to 502 Bq/m3). This average value is well below the value of 1000 Bq/m3 which is accepted limit by Turkish Atomic Energy Authority for workplaces.

The statistical evaluation within the scope of our study was made on the average radon values. The averages obtained from the measurement points (198 mean values, 5 of them were lost, were analyzed statistically) during the winter, spring and summer seasons for 5 mines. In general, the variation of radon concentration was found to be statistically significant for both the season and the enterprise location (p <0.01). Kruskall-Wallis test was applied for comparing the radon concentration variation depending on the enterprise location for each season, and it was found that there was a statistically significant difference between the enterprise locations specifically for winter and spring seasons (p <0.01). However, this difference was not observed statistically for summer term (p> 0.01). On the other hand, the variations of seasonal radon concentrations in each enterprise were also evaluated by using Friedman test. Although the seasonal variation of radon concentration was statistically significant (p <0.01) for Armutçuk, Kozlu, Üzülmez, and Karadon no significant difference was established for Amasra coal mine(p> 0.01).

Lastly, the annual effective dose equivalents (AEDE) and the working level month (WLM) values were calculated for the miners as 0.62 mSv/year and 0.13 WLM/year, respectively. It was shown that, the average AEDE value, due to radon inhalation only, obtained by this study was lower than the worldwide estimated annual dose value (0.7 mSv/year) for coal mine workers. However, in the action plan presented by the International Commission on Radiological Protection (ICRP) to the reduce radon levels for indoor environment, it has been recommended that the AEDE limits are ranged from 3 to 10 mSv/year, and the WLM limit is defined as 2 WLM/year. When the average values obtained from our study for Carboniferous Outcrops according to AEDE and WLM limits are concerned, it can be said for the coal miners that, the radiological risk caused by radon is low and the ventilation of the galleries is sufficient.