Μελέτη Κατανομών σε Βάθος Ραδιοκαισίου και Φυσικών Ραδιοΐσοτόπων σε Δείγματα Εδαφών από τη Βόρεια Ελλάδα.

Transcript

1 Εθνικό & Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών Διπλωματική Εργασία Μελέτη Κατανομών σε Βάθος Ραδιοκαισίου και Φυσικών Ραδιοΐσοτόπων σε Δείγματα Εδαφών από τη Βόρεια Ελλάδα. Γιάννης Ιωαννίδης Τμήμα Φυσικής Επιβλέπων: Θεόδωρος Ι. Μερτζιμέκης Επίκουρος Καθηγητής ΑΘΗΝΑ 2013

2 ΠΕΡΙΛΗΨΗ Στην παρούσα εργασία μελετήθηκαν τα επίπεδα ραδιομόλυνσης 137 Cs σε εδάφη της Κεντρικής Ελλάδας, εξαιτίας του Πυρηνικού ατυχήματος στο Chernobyl στις 26 Απριλίου του Τα εδάφη αυτά είχαν δεχθεί στο παρελθόν τη μεγαλύτερη ποσότητα ραδιενέργειας και αυτό που έπρεπε να ερευνηθεί ήταν το κατά πόσο η επίπτωση αυτή παραμένει ακόμα, γνωρίζοντας πως το ραδιενεργό στοιχείο 137 Cs έχει χρόνο ημιζωής 30,07 χρόνια. Τα αποτελέσματα έδειξαν πως στις περισσότερες περιοχές, η ποσότητα 137 Cs είναι σχετικά υψηλότερη από το υπόβαθρο και εντοπίζεται στα πρώτα 2-5 cm (Αγιόφυλλο, Καρπερό και στα 2 δείγματα από το χωριό Ρίζωμα) ενώ στην Καλαμπάκα η περισσότερη ποσότητα Cs βρέθηκε να υπάρχει στα 14 cm κάτω από το έδαφος. ABSTRACT In the present paper, the levels of radiocontamination due to 137 Cs in soils of Central Greece, in comparison with the nuclear accident at Chernobyl in 1986, were studied experimentally. Radiocesium has 30,07 years of half-life, so its persistence of the radiocesium in these soils should be investigated. The results have shown that in most regions (Agiofyllo, Karpero and at the two samples of Rizoma) cesium is bound at the first 2-5 cm under the ground, while in Kalampaka Cesium was found 14 cm below ground.

3 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.1. Ραδιενέργεια στο Περιβάλλον Πηγές Ραδιενέργειας 1.2. Ραδιονουκλίδια Ραδιοκαίσιο 1.3. Ιονίζουσα Ακτινοβολία Βλάβες που προκαλεί η ιονίζουσα ακτινοβολία 1.4. Πυρηνικά Ατυχήματα Ατύχημα στον Πυρηνικό Αντιδραστήρα Νο 4 στο Chernobyl Η επίδραση του ατυχήματος στον Ελλαδικό χώρο Μελέτες για ύπαρξη ραδιενέργειας σε διάφορες περιοχές της Ελλάδας, μετά το πυρηνικό ατύχημα στο Chernobyl Αξιολόγηση εξωτερικής ραδιολογικής επίπτωσης σε περιοχές της Ελλάδας με αυξημένη φυσική ραδιενέργεια Μελέτες για ύπαρξη ραδιενέργειας σε περιοχές του εξωτερικού, μετά από το πυρηνικό ατύχημα στο Chernobyl Ατύχημα στον Πυρηνικό Σταθμό Fukhusima Daiichi στην πόλη Fukhusima της Ιαπωνίας 1.5. Μεγέθη Ραδιενέργειας Δόσης 1.6. Δόση που δεχόμαστε εξαιτίας της έκρηξης στο Chernobyl 1.7. Φασματομετρία ακτίνων Γ 1.8. Αλληλεπίδραση ακτινοβολίας με την ύλη Φωτοηλεκτρικό Φαινόμενο (Photoelectric Effect) Σκέδαση Compton (Compton Effect) Δίδυμη Γένεση (Pair Production) 1.9. Εξωτερικοί και Εσωτερικοί Ρυθμοί Δόσης σε διάφορα νησιά της Ελλάδας χρησιμοποιώντας IN-SITU Γ-Φασματοσκοπία Σκοπός της Εργασίας i

4 2. ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΜΕΘΟΔΟΣ 2.1. Δειγματοληψία Δειγμάτων 2.2. Προετοιμασία Δειγμάτων 2.3. Προσδιορισμός ραδιενεργών ιχνοστοιχείων σε δείγματα 3. ΣΥΛΛΟΓΗ ΚΑΙ ΑΝΑΛΥΣΗ ΦΑΣΜΑΤΩΝ 3.1. Για το Καρπερό Μέσο Δείγμα Καρπερού 3.2. Για το Αγιόφυλλο 3.3. Για το Ρίζωμα (1 ο Δείγμα) 3.4. Για το Ρίζωμα (2 ο Δείγμα) 3.5. Για την Καλαμπάκα 3.6. Για τους Γεωργανάδες 3.7. Υπόβαθρο 3.8. Δείγμα ΙΑΕΑ International Atomic Energy Agency s (IAEA) 4. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ-ΣΥΖΗΤΗΣΗ 4.1. Τιμές /sec*kg για το 137 Cs 4.2. Τιμές /sec*kg για το 214 Bi 4.3. Τιμές /sec*kg για το 40 K 4.4. Ενεργότητα για το 137 Cs 4.5. Ενεργότητα για το 214 Bi 4.6. Ενεργότητα για το 40 K 4.7. Κατά βάθος κατανομή για το 137 Cs στα διάφορα δείγματα 4.8. Κατά βάθος κατανομή για το 214 Bi στα διάφορα δείγματα 4.9. Κατά βάθος κατανομή για το 40 Κ στα διάφορα δείγματα 4.10 Σύγκριση αποτελεσμάτων με παλιότερες τιμές ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΑΝΑΦΟΡΕΣ 119 ii

5 1.ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.1. ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΕΙΑ ΣΤΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ H ραδιενέργεια στο περιβάλλον είναι δύο ειδών: φυσικής και ανθρωπογενούς προέλευσης. Η ακτινοβολία που υπάρχει στο περιβάλλον είναι και αυτή δύο ειδών: κοσμική (λόγω του βομβαρδισμού της γης με ιοντίζοντα σωματίδια από το διάστημα) και γήινη (εξαιτίας της ύπαρξης ραδιενεργών ισοτόπων στο στερεό φλοιό της γης). Όσον αφορά στη ραδιενέργεια που προέρχεται από ανθρώπινη δραστηριότητα, οφείλεται κυρίως σε διάφορες πυρηνικές δοκιμές, σε ατυχήματα που συνέβησαν σε πυρηνικούς αντιδραστήρες καθώς και σε ιατρικές δραστηριότητες με χρήση ραδιοφαρμάκων Πηγές Ραδιενέργειας [1] Οι πηγές ραδιενέργειας διακρίνονται σε εσωτερικές και σε εξωτερικές. ΕΞΩΤΕΡΙΚΕΣ ΠΗΓΕΣ ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΕΙΑΣ: Όσες πηγές ακτινοβολίας βρίσκονται έξω από το σώμα του ανθρώπου ονομάζονται εξωτερικές πηγές. Τέτοιες θεωρούνται η κοσμική ακτινοβολία και τα ραδιενεργά ισότοπα στην επιφάνεια της γης, στα οικοδομικά υλικά και στον αέρα. Κοσμική Ακτινοβολία: Ακτινοβολία η οποία προέρχεται από το βομβαρδισμό των ανώτερων στρωμάτων της ατμόσφαιρας με ιοντίζοντα σωματίδια. Η προέλευση αυτών των σωματιδίων είναι τόσο από το διάστημα όσο και από τον ήλιο. Από αυτά το 79% είναι πρωτόνια, το 20% είναι σωματίδια α και το υπόλοιπο 1% είναι ιόντα βαρέων μετάλλων. Καθώς εισέρχονται στην ατμόσφαιρα αλληλεπιδρούν με το οξυγόνο και το άζωτο στα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας και έτσι παράγεται δευτερογενής ακτινοβολία από ακτίνες γ, νετρόνια και ηλεκτρόνια. Αύξηση της κοσμικής ακτινοβολίας υφίσταται με την αύξηση του υψομέτρου από την επιφάνεια της γης. Η 1

6 δόση που δέχεται ένας άνθρωπος ο οποίος βρίσκεται σε υψόμετρο 1600 μέτρων είναι διπλάσια από τη δόση που δέχεται ένας άλλος άνθρωπος ο οποίος βρίσκεται στην επιφάνεια της θάλασσας. Ακτινοβολία από τη Γη: Τόσο στο στερεό φλοιό όσο και στην επιφάνεια της γης, υπάρχουν φυσικά ραδιενεργά ισότοπα. Αυτά που βρίσκονται στο φλοιό της γης εκπέμπουν ακτινοβολίες άλφα, βήτα και γάμμα. Ωστόσο εξαιτίας του γεγονότος ότι τα σωματίδια άλφα και βήτα αδυνατούν να διέλθουν από μικρά πάχη ύλης, το μέγιστο ποσοστό αυτών συγκρατείται από το ίδιο το έδαφος και τον αέρα και δεν φθάνει στο σώμα του ανθρώπου. Έτσι η ακτινοβολία γάμμα μπορεί να θεωρηθεί ως η μόνη αξιόλογη εξωτερική ακτινοβολία που δέχεται ο άνθρωπος από τη γη. ΕΣΩΤΕΡΙΚΕΣ ΠΗΓΕΣ ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΕΙΑΣ: Όσες πηγές ραδιενέργειας καταλήγουν στο εσωτερικό του σώματος με την αναπνοή και τη διατροφή ονομάζονται εσωτερικές πηγές. Σημαντική φυσική εσωτερική πηγή ραδιενέργειας είναι το ραδιενεργό φυσικό ισότοπο 40 Κ. Ο άνθρωπος παίρνει σημαντική ποσότητα καλίου από τη διατροφή, μέτα από μια σειρά γεγονότων που συμβαίνουν (τα φυτά αντλούν την απαιτούμενη ποσότητα καλίου από τη γη, τα ζώα αντλούν ποσότητα καλίου από τα φυτά μέσω της τροφής και ο άνθρωπος από τη διατροφή.) Άλλη μια σημαντική πηγή εσωτερικής ραδιενέργειας που δέχεται ο άνθρωπος είναι το 238 U. Αν η περιεκτικότητα του εδάφους σε 235 U είναι αρκετά υψηλή, τότε υπάρχει κίνδυνος εμφάνισης ραδονίου ( 222 Rn) το οποίο ανήκει στη ραδιενεργό σειρά του ουρανίου. Είναι ένα πολύ επικίνδυνο χημικό στοιχείο καθώς είναι κύριο υπεύθυνο για την εμφάνιση καρκίνου του πνεύμονα. Τα ραδιενεργά ισότοπα που παράγονται κατά την αποδιέγερση του ραδονίου, προσκολλώνται σε σωματίδια σκόνης και εισπνεόμενα επικάθονται στις πνευμονικές κυψελίδες, όπου παραμένουν και ακτινοβολούν για μεγάλα χρονικά διαστήματα. [2] 2

