Geri Dön

Gebze bölgesinde kullanılan bazı yapı malzemelerinde doğal radyoaktivite seviyelerinin belirlenmesi, SEM/EDS analizleri, toprak ve suda radon gazı ölçümü

Determination of natural radioactivity levels in some construction materials used in the Gebze region, SEM/EDS analyses, and measurement of radon gas in soil and water

PDF İndir

  1. Tez No: 947298
  2. Yazar: AYŞE SEDA KARTAL
  3. Danışmanlar: PROF. DR. FİLİZ ERTUĞRAL YAMAÇ
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2025
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Sakarya Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 189

Özet

Günlük yaşamın büyük bir bölümünü kapalı alanlarda geçiren bireyler, yapı malzemelerinden kaynaklanan radyasyon enerjisinin sağlık üzerindeki etkilerini deneyimlemektedir. Doğal radyoaktivite, inşaat sektöründe kullanılan malzemelerin içeriğinde bulunan uranyum, toryum, potasyum ve bu elementlerin bozunma ürünleri ile doğrudan bağlantılıdır. Bu malzemelerde var olan uranyum ve toryum, bozunma süreçleri sonucunda radyoaktif gazlar üreterek iç mekanlarda birikme riski oluşturur. Uzun süreli maruz kalma, bireylerin sağlığı üzerinde olumsuz etkiler bırakabilir. Bu araştırmanın hedefi, inşaat malzemelerindeki doğal radyoaktivite seviyelerinin belirlenmesi yöntemlerini çok boyutlu bir şekilde analiz etmek ve bu radyoaktivitenin insan sağlığı üzerindeki muhtemel etkilerini analiz etmektir. Bu çalışmada Kocaeli Gebze (Merkez, Köseler köyü, Tavşanlı köyü, Pelitli Köyü, Çayırova, Dilovası, Hereke) bölgesinin jeolojik ve sanayi yapısı göz önünde bulundurularak, inşaat sektöründe kullanılan çeşitli yapı malzeme örneklerindeki doğal radyonüklid konsantrasyonları (40K, 232Th ve 238U)“ 3x3 NaI (TI)”detektörlü gama spektroskopisi kullanılarak belirlenmiştir. Bunun için Gebze ilçesinin 9 ayrı bölgesinden temin edilen 17 (Tuğla, Ateş tuğla, İzolasyon tuğla, Kiremit, Kalsit, Alçı (Saten, Kartonpiyer) , Seramik , Dolamit , Granit , Çimento , Kireç taşı , Sıva , Ytong (gaz beton) ,Mermer , Traventen , Derz) farklı yapı malzemeden oluşan toplam 32 örneğin doğal radyoaktivite seviyeleri 40K için 1460 keV , 232Th için 2610 keV (208Tl) ve 238U için 1760 keV (214Bi) enerji değerlerine sahip gama ışınları kullanılarak Sakarya Üniversitesi laboratuvarında analiz edilmiştir. Ölçümü yapılan yapı malzemesi örneklerinde 40K ,238U ve232Th aktivite konsantrasyonları sırasıyla 32 - 199 Bq.kg-1 , 10,6 - 39 Bq.kg-1 ve 9,8 - 152,3 Bq.kg-1 aralığında ölçülmüştür. Ayrıca çalışmada 40K , 238U ve 232Th aktivite değerlerinin halk sağlığına etkilerini değerlendirmek amacıyla; yapı içerisinde ve dışarısında soğurulan doz oranı (Dout , Din) , yıllık etkin doz eşdeğeri (AED) , radyum eşdeğer aktivitesi(Raeq), gama ineksi (Iɣ) , alfa indeksi (Iα) ve iç ve dış tehlike indeksi (Hex , Hin) için ortalama değerlerde hesaplanmıştır. Ayrıca bazı yapı malzemelerinin yüzey morfolojisi ile elementel bileşimini ortaya koymak amacıyla Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ve Enerji Dağılımlı X-Işını Spektroskopisi (EDS) analizleri gerçekleştirilmiştir. SEM görüntüleri ile malzemelerin gözeneklilik düzeyleri, yüzey pürüzlülüğü ve mikroyapı özellikleri değerlendirilirken; EDS analizleri örneklerin elementel kompozisyonları belirlenmiştir. Elde edilen bulgular, yapı malzemelerinin içerdiği mineral fazları ve radyoaktif elementlerle ilişkili yapısal özelliklerin çok boyutlu analizine olanak sağlamıştır. Yapı malzemesi örneklerinin (granit , mermer , gaz beton , seramik , ateş tuğlası , tuğla , izolasyon tuğla ve kiremit) radyasyon zayıflatma özellikleri , 1173 keV ve 1332 keV enerjili gama ışınları kullanılarak belirlenmiş ve toplam doğrusal zayıflama katsayıları (μ, cm⁻¹) hesaplanmıştır. Ölçümler sonucunda, 1173 keV için zayıflama katsayılarının 0,08 – 0,135 cm⁻¹ ; 1332 keV için ise 0,013 – 0,156 cm⁻¹ aralığında değiştiği belirlenmiştir. İncelenen yapı malzemelerinin zayıflama katsayılarının normal betonlara kıyasla daha düşük olduğu, dolayısıyla gama ışınlarına karşı daha sınırlı bir soğurma kapasitesine sahip oldukları tespit edilmiştir. Ana çalışma, yapı malzemeleri üzerine odaklanmakla birlikte, maden alanlarına yakın bölgelerden alınan toprak örneklerinde radon gazı konsantrasyonu ölçümleri yapılmış, bunun yanı sıra Gebze merkezi ve çevresindeki köylerden alınan su örneklerinde de radon gazının konsantrasyonu incelenmiştir. Bu ölçümler, bölgedeki doğal radyasyon yükünün genel değerlendirmesine katkı sağlamıştır. Çalışmada yapı malzemesi, toprak ve su numuneleri için ulaşılan bulgular literatürdeki benzer sonuçlarla ve dünya ortalama değerleri ile karşılaştırılmış olup çalışmada incelenen tüm örneklerin insan sağlığı açısından radyolojik tehlike oluşturmayacağı görülmüştür.

