ΡΑΔΙΟΛΟΓΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΣΕ ΔΕΙΓΜΑ ΑΜΜΟΥ - ΠΑΡΑΛΙΑΣ

Transcript

1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΡΑΔΙΟΛΟΓΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΣΕ ΔΕΙΓΜΑ ΑΜΜΟΥ - ΠΑΡΑΛΙΑΣ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΑΤΡΕΙΔΟΥ ΣΟΦΙΑ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ ΙΑΝΟΥΑΡΙΟΣ 2017

2 1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΑΤΡΕΙΔΟΥ ΣΟΦΙΑ ΡΑΔΙΟΛΟΓΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΣΕ ΔΕΙΓΜΑ ΑΜΜΟΥ - ΠΑΡΑΛΙΑΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΣΤΟΥΛΟΣ ΣΤΥΛΙΑΝΟΣ ΙΑΝΟΥΑΡΙΟΣ 2017

3 2

4 3 ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Θα ήθελα να ευχαριστήσω θερμά τον επιβλέπων καθηγητή της παρούσας διπλωματικής εργασίας, κ. Σ. Στούλο, αναπληρωτή καθηγητή του Τμήματος Φυσικής (Τομέας Πυρηνικής Φυσικής και Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων) του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης, τόσο για την ευκαιρία που μου έδωσε να ασχοληθώ με ένα πολύ ενδιαφέρον θέμα όσο και για τον χρόνο και την καθοδήγηση του έτσι ώστε να ολοκληρωθεί η διπλωματική μου εργασία. Ατρείδου Σοφία

5 4

6 5 ΠΕΡΙΛΗΨΗ H παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται την αξιολόγηση της ραδιενεργού συγκέντρωσης των ισοτόπων 238 U, 232 Th, 226 Ra, 40 K στην άμμο των παραλιών της Σιθωνίας. Αρχικά λήφθηκαν κάποια αντιπροσωπευτικά δείγματα από παραλίες της Σιθωνίας τα οποία έπειτα υποβλήθηκαν σε μία διαδικασία επεξεργασίας με σκοπό τον καθαρισμό τους και τον διαχωρισμό τους από τυχόν απόβλητα. Ο προσδιορισμός των συγκεντρώσεων των ισοτόπων που μελετήθηκαν επιτεύχθηκε με την μέθοδο της γ- φασματοσκοπίας. Οι πληροφορίες όλων των ισοτόπων τοποθετήθηκαν σε πίνακες και μέσω αυτών προέκυψαν τα διαγράμματα τα οποία μελετήθηκαν για να προκύψουν τα τελικά αποτελέσματα και συμπεράσματα. Τέλος εξετάστηκε και η επίπτωση της ραδιενέργειας των ισοτόπων τόσο στους ντόπιους που εργάζονται στις παραλίες, όσο και στους τουρίστες.

7 6

8 7 ABSTRACT This paper discusses the evaluation of the radioactive isotopes 238U, 232Th, 226Ra, 40K in the sand of the beaches of Sithonia. Initially some representative samples were taken from the beaches of Sithonia which were then subjected to a cleaning process with the aim to separate the sample from any waste. The definition of the concentrations of the isotopes studied was achieved with the use of gamma spectroscopy process. The information of all the isotopes was placed in tables and with it resulting diagrams were studied to produce the final results and conclusions. Finally, what was also examined is the impact of radioactive isotopes both on the locals working on the beaches and tourists.

9 8

10 9 1. Εισαγωγή ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1.1. Ακτινοβολία Γάμμα Φωτοηλεκτρικό Φαινόμενο Φαινόμενο - Σκέδαση Compton Φαινόμενο Δίδυμης Γέννεσης Ραδιενέργεια Δοσιμετρία Εξωτερική Δόση Έκθεσης Ισοδύναμη Δόση Ενεργή Δόση Γεωλογικές Διαδικασίες Άμμος Παραλίας Δημιουργία Χαλαζιακής Άμμου Γρανιτικά Πετρώματα Αποσάθρωση Πειραματική Μεθοδολογία 2.1. Επεξεργασία Δειγμάτων Φασματοσκοπία Ακτίνων Γάμμα Σύστημα Γάμμα Φασματοσκοπίας Χαρακτηριστικά Ανιχνευτών Γερμανίου Βαθμολογία Συστήματος Γάμμα Φασματοσκοπίας Προσδιορισμός Ραδιοισοτόπων Με Την Μέθοδο Της Γάμμα Φασματοσκοπίας. 32 Ανάλυση Φασμάτων Λήψη Δεδομένων Επεξεργασία Δεδομένων Αποτελέσματα 3.1. Φυσική και Τεχνητή Ραδιενέργεια Διαχωρισμός Άμμων Φυσική και Τεχνητή Ραδιενέργεια Δόσεις Συμπεράσματα Παράρτημα-Πίνακες Βιβλιογραφία...57

11 10

12 11 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.1. ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ ΓΑΜΜΑ Οι ακτίνες γ ανήκουν στο ηλεκτρομαγνητικό φάσμα και αποτελούν τις ακτίνες με την μεγαλύτερη συχνότητα. Η ακτινοβολία γ δεν είναι σωματιδιακής φύσεως, σε αντίθεση με τις α και β. Το μήκος κύματός της κυμαίνεται από έως μέτρα, ώστε να είναι συγκρίσιμο με τη διάμετρο ενός ατομικού πυρήνα. Τα φωτόνια της ακτινοβολίας γάμμα έχουν πολύ μεγάλη διεισδυτική ικανότητα, μεγαλύτερη από αυτή των α και β, αλλά και από αυτή των ακτινών Χ. Για παράδειγμα θα μπορούσαμε να αναφέρουμε ότι η ακτινοβολία α μπορεί να αποκοπεί από ένα φύλλο χαρτιού, η ακτινοβολία β μπορεί να αποκοπεί από φύλλα πλαστικού ή από λεπτά μεταλλικά φύλλα ενώ η ακτινοβολία γ για να αποκοπεί χρειάζεται να χρησιμοποιήσουμε χάλυβα, μόλυβδο ή τσιμέντο πάχους πολλών εκατοστών. Εικόνα 1: Διεισδυτική ικανότητα ακτινοβολιών α, β και γ Η ακτινοβολία γ εκπέμπεται κατά την αποδιέγερση ενός διεγερμένου πυρήνα σε χαμηλότερη ενεργειακή στάθμη ή στην βασική. Εφόσον οι στάθμες των πυρήνων έχουν καλά καθορισμένες ενέργειες, οι ενέργειες των ακτινών γ είναι επίσης καθορισμένες και ίσες με την διαφορά των δύο ενεργειακών σταθμών (η ενέργεια ανάκρουσης θεωρείται αμελητέα). Η εκπομπή ακτινοβολίας γ συνοδεύει συνήθως την α ή την β διάσπαση, εάν ο θυγατρικός πυρήνας βρεθεί σε διεγερμένη κατάσταση, ισοδυναμεί δηλαδή με εκπομπή του θυγατρικού πυρήνα. Επειδή όμως ο χρόνος αποδιέγερσης των πυρηνικών σταθμών είναι αρκετά μικρός (συνήθως μικρότερος των 10-9 sec),