7 1.2. ΡΑΔΙΟΝΟΥΚΛΙΔΙΑ [3] Τα ραδιονουκλίδια συναντώνται στο περιβάλλον σε 3 κατηγορίες: Α) Πρωταρχικά: Υπήρχαν από τότε που δημιουργήθηκε η Γη και το Σύμπαν. Στη σημερινή εποχή έχουν επιζήσει ραδιονουκλίδια που ο χρόνος ημιζωής τους είναι μεγαλύτερος ή συγκρίσιμος με την ηλικία της Γης ( 40 Κ, 232 Th, 238 U). Β) Τεχνητά: Ραδιονουκλίδια που είναι αποτέλεσμα κυρίως ατομικών βομβών ή τυχαίας απελευθέρωσης από κάποιον πυρηνικο αντιδραστήρα. Τέτοια ραδιονουκλιδια είναι τα Ισότοπα C, Cl, I, Te, Xe, H, Cs, Pu. Γ) Ραδιονουκλίδια που προέρχονται από παραγωγή από κοσμική ακτινοβολία αλληλεπιδρώντας με Ο 2, Ν 2 ή Ar. Τέτοια ραδιονουκλίδια είναι τα εξής: 3 H, 7,10 Be, 14 C, 26 Al, 39 Ar. Τα περισσότερα από αυτά τα ραδιονουκλίδια βρίσκονται: στην ατμόσφαιρα σε υγρές και ξηρές συνθήκες ( 131 Ι, 137 Cs) στο έδαφος από μηχανική και χημική διάβρωση ( 210 Pb, 239 Pu, 240 Pu, 134 Cs, 137 Cs, 10 Be) Από όλα τα ραδιονουκλίδια που υπάρχουν στη φύση, σπουδαίο ενδιαφέρον παρουσιάζει το 137 Csκαι τα παράγωγά του ( 134 Cs, 135 Cs). Πιο συγκεκριμένα: Το 137 Cs έχει χρόνο ημιζωής 30 χρόνια είτε αυτό προέρχεται από ατομική βόμβα, είτε από έκρηξη στο Chernobyl, είτε είναι αποτέλεσμα ανθρωπογενούς αιτίας. Αντίθετα, ο χρόνος ημιζωής των παραγώγων του 137 Cs, εξαρτάται από τον τρόπο ``παραγωγής`` τους. Συγκεκριμένα: Cs που παράγεται από ατομική βόμβα: Χρόνος Ημιζωής = χρόνια Cs που παράγεται από την έκρηξη στο Chernobyl: Χρόνος Ημιζωής = 2.1 χρόνια 3

8 Φυσικώς δημιουργούμενα ραδιονουκλίδια υπάρχουν σε εδάφη γύρω από ανθρακωρυχεία στη Δυτική Μακεδονία. Στη συγκεκριμένη περιοχή, υπάρχει το Κέντρο Λιγνίτη Κεντρικής Μακεδονίας (Κ.Λ.Δ.Μ.), όπου εκεί υπάρχουν 4 εργοστάσια λιγνίτη που απελευθερώνουν στην ατμόσφαιρα γύρω στους τόνους/χρόνο ιπτάμενης τέφρας. Τρία ραδιονουκλίδια περιέχονται κατά τη διαδικασία ανάφλεξης άνθρακα, όπως ερευνήθηκε από το Κ.Λ.Δ.Μ. Τα ραδιονουκλίδια αυτά είναι 226 Ra, 228 Ra, 40 K. Βρέθηκαν σε αδιατάρακτο έδαφος, σε καλλιεργημένα εδάφη ακόμα και σε δείγματα τέφρας κατά την καύση λιγνίτη. [4] Από τις μελέτες που έχουν γίνει φαίνεται πως η χωρική διανομή των παραπάνω φυσικών ραδιονουκλιδίων σε εδάφη γύρω από τη λεκάνη της Δυτικής Μακεδονίας, δε δείχνει ένδειξη ύπαρξης μόλυνσης από ιπτάμενη τέφρα στα 0-20 cm του εδάφους Ραδιοκαίσιο Ένα από τα πιο επικίνδυνα νουκλίδια που μολύνουν το περιβάλλον, λόγω του σχετικά μεγάλου χρόνου ημιζωής του αλλά και του γεγονότος ότι προσβάλλει και τις τροφές, αφού εισέρχεται σε φυτά, ζώα και άλλους οργανισμούς είναι το 137 Cs, το οποίο έχει επίσης πολύ μεγάλο χρόνο ημιζωής. Στο έδαφος, η πλειοψηφία του 137 Cs παραμένει στα πρώτα 2-5 cm, οπότε είναι εύκολο να εισέλθει στην τροφική αλυσίδα μέσω της απορρόφησής του από τις ρίζες των φυτών. Το καίσιο ( 137 Cs ) έχει την ικανότητα να απορροφάται από ιζήματα αλλα και από χώμα εδάφους μέσα σε πολύ μικρό διάστημα από τη στιγμή της εναπόθεσής του. Συγκεκριμένα, από μετρήσεις που έγιναν σε ιζήματα λίμνης [5], παρατηρήθηκε ότι το ραδιοκαίσιο φτάνει γρήγορα (σε λιγότερο από 5 μέρες) σε βάθος το οποίο δεν ξεπερνά τα 3,5 cm. Η προσρόφηση του Cs εξαρτάται από συγκεντρώσεις κατιόντος. Η κατανομή συγκέντρωσης 137 Cs περιγράφεται από την εξής εμπειρική σχέση : C(x) = C (0)*exp( -λ x ) Όπου λ=(0, ,005) cm -1 4

9 (οι μετρήσεις έγιναν τις πρώτες 30 μέρες) 1.3. ΙΟΝΙΖΟΥΣΑ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ Εξαιτίας της μεγάλης ποσότητας ραδιονουκλιδίων που συναντάται στο περιβάλλον παρατηρείται και μια αυξημένη ποσότητα ακτινοβολίας. Η ακτινοβολία που κυρίως υπάρχει στο περιβάλλον είναι η Ιονίζουσα Ακτινοβολία. Η Ιονίζουσα Ακτινοβολία έχει τη δυνατότητα να διασπά τα άτομα δημιουργώντας θετικά πρωτόνια και αρνητικά ηλεκτρόνια. Επιπλέον προκαλεί βιολογικές βλάβες. Περιλαμβάνει ακτίνες-χ, ακτίνες-γ, σωματίδια α, σωματίδια β, νετρόνια. ΑΚΤΙΝΕΣ-Χ: Ακτίνες-Χ (ή ακτίνες Roentgen) ονομάζεται ένα τμήμα του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος που καταλαμβάνει την περιοχή με μήκος κύματος 10 nm-10 pm. Η ενέργειά τους είναι ικανή να προκαλέσει ιονισμό ατόμων και μορίων από αριθμό εσωτερικών ηλεκτρονίων. ΑΚΤΙΝΕΣ- γ: Οι Ακτίνες γ είναι πολύ επικίνδυνες και μπορούν πολύ εύκολα να διασπάσουν τις ουσίες των κυττάρων και να μεταλλάσσουν το DNA προκαλώντας το θάνατο σε σχεδόν όλους τους οργανισμούς που εκτίθενται σε αυτή. Σωματίδια α: [1] Έτσι ονομάζεται η σύζευξη δύο πρωτονίων και δύο νετρονίων. Η δομή αυτή έχει μηδενικό spin και μοιάζει με αυτήν ενός πυρήνα του ατόμου του He. Η εκπομπή σωματιδίων α παρατηρείται στην Πυρηνική Φυσική όταν ένας ασταθής πυρήνας εκπέμπει ένα σωματίδιο α για να οδηγηθεί στη μεταστοιχείωσή του σε κάποιον ελαφρύτερο πυρήνα. Σωματίδια β: [1] Ουσιαστικά έχουμε να κάνουμε με διάσπαση-β η οποία περιλαμβάνει δύο περιπτώσεις: 5

10 α) όταν ένας πυρήνας μεταστοιχειώνεται σε έναν άλλον με αυξημένο κατά ένα τον ατομικό του αριθμό (Ζ+1) και εκπέμπεται ένα σωμάτιο β-, που ονομάζεται νετρίνο (διάσπαση β- ) β) όταν ένας πυρήνας μεταστοιχειώνεται σε έναν άλλον με μειωμένο κατά ένα τον ατομικό του αριθμό (Ζ-1) και εκπέμπεται ένα σωμάτιο β+,που ονομάζεται αντινετρίνο. (διάσπαση β+ ) γ-διάσπαση: [1] Η μετάπτωση από μια διεγερμένη κατάσταση στη βασική (θεμελιώδη), συνοδεύεται από εκπομπή φωτονίου. Σε ορισμένες περιπτώσεις, οι διασπάσεις α και β αφήνουν πυρήνες σε διεγερμένη κατάσταση και ως εκ τούτου η γ- εκπομπή συνήθως είναι αποτέλεσμα αυτών των δύο διασπάσεων. Η β + διάσπαση, επιπροσθέτως, οδηγεί σε γ-ακτινοβολία 511 kev εξαιτίας της αντικατάστασης του ποζιτρονίου (e+) με ένα ηλεκτρόνιο (e-) Βλάβες που προκαλεί η ιονίζουσα ακτινοβολία Η ιονίζουσα ακτινοβολία μπορεί να προκαλέσει σημαντικές βλάβες. Σε μεγάλες ποσότητες προκαλεί καρκίνο και οδηγεί σε θάνατο μόλις τους επόμενους μήνες. Αντίθετα σε προσεκτικά ελεγχόμενες ποσότητες μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη θεραπεία καρκίνο. 6