Özet (Çeviri)

The fact that individuals spend a significant portion of their daily lives indoors highlights the impact of radiation energy emitted from building materials on public health. Natural radioactivity is directly associated with the presence of uranium, thorium, potassium, and their decay products within the composition of materials commonly used in the construction sector. Uranium and thorium contained in these materials, through their decay processes, generate radioactive gases that carry a potential risk of accumulation in indoor environments. Prolonged exposure to such radioactive substances may leave detrimental effects on human health over time. The primary objective of this study is to conduct a comprehensive analysis of methods for determining the levels of natural radioactivity in construction materials, and to assess the potential health impacts associated with this exposure. Recognizing the significance of natural radionuclides in contributing to indoor radiation levels, this research aims to provide a multidimensional evaluation of both material properties and their implications for human health. Within the scope of the study, the geological and industrial characteristics of the Kocaeli-Gebze region (including central Gebze, Köseler Village, Tavşanlı Village, Pelitli Village, Çayırova, Dilovası, and Hereke) were taken into account. Various building material samples collected from these areas were analyzed for natural radionuclide concentrations, specifically focusing on potassium-40 (⁴⁰K), thorium-232 (²³²Th), and uranium-238 (²³⁸U). These concentrations were determined using a 3×3 inch NaI(Tl) scintillation detector coupled with a gamma spectrometry system. In total, 32 samples were obtained from 9 different locations within the Gebze district, comprising 17 distinct types of construction materials, such as bricks, fire bricks, insulation bricks, roof tiles, calcite, plaster (satin and gypsum board types), ceramics, dolomite, granite, cement, limestone, plaster coating, autoclaved aerated concrete (gas concrete), marble, travertine, and tile joint materials. The activity concentrations were measured at characteristic gamma energies of 1460 keV for ⁴⁰K, 2610 keV for ²³²Th (via ²⁰⁸Tl decay), and 1760 keV for ²³⁸U (via ²¹⁴Bi decay), using laboratory facilities at Sakarya University. The measured activity concentrations in the building materials were found to vary within the ranges of 32–199 Bq/kg for ⁴⁰K, 10.6–39 Bq/kg for ²³⁸U, and 9.8–152.3 Bq/kg for ²³²Th. Furthermore, in order to evaluate the implications of these radioactivity levels on public health, several radiological hazard indices were calculated, including the absorbed dose rate indoors (Din) and outdoors (Dout), the annual effective dose equivalent (AED), the radium equivalent activity (Raeq), the gamma activity index (Iγ), the alpha activity index (Iα), and the internal and external hazard indices (Hin and Hex). Furthermore, in order to determine the surface morphology and elemental composition of certain building materials, Scanning Electron Microscopy (SEM) and Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS) analyses were conducted. Through SEM imaging, the pore structures, surface roughness, and microstructural characteristics of the materials were examined, whereas the EDS technique was employed to identify their elemental compositions. The results enabled a comprehensive evaluation of the mineral phases and structural properties associated with radioactive constituents within the materials. In addition to the determination of natural radioactivity levels, the radiation attenuation properties of selected building materials — including granite, marble, autoclaved aerated concrete, ceramic, fire brick, regular brick, insulation brick, and roof tile — were also assessed. Measurements were conducted using gamma rays of energies 1173 keV and 1332 keV, and the total linear attenuation coefficients (μ, cm⁻¹) were calculated. The attenuation coefficients were found to range from 0.08 to 0.135 cm⁻¹ for 1173 keV and from 0.013 to 0.156 cm⁻¹ for 1332 keV gamma energies. Compared to standard concrete, the building materials examined in this study demonstrated lower attenuation capabilities, indicating a relatively limited ability to absorb gamma radiation. Understanding the natural radioactivity levels of construction materials is of critical importance, as these materials constitute the primary sources of indoor exposure to gamma radiation. The accumulation of radioactive gases, particularly radon, within enclosed environments elevates the background radiation dose received by occupants, thereby emphasizing the necessity for comprehensive assessments of construction-related radiological parameters. Moreover, the evaluation of radiological indices provides essential insights into the potential risks posed by building materials. The radium equivalent activity (Raeq) serves as a consolidated parameter representing the combined activities of ⁴⁰K, ²³⁸U, and ²³²Th, and facilitates a direct comparison with internationally recommended safety thresholds. Similarly, the internal (Hin) and external (Hex) hazard indices offer a quantitative measure of the possible radiological hazards associated with prolonged exposure to materials containing natural radionuclides. The gamma activity index (Iγ) and alpha index (Iα) further contribute to the radiological risk assessment by specifically addressing the contributions of high-energy gamma emitters and alpha particle-emitting isotopes, respectively. In accordance with UNSCEAR (2000) and European Commission guidelines, all calculated indices for the analyzed samples in this study remained well within the permissible limits, corroborating the finding that the investigated building materials, soil, and water samples pose no significant radiological threat under typical usage scenarios. Although the primary focus of the research centered on building materials, complementary measurements were conducted on soil and water samples. Soil samples collected from areas in close proximity to mining activities were analyzed for radon gas concentrations, while water samples gathered from central Gebze and surrounding villages were similarly evaluated for radon levels. These additional assessments provided a broader understanding of the natural radiation burden within the region. In conclusion, this research highlights the importance of systematic radiological evaluations for construction materials, particularly in regions with diverse geological and industrial characteristics such as Gebze. The findings contribute to a growing body of knowledge that supports the safe use of building materials in residential and commercial infrastructure, while simultaneously addressing public health concerns related to natural radiation exposure. Furthermore, the inclusion of soil and water analyses enriches the regional radiation profile, providing a more holistic understanding of environmental radioactivity levels in the study area.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    282620