13 12 συγκρινόμενος με το χρόνο ημιζωής των πατρικών πυρήνων, οι ακτινοβολίες γ καταγράφονται σχεδόν ταυτόχρονα με την διάσπαση του πατρικού πυρήνα με αποτέλεσμα να έχει επικρατήσει να αποδίδονται σε αυτόν. Υπάρχουν όμως και περιπτώσεις που ο χρόνος ημιζωής μιας πυρηνικής στάθμης είναι σχετικά μεγάλος, φτάνοντας μερικές ώρες ή και μέρες. Οι μακρόβιες αυτές καταστάσεις των πυρήνωνν καλούνται ισομερείς ή μετασταθείς και οι αποδιεγέρσεις τους ισομερείς μεταπτώσεις. Εικόνα 2: Ακτινοβολία γ Οι μηχανισμοί αλληλεπίδρασης των φωτονίων με την ύλη είναι το φαινόμενο, η σκέδαση Compton και η δίδυμη γένεση. φωτοηλεκτρικό ΦΩΤΟΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ Το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο αποτελεί μια κβαντική διεργασία κατά την οποία απελευθερώνονται ηλεκτρόνια από μία επιφάνεια αγωγού όταν προσπέσει σε αυτή ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία συχνότητας τέτοιας ώστε τα ηλεκτρόνια να κατορθώσουν να υπερπηδήσουν το φράγμα δυναμικής ενέργειας που τα συγκρατεί στην επιφάνεια αυτή. Τα ηλεκτρόνια που εκπέμπονται μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος. Εφαρμογές του φωτοηλεκτρικού φαινομένου συναντώνται στα φωτοκύτταρα ή φωτοστοιχεία, τα φωτοβολταικά στοιχεία, τα ηλιακά στοιχεία κ.α.

14 13 Εικόνα 3: Φωτοηλεκτρικό φαινόμενο Πειραματικά έχει διαπιστωθεί ότι το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο ικανοποιεί τους παρακάτω νόμους: o Απαραίτητη προϋπόθεση για να συμβεί το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο αποτελεί η προσπίπτουσα στη μεταλλική επιφάνεια ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία να έχει μεγαλύτερη ή ίση από μια ορισμένη τιμή. Η τιμή αυτή ονομάζεται οριακή συχνότητα ή αλλιώς συχνότητα κατωφλίου. o Αν η της ακτινοβολίας είναι τέτοια που μπορεί να προκαλέσει εξαγωγή ηλεκτρονίων τότε ο αριθμός των ηλεκτρονίων που εξέρχονται είναι ανάλογος της έντασης της προσπίπτουσας ακτινοβολίας. o Η φωτοηλεκρονίων από το μέταλλο γίνεται σχεδόν ταυτόχρονα με το φωτισμό της επιφάνειάς του (για την ακρίβεια ο χρόνος από το φωτισμό του μετάλλου μέχρι την εκπομπή φωτοηλεκρονίων είναι μικρότερος του 10-9 s). o Η μέγιστη με την οποία τα φωτοηλεκτρόνια εγκαταλείπουν το μέταλλο είναι γραμμική συνάρτηση της συχνότητας της προσπίπτουσας ακτινοβολίας, εξαρτάται από το έργο εξαγωγής του μετάλλου αλλά είναι ανεξάρτητη της έντασης της ακτινοβολίας.

15 14 ΣΚΕΔΑΣΗ COMPTON Η ύπαρξη φωτονίων επιβεβαιώθηκε πειραματικά το 1924 από τον Αμερικανό Arthur Holly Compton. Ο Compton παρατήρησε ότι όταν ακτίνες Χ προσπίπτουν πάνω σε μια υλική επιφάνεια ένα μέρος τους εκτρέπεται από τα σωματίδια της ύλης (σκεδάζεται). Ο Compton διαπίστωσε ότι το σκεδαζόμενο τμήμα της ακτινοβολίας έχει μήκος κύματος μεγαλύτερο από το μήκος κύματος της προσπίπτουσας ακτινοβολίας (μικρότερη συχνότητα). Αυτό σημαίνει ότι ένα μέρος της αρχικής ενέργειας hv του φωτονίου δίνεται στο σκεδαζόμενο φωτόνιο (φωτόνιο Compton) και το υπόλοιπο στο ανακρουόμενο ηλεκτρόνιο ( ηλεκτρόνιο Compton).Οι μετρήσεις του Compton έδειξαν ότι η μεταβολή του μήκους κύματος ανάμεσα στην προσπίπτουσα και τη σκεδαζόμενη δέσμη εξαρτάται μόνο από τη γωνία ανάμεσα στις δύο δέσμες και μάλιστα υπακούει στη σχέση: = ( ), όπου λ': το μήκος κύματος της σκεδαζόμενης δέσμης, λ: το μήκος κύματος της προσπίπτουσας δέσμης, m: η μάζα του ηλεκτρονίου και φ: η γωνία μεταξύ προσπίπτουσας και ανακλώμενης δέσμης Σύμφωνα με την κλασική θεωρία ένα ηλεκτρομαγνητικό κύμα συχνότητας f που προσπίπτει σ' ένα υλικό αναγκάζει τα ηλεκτρόνια του υλικού να ταλαντώνονται με την ίδια συχνότητα και να παράγουν με τη σειρά τους ηλεκτρομαγνητικό κύμα της ίδιας συχνότητας f. Η κλασική θεωρία, λοιπόν, θα περίμενε η σκεδαζόμενη δέσμη να έχει την ίδια συχνότητα και, αντίστοιχα, ίδιο μήκος κύματος με την προσπίπτουσα δέσμη. Τα πράγματα γίνονται πιο κατανοητά αν θεωρήσουμε την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία ως ρεύμα φωτονίων, δηλαδή σωματίων μηδενικής μάζας ηρεμίας που μεταφέρουν ενέργεια και ορμή. Τότε το πρόβλημα της σκέδασης της ακτινοβολίας μετατρέπεται σε πρόβλημα κρούσης ανάμεσα σ' ένα φωτόνιο και ένα ηλεκτρόνιο.

16 15 Εικόνα 4: Σκέδαση Compton Ας υποθέσουμε ότι ένα φωτόνιο μήκους κύματος λ συγκρούεται μ' ένα πρακτικώς ακίνητο ηλεκτρόνιο. Μετά τη σκέδαση το φωτόνιο κινείται σχηματίζοντας γωνία θ με την αρχική διεύθυνση κίνησης και έχοντας χάσει τμήμα της αρχικής του ενέργειας αφού ένα μέρος της αρχικής του ενέργειας θα μεταφερθεί στο ηλεκτρόνιο. Το σκεδαζόμενο φωτόνιο θα έχει μετατραπεί σε φωτόνιο μήκους κύματος λ' με λ' > λ. Κατά τη διάρκεια της σκέδασης πρέπει να διατηρούνται η ενέργεια και η ορμή του συστήματος. Το φωτόνιο πριν την σκέδαση έχει ενέργεια = = = = ενώ μετά την σκέδαση έχει ενέργεια = = και ορμή και ορμή = =.

17 16 ΔΙΔΥΜΗ ΓΕΝΕΣΗ Το φαινόμενο μετατροπής ενός φωτονίου σε δυο σωματίδια με μάζα ηρεμίας μη μηδενική ονομάζεται δίδυμη γένεση. Τα σωματίδια τα οποία προκύπτουν είναι το ένα αντισωματίδιο του άλλου. Το πιο συνηθισμένο τέτοιο ζεύγος κατά την υλοποίηση των ακτινών γ είναι το ζεύγος ηλεκτρονίου-ποζιτρονίου. Εικόνα 5: Φαινόμενο δίδυμης γέννεσης Η πραγματοποίηση του φαινομένου της δίδυμης γένεσης είναι δυνατή μόνο για ενέργειες φωτονίων μεγαλύτερες από την οριακή τιμή που προκύπτει από το άθροισμα της μάζας ηρεμίας των δύο σωματιδίων: = Η δίδυμη γένεση γίνεται ο κύριος μηχανισμός απορρόφησης των φωτονίων στις μεγάλες ενέργειες, μεγαλύτερες από μερικά MeV.

