سامانه مدیریت نشریات علمی دانشگاه کاشان

گل محمدی, سهند, نوریان بیدگلی, مجید, رمضانی مقدم آرانی, احمد. (1404). بررسی تاثیر شرایط شیمیایی محیط (pH) و زمان بر ضریب جذب پرتو گاما سنگ‌ها. سامانه مدیریت نشریات علمی, 14(2), 103-116. doi: 10.22052/rsm.2025.257296.1144
سهند گل محمدی; مجید نوریان بیدگلی; احمد رمضانی مقدم آرانی. "بررسی تاثیر شرایط شیمیایی محیط (pH) و زمان بر ضریب جذب پرتو گاما سنگ‌ها". سامانه مدیریت نشریات علمی, 14, 2, 1404, 103-116. doi: 10.22052/rsm.2025.257296.1144
گل محمدی, سهند, نوریان بیدگلی, مجید, رمضانی مقدم آرانی, احمد. (1404). 'بررسی تاثیر شرایط شیمیایی محیط (pH) و زمان بر ضریب جذب پرتو گاما سنگ‌ها', سامانه مدیریت نشریات علمی, 14(2), pp. 103-116. doi: 10.22052/rsm.2025.257296.1144
گل محمدی, سهند, نوریان بیدگلی, مجید, رمضانی مقدم آرانی, احمد. بررسی تاثیر شرایط شیمیایی محیط (pH) و زمان بر ضریب جذب پرتو گاما سنگ‌ها. سامانه مدیریت نشریات علمی, 1404; 14(2): 103-116. doi: 10.22052/rsm.2025.257296.1144

بررسی تاثیر شرایط شیمیایی محیط (pH) و زمان بر ضریب جذب پرتو گاما سنگ‌ها

مجله سنجش و ایمنی پرتو
دوره 14، شماره 2 - شماره پیاپی 54، شهریور 1404، صفحه 103-116    اصل مقاله (1.12 M)
نوع مقاله: مقاله پژوهشی
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22052/rsm.2025.257296.1144
نویسندگان
سهند گل محمدی1؛ مجید نوریان بیدگلی* 1؛ احمد رمضانی مقدم آرانی2
1گروه مهندسی معدن، دانشکده مهندسی، دانشگاه کاشان، کاشان، ایران
2گروه فیزیک هسته ای، دانشکده فیریک، دانشگاه کاشان، کاشان، ایران
چکیده
سنگ‌ها به‌عنوان موانع طبیعی، نقش مهمی در کاهش گسترش تشعشعات در سازه‌های دفن پسماندهای رادیواکتیو و همچنین داخل ساختمان‌های اداری و مسکونی دارند. لذا، پایداری عملکرد حفاظتی آن‌ها در برابر شرایط شیمیایی متغیر محیط طی زمان، اهمیت بالایی دارد. در این پژوهش، تأثیر شرایط شیمیایی محیط شامل مقادیر مختلفpH ، (3، ۴، ۶، ۹ و ۱۰) و زمان تماس محلول با نمونه تا ۲۴ ماه، بر ضریب جذب جرمی پرتو گاما چهار نوع سنگ طبیعی شامل گرانیت، تراورتن، مگنتیت و هورنبلند بررسی شده است. برای این منظور، از سه روش مکمل شامل؛ آزمایش تجربی با آشکارساز گایگر-مولر، شبیه‌سازی مونت‌کارلو با کد MCNPX و داده‌های پایگاه XCOM استفاده گردید. ابتدا ضریب جذب در شرایط خشک تعیین و سپس نمونه‌ها در محلول‌هایی با pH مختلف غوطه‌ور شدند. نتایج نشان داد مگنتیت با ضریب جذب حدود cm²/gr 062/0 به‌دلیل چگالی بالا و محتوای آهن (۷۲٪)، عملکرد حفاظتی بالایی را دارد، اما در محیط اسیدی (pH=3) این ضریب تا ۲۰ درصد کاهش می‌یابد. گرانیت با تغییرپذیری کمتر از ۱۰ درصد در دامنه pH مورد بررسی، پایدارترین سنگ و گزینه‌ای مناسب برای سازه‌های دفن عمیق است. در مقابل، تراورتن در محیط اسیدی به‌دلیل انحلال کلسیت، کاهش ۳۰ درصدی و هورنبلند در محیط قلیایی (pH=10) به‌دلیل تخریب شبکه سیلیکاتی، کاهش ۱۵ درصدی در ضریب جذب را نشان دادند. همچنین، زمان تماس با محلول‌ها اثری غیرخطی و محسوس بر کاهش توان حفاظتی سنگ‌ها دارد. همخوانی مناسب نتایج حاصل از روش‌های مختلف (با اختلاف کمتر از ۵ درصد)، دقت و قابلیت اعتماد یافته‌ها را تأیید می‌کند.