11 1.4. ΠΥΡΗΝΙΚΑ ΑΤΥΧΗΜΑΤΑ Ατύχημα στον Πυρηνικό Αντιδραστήρα Νο 4 στο Chernobyl Εικόνα 1: Ο πυρηνικός αντιδραστήρας σήμερα Το πυρηνικό ατύχημα στο Chernobyl έγινε στις 26 Απριλίου 1986 στον Αντιδραστήρα Ν o 4 του Πυρηνικού Σταθμού Παραγωγής Ενέργειας. Ο πυρήνας του αντιδραστήρα τύπου RMBK-1000 (1000 ΜW ηλεκτρικής ενέργειας), ο οποίος είχε πυρηνικά καύσιμα με συνολικά τόνους ουράνιο, καταστράφηκε παντελώς. Η καταστροφή αυτή της κατασκευής του αντιδραστήρα, είχε ως αποτέλεσμα την απελευθέρωση στο περιβάλλον μιας τεράστιας ποσότητας ραδιενεργών ουσιών. Παρ ολον ότι μεγάλο ποσοστό των ραδιενεργών ουσιών (98%) παρέμεινε στην περιοχή του πυρηνικού αντιδραστήρα και σε απόσταση 80 χιλιομέτρων, πτητικές ραδιενεργές ουσίες ταξίδευσαν με τη βοήθεια του αέρα, σε μεγάλες αποστάσεις και μόλυναν περιοχές που βρίσκονταν πολλές χιλιάδες χιλιόμετρα μακριά.. [1,6] Μέρος αυτών των ραδιενεργών ουσιών μετακινήθηκε προς την Ελλάδα στην οποία τελικά έφτασε στις 5 Μαίου Έτσι αρκετές περιοχές της Μακεδονίας (π.χ. Νάουσα), της Θεσσαλίας (π.χ. Τρίκαλα, Καρδίτσα) δέχθηκαν αρκετά έντονη ραδιενεργή επίπτωση. [7] Εξαιτίας της έκρηξης αυτής επηρεάστηκε η υγεία εκατοντάδων χιλιάδων ανθρώπων, καθώς το περιβάλλον υπέστη μια μεγάλη επιβάρυνση από ραδιενέργεια. 26 χρόνια μετά το συγκεκριμένο ατύχημα παρατηρούνται στο περιβάλλον μεγάλα ποσά ραδιενεργών νουκλιδίων όπως 137 Cs. Ύστερα από μετρήσεις που έγιναν για την ποσότητα ραδιενεργού 137 Cs που υπάρχει σε αδιατάρακτο έδαφος, οι οποίες ξεκίνησαν το ένα χρόνο δηλαδή μετά την έκρηξη- και ολοκληρώθηκαν 7 χρόνια αργότερα (1994), έδειξαν πως η ποσότητα 7

12 του Cs παραμένει στα πρώτα 30,00 cm του εδάφους. Η συνολική εναπόθεση είναι γύρω στα 20 kbq/m 2 και περίπου το 80% αυτού βρίσκεται στα πρώτα 10 cm. [8] Η επίδραση του ατυχήματος στον Ελλαδικό Χώρο Με το πέρας του ατυχήματος στο Chernobyl, άρχισε συστηματική συλλογή και ανάλυση δειγμάτων έτσι ώστε να ανιχνευτούν τυχόν ραδιενεργά στοιχεία, τα οποία έχουν μεγάλο χρόνο ημιζωής και είναι πολύ πιθανό να βρίσκονται σε διάφορα σημεία του εδάφους της Ελλάδας. Για το λόγω αυτό, 1242 δείγματα χώματος σε βάθος 1 cm συλλέχθησαν την περίοδο Μαϊου Νοεμβρίου του [9] Η ανάλυση των 1242 δειγμάτων έγινε με τη βοήθεια της γ-φασματοσκοπίας, όπου οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν δύο ανιχνευτές Ge υψηλής ανάλυσης και αποδοτικότητας. Η φασματοσκοπική ανάλυση οδήγησε στον υπολογισμό συγκεντρώσεων 10 ραδιονουκλιδίων τα οποία απελευθερώθηκαν στην ατμόσφαιρα με την έκρηξη του αντιδραστήρα ( 137 Cs, 134 Cs, 125 Sb, 110 Ag, 95 Zr, 141 Ce, 144 Ce, 103 Ru, 106 Ru, 54 Mn). Η ανάλυση αυτή διήρκησε ούτε λίγο ούτε πολύ 7 χρόνια και είναι λογικό πως ραδιονουκλίδια με χρόνο ημιζωής μικρότερο από 7 χρόνια δεν ανιχνεύθηκαν καθόλου. Η μέγιστη εναπόθεση ραδιενεργής ποσότητας ήταν αυτή του 137 Cs. Με την ανάλυση αυτή παρατηρήθηκε πως η μέση εναπόθεση 137 Cs των 1242 αυτών δειγμάτων στον ελλαδικό χώρο ήταν 10 kbq/m 2, αριθμός όχι πολύ μεγάλος σε σύγκριση με άλλες χώρες της Ευρώπης όπως: τη Νότια Γερμανία (14 kbq/m 2 κατά μέσο όρο σε μέτρηση και ανάλυση 98 δειγμάτων), τη Βόρεια Ιταλία (15 kbq/m 2 κατά μέσο όρο σε μέτρηση και ανάλυση 29 δειγμάτων) και τη Νότια και Κεντρική Φινλανδία (15 kbq /m 2 κατά μέσο όρο σε μέτρηση 69 δειγμάτων). [10] Στην Ελλάδα η μεγαλύτερη εναπόθεση ραδιενεργού 137 Cs ήταν 149 kbq/m 2 (μέτρηση του 1993) και είχε παρατηρηθεί στο χωριό Καρποχώρι, δίπλα στην Καρδίτσα. (Συντεταγμένες: 39 μοίρες και 346 λεπτά Βόρεια 22 μοίρες και 20 λεπτά Ανατολικά ) Ύστερα από μετρήσεις που έγιναν το 2000 στην Ελλάδα, βρέθηκε ότι οι μέσες τιμές Cs που έχουν εναποτεθεί στη στεριά είναι περίπου 6 kbq/m 2. Συγκεκριμένα, στην περιοχή της Βοιωτίας η ποσότητα Cs που βρέθηκε να ήταν μεταξύ Bq/kg με μέσο όρο 35,29 Bq/kg, ενώ στην περιοχή Καρπερό, κοντά στα Γρεβενά, ο μέσος 8

13 όρος Cs που είχε εναποτεθεί 11 χρόνια μετά το ατύχημα στο Chernobyl, ήταν kbq/m 2 (δηλαδή πολύ περισσότερο από τον μέσο όρο Cs που υπήρχε το 2000). [11] Μελέτες για ύπαρξη ραδιενέργειας σε διάφορες περιοχές της Ελλάδας, μετά από το πυρηνικό ατύχημα στο Chernobyl α) ΓΡΕΒΕΝΑ: Το 1996 έγιναν μελέτες σχετικά με τη μετακίνηση ραδιενεργού Cs σε επικλινή εδάφη φυσικού οικοσυστήματος της Βόρειας Ελλάδας και συγκεκριμένα σε 4 διαφορετικές περιοχές της Δυτικής Μακεδονίας (Καρπερό, Καλαμπάκα, Ρίζωμα, Κρινίτσα ),οι οποίες βρίσκονται κοντά στα Γρεβενά [12]. Από την ανάλυση της μελέτης που έγινε παρατηρήθηκε πως 10 χρόνια μετά το ατύχημα στο Chernobyl εξακολουθεί να υπάρχει μεγάλη εναπόθεση συγκέντρωσης Cs στις περιοχές αυτές. Η συγκέντρωση, ωστόσο, διαφέρει από περιοχή σε περιοχή. Με τις μελέτες αυτές, έγινε εκτίμηση όχι μόνο της κατακόρυφης αλλά και της οριζόντιας μετακίνησης του Cs στο έδαφος. Στις πιο μολυσμένες περιοχές, η κατακόρυφη μετατόπιση είναι cm το χρόνο. 10 χρόνια μετά το ατύχημα στο Chernobyl, το Cs φαίνεται πως βρίσκεται στα πρώτα 5 cm του στρώματος του εδάφους. Όσον αφορά στην οριζόντια μετατόπιση, δεν παρατηρείται καμία μετατόπιση ή τάση για κίνηση του ραδιοκαισίου από τα ανώτερα στα κατώτερα επίπεδα των πλαγιών. Αντίθετα παρατηρούμε μείωση της συγκέντρωσης Cs με τη μείωση του υψομέτρου. Όλα τα παραπάνω συνοψίζονται στο παρακάτω πίνακα: ΠΕΡΙΟΧΗ ΜΕΣΟΣ ΟΡΟΣ ΕΝΑΠΟΘΕΣΗΣ (kbq/m 2 ) Καρπερό 62.1 Καλαμπάκα 28.7 Ρίζωμα 31.9 Κρινίτσα 15.5 Πίνακας 1: Μέσος όρος Εναπόθεσης Cs σε περιοχές τις Κεντρικής Ελλάδας, 10 χρόνια μετά το ατύχημα στο Chernobyl. 9