18 ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΕΙΑ Ο χρόνος διάσπασης κάθε ραδιενεργού πυρήνα δεν είναι ίδιος για όλους, επομένως η εξέλιξη της ραδιενεργού αυτής διάσπασης δίνεται από την σχέση ( ) =, όπου Ν 0 : ο αρχικός αριθμός πυρήνων, Ν (t ) : ο αριθμός πυρήνων που παραμένει μετά από χρόνο t, και λ: η σταθερά ραδιενεργού διασπάσεως Από την μορφή που έχει η σχέση της ραδιενεργού διάσπασης συμπεραίνουμε ότι το διάγραμμα μεταξύ του αριθμού ραδιενεργών πυρήνων και του χρόνου θα έχει εκθετική μορφή. Βασική ιδιότητα μάλιστα της εκθετικής καμπύλης είναι ότι προσεγγίζει το μηδέν αλλά δεν φτάνει σε αυτό. Εικόνα 6: Διάγραμμα σχέσης ραδιενεργών πυρήνων - χρόνου 1.2. ΔΟΣΙΜΕΤΡΙΑ Η δοσιμετρία ορίζεται ως η μετρολογία της απορροφούμενης δόσης. Ως απορροφούμενη δόση θεωρείται μια φυσική ποσότητα δόσης η οποία αντιπροσωπεύει την μέση ενέργεια που μεταδίδεται στην ύλη ανά μονάδα μάζας από την ιοντίζουσα ακτινοβολία. Ο όρος είναι περισσότερο γνωστός στους τομείς της φυσικής υγείας και της ιατρικής φυσικής και στους συγκεκριμένους τομείς αφορά τον υπολογισμό και την αξιολόγηση της δόσης ακτινοβολίας την οποία έλαβε το ανθρώπινο σώμα.

19 18 Η δοσιμετρία διακρίνεται σε εσωτερική και εξωτερική. Η εσωτερική δοσιμετρία αφορά την κατάποση ή εισπνοή ραδιενεργών υλικών και βασίζεται σε μια ποικιλία φυσιολογικών ή απεικονιστικών τεχνικών, ενώ η εξωτερική δοσιμετρία, αφορά την ακτινοβολία από μια εξωτερική πηγή και βασίζεται σε μετρήσεις με δοσίμετρο, ή σε άλλα ακτινολογικά μέσα προστασίας. Η δοσιμετρία χρησιμοποιείται εκτενώς για την προστασία από την ακτινοβολία και συνήθως εφαρμόζεται σε επαγγελματίες εργαζομένους οι οποίοι έρχονται σε επαφή με ιοντίζουσες ακτινοβολίες ώστε να μη γίνεται υπέρβαση του κανονιστικού επιπέδου. Χρησιμοποιείται επίσης όταν η ακτινοβολία είναι απρόσμενη, όπως στον απόηχο του Τσερνομπίλ ή της Φουκουσίμα όπου υπήρξαν ακτινοβολίες οι οποίες απελευθερώθηκαν. Η ακριβής δοσιμετρία δυσχεραίνεται από: Τον στοχαστικό χαρακτήρα του πεδίου ακτινοβολίας και της μετάδοσης ενέργειας από ιοντίζουσα ακτινοβολία. Το περιορισμένο ποσό ενέργειας που μεταδίδεται ακόμα και για μεγάλες δόσεις ΕΞΩΤΕΡΙΚΗ ΔΟΣΗ ΕΚΘΕΣΗΣ Υπάρχουν διάφοροι τρόποι μέτρησης της απορροφούμενης δόσης από τις ιοντίζουσες ακτινοβολίες. Οι άνθρωποι οι οποίοι έρχονται σε επαφή με ραδιενεργές ουσίες ή που ενδέχεται να εκτεθούν σε ακτινοβολία λόγω της εργασίας τους συνήθως έχουν πάνω τους προσωπικά δοσίμετρα. Αυτά τα δοσίμετρα είναι ειδικά σχεδιασμένα για να καταγράφουν και να αναφέρουν την απορροφούμενη δόση την οποία έλαβε ο οργανισμός. Αρχικά αυτά ήταν κονκάρδες που περιείχαν φωτογραφικό φιλμ και μετά την έκθεση έδειχναν την συνολική απορροφούμενη δόση που λήφθηκε. Αυτός ο μηχανισμός έχει πλέον σε μεγάλο βαθμό αντικατασταθεί με άλλες συσκευές, όπως το σήμα TLD που χρησιμοποιεί δοσίμετρα θερμοφωταύγειας ή κονκάρδες με οπτικά διεγερμένη φωταύγεια (OSL).

20 19 Εικόνα 6: Προσωπικά δοσίμετρα α) ολόσωμο, β)δακτύλων, γ)καρπού Ένας αριθμός ηλεκτρονικών συσκευών ο οποίος είναι γνωστός ως Ηλεκτρονικά Προσωπικά Δοσίμετρα έχουν τεθεί σε γενική χρήση, χρησιμοποιώντας ανίχνευση ημιαγωγών και την τεχνολογία προγραμματιζόμενου επεξεργαστή. Αυτά φοριούνται ως διακριτικά, αλλά μπορούν να δώσουν μια ένδειξη του ρυθμού της στιγμιαίας δόσης και ένα ηχητικό και οπτικό σήμα συναγερμού σε περίπτωση υπέρβασης του ρυθμού δόσης ή της συνολικής δόσης. Οι συσκευές αυτές είναι ιδιαίτερα χρήσιμες για την παρακολούθηση σε πραγματικό χρόνο της δόσης, όπου αναμένεται μια υψηλού ρυθμού δόση ΙΣΟΔΥΝΑΜΗ ΔΟΣΗ Η ίδια δόση ακτινοβολίας στο ίδιο βιολογικό υλικό είναι πιθανό να προκαλέσει ποσοτικώς διαφορετικά αποτελέσματα, κάτι το οποίο εξαρτάται από διάφορους παράγοντες. Γι αυτό το λόγο έχει εισαχθεί ως βιολογική μονάδα δοσιμετρίας η ισοδύναμη δόση. Η ισοδύναμη δόση είναι το δοσιμετρικό μέγεθος που σχετίζεται με τη βλάβη που μπορεί να προκαλέσει σε έναν ιστό η απορροφούμενη δόση ενός συγκεκριμένου είδους ακτινοβολίας. Πιο συγκεκριμένα με τον όρο αυτό αναφερόμαστε στην απορροφούμενη δόση σε ιστό ή όργανο (D) διορθωμένη με τον συντελεστή στάθμισης της ακτινοβολίας (w) για το είδος και την ποιότητα της ακτινοβολίας (R)., =, Ο συντελεστής στάθμισης της ακτινοβολίας παίρνει διάφορες τιμές ανάλογα με το είδος της ακτινοβολίας. Οι τιμές αυτές παρουσιάζονται στον πίνακα:

