فصل اول: پرتوزایی در منابع آب
۲
۱-۱ مقدمه
۲
۱-۲ آلودگی منابع آبی
۲
۱-۳ مواد پرتوزا
۲
۱-۳-۱ منابع پرتوزایی
۳
۱-۳-۲ پرتوزایی طبیعی
۴
۱-۳-۳ پرتوزایی مصنوعی
۴
۱-۴ پرتوزایی در منابع آب
۶
۱-۵ استانداردهای آب آشامیدنی
۹
۱-۶ تریتیم
۱۰
۱-۶-۱ خطرات تریتیم
۱۰
۱-۶-۲ منابع تولیدی تریتیم
۱۰
۱-۶-۲-۱ تریتیم طبیعی
۱۱
۱-۶-۲-۲ تریتیم مصنوعی
۱۳
۱-۷ مروری بر فعالیت های انجام گرفته در راستای آنالیز آلفا - بتا و تریتیم در نمونه های آبی برخی از نقاط جهان
۱۳
۱-۷-۱ اندازه گیری پرتوزایی آب در اسپانیا
۱۴
۱-۷-۲ اندازه گیری پرتوزایی آب در مکزیک
۱۵
۱-۷-۳ اندازه گیری پرتوزایی آب در یونان
۱۵
۱-۷-۴ اندازه گیری پرتوزایی تریتیم در منابع آبی کشور اسپانیا
۱۶
۱-۷-۵ اندازه گیری پرتوزایی تریتیم در آب های سطحی کشور روسیه
۱۷
۱-۷-۶ اندازه گیری پرتوزایی تریتیم آب های محیطی درکشور برزیل
۱۸
۱-۷-۷ اندازه گیری تریتیم در آب های سطحی و زیرزمینی کشور لهستان
۱۹
۱-۷-۸ اندازه گیری پرتوزایی آب های نوشیدنی بطری شده در اروپا
۱۹
۱-۷-۹ اندازه گیری پرتوزایی آب نوشیدنی در کشور ایتالیا
۲۰
۱-۷-۱۰ تعیین رادیوایزوتوپ های اورانیوم در نمونه آب آشامیدنی کشور لهستان
۲۰
۱-۷-۱۱ تعیین پرتوزایی اورانیوم در آب های زیرزمینی کشور برزیل
۲۰
۱-۷-۱۲ اندازه گیری پرتوزایی اورانیوم در آب های سطحی کشور اسپانیا
۲۱
۱-۷-۱۳ اندازه گیری پرتوزایی آب در کشور ترکیه
۲۱
۱-۷-۱۴ اندازه گیری پرتوزایی آب آشامیدنی شهر تهران
۲۲
۱-۷-۱۵ اندازه گیری رادیونوکلئیدهای مطرح در چشمه های شمال البرز
فصل دوم : روش های اندازه گیری
۲۵
۲-۱ مقدمه
۲۵
۲-۲ اندازه گیری تریتیم
۲۵
۲-۲-۱ اندازه گیری تریتیم در هوا
۲۶
۲-۲-۲ اندازه گیری تریتیم در سطح
۲۶
۲-۲-۳ ارزیابی پزشکی تریتیم
۲۶
۲-۲-۴ اندازه گیری تریتیم در نمونه های محیطی
۲۶
۲-۲-۵ اندازه گیری تریتیم در آب
۲۶
۲-۳ روش پایش تریتیم در آب
۲۷
۲-۳-۱ شمارش سوسوزن مایع
۲۸
۲-۳-۲ کوکتل های سوسوزن مایع غیر قابل اختلاط با آب
۲۹
۲-۳-۳ شمارش سوسوزن جامد
۲۹
۲-۳-۳-۱ آشکارساز سوسوزن پلاستیکی به شکل صفحات نازک
۳۱
۲-۳-۳-۲ سوسوزن جامد در سلول U شکل
۳۱
۲-۴ روش نمونه برداری تریتیم در آب
۳۲
۲-۵ روش شمارش سوسوزن مایع
۳۳
۲-۵-۱ نقش حلال
۳۴
۲-۵-۲ نقش مواد حل شونده نورزا
۳۴