کلیدواژه‌ها
ضریب جذب جرمی؛ پرتو گاما؛ سنگ طبیعی؛ pHمحیط؛ زمان
مراجع
  1. X. Zhang, F. Ma, Z. Dai, J. Wang, L. Chen, H. Ling, M.R. Soltanian. Radionuclide transport in multi-scale fractured rocks: a review. J. Hazard. Mater. 424 (2022) 127550.
  2. K. B. Krauskopf. Radioactive Waste Disposal and Geology. vol. 1, Springer Science & Business Media, 2013.
  3. M. Tzortzis, H. Tsertos, S. Christofides, G. Christodoulides. Gamma-ray measurements of naturally occurring radioactive samples from Cyprus characteristic geological rocks. Radiat. Meas. 37 (3) (2003) 221–229.
  4. R. Battulwar, M. Zare-Naghadehi, E. Emami, J. Sattarvand. A state-of-the-art review of automated extraction of rock mass discontinuity characteristics using three-dimensional surface models. J. Rock Mech. Geotech. Eng. 13 (4) (2021) 920–936.
  5. F. Ugolini, G. Corti, A. Agnelli, F. Piccardi. Mineralogical, physical, and chemical properties of rock fragments in soil. Soil Sci. 161 (8) (1996) 521–542.
  6. G. H. Schön. Physical Properties of Rocks: Fundamentals and Principles of Petrophysics. Dev. Petrol. Sci. 65, Elsevier, 2015.
  7. S. Yagiz. The effect of pH of the testing liquid on the degradability of carbonate rocks. Geotech. Geol. Eng. 36 (4) (2018) 2351–2363.
  8. R. C. Ewing. Less geology in the geological disposal of nuclear waste. Science 284 (5414) (1999) 415–417.
  9. M. J. Apted, J. Ahn. Geological Repository Systems for Safe Disposal of Spent Nuclear Fuels and Radioactive Waste, Woodhead Publ., 2017.
  10. H. Tekin, E. Kavaz, M. Sayyed, O. Agar, M. Kamislioglu, E. Altunsoy Guclu, C. Eke. An extensive study on nuclear shielding performance and mass stopping power (MSP)/projected ranges (PR) of some selected granite samples. Radiat. Eff. Defects Solids 176 (3-4) (2021) 320–340.
  11. S. Gowda, S. Krishnaveni, T. Yashoda, T. Umesh, R. Gowda. Photon mass attenuation coefficients, effective atomic numbers and electron densities of some thermoluminescent dosimetric compounds. Pramana 63 (3) (2004) 529–541.
  12. N. Ekinci, N. Astam. Measurement of mass attenuation coefficients of biological materials by energy dispersive X-ray fluorescence spectrometry. Radiat. Meas. 42 (3) (2007) 428–430.
  13. G. Bhandal, K. Singh, R. Rani, V. Kumar. Energy absorption coefficients for 662 and 1115 keV gamma rays in some fatty acids. Appl. Radiat. Isot. 45 (3) (1994) 379–381.
  14. U. Çevik, H. Baltaş, A. Çelik, E. Bacaksız. Determination of attenuation coefficients, thicknesses and effective atomic numbers for CuInSe₂ semiconductor. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B 247 (2) (2006) 173–179.
  15. A. Akar, H. Baltaş, U. Çevik, F. Korkmaz, N. Okumuşoğlu. Measurement of attenuation coefficients for bone, muscle, fat and water at 140, 364 and 662 keV γ-ray energies. J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf. 102 (2) (2006) 203–211.
  16. V. Manjunathaguru, T. Umesh. Simple parametrization of photon mass energy absorption coefficients of H-, C-, N- and O-based samples of biological interest in the energy range 200–1500 keV. Pramana 72 (2) (2009) 375–387.
  17. O. Gurler, U. Akar Tarim. An investigation on determination of attenuation coefficients for gamma-rays by Monte Carlo method. J. Radioanal. Nucl. Chem. 293 (1) (2012) 397–401.
  18. N. Demir, U.A. Tarim, M.-A. Popovici, Z.N. Demirci, O. Gurler, I. Akkurt. Investigation of mass attenuation coefficients of water, concrete and bakelite at different energies using the FLUKA Monte Carlo code. J. Radioanal. Nucl. Chem. 298 (2) (2013) 1303–1307.