21 20 Είδος ακτινοβολίας Συντελεστής στάθμισης ακτινοβολίας W Φωτόνια (χ και γ) όλων των ενεργειών 1 Ηλεκτρόνια 1 Πρωτόνια Σωμάτια α, θραυσματα σχάσης, βαρέα ιόντα Νετρόνια 2-Μαϊ αναλόγως την τιμή της ενέργειας Μονάδα μέτρησης της ισοδύναμης δόσης είναι το Sievert (Sv). Επειδή το Sievert είναι αρκετά μεγάλη μονάδα συνήθως χρησιμοποιούνται υποπολλαπλάσια της, όπως το msv ΕΝΕΡΓΟΣ ΔΟΣΗ Οι ανθρώπινοι ιστοί για δεδομένη ισοδύναμη δόση ακτινοβολίας επηρεάζονται με διαφορετική βαρύτητα στον συνολικό κίνδυνο που διατρέχει από την ακτινοβόλησή τους η υγεία του ανθρώπου. Πιο συγκεκριμένα η ακτινοβόληση με ίση ισοδύναμη δόση δύο διαφορετικών οργάνων του ανθρώπινου οργανισμού μπορεί να προκαλεί στο ένα πολύ μεγαλύτερο κίνδυνο απ ότι στο άλλο. Για να ληφθεί υπόψη η συνολική επιβάρυνση της υγείας από την ακτινοβόληση ενός ή περισσοτέρων οργάνων ή ιστών χρησιμοποιείται η έννοια της ενεργού δόσης. Η ενεργός δόση (Ε) είναι το άθροισμα των γινομένων της ισοδύναμης δόσης που έλαβε κάθε ιστός (Τ), από εσωτερική και εξωτερική ακτινοβόληση, επί έναν συντελεστή (w) ο οποίος εξαρτάται από το είδος του ιστού. = =, Μονάδα ενεργού δόσης είναι το Sievert (Sv) και τα υποπολλαπλάσια του msv, μsv.

22 ΓΕΩΛΟΓΙΚΕΣ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΕΣ ΑΜΜΟΣ ΠΑΡΑΛΙΑΣ Η άμμος της παραλίας αποτελείται από μεταλλικά αποθέματα τα οποία έχουν δημιουργηθεί από τον συνδυασμό του καιρού, του θρυμματισμού και της αποδόμησης. Αποτελείται κυρίως από χαλαζία, άστριο και άλλα μέταλλα τα οποία είναι ανθεκτικά στην τριβή. Μελέτες σχετικά με τους κινδύνους της ακτινοβολίας, που προκύπτουν από τη χρήση της άμμου ή του χώματος, έδειξαν ότι η φυσική ακτινοβολία έχει την μεγαλύτερη συμβολή στην εξωτερική δόση στον παγκόσμιο πληθυσμό. Η μελέτη της κατανομής των φυσικών ραδιονουκλεϊδίων αποκάλυψε την επίπτωση της έκθεσης του ανθρώπινου σώματος στις ακτίνες γάμμα και της ακτινοβόλησης του πνευμονικού ιστού από την εισπνοή του ραδονίου και των θυγατρικών του. Επομένως, η εκτίμηση της δόσης ακτινοβολίας γάμμα από φυσικές πηγές έχει ιδιαίτερη σημασία αφού η φυσική ακτινοβολία είναι ο μεγαλύτερος συνεισφέρων στην εξωτερική δόση του παγκόσμιου πληθυσμού. Διάφορες μελέτες σχετικά με τα φυσικά επίπεδα ραδιενέργειας της άμμου πραγματοποιήθηκαν σε όλο τον κόσμο, ιδίως σε περιοχές με υψηλή ακτινοβολία υποβάθρου, όπως η Ινδία και η Βραζιλία ή σε χώρες με εκτεταμένες αμμώδης περιοχές. Οι τιμές της δόσης από την έκθεση στην ακτινοβολία που αξιολογήθηκαν έδειξαν ότι οι τιμές αυτές ποικίλουν ανάλογα με τη συγκέντρωση των φυσικών ραδιονουκλεϊδίων που υπάρχουν στην άμμο και στα πετρώματα, τα οποία με τη σειρά τους εξαρτώνται από την τοπική γεωλογία κάθε περιοχής. Η ακτογραμμή της Ελλάδα είναι μία από τις μεγαλύτερές σε όλο τον κόσμο, ωστόσο, παρά το γεγονός ότι οι περισσότερες από τις ελληνικές παραλίες είναι άκρως τουριστικές, δεν υπάρχουν στοιχεία για τα επίπεδα φυσικής ραδιενέργειας τους μέχρι τώρα. Ωστόσο, έχουν βαριά ορυκτά πλούσια σε άμμο παραλίας ( μαύρη άμμο ), τα οποία συνήθως συνδέονται με υψηλά επίπεδα φυσικής ραδιενέργειας, όπως έχουν παρατηρηθεί στην Ελλάδα, και πιο συγκεκριμένα στην περιοχή Τούζλα, κοντά στη Θεσσαλονίκη και στην Νέα Πέραμο κοντά στην Καβάλα. Η Σιθωνία, τμήμα της Χαλκιδικής, είναι μια από τις πιο δημοφιλείς τουριστικές περιοχές της Βόρειας Ελλάδας. Είναι κατά κύριο λόγο αποτελούμενη από γρανιτικά πετρώματα του πλουτωνικού συμπλέγματος της Σιθωνίας, τα οποία όπως είναι γνωστό χαρακτηρίζονται από αυξημένα επίπεδα φυσικής ραδιενέργειας σε σύγκριση με άλλες φυσικές πέτρες. Αυτή η μελέτη επικεντρώνεται πάνω στην άμμο παραλίας που βρίσκεται δίπλα στους βράχους του πλουτωνικού συμπλέγματος της Σιθωνίας, οι

23 22 οποίοι είναι οι πιο πιθανοί μητρικοί βράχοι τους. Τυχόν υπάρχοντα δεδομένα σχετικά με τη φυσική ραδιενέργεια από αυτά τα πετρώματα έχουν χρησιμοποιηθεί. Ο κύριος στόχος αυτής της εργασίας είναι να αξιολογήσει τις συγκεντρώσεις ραδιενέργειας των φυσικών ραδιονουκλιδίωνν και τους δείκτες ραδιενέργειας που σχετίζονται με αυτά. Οποιαδήποτε ύπαρξη πολλών μικρών κομματιών των ορυκτών τα οποία διαχωρίζονται από το σύνολο του δείγματος επίσης έχει αξιολογηθεί. Η αξιολόγηση του εμπλουτισμού ή της εξάντλησης των φυσικών ραδιονουκλεϊδίων στην άμμο της παραλίας σε σχέση με τα γρανιτικά πετρώματα (μητρικά πετρώματα) επιχειρείται, στο καλύτερο της γνώσης μας, για πρώτη φορά. Επιπλέον, ο εξωτερικός δείκτης γάμμα, ο ρυθμός δόσης απορρόφησης της ακτινοβολίας γάμμα και η ετήσια ενεργός δόση που έλαβε από τον πληθυσμό λόγω της έκθεσής τους σε ακτινοβολία γάμμα από άμμο παραλίας επίσης παρουσιάζεται. ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΧΑΛΑΖΙΑΚΗΣ ΑΜΜΟΥ ΑΠΟ ΓΡΑΝΙΤΗ Εικόνα 10: 7: Διαδικασία δημιουργίας χα χαλαζιακής άμμου από χαλαζία σε γρανίτη Ο χαλαζίας περιέχεται σε ένα γρανίτη σε ποσοστό περίπου 30%. Το ποσοστό αυτό είναι αρκετά μικρό για να δικαιολογηθεί η κατεργασία του γρανίτη για την παραγωγή καθαρού χαλαζιακού υλικού. Αν όμως τα άλλα ορυκτά του γρανίτη καταστραφούν με την πάροδο του γεωλογικού χρόνου (αποσάθρωση του πετρώματος) και οι κόκκοι του χαλαζία απελευθερωθούν και μεταφερθούν στην κοίτη ενός ποταμού ή μπορεί να δημιουργηθεί σε μία ακτή, άμμος που θα αποτελείται σχεδόν μόνο από χαλαζία. Επομένως, στην περίπτωση που η ποσότητα είναι σημαντική, θα έχει δημιουργηθεί ένα «κοίτασμα χαλαζία».