۲-۶ عملکرد شمارنده سوسوزن مایع
۳۵
۲-۶-۱ مدرج سازی سیستم
۳۵
۲-۶-۲ ارزیابی عملکرد سیستم شمارنده سوسوزن مایع
۳۶
۲-۷ بهینه سازی عملکرد سیستم شمارنده سوسوزن مایع
۳۶
۲-۷-۱ بهینه سازی ناحیه شمارش
۳۶
۲-۷-۲ اندازه و نوع ویال
۳۷
۲-۷-۳ انتخاب کوکتل
۳۷
۲-۷-۴ زمان شمارش
۳۷
۲-۷-۵ کاهش زمینه
۳۸
۲-۸ عوامل تداخلی در شمارش سوسوزن مایع
۳۸
۲-۸-۱ منابع زمینه
۴۰
۲-۸-۱-۱زمینه حاصل از دستگاه
۴۰
۲-۸-۱-۲ زمینه حاصل از ویال
۴۲
۲-۸-۱-۳ زمینه حاصل از کوکتل
۴۲
۲-۸-۲ فرونشانی
۴۳
۲-۸-۳ حضور چندین هسته پرتوزا
۴۴
۲-۸-۴ نورتابی
۴۴
۲-۸-۵ بار ساکن
۴۵
۲-۸-۶ اثر دیواره
۴۵
۲-۹ روش های کاهش زمینه
۴۵
۲-۹-۱ افزایش حفاظ غیر فعال
۴۶
۲-۹-۲ آشکارسازهای محافظ فعال
۴۶
۲-۹-۳ الکترونیک تبعیض پالس
۴۶
۲-۹-۳-۱ تحلیلگر شکل پالس
۴۶
۲-۹-۳-۲ مقایسه دامنه پالس
۴۷
۲-۹-۴ کاهش زمینه در محیط شمارشی
۴۸
۲-۱۰ روش های تصحیح فرونشانی در شمارش سوسوزن مایع
۴۸
۲-۱۰-۱روش استاندارد داخلی
۴۸
۲-۱۰-۲ روش های توصیفی طیف نمونه
۲-۱۰-۲-۱نسبت کانال های نمونه
۴۸
۲-۱۰-۲-۱ نسبت کانال های نمونه
۴۹
۲-۱۰-۲-۲ ترکیب روش استاندارد داخلی و نسبت کانال های نمونه
۴۹
۲-۱۰-۲-۳ فاکتورهای مشخصه فرونشانی طیف نمونه
۴۹
۲-۱۰-۳ روش استاندارد خارجی
۴۹
۲-۱۰-۴ روش DPM مستقیم
۴۹
۲-۱۱ اندازه گیری آلفا و بتا
۵۰
۲-۱۱-۱ سیستم های آشکارسازی آلفا
۵۰
۲-۱۱-۱-۱ اتاقک یونیزاسیون گازی
۵۰
۲-۱۱-۱-۲ شمارنده تناسبی گازی
۵۰
۲-۱۱-۱-۳ شمارنده سوسوزنی
۵۱
۲-۱۱-۱-۴ آشکارساز نیمه رسانا
۵۱
۲-۱۱-۲ آشکارسازهای اندازه گیری بتا
۵۳
۲-۱۱-۳ اندازه گیری مجموع آلفا – بتا توسط شمارنده تناسبی
۲-۱۱-۳-۱ عوامل تداخلی در اندازه گیری آلفا و بتا توسط آشکارساز تناسبی
۵۳
۲-۱۱-۳-۱ عوامل تداخلی در اندازه گیری آلفا و بتا توسط آشکارساز تناسبی
۵۴
۲-۱۱-۴ آشکارسازهای سیلیکونی ذرات باردار
۵۵
۲-۱۱-۴-۱ عوامل موثر در بازدهی و قدرت تفکیک
۵۵
۲-۱۱-۴-۲ عوامل موثر برآلودگی آشکارساز و چشمه
فصل سوم: سیستم های اندازه گیری
۵۷
۳-۱مقدمه
۵۷
۳-۲ سیستم اندازه گیری تریتیم
۵۸
۳-۲-۱ مدار همزمانی
۵۸
۳-۲-۲ مدار تحلیلگر شکل پالس
۵۹
۳-۲-۳ مدار مقایسه کننده دامنه پالس
۵۹
۳-۲-۴پردازش پالس
۵۹
۳-۳ سیستم اندازه گیری همزمان آلفا- بتا
۶۰
۳-۳-۱ مدرج سازی شمارنده تناسبی
۶۲