14 β) ΚΑΡΠΕΡΟ: 11 χρόνια μετά το ατύχημα στον πυρηνικό αντιδραστήρα του Chernobyl, πραγματοποιήθηκε μια μελέτη αποκλειστικά για την περιοχή Καρπερό, το οποίο βρίσκεται στο Νομό Γρεβενών [13]. Ο μέσος όρος εναπόθεσης Cs στις περιοχές κοντά στο Καρπερό είχε υπολογιστεί γύρω στα kbq/m 2. Η πλειονότητα του 137 Cs παραμένει στα πρώτα 2-5 cm του εδάφους. Υπολογίστηκε πως 11 χρόνια μετά το ατύχημα (1997) βρίσκεται στα 2.25 cm. Η κατακόρυφη κίνηση του Cs είναι μια πολύ αργή διαδικασία. Το δείγμα χώματος το πάρθηκε από τους ερευνητές από αδιατάρακτο έδαφος. γ) ΒΟΙΩΤΙΑ: Το 2000 πραγματοποιήθηκε έρευνα σε 3 τοποθεσίες με διαφορετικά εδάφη της ευρύτερης περιοχής της Βοιωτίας, με σκοπό τη μελέτη της τρισδιάστατης διανομής 137 Cs [11]. Οι τιμές εναπόθεσης Cs υπολογίστηκαν χρησιμοποιώντας το απλοποιημένο ισοζύγιο μάζας. Από τα δείγματα που συλλέχθησαν στα 3 αυτά σημεία, διαπιστώθηκε ότι η ποσότητα του ραδιενεργού Cs-137 είναι μεταξύ Bq/kg με μέσο όρο Bq/kg στην επιφάνεια του εδάφους. δ) ΛΕΣΒΟΣ : Το 2004 έγινε η πρώτη προσπάθεια καταγραφής ύπαρξης γ ακτινοβολίας στο νησί της Λέσβου [14]. Για το σκοπό αυτό πάρθηκαν αποτελέσματα από 335 μετρήσεις, χρησιμοποιώντας σύστημα GPS και έναν ανιχνευτή Geiger-Muller σε όλη την έκταση του νησιού, σε συνδυασμό με έναν ψηφιακό χάρτη, χρησιμοποιώντας το κατάλληλο πρόγραμμα GIS. Τα αποτελέσματα έχουν ως εξής: - τη μέγιστη ποσότητα δόσης δέχονται οι κάτοικοι που μένουν στη Βορειοανατολική πλευρά του νησιού (0,013-0,28 μsv/h) - ενδιάμεσα ποσά δόσης δέχονται οι κάτοικοι της κεντρικής περιοχής του νησιού (0,066-0,13 μsv/h) 10

15 Αξιολόγηση εξωτερικής ραδιολογικής επίπτωσης σε περιοχές της Ελλάδας με αυξημένη φυσική ραδιενέργεια Έρευνες έδειξαν πως κάποιες περιοχές της Ελλάδας, (εκτός από αυτές που αναφέρονται πιο πάνω), που παρουσιάζουν αυξημένη ραδιενέργεια είναι: Μήλος, Ικαρία, Λουτράκι. Οι περιοχές αυτές χαρακτηρίζονται από γεωθερμικές πηγές, οι οποίες εκπέμπουν ρευστά στις παραθαλάσσιες και υποπαράλιες περιοχές. Σ αυτές τις περιοχές έγιναν κάποιες μελέτες [15], με σκοπό να ενημερώσουν τους κατοίκους των συγκεκριμένων περιοχών για το αν οι ποσότητες ραδιενέργειας που δέχονται καθημερινά είναι τέτοιες ώστε να θεωρούνται επιβλαβείς για την υγεία. Οι μελέτες που διεξήχθησαν περιλαμβάνουν: μετρήσεις από το εργαστήριο με γ-φασματοσκοπία σε συγκεντρώσεις 238 U, 232 Th, 40 K σε έδαφος, πηγές, θαλασσινό νερό και ιζήματα. υπολογισμοί σχετικά με την επικινδυνότητα της επίπτωσης αυτής σε πληθυσμούς που ζουν στις περιοχές αυτές (πόση δόση δέχονται από τα φυσικά ραδιενεργά στοιχεία). εκτίμηση σε περιοχές κοντά σ αυτές που γίνονται οι μελέτες, σχετικά με την επίπτωση της ιονίζουσας ακτινοβολίας. Οι μελέτες έδειξαν πως οι ιαματικές πηγές της Ικαρίας είχαν αυξημένη συγκέντρωση 226 Ra, 222 Ru, σε αντίθεση με τις ιαματικές πηγές του Λουτρακίου και την ευρύτερη περιοχή της Μήλου όπου η συγκέντρωση σε 226 Ra και 222 Ru ήταν χαμηλή. Η μέγιστη τιμή του ρυθμού δόσης παρατηρήθηκε σε ιζήματα στην Ικαρία (26.8 μgy/day). Αυτή η ποσότητα δεν επηρεάζει τις λειτουργίες των οργανισμών που εκτίθενται στη συγκεκριμένη ραδιενέργεια. Ωστόσο, αυτή η μελέτη, μπορεί να είναι η βάση για ανίχνευση χρόνιας έκθεσης σε επίπεδα ακτινοβολίας μη επιτρεπτά. 11

16 Μελέτες για ύπαρξη ραδιενέργειας σε περιοχές του εξωτερικού, μετά από το πυρηνικό ατύχημα στο Chernobyl α) ΤΑΫΛΑΝΔΗ: [16] Στις 26 Δεκεμβρίου 2004 έγινε ένας μεγάλος σεισμός στη συγκεκριμένη χώρα, ο οποίος είχε σαν συνέπεια τη δημιουργία κύματος Τσουνάμι. Ο σεισμός σε συνδυασμό με το κύμα, είχαν σαν αποτέλεσμα την επαναδιανομή των συγκεντρώσεων των ραδιονουκλιδίων στις ακτές της Ταϋλάνδης εξαιτίας της κίνησης άμμου και θαλασσινού νερού. Αμέσως μετά από το συγκεκριμένο συμβάν, επιστήμονες προσπάθησαν να συλλέξουν δείγματα άμμου από τις ακτές αυτές έτσι ώστε να δουν πόσο είναι οι συγκεντρώσεις διαφόρων στοιχείων όπως το 226 Ra, το 232 Th και το 40 K. Τα αποτελέσματα, ευτυχώς για τους κατοίκους της συγκεκριμένης περιοχής, δεν ήταν ανησυχητικά, καθώς το ποσό ραδιενέργειας δεν ήταν σε επικίνδυνα όρια. β) ΚΑΤΑΡ: [17] Πραγματοποιήθηκαν εδαφολογικές μελέτες στην περιοχή Dukhan, με σκοπό τον καθορισμό συγκέντρωσης ραδιονουκλιδίων σε 34 αντιπροσωπευτικά δείγματα εδάφους. Η συγκεκριμένη περιοχή είναι παράκτια περιοχή πετρελαίου και σε προηγούμενη έρευνα που είχε γίνει βρέθηκε μεγαλύτερη τιμή συγκέντρωσης 226 Ra ανάμεσα σε 129 δείγματα. γ) ΒΟΡΕΙΟΑΝΑΤΟΛΙΚΗ ΙΤΑΛΙΑ: [18] Το 1999 στο συγκεκριμένο σημείο της Ιταλίας, υπήρχε φόβος για ύπαρξη σημαντικής ποσότητας ραδιενεργού 137 Cs εξαιτίας της έκρηξης στον πυρηνικό αντιδραστήρα στο Chernobyl το Για το λόγο αυτό, επιστήμονες πήραν συγκεκριμένες ποσότητες χώματος από αδιατάρακτο έδαφος και διαπίστωσαν πως το Cs είχε μετακινηθεί κατακόρυφα. Η ποσότητα 137 Cs σε Bq/m 2 ήταν δ) ΝΕΑ ΖΗΛΑΝΔΙΑ: [19] Το 2000 έγινε συλλογή χώματος σε εδάφη καλλιεργήσιμων εκτάσεων και βοσκότοπων, έτσι ώστε να προσδιοριστεί κατά πόσο έχει κατανεμηθεί ποσότητα 137 Cs. Παρατήρησαν πως η επαναδιανομή του εδάφους εξαιτίας της διάβρωσης της επιφάνειας του εδάφους είναι πολύ υψηλή, κυρίως σε περιοχές όπου είναι έντονη η παραγωγή λαχανικών. 12

17 ε) ΣΟΥΗΔΙΑ: [20] Εκτεταμένες μετρήσεις και αναλύσεις στα εδάφη της Σουηδίας, από το , έχουν δείξει ότι υπάρχει μια κατακόρυφη μετακίνηση Cs από το ατύχημα στο Chernobyl, ενώ έχει υπολογιστεί ότι η μέση κατακόρυφη μετακίνησή του είναι cm/χρόνο. Τελευταίες μετρήσεις έγιναν το 2007 και έδειξαν πως εξακολουθεί να υπάρχει 137 Cs στα πρώτα 10 cm του εδάφους. στ) ΕΛΒΕΤΙΑ (Ζυρίχη): [21] 2 χρόνια μετά την έκρηξη στο Chernobyl (1988) έγιναν και οι πρώτες μελέτες για την εναπόθεση ραδιονουκλιδίων στην ατμόσφαιρα, στο έδαφος αλλά και στο υδάτινο περιβάλλον. Τα αποτελέσματα συγκρίθηκαν με προηγούμενες μελέτες σχετικά με την ποσότητα ραδιονουκλιδίων που είχε απελευθερωθεί από προηγούμενα ατυχήματα σε πυρηνικούς αντιδραστήρες και από πειράματα σε λίμνες με ιχνηλάτη. Οι συγκεκριμένες μελέτες, λοιπόν, έδειξαν πως τα ραδιονουκλίδια στο Chernobyl εντοπίζουν την κίνηση άλλων ατμοσφαιρικών ουσιών που μολύνουν το περιβάλλον. ζ) ΟΥΓΓΑΡΙΑ: [22] Την περίοδο έγιναν μετρήσεις σε 4 σημεία της χώρας τα οποία διέθεταν 4 διαφορετικούς τύπους εδαφών (χλοώδη, ακαλλιέργητα εδάφη). Τα συμπεράσματα που προκύπτουν από τις συγκεκριμένες μετρήσεις είναι ότι: 13 χρόνια μετά το ατύχημα του Chernobyl, η περισσότερη ραδιενέργεια βρίσκεται στα πρώτα 10 cm του εδάφους. η ποσότητα 137 Cs που εναποτίθεται στην επιφάνεια του εδάφους εξαιτίας της κοσμικής ακτινοβολίας, (σε ένα συγκεκριμένο σημείο από τα 4 που επιλέχθηκαν), είναι ίση με την ποσότητα 137 Cs από το ατύχημα στο Chernobyl. 13