24 ΓΡΑΝΙΤΙΚΑ ΠΕΤΡΩΜΑΤΑ Το όνομα γρανίτης προέρχεται από την λατινική λέξη granum που σημαίνει κόκκος. Ο γρανίτης ως όρος στην γεωλογία χρησιμοποιείται για να ορίσει την κατηγορία των όξινων πλουτωνικών πετρωμάτων που έχουν γρανιτικό ιστό. Ο τυπικός γρανίτης αποτελείται από άστριους, χαλαζία και μαρμαρυγία σε αναλογία 8:4:1. Ο μαρμαρυγίας είναι συνήθως βιοτίτης και σπανιότερα μοσχοβίτης. Το βάρος του γρανίτη παίρνει τιμές γύρω στα 26ΚΝ/m 3. Εικόνα 8: Γρανίτης Ο υγιής γρανίτης παρουσιάζει πολύ μεγάλη αντοχή, έχει ελαστική συμπεριφορά και είναι εύθραυστος. Η αποσάθρωση των γρανιτών οι οποίοι περιέχουν βιοτίτη είναι αρκετά εύκολη αφού περιέχουν άστριο, ο οποίος μετατρέπεται σε καολίνη, ενώ ο χαλαζίας παραμένει αναλλοίωτος. Η αποσάθρωση αυτή έχει ως αποτέλεσμα την δημιουργία χαλαζιακής άμμου. Ο βιοτίτης, ή όπως αλλιώς αναφέρεται ο μαύρος μαρμαρυγίας, αποσαθρώνεται σε άργιλο, ο μοσχοβίτης, ή αλλιώς λευκός μαρμαρυγίας, δεν αλλοιώνεται και η κεροστίλβη αποσαθρώνεται με μεγάλη δυσκολία. Εικόνα 9: Ο χαλαζίας (Qz) σαν συστατικό ενός γρανίτη από το πετρογραφικό μικροσκόπιο

25 24 ΑΠΟΣΑΘΡΩΣΗ Τα διάφορα πετρώματα τα οποία βρίσκονται στην επιφάνεια της γης παρουσιάζουν κατά κανόνα ορυκτολογική ετερογένεια και τεκτονική καταπόνηση, έτσι ώστε να ευνοούνται οι φυσικές και χημικές διεργασίες καταστροφής τους. Οι διεργασίες αυτές είναι γνωστές με τον όρο αποσάθρωση, ο οποίος περιλαμβάνει την μηχανική ή φυσική αποσάθρωση και την χημική αποσάθρωση. Η μηχανική ή φυσική αποσάθρωση πραγματοποιείται με τον τεμαχισμό των μητρικών πετρωμάτων και στην συνέχεια με την παραγωγή μικρότερων κομματιών ή και των ίδιων των ορυκτών από τα οποία αποτελούνται τα πετρώματα αυτά. Ο τεμαχισμός αυτός είναι αποτέλεσμα της διαφορετικής συμπεριφοράς των επιμέρους ορυκτών των πετρωμάτων υπό την επίδραση διάφορων φυσικών παραγόντων όπως είναι η θερμοκρασία, η υγρασία, η πίεση κ.α. Εικόνα 10: Διαδικασία αποσάθρωσης Σημαντική είναι βέβαια και η συμβολή του νερού το οποίο εισδύει μέσα σε ρωγμές, διακλάσεις και ρήγματα και με την πτώση της θερμοκρασίας μετατρέπεται σε πάγο. Η τήξη του νερού μπορεί να οδηγήσει σε αύξηση του όγκου (μέχρι και 10%), δημιουργώντας με την σειρά της σημαντικές τάσεις (έχει υπολογιστεί ότι η τάση που αναπτύσσεται λόγω της αύξησης του όγκου στους 22ο C είναι kg/cm2) μέσα στους χώρους αυτούς. Η διαστολή του όγκου του νερού έχει ως αποτέλεσμα την διάνοιξη των σχισμών και τη θραύση των πετρωμάτων εξαιτίας της μεγάλης τάσης που δημιουργείται. Όταν η θερμοκρασία αυξηθεί πάλι τότε νέες μεγαλύτερες ποσότητες νερού γεμίζουν τις σχισμές και έχουμε εντονότερα φαινόμενα

26 25 κατακερματισμού του πετρώματος με μια νέα κρυστάλλωσή του. Το νερό μπορεί ακόμα να συμβάλει στην παραγωγή ιζηματογενών κόκκων από τον κατακερματισμό των μητρικών πετρωμάτων μέσα από την αποδιοργάνωση των μητρικών σχηματισμών και από την πρόκληση καταστροφικών φαινομένων, όπως η μετακίνηση μαζών, οι πτώσεις και οι κατολισθήσεις. Σχετική με τη διόγκωση των παγοκρυστάλλων διεργασία αποσάθρωσης είναι η καταστροφή της συνοχής των πετρωμάτων από την τάση κρυσταλλοποίησης των αλάτων. Αυτή η διεργασία συμβαίνει σε ξηρά κλίματα και είναι υπεύθυνη για τις εσοχές, μικρές σπηλιές, αψίδες κλπ που δημιουργούνται σε πετρώματα. Κατά τη διάρκεια μακρών περιόδων ξηρασίας το νερό των πόρων οδηγείται με τη δράση κάποιων φαινομένων προς την επιφάνεια. Στην πορώδη εξωτερική ζώνη ενός πετρώματος εξατμίζεται δημιουργώντας κρυστάλλους αλάτων κυρίως χλωριούχου νατρίου, ανθρακικού ασβεστίου και γύψου. Η δύναμη αυτών των κρυστάλλων προκαλεί απόσπαση κόκκων από το πέτρωμα οι οποίοι απομακρύνονται με την δράση του ανέμου ή της βροχής. Ζώνες έντονης αποσάθρωσης από τη τάση κρυσταλλοποίησης των αλάτων είναι περιοχές κοντά σε απότομα πρανή. Η μηχανική αποσάθρωση εξαρτάται από τις κλιματικές συνθήκες και παίρνει την μέγιστη δυνατή τιμή σε κλίματα τα οποία χαρακτηρίζονται από μεγάλο θερμοκρασιακό εύρος, είτε 24ωρο είτε ετήσιο, και σπανιότατα από την άνιση ετήσια κατανομή των βροχοπτώσεων. Αυτός είναι και ο λόγος που η μηχανική αποσάθρωση αποτελεί κύριο παράγοντα καταστροφής των μητρικών πετρωμάτων σε κλίματα θερμά ή ψυχρά, ξηρά ή ημίξηρα. Τα υλικά (κόκκοι) οι οποίοι προκύπτουν από την μηχανική αποσάθρωση είναι τα ίδια με τα υλικά των μητρικών πετρωμάτων αλλά σε μικρότερα μεγέθη. Η χημική αποσάθρωση εκφράζεται με πολύπλοκες χημικές αντιδράσεις οι οποίες προκαλούν την πλήρη αλλοίωση και καταστροφή των ορυκτών των μητρικών πετρωμάτων (ευαίσθητα ή μη) ενώ έπειτα σχηματίζουν νέα ορυκτά και χημικές ενώσεις. Μετά την δράση της χημικής αποσάθρωσης μόνο ελάχιστα ορυκτά, τα οποία χαρακτηρίζονται από ιδιαίτερη ανθεκτικότητα, μένουν αναλλοίωτα ενώ τα υπόλοιπα διαλύονται και τη θέση τους παίρνουν νέα ορυκτά. Το αποτέλεσμα της χημικής αποσάθρωσης είναι πετρώματα τα οποία δεν έχουν καμία ομοιότητα με το μητρικό τους.