۳-۳-۲ تنظیم سطح خودکار آلفا
۶۲
۳-۳-۳ بازبینی زمینه شمارنده
۶۲
۳-۴ سیستم طیف نگاری آلفا
۶۳
۳-۴-۱ مدرج سازی انرژی سیستم طیف نگاری آلفا
۶۵
۳-۵ محاسبه کمترین پرتوزایی قابل آشکارسازی
۶۹
۳-۶ محاسبات کمینه پرتوزایی قابل آشکارسازی سیستم های اندازه گیری
۷۱
۳-۷ محاسبه پرتوزایی آلفا-بتا
۷۲
۳-۸ محاسبه پرتوزایی تریتیم
فصل چهارم: روش تحقیق
۷۵
۴-۱ مقدمه
۷۵
۴-۲ انواع روش های نمونه برداری
۷۵
۴-۲-۱ نمونه برداری کامل
۷۵
۴-۲-۲ نمونه برداری تجربی
۷۶
۴-۲-۳ نمونه برداری تصادفی ساده
۷۶
۴-۲-۴ نمونه برداری سامان یافته
۷۷
۴-۲-۵ نمونه برداری طبقه بندی شده
۷۸
۴-۳ نمونه برداری
۷۸
۴-۳-۱ نحوه انتخاب مناطق نمونه برداری
۸۱
۴-۳-۲ ملاحظات نمونه برداری
۸۱
۴-۳-۲-۱ ظروف نمونه برداری
۸۱
۴-۳-۲-۲ نگهداری نمونه
۸۱
۴-۳-۲-۳ تصفیه نمونه
۸۲
۴-۳-۳ مراحل نمونه برداری
۸۳
۴-۳-۳-۱ نحوه جمع آوری نمونه ها
۴-۴ فراوری و آماده سازی نمونه های مورد آنالیز تریتیم
۸۳
۴-۴ فراوری و آماده سازی نمونه های مورد آنالیز تریتیم
۸۳
۴-۴-۱ روش فراوری نمونه
۸۴
۴-۴-۲ روش تقطیر
۸۶
۴-۴-۳ تهیه استاندارد بازدهی
۸۶
۴-۴-۳-۱ مراحل ساخت چشمه استاندارد بازدهی
۸۹
۴-۴-۳-۲ تهیه نمونه های استاندارد بازدهی
۸۹
۴-۴-۴ تهیه چشمه استاندارد راندمان تقطیر
۹۰
۴-۴-۴-۱ مراحل ساخت چشمه استاندارد راندمان تقطیر
۹۰
۴-۴-۴-۲ تهیه نمونه های استاندارد محاسبه راندمان تقطیر
۹۰
۴-۴-۵ آماده سازی نمونه جهت آنالیز آلفا – بتا
۹۱
۴-۴-۵-۱ روش آماده سازی نمونه
۹۳
۴-۴-۵-۲ محاسبه بازدهی روش تبخیر
۹۴
۴-۴-۵-۳ مدرج سازی بازدهی برحسب ضخامت سطحی نمونه های آلفا
فصل پنجم: نتایج اندازه گیری
۹۷
۵-۱ مقدمه
۹۷
۵-۲ آنالیز تریتیم
۱۰۱
۵-۳ اندازه گیری پرتوزایی کل آلفا و بتا در سیستم تناسبی
۱۰۸
۵-۴ اندازه گیری پرتوزایی آلفا توسط سیستم طیف نگاری
۱۱۸
۵-۵ نتیجه گیری
۱۱۹
۵-۶ پیشنهادات
پیوست(۱)
۱۲۰
مراجع
۱۲۲
فهرست شکل ها:
شکل (۱-۱): منابع پرتوزایی و توزیع متوسط پرتوگیری
۴
شکل (۱-۲): طرح آنالیز آلفا و بتا
۸
شکل (۲-۱): آشکارساز سوسوزن پلاستیکی صفحه ای شکل
۳۰
شکل (۲-۲): اندرکنش تابش پرتوزا و کوکتل سوسوزنی و ثبت شمارش
۳۳
شکل (۲-۳): مراحل جذب انرژی ذره پرتوزا توسط مولکول حلال تا بازگسیل فوتون نوری
۳۴