18 Ατύχημα στον Πυρηνικό Σταθμό Fukhusima Daiichi στην πόλη Fukhusima της Ιαπωνίας Εικόνα 2: Ο πυρηνικός σταθμός Fukhusima Daiichi Στις 11 Μαρτίου 2011 έγινε μία από τις πιο σημαντικές καταστροφές πυρηνικών εγκαταστάσεων που έχουν σημειωθεί μέχρι σήμερα. Η καταστροφή αυτή θεωρήθηκε ως μια από τις μεγαλύτερες οικολογικές επιβαρύνσεις που έχει δεχτεί ο πλανήτης μας. Η καταστροφή αυτή ήταν επακόλουθο ενός μεγάλου σεισμού που έλαβε χώρα την ίδια μέρα στην πόλη Σεντάι της Ιαπωνίας και ενός τσουνάμι που ακολούθησε το σεισμό. Ο σεισμός αυτός που έγινε (9.0 της κλίμακας Ρίχτερ) δημιούργησε τσουνάμι σε πολλές περιοχές της χώρας, το οποίο ξεκίνησε να διαδίδεται στον Ειρηνικό Ωκεανό προς όλες τις κατευθύνσεις. Αυτό είχε ως συνέπεια την εκδήλωση τέτοιας μορφής κυμάτων και σε άλλες χώρες. Ενδεικτικά αναφέρω 14

19 ορισμένες: Νέα Ζηλανδία, Αυστραλία, Ρωσία, Ινδονησία, Χαβάη, Φιλιππίνες, Ταιβάν. Ειδικά στις ακτές τις Ιαπωνίας, το ύψος του κύματος έφτασε έως και τα 10 μέτρα συμπαρασύροντας σχεδόν τα πάντα στο πέρασμά του (σπίτια, κτίρια, αυτοκίνητα). Η ταχύτητα του νερού έφτανε σε ορισμένα σημεία ακόμα και τα 20 km μέσα στο εσωτερικό της στεριάς. Μετά από τα συμβάντα αυτά σημειώθηκαν, όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, εκρήξεις στο συγκεκριμένο σταθμό, με αποτέλεσμα τη διαρροή μεγάλης ποσότητας ραδιενέργειας στο περιβάλλον. Ως κύρια αιτία για τη συγκεκριμένη έκρηξη θεωρήθηκε η μη σωστή λειτουργία του συστήματος ψύξης των αντιδραστήρων. Ούτε οι ίδιοι οι κατασκευαστές των συγκεκριμένων αντιδραστήρων δεν φαντάστηκαν πως θα μπορούσε να επέλθει φυσική καταστροφή τέτοιου μεγέθους. Έτσι, ο σχεδιασμός προστασίας σε περίπτωση τέτοιου ατυχήματος ήταν ανεπαρκής. Άλλοι παράγοντες που οδήγησαν σε αυτήν την τεράστια οικολογική καταστροφή του πλανήτη ήταν: Α) κακή κατάσταση αντιδραστήρων (παλαιότητα, ρωγμές) Β) αύξηση της παραγωγής, με αποτέλεσμα την καταπόνηση του αντιδραστήρα, η οποία έχει ως άμεση συνέπεια τη φθορά του Γ) οικονομικές περικοπές, με συνέπεια την ανεπαρκή συντήρηση Τέλος, αξίζει να σημειωθεί ότι το συγκεκριμένο πυρηνικό εργοστάσιο ήταν προγραμματισμένο να τεθεί εκτός λειτουργίας στις αρχές του 2011, αλλά πήρε δεκαετή παράταση λειτουργίας για ένα μήνα πριν την καταστροφή. [6] 1.5. ΜΕΓΕΘΗ ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΔΟΣΗΣ [23] Ως μονάδες μέτρησης της ραδιενέργειας χρησιμοποιούμε το Bq (προς τιμήν του Henry Becquerel) ή το Ci (Curie). 1 Bq= διασπάσεις/sec 1 Ci= διασπάσεις/sec κατηγορίες: Η δόση την οποία δέχεται ένας οργανισμός μπορεί να χωριστεί σε διάφορες 15

20 1) Απορροφούμενη Δόση: Ονομάζεται και Φυσική Δόση. Μετριέται σε rad ή σε Gray (Gy) (1Gy=100 rad). Είναι η ποσότητα της ενέργειας που εναποτίθεται σε μια μονάδα μάζας στον ανθρώπινο ιστό. 2) Βιολογική Δόση: Ονομάζεται και Ισοδύναμη Δόση. Μετριέται σε Sievert (Sv) (1 Sv=100 rad). Εξαρτάται όχι μόνο από την ενέργεια που εναποτίθεται αλλά επιπλέον και από το ποσοστό της ενέργειας που χάνεται εξαιτίας της απόστασης που διανύει το μόριο. π.χ. σωματίδια-α κάνουν μεγαλύτερη ζημιά από ένα ηλεκτρόνιο. Αυτό οφείλεται σε έναν παράγοντα ποιότητας Q που καθορίζει. (Q=20 για σωματίδια-α, ενώ Q=1 για ηλεκτρόνια). Οι δόσεις ανάλογα και με την ποσότητα που χορηγούνται χαρακτηρίζονται ως Χαμηλές-Υψηλές Δόσεις έχουν και τις αντίστοιχες συνέπειες. ΣΥΝΕΠΕΙΕΣ ΧΑΜΗΛΗΣ ΔΟΣΗΣ: Ως χαμηλή δόση ορίζονται τα 10 msv/χρόνο. Υπολογίζεται ότι με αυτήν την ποσότητα αν τη δέχονται άνθρωποι θα πεθάνουν από καρκίνο μόλις οι 5. ΣΥΝΕΠΕΙΕΣ ΥΨΗΛΗΣ ΔΟΣΗΣ: Ως υψηλή δόση ορίζονται ποσότητες μεγαλύτερες των 3 Gray. Υπολογίζεται ότι δόση περίπου στα 3 Gray μπορεί να επιφέρει το θάνατο από καρκίνο, ενώ δόση η οποία ξεπερνά τα 6 Gray είναι θανατηφόρα. 16

21 1.6. ΔΟΣΗ ΠΟΥ ΔΕΧΟΜΑΣΤΕ ΕΞΑΙΤΙΑΣ ΤΟΥ ΑΤΥΧΗΜΑΤΟΣ ΣΤΟ CHERNOBYL Σύμφωνα με αποτελέσματα των μετρήσεων του ΕΜΠ [7], η μέση δόση που δέχεται ένας 20χρονος ενήλικας, ο οποίος ζει στη Βόρειο και Κεντρική Ελλάδα, λόγω κατανάλωσης ραδιενεργά μολυσμένων τροφών, είναι περίπου 548 μsv τον πρώτο χρόνο μετά το ατύχημα και συνολικά 5,4 μsv για μια περίοδο 50 χρόνων από το ατύχημα. Η αντίστοιχη εξωτερική δόση στις πιο μολυσμένες περιοχές της Ελλάδας είναι αντίστοιχα 0,7 και 917 μsv για περίοδο 1 και 50 χρόνων αντίστοιχα. Δεδομένου ότι η μέση ετήσια δόση ανέρχεται στα 1-2 msv, είναι δύσκολο να δικαιολογηθεί ιδιαίτερα μεγάλη αύξηση περιπτώσεων ασθενειών, που να οφείλονται αποκλειστικά στην ακτινοβολία από το ατύχημα στο Chernobyl. Ο μέσος Έλληνας πρόκειται να δεχθεί, σε 50 χρόνια από το ατύχημα, μια δόση, η οποία σε μικρό ποσοστό υπερβαίνει τη δόση από φυσική ραδιενέργεια. Σε σχέση με τις γύρω περιοχές, οι δόσεις ακτινοβολίας ήταν πολύ μεγαλύτερες, γεγονός που προκάλεσε την εμφάνιση οξείας μορφής ασθενειών από την ακτινοβολία και την έξαρση λευχαιμιών και καρκίνων ΦΑΣΜΑΤΟΜΕΤΡΙΑ ΑΚΤΙΝΩΝ - Γ Η ακτινοβολία γ είναι ηλεκτρομαγνητικής φύσεως, όπως και οι ακτίνες-χ, με αποτέλεσμα η ανίχνευσή της να μην μπορεί να γίνει μέσω σωματιδίων α, β αλλά να βασίζεται σε μορφές αλληλεπίδρασης, οι οποίες μεταφέρουν την ενέργεια της ακτινοβολίας στα ηλεκτρόνια του υλικού από το οποίο είναι φτιαγμένος ο ανιχνευτής. Οι ακτίνες-γ αλληλεπιδρούν με την ύλη [24] προκαλώντας φωτοηλεκτρικό φαινόμενο (photoelectric phenomenon), σκέδαση Compton ή δίδυμη γένεση (pair production). 17

22 1.8. ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ ΜΕ ΤΗΝ ΥΛΗ Φωτοηλεκτρικό Φαινόμενο (Photoelectric Effect) Το φαινόμενο κατά το οποίο ένα φωτόνιο συγκρούεται με ένα ηλεκτρόνιο (e-), μεταφέροντας όλη την ενέργειά του στο ηλεκτρόνιο. Το φωτόνιο απορροφάται από το ηλεκτρόνιο, με αποτέλεσμα την εκπομπή του ηλεκτρονίου με ταχύτητα v και την απομάκρυνσή του από το φλοιό του ατόμου. Αυτή τη διαδικασία ακολουθούν τα φωτόνια χαμηλής ενέργειας (κάτω από 100 kev) Το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο είναι ο κύριος τρόπος αλληλεπίδρασης ακτίνων γ και Χ σχετικά χαμηλής ενέργειας και ενισχύεται σημαντικά σε υλικά μεγάλου ατομικού αριθμού Ζ. Εικόνα 3: Φωτοηλεκτρικό Φαινόμενο(Photoelectric effect) Σκέδαση Compton (Compton Effect) 18