27 26 Η χημική αποσάθρωση προκαλείται κυρίως από το νερό και από την δράση των ατμών του υπό τύπον ηλεκτρικών διπόλων. Αυτό συμβαίνει λόγω των ποικίλων ιδιοτήτων του νερού όπως είναι η ενυδάτωση, η διάλυση, η υδρόλυση, η οξύτητααλκαλικότητα, η οξείδωση-αναγωγή κ.α. Σημαντικός παράγοντας στην χημική αποσάθρωση αποτελεί και η οξειδωτική ή αναγωγική φύση του περιβάλλοντος ανάλογα αν έχουμε απώλεια ή προσθήκη ηλεκτρονίων από ένα στοιχείο/ιόν αντίστοιχα. Η καταστροφή ενός πετρώματος ξεκινά με την αλλοίωση των ασταθέστερων ορυκτών προχωρώντας και όλο και πιο σταθερά ορυκτά. Η διαδικασία αυτή αρχίζει από την επιφάνεια προχωρώντας βαθύτερα. Από την φυσική και χημική αποσάθρωση των μητρικών πετρωμάτων προκύπτουν οι ιζηματογενείς κόκκοι οι οποίοι έχουν πολύ μεγάλη αντοχή στις καταστροφικές (φυσικές και χημικές) διεργασίες του περιβάλλοντος. Μερικές φορές όμως παράλληλα με τους ανθεκτικούς κόκκους παρατηρούνται και άλλοι οι οποίοι είναι μη ανθεκτικοί. Αυτό μπορεί να οφείλεται στην έλλειψη χρόνου για την καταστροφή τους ή στην μεγάλη περιεκτικότητα τους στην μητρική πηγή.

28 27 2. ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ 2.1. ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΔΕΙΓΜΑΤΩΝ Λήφθηκαν αντιπροσωπευτικά δείγματα άμμου από 58 τυχαία σημεία (διαχωρίζονται μεταξύ τους κατά περίπου 500 μέτρα),τα οποία συλλέχθηκαν από 33 παραλίες και είναι γειτονικά με τα βράχια στο πλουτωνικό σύμπλεγμα της Σιθωνίας. Τα βαριά ορυκτά, τα οποία είναι πλούσια σε άμμο παραλίας, συλλέχθηκαν με βάση το συγκεκριμένο χρώμα τους (σκούρο πράσινο). Για κάθε δείγμα άμμου που αναλύθηκε, λήφθηκαν τρία υποδείγματα ίσης μάζας από βάθος 20 εκατοστών. Τα υποδείγματα, αντιστοιχούσαν σε 3 διαφορετικά σημεία, σχηματίζοντας ένα ισοσκελές τρίγωνο (με διαστάσεις ίσες με 1,4εκ περίπου), και κάλυπταν μια έκταση περίπου ενός τετραγωνικού μέτρου. Τα τρία υποδείγματα ομογενοποιήθηκαν με ανάμιξη in situ (μέσω άμεσης επαφής) και αυτό το μίγμα άμμου, με βάρος περίπου 1,5kg, θεωρήθηκε ως αντιπροσωπευτικό. Τα δείγματα 49Ep, 50Ep και 54Ep συλλέχθηκαν από ένα συγκεκριμένο ορίζοντα σκούρου πράσινου (λόγω της υψηλής συγκέντρωσης επιδότου) με 1-4εκ. πάχος και θεωρήθηκαν ως βαριά μεταλλικά στοιχεία εμπλουτισμένα με άμμο. Στο εργαστήριο, τα δείγματα καθαρίστηκαν με ζεστό νερό και ξηράθηκαν. Τυχόν χονδροειδή απόβλητα (κοχύλια, κλπ) αφαιρέθηκαν κατά τη διάρκεια του κοσκινίσματος. Τα κόσκινα 8,4,2,1,0.5,0.125 και χιλιοστών χρησιμοποιήθηκαν για την απόκτηση της κατανομής μεγέθους κόκκων των δειγμάτων. Για τους διαχωρισμούς ορυκτών, χρησιμοποιήθηκε κομμάτι μικρού μεγέθους κόκκων ( χιλιοστά), μετά τον προσδιορισμό του μέσου μεγέθους κόκκων των βαρέων ορυκτών κάτω από το διοπτρικό μικροσκόπιο.

29 ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ ΑΚΤΙΝΩΝ Γ Με τον όρο φασματοσκοπία των ακτινών γ εννοούμε την ανίχνευση ακτινοβολίας γ και την καταμέτρηση αυτής σαν συνάρτηση της ενέργειας των φωτονίων της. Οι περισσότερες ραδιενεργές πηγές παράγουν ακτίνες γ διαφορετικών ενεργειών και εντάσεων. Με την συλλογή των ακτινών αυτών και την ανάλυση τους με τη χρήση κάποιου συστήματος φασματοσκοπίας ακτινών γ προκύπτει ένα τελικό φάσμα, το οποίο εξαρτάται από την ενέργεια της ακτινοβολίας γ και το είδος του ανιχνευτή. Από τα φάσματα των ακτινοβολιών αυτών προσδιορίζεται η παρουσία συγκεκριμένων στοιχείων στο υλικό αυτό. Επομένως η γ φασματοσκοπία εφαρμόζεται ευρύτατα ως ένα εργαλείο για την ανάλυση ενός ραδιενεργού δείγματος και συγκεκριμένα για τον ποιοτικό και ποσοτικό προσδιορισμό των ισοτόπων που υπάρχουν σε αυτό. Τα συστήματα γ φασματοσκοπίας τα οποία χρησιμοποιούνται για τα δείγματα είναι απαραίτητο να συνδυάζουν υψηλή διακριτική ικανότητα, μεγάλη απόδοση στην μέτρηση και χαμηλούς ρυθμούς υποστρώματος. Τέτοιοι ανιχνευτές, οι οποίοι πληρούν σε μεγάλο βαθμό τις παραπάνω προϋποθέσεις, ανήκουν στην κατηγορία των ανιχνευτών στερεάς κατάστασης και είναι είτε ανιχνευτές υπερκαθαρού γερμανίου (HPGe) είτε ανιχνευτές διαχυθέντος Li, Ge(Li). 2.3.ΣΥΣΤΗΜΑ Γ-ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑΣ Το σύστημα της φασματοσκοπίας γάμμα περιλαμβάνει: ανιχνευτή στερεάς κατάστασης υπερκαθαρού γερμανίου (HPGe, High Purity Germanium) με την αντίστοιχη μονάδα τροφοδοσίας υψηλής τάσης (~3keV). σύστημα ηλεκτρονικών οργάνων το οποίο περιλαμβάνει προενισχυτή φορτίου και γραμμικό ενισχυτή φασματοσκοπίας για την διατήρηση της ήδη υφισταμένης αναλογικότητας μεταξύ της ενέργειας που αποτέθηκε στον ανιχνευτή και του ύψους του σήματος στην έξοδο αυτού. Επίσης το σήμα διαμορφώνεται ώστε να είναι δυνατή η μέτρηση του από το αντίστοιχο σύστημα καταμέτρησης. μονάδα ανάλογη του αναλυτή πολλών καναλιών (MCA) ενσωματωμένη υπό μορφή κάρτας (PCA card) σε υπολογιστή η οποία περιλαμβάνει μονάδα μετατροπής του αναλογικού σήματος σε ψηφιακό (ADC) τύπου Wilkinson (100MHz) και μνήμη 8192 καναλιών. Στην μονάδα αυτή πραγματοποιείται