شکل (۲-۴): وابستگی کمینه حد آشکارسازی به حجم اختلاط کوکتل و آب
۳۷
شکل (۲-۵): تغییر کمینه حد آشکارسازی تریتیم با افزایش زمان شمارش در نمونه ای به حجم ۱۰ میلی لیتر در سیستمی به بازدهی ۳۵%
۳۸
شکل (۲-۶): پالس نوعی حاصل از رخداد الف) غیرقابل فرونشانی و ب) قابل فرونشانی
۴۰
شکل (۲-۷ ): ویال های۲۰ میلی لیتری پلی اتیلنی با روکش تفلونی
۴۱
شکل (۲-۸ ): ویال ۲۰ میلی لیتری شیشه ای با پتاسیم پایین
۴۲
شکل (۲-۹): زمان تاثیر عوامل فرونشانی رنگ وشیمیایی در فرایند سوسوزنی
۴۳
شکل (۲-۱۰): تغییرات طیف انرژی نمونه ای استاندارد با افزایش مقدار فرونشانی
۴۳
شکل (۲-۱۱): تداخل طیف انرژی تریتیم و کربن-۱۴
۴۴
شکل (۲-۱۲): نمایش مقایسه گر دامنه پالس
۴۷
شکل (۲-۱۳): طیف دیفرانسیلی ارتفاع پالس و منحنی شمارش چشمه مخلوط آلفا – بتا در آشکارساز تناسبی
۵۳
شکل (۳-۱): حفاظ فعال و غیر فعال سیستم Wallac Quantulus
۵۸
شکل (۳-۲) : نمونه ای از منحنی مدرج سازی بازدهی بتا بر حسب ولتاژ کار
۶۱
شکل(۳-۳): سیستم طیف نگاری آلفا
۶۳
شکل(۳-۴): توزیع مقادیر : الف) هیچ پرتوزایی موجود نباشد و ب) پرتوزایی واقعی موجود باشد. حد بحرانی را نشان می دهد.
۶۷
شکل (۴-۱): نمونه برداری تصادفی ساده
۷۶
شکل (۴-۲): نمونه برداری سامان یافته
۷۷
شکل (۴-۳): نقاط انتخاب شده اولیه در استان تهران به همراه نقاط نمونه برداری نهایی
۷۹
شکل (۴-۴): مناطق نمونه برداری در استان تهران
۸۰
شکل (۴-۵): مناطق نمونه برداری با نمایش مرز شهرستان ها
۸۰
شکل (۴-۶): ظروف نمونه برداری در محل چشمه
۸۲
شکل (۴-۷): افزودن اسید به نمونه آلفا - بتا
۸۳
شکل (۴-۸): اندازه گیری pH نمونه آلفا - بتا
۸۳
شکل (۴-۹): سیستم تقطیر جهت فراوری نمونه های آنالیز تریتیم
۸۵
شکل (۴-۱۰): اندازه گیری وزن ویال توسط ترازو
۸۵
شکل (۴-۱۱): مخلوط نمونه و محلول سوسوزن مایع قبل از تکان دادن
۸۶
شکل (۴-۱۲): برداشت ردیاب تریتیم از ویال
۸۷
شکل (۴-۱۳): افزودن ردیاب به بالن ۲۵۰ میلی لیتری
۸۷
شکل (۴-۱۴): رقیق سازی چشمه توسط آب مقطر تقطیر شده
۸۸
شکل (۴-۱۵): چشمه های استاندارد بازدهی
۸۹
شکل (۴-۱۶): تبخیر نمونه توسط لامپ فرو سرخ
۹۲
شکل (۴-۱۷): نمونه تبخیر شده
۹۳
شکل (۵-۱): منحنی فرونشانی استاندارد خارجی
۹۹
شکل(۵-۲): منحنی مدرج سازی بازدهی آلفا ( ) برحسب ضخامت سطحی در آشکارساز تناسبی