23 Το συγκεκριμένο φαινόμενο παρατηρείται όταν αλληλεπιδρά ένα φωτόνιο γ με ένα ηλεκτρόνιο του υλικού. Το φωτόνιο προσπίπτει πάνω στο ηλεκτρόνιο και μεταφέρει μέρος της κινητικής ενέργειας στο ηλεκτρόνιο. Έτσι προκύπτει φωτόνιο μικρότερης ενέργειας και κινούμενο υπό γωνία θ σε σχέση με το προσπίπτον φωτόνιο. Εικόνα 4: Σκέδαση Compton (Compton effect) Το φαινόμενο εμφανίζεται ως ελαστική σκέδαση και οι ενέργειες ηλεκτρονίου και σκεδασμένου φωτονίου μπορούν να υπολογιστούν με εφαρμογή Αρχών Διατήρησης Ενέργειας και Ορμής. Αυτή τη διαδικασία ακολουθούν τα φωτόνια μεσαίας ενέργειας (από 100 kevμερικά MeV) Δίδυμη Γένεση (Pair Production) Το φαινόμενο κατά το οποίο ένα φωτόνιο γ εξαφανίζεται και στη θέση του εμφανίζονται ένα ηλεκτρόνιο και ένα ποζιτρόνιο (e+). Ουσιαστικά πρόκειται για μετατροπή ενέργειας, αυτής του φωτονίου, σε μάζα ηλεκτρονίου και ποζιτρονίου. Για να γίνει αυτή η διαδικασία, θα πρέπει η ενέργεια να είναι τουλάχιστον ίση με 1,02 MeV (μάζα ηλεκτρονίου + μάζα ποζιτρονίου). Αυτή τη διαδικασία ακολουθούν τα φωτόνια υψηλής ενέργειας (μερικά MeV). 19

24 Εικόνα 5: Δίδυμη Γένεση (Pair Production) 1.9. ΕΞΩΤΕΡΙΚΟΙ ΚΑΙ ΕΣΩΤΕΡΙΚΟΙ ΡΥΘΜΟΙ ΔΟΣΗΣ ΣΕ ΔΙΑΦΟΡΑ ΝΗΣΙΑ ΤΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΩΝΤΑΣ IN SITU γ - ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ Όλοι οι άνθρωποι εκτίθενται σε ακτινοβολίες, είτε βρίσκονται μέσα στο σπίτι, είτε βρίσκονται έξω στους δρόμους. Τον περισσότερο χρόνο, ωστόσο, τον περνάνε μέσα σε κτίρια και αυτό έχει σαν συνέπεια να μένουν εκτεθειμένοι σε ακτινοβολία από συγκεκριμένα ραδιονουκλίδια όπως: 226 Ra, 232 Th (και τα παράγωγά τους), 40 K, τα οποία υπάρχουν στους τοίχους, στο πάτωμα, ακόμα και στο ταβάνι, εξαιτίας των υλικών που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή των κτιρίων. Και στους εξωτερικούς χώρους όμως, εκτός από την κοσμική ακτινοβολία που δεχόμαστε, είμαστε εκτεθειμένοι σε ακτινοβολία που οφείλεται στα παραπάνω ραδιονουκλίδια, εξαιτίας του γεγονότος ότι τα κτίρια βρίσκονται παντού όπου και να πάμε. Μια φασματοσκοπική μελέτη που έγινε σε διάφορα νησιά του Αιγαίου [15] έδειξε πως και σε περιοχές εκτός Αθήνας, η έκθεση σε διαφόρων ειδών ακτινοβολίες και η δόση που δεχόμαστε, είναι αρκετή. Τα αποτελέσματα της μελέτης συγκρίθηκαν με προγενέστερη έρευνα σε 41 πόλεις της ηπειρωτικής Ελλάδας. Τα νησιά τα οποία επιλέχθηκαν ήταν τα εξής: 20

25 τα μεγαλύτερα σε πληθυσμό (Κρήτη, Εύβοια, Ρόδος, Κέρκυρα) άλλα σχετικά μεγάλα σε πληθυσμό (Λέσβος, Χίος, Σάμος) νησιά με ηφαιστειογενή προέλευση (Θήρα, Νίσυρος-όπου υπάρχει ενεργό ηφαίστειο-, Μήλος, Ικαρία) Τα αποτελέσματα έδειξαν πως η μέση ολική απορρόφηση ακτινοβολίας στον αέρα, για τα διάφορα νησιά, κυμαίνεται από ngy/h (δόση που προέρχεται από εξωτερικές πηγές ακτινοβολίας) και από ngy/h (δόση που προέρχεται από εσωτερικές πηγές ακτινοβολίας) αντίστοιχα. Αυτές οι τιμές μοιάζουν με τις τιμές που μετρήθηκαν, σε προηγούμενες έρευνες, σε 41 πόλεις της ηπειρωτικής Ελλάδας: ngy/h (δόση που προέρχεται από εξωτερικές πηγές ακτινοβολίας) ngy/h (δόση που προέρχεται από εσωτερικές πηγές ακτινοβολίας) Τα συμπεράσματα που προκύπτουν από την ανάλυση των αποτελεσμάτων είναι τα εξής: α) τα σχετικά πιο πυκνοκατοικημένα νησιά (με πληθυσμό πάνω από ), όπως είναι η Κρήτη, η Εύβοια, η Ρόδος και η Κέρκυρα, έχουν το χαμηλότερο ρυθμό απορροφούμενης δόσης, β) η Λέσβος και η Λήμνος έχουν τον υψηλότερο ρυθμό δόσης που οφείλεται σε εξωτερικές πηγές, γ) η Νίσυρος, η οποία έχει ενεργό ηφαίστειο, έχει υψηλότερο ρυθμό δόσης που οφείλεται σε εξωτερικές πηγές απ ότι το γειτονικό νησί της Ρόδου Τα αποτελέσματα αυτά δεν παρουσιάζονται αυξημένα, λόγω της έκρηξης στο Chernobyl, καθώς η επίδρασή τους είναι σχεδόν αμελητέα (<3% στις εξωτερικές πηγές και <0,5% στις εσωτερικές πηγές). 21

26 1.10. ΣΚΟΠΟΣ ΤΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ Η έκρηξη του πυρηνικού αντιδραστήρα στο Chernobyl είχε ως συνέπεια την περάτωση πολλών μελετών σχετικά με τα ποσά ραδιενέργειας που υπάρχουν σε διάφορες περιοχές της χώρας μας. Ωστόσο, όσες τέτοιες μετρήσεις έχουν γίνει, αφορούν χρονολογίες οι οποίες είναι κοντά στη χρονιά της έκρηξης (1986), με τις πιο πρόσφατες μελέτες να χρονολογούνται το 1996, δηλαδή κοντά στα 10 χρόνια μετά το ατύχημα. Η δημιουργία της συγκεκριμένης εργασίας είχε ως στόχο την εξαγωγή κάποιου συμπεράσματος σχετικά με το κατά πόσο οι περιοχές που είχαν πληγεί κάποτε από υψηλά ποσά ραδιενέργειας, συνεχίζουν να πλήττωνται στον ίδιο βαθμό ή έχουν μειωθεί οι τιμές τους. Για το σκοπό αυτό έγινε ένα «μικρό ταξίδι» σε διάφορα χωριά του Νομού Τρικάλων και του Νομού Γρεβενών, συλλέγοντας δείγματα χώματος από αδιατάρακτο έδαφος. Τα συγκεκριμένα μέρη δεν επιλέγησαν τυχαία, καθώς τα μέρη αυτά είχαν σημειώσει στο παρελθόν τα μεγαλύτερα ποσά ραδιενεργού Cs. Γεννιέται, λοιπόν, το ερώτημα : Πόσο απ αυτό το Cs έχει απομείνει στις περιοχές αυτές, 27 χρόνια μετά τη μεγάλη έκρηξη, γνωρίζοντας πως ο χρόνος ημιζωής του 137 Cs είναι 30,07 χρόνια; Για τις μετρήσεις, πάρθηκαν δείγματα χώματος από έξι σημεία τα οποία αντιστοιχούν σε ένα μεγάλο υψομετρικό εύρος ( m). Τα δείγματα χώματος λήφθηκαν από αδιατάρακτο έδαφος (ΟΧΙ οργωμένο, λιβάδι). Χρησιμοποιήθηκε αδιατάρακτο έδαφος καθώς έχει πολλά πλεονεκτήματα. Πλεονεκτήματα δείγματος από αδιατάρακτο έδαφος Το δείγμα που παίρνουμε από αδιατάρακτο έδαφος είναι αντιπροσωπευτικό της ευρύτερης περιοχής. Τα δείγματα και οι μετρήσεις αντικατοπτρίζουν όσο το δυνατόν καλύτερα την εναπόθεση ραδιονουκλιδίων στο έδαφος. Μετά τη συλλογή των δειγμάτων ακολούθησε φασματομετρική τεχνική, δηλαδή ανάλυση με γ-φασματοσκοπία, προκειμένου να διαπιστωθεί το ποσοστό του ραδιοκαισίου 27 χρόνια μετά την έκρηξη στο Chernobyl. 22

27 2. ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΜΕΘΟΔΟΣ 2.1. ΔΕΙΓΜΑΤΟΛΗΨΙΑ ΔΕΙΓΜΑΤΩΝ Για τη µελέτη τυχούσας ύπαρξης ραδιενεργού 137 Cs σε περιοχές της Βορειοδυτικής και Κεντρικής Ελλάδας, όπου στο παρελθόν είχαν πληγεί από µεγάλα ποσά ραδιενέργειας, στις µέρες µας, συλλέχθηκαν δείγµατα χώµατος από 6 διαφορετικές περιοχές της Βόρειας και Κεντρικής Ελλάδας. Στην ουσία έγινε κατανοµή εδάφους σε βάθος µε τη βοήθεια των «καρότων». Για τη συλλογή του χώµατος χρειάστηκε η αγορά 6 σωλήνων µε διάµετρο 5,9 cm ο καθένας. Η συλλογή δειγµάτων ξεκίνησε την Κυριακή 28 Οκτωβρίου 2012 και η πορεία συλλογής δειγµάτων που ακολουθήθηκε φαίνεται στον ακόλουθο χάρτη. Εικόνα 6: Χάρτης τοποθεσιών συλλογής δειγµάτων Η πρώτη στάση πραγµατοποιήθηκε στο χωριό Γεωργανάδες. 23