30 29 ανάλυση διαχωρισμός των παλμών του ενισχυτή ως προς το ύψος (0-10V) και η καταμέτρηση αυτών. Στην περίπτωση δειγμάτων με υψηλό συνολικό καταμετρούμενο ρυθμό γεγονότων χρησιμοποιείται επιπλέον ηλεκτρονικό κύκλωμα με σκοπό την αποφυγή φαινομένων αλληλοεπικάλυψης παλμών. Εικόνα 12: Σύστημα γ φασματοσκοπίας

31 30 Εικόνα 11: Ανιχνευτής γερμανίου (HPGe) ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΑΝΙΧΝΕΥΤΩΝ ΓΕΡΜΑΝΙΟΥ Οι ανιχνευτές γερμανίου χωρίζονται σε δύο κατηγορίες, Coaxial Ge και Ge planar. Τα βασικά χαρακτηριστικά της κάθε κατηγορίας παρουσιάζονται στον πίνακα που ακολουθεί. Βασικά χαρακτηριστικά ανιχνευτών Ge Coaxial Ge Ge planar Ύψος 62,2 mm 20 mm Διάμετρος 63,2 mm 50,5 mm Ευαίσθητος όγκος 193 cm^ mm^2 Διακριτική ικανότητα Διακριτική ικανότητα Ev Διακριτική ικανότητα - 700Ev Απόδοση 42% Λόγος Peak/Compton - Εύρος ενεργειών keV keV Θωράκιση 2 kev 4'' Pb,1mm Cd,1mm Cu '' ' Pb,1mm Cd,1mm Cu

32 31 ΒΑΘΜΟΛΟΓΙΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ Γ-ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑΣ Για την πραγματοποίηση της μέτρησης της ενεργότητας ενός δείγματος είναι απαραίτητη η γνώση της απόδοσης του συστήματος μέτρησης. Η απόδοση αυτή εξαρτάται κυρίως από την εσωτερική απόδοση του ανιχνευτή, η οποία είναι συνάρτηση την ενέργειας του εισερχόμενου φωτονίου για δεδομένο ανιχνευτή. Επίσης η απόδοση μεταβάλλεται ανάλογα με τη γεωμετρία δείγματος-ανιχνευτή και με τη φύση του δείγματος (μέσο Ζ των ατόμων των στοιχείων του δείγματος). Γενικά, για τον υπολογισμό της απόδοσης του συστήματος γ φασματοσκοποίας για μια συγκεκριμένη ενέργεια ακτινοβολίας γάμμα χρησιμοποιούνται βαθμολογημένες πηγές ακτίνων γάμμα. Η γεωμετρία και το μέσο Ζ της πηγής κατά τις μετρήσεις αυτές πρέπει να συμπίπτουν με την γεωμετρία των δειγμάτων που χρησιμοποιούνται. Από τις μετρήσεις μέσω υπολογισμών προκύπτει ο καθαρός ρυθμός γεγονότων που ανιχνεύει το σύστημα για την συγκεκριμένη ενέργεια. Με την γνώση του ρυθμού αυτού αλλά και της ενεργότητας πηγής βαθμολογίας και του ποσοστού εκπομπής της συγκεκριμένης ακτινοβολίας γ προσδιορίζεται η απόδοση του συστήματος για την συγκεκριμένη ενέργεια. Έπειτα πραγματοποιείται προσαρμογή των πειραματικών σημείων σε συνάρτηση της μορφής: ( ) = ( ), όπου η: η απόδοση του συστήματος και Ε: η ενέργεια ακτίνων γ Η υπολογιζόμενη αβεβαιότητα που προκύπτει είναι 1-2% για την ενεργειακή περιοχή 0,15-2,5 MeV και φτάνει μέχρι το 7% για τις μικρότερες ενέργειες (εώς 60 kev). Έπειτα προσδιορίζεται η ενεργότητα ανά μονάδα όγκου ή μάζας του μετρούμενου δείγματος όλων των γ-ραδιοισοτόπων που υπάρχουν σε αυτό από την σχέση: =,όπου N: το καθαρό εμβαδόν της περιοχής της φωτοκορυφής q: η ποσότητα μάζας ή όγκου του δείγματος t: ο χρόνος μέτρησης

33 32 η: η απόδοση του συστήματος μέτρησης και Γ: το ποσοστό εκπομπής φωτονίων της συγκεκριμένης ενέργειας ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΡΑΔΙΟΙΣΟΤΟΠΩΝ ΜΕ ΤΗΝ ΜΕΘΟΔΟ ΤΗΣ Γ ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑΣ Ο προσδιορισμός των συγκεντρώσεων των ισοτόπων 238U, 226Ra και 210Pb από την φυσική ραδιενεργό σειρά του ουρανίου των ισοτόπων 228Ra και 228Th από την σειρά του θορίου ως και τα νουκλίδια 235U και 40Κ επιτεύχθηκε με την μέθοδο της γ φασματοσκοπίας. Η εκτίμηση των συγκεντρώσεων των ισοτόπων αυτών έγινε μέσω ακτίνων γ που εκπέμπονται κατά τη διάσπαση των ίδιων ή των θυγατρικών τους. Αυτό συνέβη λόγω των μεγάλων ποσοστών εκπομπής για το αντίστοιχο ισότοπο. Η αβεβαιότητα στα ποσοστά εκπομπής κυμαίνεται γενικά σε ποσοστό μικρότερο του 10%, εκτός από την αβεβαιότητα του 228Αc η οποία εκτιμάται ότι είναι περίπου 20%. Οι διαφορές που παρατηρήθηκαν στις ενεργότητες των 228Ra και 228Th ήταν μη διακριτές και γι αυτό τον λόγο η ενεργότητα του 228Ra αποτελεί την μέση τιμή των ενεργοτήτων των δύο νουκλιδίων. Για το 234mPa το ποσοστό εκπομπής των ακτίνων γ ενέργειας 1001 kev είναι 0,8-0,9%. Λόγω της αβεβαιότητας (~30%) που προκύπτει από τον υπολογισμό της αβεβαιότητας η ενέργεια 1001 kev χρησιμοποιήθηκε για την εκτίμηση του 238U μόνο στα δείγματα στα οποία η στατιστική αβεβαιότητα στον προσδιορισμό της ενεργότητας από τα 63,3 kev ήταν μεγαλύτερη ή ίση του 25%. Σε αυτή την περίπτωση η στατιστική αβεβαιότητα θεωρείται ίση με 30%. Για την εκτίμηση της συγκέντρωσης του 238U τα δείγματα παραμένουν για 4 5 μήνες πριν από την μέτρηση (5 6 χρόνοι ημίσειας ζωής του 234Th). Αυτό συμβαίνει με σκοπό να επέλθει ραδιενεργός ισορροπία ανάμεσα στα δύο ισότοπα. Για την ραδιενεργό ισορροπία ανάμεσα στο 226Ra και τα θυγατρικά του απαιτείται περίπου ένας μήνας (5 6 χρόνοι ημίσειας ζωής του 222Rn). Για αυτό το χρονικό διάστημα τα δείγματα παραμένουν ερμητικά κλεισμένα για να αποφευχθεί η διαφυγή του 222Rn. Επίσης το δείγμα αναμειγνύεται με καθαρό ενεργό άνθρακα σε λεπτόκοκκη μορφή για τον περιορισμό όσο είναι δυνατόν της διάχυσης του 222Rn στον κενό χώρο που υπάρχει πάνω από το δείγμα. Στον ενεργό άνθρακα πραγματοποιείται αναγέννηση στους 80 o C για 8-10 ώρες ώστε να απομακρυνθεί η τυχόν προσροφηθείσα υγρασία. Επειδή η προσρόφηση του ενεργού άνθρακα αυξάνει καθώς μειώνεται η θερμοκρασία τα δείγματα διατηρούνται σε χαμηλή θερμοκρασία (<0 ο C) πριν από την μέτρηση. Τα