۱۰۳
شکل(۵-۳): منحنی مدرج سازی بازدهی بتا( ) برحسب ضخامت سطحی در آشکارساز تناسبی
۱۰۳
شکل(۵-۴): منحنی برازش خطای استاندارد بازدهی آلفا برحسب بازدهی آلفا نمونه های استاندارد در سیستم آشکارساز تناسبی
۱۰۴
شکل(۵-۵): منحنی برازش خطای استاندارد بازدهی بتا برحسب بازدهی بتا نمونه های استاندارد در سیستم آشکارساز تناسبی
۱۰۵
شکل (۵-۶):منحنی مدرج سازی بازدهی آلفا ( )برحسب ضخامت سطحی در سیستم طیف نگاری آلفا
۱۱۰
شکل(۵-۷): منحنی برازش خطای استاندارد بازدهی آلفا برحسب بازدهی آلفا نمونه های استاندارد در سیستم طیف نگاری آلفا
۱۱۱
شکل (۵-۸): مراحل پایش پرتوزایی ذرات آلفا گسیل در آب
۱۱۶
فهرست جدول ها:
جدول (۱-۱): متوسط دوز حاصل از منابع پرتوزای طبیعی
۳
جدول (۱-۲): رادیونوکلئیدهای مصنوعی و طبیعی در آب آشامیدنی
۶
جدول (۱-۳): حد شاخص تریتیم در چند کشور
۹
جدول (۱-۴): ویژگی های ترمودینامیکی اکسید ایزوتوپ های هیدروژن
۱۰
جدول(۱-۵): بهره ی شکافت تریتیم
۱۲
جدول (۱-۶): سطح مقطع موثر واکنش نوترون با عناصر سبک که منجر به تولید تریتیم می شود
۱۲
جدول (۱-۷): روش تحلیل، بازدهی، زمینه ، آشکارساز و کمینه پرتوزایی قابل آشکارسازی
۱۴
جدول (۱-۸): پرتوزایی نمونه فاضلاب Maquixco
۱۵
جدول (۱-۹): پرتوزایی تریتیم در نمونه آب رودخانه دانوب به دو روش تقطیر و غنی سازی
۱۶
جدول (۱-۱۰): پرتوزایی تریتیم در سایر منابع آب به روش غنی سازی الکترولیتی
۱۶
جدول (۱-۱۱): متوسط پرتوزایی تریتیم در ۱۴ ایستگاه محیطی برزیل
۱۸
جدول (۱-۱۲): مجموع پرتوزایی آلفا، بتا و اورانیوم در نمونه آب نوشیدنی بطری شده
۱۹
جدول (۱-۱۳): نتایج آنالیز آب های زیرزمینی کشور برزیل
۲۰
جدول (۱-۱۴): کمینه، بیشینه و متوسط پرتوزایی ایزوتوپ های اورانیوم در آب سطحی اسپانیا
۲۱
جدول(۱-۱۵): پرتوزایی آلفا-بتا در آب نوشیدنی کشور ترکیه
۲۱
جدول (۱-۱۶): نتایج اندازه گیری پرتوزائی کلی آلفا و بتا در نمونه های آب آشامیدنی شهر تهران
۲۲
جدول (۱-۱۷): پارامترهای سیستم شمارنده سوسوزن مایع و شمارنده تناسبی
۲۲
جدول (۱-۱۸): مقایسه نتایج اندازه گیری آلفا و بتا به دو روش شمارش سوسوزن مایع و شمارش رسوب خشک شده توسط سیستم شمارنده تناسبی
۲۳
جدول (۲-۱): برد ذره بتا تریتیم
۲۵