28 Πρόκειται για ένα µικρό (γύρω στους 440 κατοίκους) πεδινό χωριό του Δήµου Οιχαλίας Τρικάλων. Το χωριό αυτό βρίσκεται σε υψόµετρο περίπου στα 94 m. Οι συντεταγµένες του, για πλήρη καταγραφή του πού ακριβώς βρίσκεται, είναι: Βόρεια : 39 µοίρες και 24 πρώτα λεπτά Ανατολικά : 21 µοίρες και 59 πρώτα λεπτά Το χώµα που συλλέχθηκε ήταν επιφανειακά µαλακό. Από 10 cm, όµως, και κάτω ήταν σκληρό ενώ υπήρχαν και αρκετές ρίζες. Για το λόγο αυτό, από αυτό το µέρος λήφθηκαν µόνο 10 cm από τα οποία ωστόσο τελικά χρησιµοποιήθηκαν για ανάλυση µόνο τα 3 cm, καθώς τα υπόλοιπα θρυµµατίστηκαν, υποδηλώνοντας τη µη καλή ποιότητα του συγκεκριµένου χώµατος. Εικόνα 7: Περιοχή απ όπου συλλέχθηκε το δείγµα στους Γεωργανάδες. 24

29 Εικόνα 8: Είδος χώµατος που συλλέχθηκε. Δεύτερη στάση στο χωριό Ρίζωµα, απ όπου πραγµατοποιήθηκε η συλλογή δύο δειγµάτων από δύο διαφορετικά σηµεία του χωριού. Πρόκειται για ένα χωριό του Νοµού Τρικάλων, το οποίο βρίσκεται σε υψόµετρο 168 m. Οι ακριβείς συντεταγµένες του είναι: Βόρεια : 39 µοίρες και 40 πρώτα λεπτά Ανατολικά : 21 µοίρες και 43 πρώτα λεπτά Το χώµα που συλλέχθηκε από το συγκεκριµένο µέρος ήταν αρκετά µαλακό. Η περιοχή απ όπου έγινε η συλλογή ήταν ένα µικρό παρκάκι στο οποίο υπήρχε µεγάλη ποσότητα πεσµένων φύλλων (εξαιτίας του γεγονότος πως ήταν φθινόπωρο). Εξαιτίας της µαλακότητας του εδάφους, µπόρεσα και πήρα δείγµα χώµατος 14 cm. 25

30 Εικόνα 9: Χώµα που συλλέχθηκε από το Ρίζωµα (1 ο Δείγµα) Η τρίτη στάση πραγµατοποιήθηκε, όπως προαναφέρθηκε, στο ίδιο χωριό αλλά σε διαφορετικό σηµείο. Συγκεκριµένα, Οι συντεταγµένες του σηµείου αυτού είναι: Βόρεια : 39 µοίρες και 40 πρώτα λεπτά Ανατολικά : 21 µοίρες και 41 πρώτα λεπτά Το χώµα στη συγκεκριµένη περιοχή ήταν υπερβολικά µαλακό, µε αποτέλεσµα να φτάσω, µε σχετική ευκολία, µέχρι τα 12 cm. Στην περιοχή που έγινε η συλλογή δεν υπήρχε κανένα ίχνος φύλλων, παρά µόνο χώµα. 26

31 Εικόνα 10: Μέρος κοντά στο χωριό Ρίζωµα απ όπου συλλέχθηκε χώµα (2 ο Δείγµα) Εικόνα 11: Χώµα που συλλέχθηκε από το Ρίζωµα (2 ο Δείγµα) 27

32 Στη συνέχεια του ταξιδιού χρειάστηκε η συλλογή δειγµάτων από την πόλη των Τρικάλων Καλαµπάκα. Το σηµείο στο οποίο επέλεξα να συλλέξω το δείγµα µου ήταν σε υψόµετρο 194 m. Οι ακριβείς συντεταγµένες του σηµείου συλλογής ήταν: Βόρεια : 39 µοίρες και 41 πρώτα λεπτά Ανατολικά : 21 µοίρες και 38 πρώτα λεπτά Το χώµα ήταν αρκετά µαλακό επιφανειακά και λίγο πετρώδες στο εσωτερικό. Με όχι και τόσο µεγάλη ευκολία, εξαιτίας της ύπαρξης πετρών, έφτασα µέχρι τα 14 cm βάθος. Το σηµείο συλλογής ήταν κοντά στο δρόµο για τα Μετέωρα. Εικόνα 12: Χώµα από Καλαµπάκα 28

33 Η πέµπτη και προτελευταία στάση ήταν στο χωριό Αγιόφυλλο στο Βορειοδυτικό τµήµα του Νοµού Τρικάλων. Το χωριό βρίσκεται µεταξύ των περιοχών Καλαµπάκα και Καρπερό. Το υψόµετρο του συγκεκριµένου χωριού είναι στα 547 m. Οι συντεταγµένες του: Βόρεια : µοίρες και 51 πρώτα λεπτά Ανατολικά : 21 µοίρες και 34 πρώτα λεπτά Το χώµα ήταν υπερβολικά µαλακό, (ίσως βοήθησε και η βροχή στη µαλακότητα του εδάφους), µε αποτέλεσµα να φτάσω, χωρίς δυσκολία στα 20 cm βάθος. Το σηµείο συλλογής του δείγµατος ήταν πάνω σε ένα µικρό λόφο. Εικόνα 13: Περιοχή κοντά στο χωριό Αγιόφυλλο 29

34 Εικόνα 14: Χώµα από την περιοχή Τελευταίος σταθµός, το χωριό Καρπερό, το οποίο ανήκει στο Δήµο Χασίων του Νοµού Γρεβενών. Πρόκειται για ένα ηµιορεινό χωριό. Το σηµείο στο οποίο επέλεξα να συλλέξω το δείγµα µου ήταν στα 553 m. Ακριβείς συντεταγµένες σηµείου: Βόρεια : 39 µοίρες και 56 πρώτα λεπτά Ανατολικά : 21 µοίρες και 35 πρώτα λεπτά Η ποιότητα του χώµατος µπορεί να χαρακτηριστεί ως αρκετά καλή, καθώς ήταν πολύ µαλακό και κατάφερα να φτάσω µέχρι τα 15 cm. Βρίσκοταν κοντά σε λιβάδι. 30

35 Εικόνα 15: Περιοχή κοντά στο Καρπερό όπου έγινε η συλλογή δείγµατος Εικόνα 16: Χώµα από την περιοχή 31

36 2.2. ΠΡΟΕΤΟΙΜΑΣΙΑ ΔΕΙΓΜΑΤΩΝ Μετά τη συλλογή δειγµάτων από 6 διαφορετικά σηµεία της Κεντρικής και Βορειοδυτικής Ελλάδας, σειρά είχε η προετοιµασία τους, έτσι ώστε στη συνέχεια να µπορέσουν να αναλυθούν µε γ-φασµατοσκοπία. Έχοντας τα δείγµατα χώµατος στους σωλήνες, το πρώτο πράγµα που έπρεπε να γίνει ήταν να βγει µε κάποιο τρόπο το δείγµα χώµατος, προσεκτικά όµως για να µην σκορπίσει, και στη συνέχεια να κοπεί κάθε κοµµάτι ανά 2 cm. Έπειτα, τα δείγµατα των 2 cm τοποθετούνται σε µικρά αλουµινένια δοχεία, γράφοντας απ έξω µε ετικέτες σε ποια cm αντιστοιχεί το κάθε δείγµα και σε ποια περιοχή. Στη συνέχεια, ζυγίζονται τα δοχεία αυτά για να προσδιοριστεί πόση µάζα έχουν τα δείγµατα, προσέχοντας πάντα να αφαιρείται η µάζα του άδειου δοχείου, η οποία σηµειωτέον ήταν 2,074 gr. Προέκυψε λοιπόν ο πίνακας 2. Έχοντας ζυγίσει, λοιπόν, τα δείγµατα το επόµενο βήµα είναι η ξήρανσή τους στους 65 ο C για µια ολόκληρη µέρα. Μετά τη ξήρανση, σειρά τώρα έχει το κοσκίνισµα του χώµατος. Με τον τρόπο αυτό φεύγουν τυχόν πέτρες που µπορεί να έχει το δείγµα. Στη συνέχεια ζυγίζονται τα δείγµατα και βρίσκεται η µάζα που θα έχουν µετά τη διαδικασία της ξήρανσης και του κοσκινίσµατος, αφαιρώντας πάντα τη µάζα του άδειου δοχείου που είναι 2,074 gr. Λόγω τεχνικού λάθους κατά το κοσκίνισµα του δείγµατος που συλλέχθηκε στο Καρπερό, λήφθηκε µία µόνο µέση τιµή. Προκύπτει, λοιπόν, ο πίνακας 3. 32

37 ΠΕΡΙΟΧΗ ΒΑΘΟΣ MAZA (gr) ΔΕΙΓΜΑΤΟΣ (cm) ΑΓΙΟΦΥΛΛΟ , , , , , , , , , ,247 ΚΑΡΠΕΡΟ , , , , , , ,166 ΓΕΩΡΓΑΝΑΔΕΣ ,466 ΚΑΛΑΜΠΑΚΑ , , , , , , ,332 ΡΙΖΩΜΑ (Νο 1) , , , , , , ,233 ΡΙΖΩΜΑ (Νο 2) , , , , , ,987 Πίνακας 2: Μάζα χώµατος για κάθε βάθος δείγµατος 33

38 ΠΕΡΙΟΧΗ ΒΑΘΟΣ ΔΕΙΓΜΑΤΟΣ (cm) ΜΑΖΑ ΔΕΙΓΜΑΤΟΣ (µετά το κοσκίνισµα) ΑΓΙΟΦΥΛΛΟ , , , , , , , , , ,738 ΚΑΡΠΕΡΟ 0-3 8, , , ,05 (υπήρχε µεγάλο κοµµάτι πέτρας ανάµεσα στο χώµα) , , ,161 ΓΕΩΡΓΑΝΑΔΕΣ ,072 ΚΑΛΑΜΠΑΚΑ , , , , , , ,086 ΡΙΖΩΜΑ (Νο 1) , , , , , , ,749 ΡΙΖΩΜΑ (Νο 2) , , , , , ,012 ΜΕΣΟ ΔΕΙΓΜΑ 60,375 ΚΑΡΠΕΡΟΥ Πίνακας 3: Μάζα χώµατος για κάθε βάθος δείγµατος (µετά τη ξήρανση και το κοσκίνισµα) 34