    Farklı kayaçlardan üretilen agregaların sıcak asfalt karışımlarında birlikte kullanılabilirliği

    Combined usage of aggregates from different lithologies in hot mix asphalt

    İBRAHİM SÖNMEZ

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2010

    Jeoloji Mühendisliğiİstanbul Üniversitesi

    Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ATİYE TUĞRUL

  2. Tez No

    574436

    Ilımlı-nemli iklim koşullarında keçe esaslı bitkilendirilmiş cephe sistemlerinin ısıl performansının değerlendirilmesi

    Evaluation of thermal performance of felt type vegetated facade systems under temperate-humid climate conditions

    ELİF ÖZER YÜKSEL

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    Mimarlıkİstanbul Teknik Üniversitesi

    Mimarlık Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AYŞE NİL TÜRKERİ

  3. Tez No

    848861

    Raylı sistemlerdeki titreşimlerin tarihi yapılar üzerindeki etkileri: Caferağa Medresesi örneği

    The effect of railway systems vibrations on historical buildings: example of Caferağa Madressa

    BETÜL YAZICI

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Deprem MühendisliğiGebze Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. FERİT ÇAKIR

  4. Tez No

    24541

    Erzurum ili merkez ilçede T.C. Ziraat bankası'nca kredilendirilen koyunculuk işletmelerinde ağılların yapısal ve planlama yönünden sorunları ve geliştirme olanakları üzerine bir araştırma

    Başlık çevirisi yok

    ERKAN AKGÜN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1992

    ZiraatAtatürk Üniversitesi

    Tarımsal Yapılar ve Sulama Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. TAHİR EKMEKYAPAR

  5. Tez No

    315079

    Rekombinant Escherichia coli soylarında penisilin asilaz ekspresyonunun akılcı tasarım ile iyileştirilmesi

    Improvement of penicillin g acylase expression by rational design in recombinant Escherichia coli strains

    ÖZLEM AKKAYA

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2012

    BiyoteknolojiGebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü

    Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. SALİHA İŞSEVER ÖZTÜRK

Geri Dön