جدول(۲-۲): بازدهی بدست آمده با استفاده از چهار نوع کوکتل سوسوزن مایع در حالت غیر اختلاط با مایع
۲۸
جدول(۲-۳): حساسیت آشکارسازهای سوسوزن پلاستیکی مختلف در اندازه گیری تریتیم در آب
۳۰
جدول (۲-۴): کاهش کمینه پرتوزایی قابل اندازه گیری با افزایش مدت زمان شمارش در سلول U شکل
۳۱
جدول(۲-۵): تاثیر محدوده شمارشی، نوع و اندازه ویال در شمارش سوسوزن مایع
۳۶
جدول (۳-۱): احتمال صحت انحراف های بدست آمده توسط توزیع گاوسی
۶۷
جدول (۴-۱): چشمه های استاندارد بازدهی
۸۸
جدول (۴-۲): مشخصه نمونه های استاندارد بازدهی
۸۹
جدول(۴-۳): مشخصه چشمه های استاندارد راندمان تقطیر
۹۰
جدول (۵-۱): نتایج شمارش نمونه زمینه در بازه زمانی ۵۰۰ دقیقه
۹۷
جدول (۵-۲): نتایج شمارش نمونه های استاندارد بازدهی
۹۸
جدول (۵-۳): نتایج شمارش نمونه های راندمان تقطیر
۹۸
جدول (۵-۴): پارامترهای اندازه گیری پرتوزایی تریتیم در ویال شیشه ای توسط سیستم سوسوزن مایع Quantulus
۹۹
جدول (۵-۵): نتایج شمارش نمونه های محیطی
۱۰۰
جدول (۵-۶): آهنگ شمارش زمینه و بازدهی روش تبخیر
۱۰۱
جدول (۵-۷): بازدهی نمونه های استاندارد آلفا با پرتوزایی برابر و ضخامت سطحی مختلف در آشکارساز تناسبی
۱۰۱
جدول (۵-۸): بازدهی نمونه های استاندارد بتا با پرتوزایی برابر و ضخامت سطحی مختلف
۱۰۲
جدول (۵-۹):کمینه پرتوزایی قابل آشکارسازی آلفا و بتا در سیستم تناسبی
۱۰۲
جدول (۵-۱۰): پرتوزایی کل آلفا در نمونه های آب زیرزمینی
۱۰۵
جدول (۵-۱۱): پرتوزایی کل بتا در نمونه های آب زیرزمینی
۱۰۶
جدول (۵-۱۲): محدوده کانال انرژی رادیونوکلئیدهای مورد آنالیز
۱۰۹
جدول (۵-۱۳): بازدهی نمونه های استاندارد آلفا با پرتوزایی برابر و ضخامت سطحی مختلف در سیستم طیف نگاری آلفا
۱۰۹
جدول (۵-۱۴): کمینه پرتوزایی قابل آشکارسازی در سیستم طیف نگاری آلفا با بیشینه بازدهی۰۴/۱۶%
۱۱۰
جدول(۵-۱۵): نتایج طیف نگاری آلفا
۱۱۲
جدول(۵-۱۶): پرتوزایی کلی آلفا و بتا در نمونه آب استان تهران
۱۱۴
جدول (۵-۱۷) نتایج آنالیز رادیوم-۲۲۶ در ۵ نمونه با پرتوزایی بالا
۱۱۶
جدول (۵-۱۸): بازه تغییرات پرتوزایی رادیونوکلئیدهای مورد آنالیز در آب زیرزمینی استان تهران
۱۱۷
جدول (۵-۱۹): پرتوزایی رادیوم-۲۲۶، توریم-۲۳۲، اورانیوم-۲۳۴و ۲۳۸ در منابع آب نوشیدنی چند کشور
۱۱۷