39 2.3. ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΩΝ ΙΧΝΟΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΣΕ ΔΕΙΓΜΑΤΑ Έχοντας κάνει την απαραίτητη επεξεργασία στις παραπάνω ποσότητες δειγµάτων, µπορούµε εύκολα να προσδιορίσουµε την ύπαρξη τυχόν ραδιενεργών ιχνοστοιχείων στα δείγµατα αυτά. Ο προσδιορισµός αυτός γίνεται µε µια τεχνική που ονοµάζεται Φασµατοσκοπία-Γ. Πρόκειται για µια µη καταστροφική τεχνική ανάλυσης δειγµάτων, η οποία βασίζεται τόσο στον ποιοτικό όσο και στον ποσοτικό προσδιορισµό του ισοτόπου. -Ποιοτικός Έλεγχος: Ο ποιοτικός έλεγχος επιτυγχάνεται µε την ανίχνευση συγκεκριµένου ραδιενεργού ισοτόπου στο δείγµα που αναλύεται. -Ποσοτικός Έλεγχος: Ο ποσοτικός έλεγχος επιτυγχάνεται µε την ανίχνευση της ραδιενέργειας ισοτόπου (διασπάσεις/sec = Bq). Η τεχνική βασίζεται στη συλλογή και ανάλυση του ενεργειακού φάσµατος των ακτίνων-γ οι οποίες εκπέµπονται κατά τη διάσπαση των ραδιενεργών πυρήνων και στο γεγονός ότι κάθε ραδιενεργό ισότοπο εκπέµπει φωτόνια συγκεκριµένης ενέργειας (σε kev), τα οποία αποτελούν και την ``ταυτότητα`` του ισοτόπου. Η τεχνική της γ-φασµατοσκοπίας έχει τεράστια σηµασία αν συνυπολογίσουµε το γεγονός ότι η πλειοψηφία των ραδιενεργών ισοτόπων όταν διασπάται µε α- διάσπαση ή β-διάσπαση εκπέµπει συγχρόνως και ακτίνες-γ. Η συλλογή των ακτίνων-γ γίνεται στις µέρες µας (σχεδόν αποκλειστικά και µόνο) µε τη χρήση ηµιαγωγών ανιχνευτών υψηλής διακριτικής ικανότητας, έτσι ώστε να διακρίνουν ακτίνες- γ µε παραπλήσια ενέργεια. Οι πιο γνωστοί ανιχνευτές ονοµάζονται HPGe (High Purity Germanium Detectors) και στα ελληνικά µεταφράζονται ως: ηµιαγωγικοί ανιχνευτές υπερ-καθαρού γερµανίου. 35

40 Οι τυπικές τάσεις στις οποίες δουλεύουν οι συγκεκριµένοι ανιχνευτές κυµαίνονται µεταξύ 3-5 kv. Η λειτουργία τους είναι αδύνατη σε θερµοκρασία δωµατίου (25 ο C), διότι το ρεύµα που προκύπτει από τη θερµική διέγερση είναι µεγάλο, µε αποτέλεσµα τη µείωση του λόγου σήµατος προς θόρυβο. Λειτουργούν στη θερµοκρασία υγρού αζώτου (77 ο Κ) µε χρήση µεµονωµένου δοχείου υγρού αζώτου και κατάλληλη διάταξη ψύξης κρυστάλλου. Σηµαντικό πλεονέκτηµα, χάρης στο οποίο χρησιµοποιούνται ευρύτατα σε γ- φασµατοσκοπία υψηλής διακριτικής ικανότητας, είναι το γεγονός ότι µπορούν να αφεθούν να θερµανθούν µέχρι θερµοκρασία δωµατίου, δίχως να υποστούν κάποια βλάβη. 36

41 3. ΣΥΛΛΟΓΗ ΚΑΙ ΑΝΑΛΥΣΗ ΦΑΣΜΑΤΩΝ Μετά από την προετοιµασία των δειγµάτων (ξήρανση, κοσκίνισµα ) σειρά έχει η φασµατοσκοπική ανάλυση. Για το σκοπό αυτό χρειάστηκε να σταλούν τα δείγµατά µας, (αφού πρώτα τοποθετήθηκαν σε κυλινδρικά δοχεία αεροστεγώς κλειστά), στο Εργαστήριο Πυρηνικής Φυσικής του Πανεπιστηµίου των Ιωαννίνων. Εκεί, έγιναν οι µετρήσεις γ- ακτινοβολίας. Χρησιµοποιήθηκε ανιχνευτική διάταξη γ-φασµατοσκοπίας µε ανιχνευτή γερµανίου υψηλής καθαρότητας (HPGe) σχετικής απόδοσης 22% και διακριτικής ικανότητας 1,8 kev. [25] Η ανάλυση των φασµάτων πραγµατοποιήθηκε µε τη βοήθεια του προγράµµατος Fitzpeaks Gamma Analysis. [26] Χρησιµοποιώντας ειδικά ηλεκτρονικά µηχανήµατα µετριέται η συγκέντρωση Cs-137 (σε /sec) συναρτήσει του βάθους χώµατος. Γνωρίζοντας πληροφορίες για το ΜΕΣΟ ΔΕΙΓΜΑ ΙΑΕΑ [27] κάνουµε αναγωγή από /second σε Bq/kg (ή Bq/gr). Αποτελέσµατα προηγούµενων µετρήσεων σε δείγµατα χώµατος έχουν δείξει πως ένα σηµαντικό ποσοστό ραδιοκαισίου απορροφάται στα ιζήµατα τις πρώτες 3 µέρες. Το ραδιοκαίσιο φτάνει γρήγορα (<5 µέρες) σε βάθος το οποίο δεν ξεπερνά τα 3,5 cm. Για το σχεδιασµό των διαγραµµάτων έγινε βαθµονόµηση της ενέργειας µε τη βοήθεια του προγράµµατος Fitzpeaks Analysis Έτσι, µετά τα όσα ειπώθηκαν για την ανάλυση που έγινε, λήφθηκαν τα εξής αποτελέσµατα: 3.1. Για το Καρπερό (0-3 cm) Μάζα σε red cup µε 20 ml geometry: 8.36 gr LIVE TIME: seconds TRUE TIME: seconds 37

42 (ως LIVE TIME αναφέρεται το χρονικό διάστηµα που συλλέγεται το φάσµα ενώ ως TRUE TIME αναφέρεται το χρονικό διάστηµα που άρχισε να λειτουργεί ο ανιχνευτής χωρίς να υπάρχει κάποιο φάσµα- για τα αποτελέσµατά µας χρησιµοποιήθηκε το LIVE TIME ) -Η συλλογή του εν λόγω φάσµατος έγινε στις 13/2/13 στις 1:14 µµ. ΚΟΡΥΦΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ Ποσότητα Σφάλµα (kev) στοιχείου σε 2 239,5 Pb σε 3 295,4 Pb ,4 Pb ,8 Bi ,4 Cs ,2 Bi ,7 Bi ,0 Κ Πίνακας 4: Ποσότητες χηµικών στοιχείων µετά την ανάλυση µε γ-φασµατοσκοπία (Καρπερό 0-3 cm). 38

43 Καρπερό (0-3 cm) Pb 214 Cs 137 Bi Energy (kev) Σχήµα 1: Κατανοµή ως προς την ενέργεια της ποσότητας σε διαφόρων στοιχείων (Καρπερό 0-3 cm) (3-5 cm) Μάζα σε red cup µε 20 ml geometry: 6,83 gr LIVE TIME: seconds TRUE TIME: seconds -Το φάσµα συλλέχθηκε στις 13/2/13 στις 10:30 µµ. 39

44 ΚΟΡΥΦΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ Ποσότητα Σφάλµα (kev) στοιχείου σε 1 144,2 U ,8 Pb ,4 Pb ,4 Pb ,8 Bi ,8 Cs ,5 Bi ,4 K σε Πίνακας 5: Ποσότητες χηµικών στοιχείων µετά την ανάλυση µε γ-φασµατοσκοπία (Καρπερό 3-5 cm). Καρπερό (3-5 cm) Pb 214 Cs 137 Bi Energy (kev) Σχήµα 2: Κατανοµή ως προς την ενέργεια της ποσότητας σε διαφόρων στοιχείων (Καρπερό 3-5 cm) 40

45 (5-7 cm) Μάζα σε red cup µε 20 ml geometry: 4,4662 gr LIVE TIME: seconds TRUE TIME: seconds -Το φάσµα συλλέχθηκε στις 14/2/13 στις 8:47 µµ. ΚΟΡΥΦΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ Ποσότητα Σφάλµα (kev) στοιχείου σε 1 144,2 U ,8 Pb ,4 Pb ,4 Pb ,4 Bi ,1 Bi ,3 Bi ,3 K σε Πίνακας 6: Ποσότητες χηµικών στοιχείων µετά την ανάλυση µε γ-φασµατοσκοπία (Καρπερό 5-7 cm). Καρπερό (5-7 cm) Pb 214 Bi Energy (kev) 41

46 Σχήµα 3: Κατανοµή ως προς την ενέργεια της ποσότητας σε διαφόρων στοιχείων (Καρπερό 5-7 cm) (7-9 cm) Μάζα σε red cup µε 20 ml geometry: 2,8626 gr LIVE TIME: seconds TRUE TIME: seconds -To φάσµα συλλέχθηκε στις 15/2/13 στις 10:41 µµ. ΚΟΡΥΦΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ Ποσότητα Σφάλµα (kev) στοιχείου σε 2 144,2 U ,6 Pb ,4 Pb ,9 Pb ,2 Bi ,3 Cs ,1 Bi ,0 Bi ,5 K σε Πίνακας 7: Ποσότητες χηµικών στοιχείων µετά την ανάλυση µε γ-φασµατοσκοπία (Καρπερό 7-9 cm). 42

47 Καρπερό (7-9 cm) Pb 214 Cs 137 Bi 218 Energy (kev) Σχήµα 4: Κατανοµή ως προς την ενέργεια της ποσότητας σε διαφόρων στοιχείων (Καρπερό 7-9 cm) (9-11 cm) Μάζα σε red cup µε 20 ml geometry: 3,9902 gr LIVE TIME: seconds TRUE TIME: seconds -To φάσµα συλλέχθηκε στις 19/2/13 στις 9:03 µµ. 43