  19. S. Sharifi, R. Bagheri, S. Shirmardi. Comparison of shielding properties for ordinary, barite, serpentine and steel–magnetite concretes using MCNP-4C code and available experimental results. Ann. Nucl. Energy 53 (2013) 529–534.
  20. P. S. Kore, P.P. Pawar, Measurements of mass attenuation coefficient, effective atomic number and electron density of some amino acids. Radiat. Phys. Chem. 98 (2014) 86–91.
  21. V. Singh, N. Badiger, N. Kucuk. Assessment of methods for estimation of effective atomic numbers of common human organ and tissue substitutes: waxes, plastics and polymers. Radioprotection 49 (2) (2014) 115–121.
  22. V. Trunova, A. Sidorina, V. Kriventsov. Measurement of X-ray mass attenuation coefficients in biological and geological samples in the energy range of 7–12 keV. Appl. Radiat. Isot. 95 (2015) 48–52.
  23. A. Vejdani-Noghreiyan, E. Aliakbari, A. Ebrahimi-Khankook, M. Ghasemifard. Theoretical and experimental determination of mass attenuation coefficients of lead-based ceramics and their comparison with simulation. Nucl. Technol. Radiat. Prot. 31 (2) (2016) 142–149.
  24. S. M. Vahabi, M. Bahreinipour, M.S. Zafarghandi. Determining the mass attenuation coefficients for some polymers using MCNP code: A comparison study. Vacuum 136 (2017) 73–76.
  25. B. Bilmez, O. Toker, S. Alp, E. Öz, O. İçelli. A comparative study on applicability and efficiency of machine learning algorithms for modeling gamma-ray shielding behaviors. Nucl. Eng. Technol. 54 (1) (2022) 310–317.
  26. Q. Jin, L. Su, G. Montavon, Y. Sun, Z. Chen, Z. Guo, W. Wu. Surface complexation modeling of U (VI) adsorption on granite at ambient/elevated temperature: experimental and XPS study. Chem. Geol. 433 (2016) 81–91.
  27. Q. Fan, L. Hao, C. Wang, Z. Zheng, C. Liu, W. Wu. The adsorption behavior of U (VI) on granite, Environ. Sci. Process. Impacts 16 (3) (2014) 534–541.
  28. S. Yu, X. Wang, Y. Liu, Z. Chen, Y. Wu, Y. Liu, H. Pang, G. Song, J. Chen, X. Wang. Efficient removal of uranium (VI) by layered double hydroxides supported nanoscale zero-valent iron: A combined experimental and spectroscopic studies. Chem. Eng. J. 365 (2019) 51–59.
  29. K. Zhao, C. Chen, T. Cheng, J. Shang. Graphene oxide-facilitated uranium transport and release in saturated medium: effect of ionic strength and medium structure. Environmental Pollution 2019. 247: p. 668–677.
  30. K. Gückel, A. Rossberg, V. Brendler, H. Foerstendorf. Binary and ternary surface complexes of U (VI) on the gibbsite/water interface studied by vibrational and EXAFS spectroscopy. Chem. Geol. 326 (2012) 27–35.
  31. F. Adekola, M. Fédoroff, H. Geckeis, T. Kupcik, G. Lefèvre, J. Lützenkirchen, M. Plaschke, T. Preocanin, T. Rabung, D. Schild. Characterization of acid–base properties of two gibbsite samples in the context of literature results. J. Colloid Interface Sci. 354 (1) (2011) 306–317.
  32. SKB (Svensk Kärnbränslehantering AB), Long-Term Safety for the Final Repository for Spent Nuclear Fuel at Forsmark, SKB Report, 2011.
  33. R. Forster, T. Godfrey, MCNP – a general Monte Carlo code for neutron and photon transport, in: Monte-Carlo Methods and Applications in Neutronics, Photonics and Statistical Physics, Springer, 1985, pp. 33–55.
  34. J. Ródenas, A. Martinavarro, V. Rius, Validation of the MCNP code for the simulation of Ge-detector calibration. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A 450 (1) (2000) 88–97.
  35. S. A. Pozzi, E. Padovani, M. Marseguerra. MCNP-PoliMi: a Monte-Carlo code for correlation measurements. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A 513 (3) (2003) 550–558.
  36. M. Berger. J. Hubbell, Photon cross section on a personal computer (XCOM). Center for Radiation Research, NIST, MD 20899, USA, 1987.
آمار
تعداد مشاهده مقاله: 189
تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 67