34 33 δείγματα τα οποία περιέχουν υγρασία, ξηραίνονται πριν από την ανάμειξη με ήπια θέρμανση. ΑΝΑΛΥΣΗ ΦΑΣΜΑΤΩΝ Ο χρόνος λήψης κάθε φάσματος καθορίζεται από την στατιστική αβεβαιότητα στην φωτοκορυφή με τον μικρότερο ρυθμό καταγραφής γεγονότων, από εκείνες τις φωτοκορυφές που χρησιμοποιούνται για την εκτίμηση συγκεντρώσεων. Ο μέγιστος χρόνος μέτρησης ενός δείγματος είναι sec. O υπολογισμός του εμβαδού των φωτοκορυφών στα φάσματα γίνεται με την βοήθεια κατάλληλου προγράμματος (gamma spectroscopy data reduction, της Quantum technology 1986). Το καθαρό εμβαδό κάθε φωτοκορυφής υπολογίζεται με την αφαίρεση του εμβαδού του υποστρώματος κάτω από αυτήν από το ολοκλήρωμα της περιοχής που προκύπτει σαν άθροισμα των γεγονότων στην περίπτωση απλών μεμονωμένων κορυφών. Το εμβαδόν κάτω από την κορυφή υπολογίζεται από την γραμμική εξάρτηση έξι σημείων γύρω απ αυτήν. Η στατιστική αβεβαιότητα του εμβαδού κάθε φωτοκορυφής υπολογίζεται από την στατιστική στην περιοχή της φωτοκορυφής και την διακύμανση του υποστρώματος. Όταν υπάρχουν πολλαπλές φωτοκορυφές εφαρμόζεται η Marquardt method για την ελαχιστοποίηση του x 2 στις γκαουσσιανές κατανομές που συνιστούν τις φωτοκορυφές αυτές. Στην περίπτωση αυτή υπολογίζεται η συνολική αβεβαιότητα που συμπεριλαμβάνει και την ποιότητα της προσαρμογής των πειραματικών σημείων. Ισόχρονες μετρήσεις του ρυθμού του υποστρώματος λαμβάνονται με καθαρά δείγματα. Η συγκέντρωση κάθε νουκλιδίου προκύπτει σαν μέση τιμή της συγκέντρωσης που υπολογίζεται από την κάθε φωτοκορυφή, μετά την αφαίρεση της αντίστοιχης κορυφής του υποστρώματος, χρησιμοποιώντας σαν συνάρτηση βάρους την στατιστική αβεβαιότητα κάθε φωτοκορυφής.

35 ΛΗΨΗ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ Τα δείγματα, αφού ξηράθηκαν σε κλίβανο στους 60 o C μέχρι να αποκτήσουν σταθερό βάρος, μετρήθηκαν χρησιμοποιώντας δύο συστήματα φασματομετρίας ακτινών γάμμα υψηλής ανάλυσης. Το πρώτο σύστημα αποτελούταν από έναν ομοαξονικό ανιχνευτή HPGe με 42% απόδοση και 2 kev ανάλυση στα φωτόνια ενέργειας 1,33 MeV, θωρακισμένο από 4'' Pb, Cd 1 χιλιοστού και 1 χιλιοστού Cu και το δεύτερο σύστημα αποτελούταν από ένα LEGe επίπεδου ανιχνευτή με ανάλυση 0,7 kev σε φωτόνια ενέργειας 122 kev, θωρακισμένο με 3,3 '' Fe-Pb, Cd 1 χιλιοστού και ενός χιλιοστού Cu. Το πρώτο σύστημα φασματομετρίας με την υψηλή καθαρότητα του ανιχνευτή Ge χρησιμοποιήθηκε για να μετρηθεί η πλειοψηφία των φυσικών ραδιονουκλεϊδίων που εξετάστηκαν σε αυτήν την μελέτη, εκτός του 238 U. Το δεύτερο σύστημα με τη χαμηλή ενέργεια επίπεδου ανιχνευτή Ge χρησιμοποιήθηκε για να προσδιοριστεί μόνο η συγκέντρωση του 238 U, λαμβάνοντας υπόψη την χαμηλής ενέργειας γ ακτινοβολία των 63 kev που εκπέμπεται από το θυγατρικό του 234 Th. Η περιεκτικότητα σε 40 Κ ελήφθη χρησιμοποιώντας την γ ακτινοβολία ενέργειας 1461 kev. Η περιεκτικότητα σε 232 Th υπολογίστηκε ως η σταθμισμένη μέση τιμή συγκέντρωσης του 228 Ra (μετρούμενη ως 228 Ac, χρησιμοποιώντας ακτίνες γ ενέργειας 911, 968 και 338 kev) και συγκέντρωσης του 228 Τh (μετρούμενη ως προϊόντα διάσπασης σε ισορροπία, δηλαδή 212 Pb, χρησιμοποιώντας ακτίνες γ ενέργειας 238 και 300 kev, 212 Bi, χρησιμοποιώντας ακτίνες γ ενέργειας 727 kev και 208 Tl, χρησιμοποιώντας ακτίνες γ ενέργειας 2614, 583 και 860 kev). Ο προσδιορισμός της περιεκτικότητας σε 226 Ra βασίστηκε στη μέτρηση των προϊόντων αποσύνθεσης του 222 Rn όταν αυτό βρίσκεται σε ισορροπία. Η μέτρηση του 226 Ra από τη δική του γ ακτινοβολία σε 186,25 kev εισάγει κάποια προβλήματα λόγω της γειτονικής κορυφής του 235 U στα 185,75 kev, έτσι ώστε η ισοτοπική αναλογία μεταξύ 238 U και 226 Ra να θεωρείται δεκτή. Η ακρίβεια στις μετρήσεις των συγκεντρώσεων του 226 Ra, με προϊόντα διάσπασης του 222 Rn, εξαρτάται από την ακέραιη παγίδευση αέριου ραδονίου στον όγκο του δείγματος, επομένως ακόμα και μια μικρή προσθήκη (2%) άνθρακα σε μορφή σκόνης (λιγότερο από 400 μm σε μέγεθος) θα πρέπει να αναμιχθεί με το δείγμα πριν από την ερμητική σφράγιση και την αποθήκευσή του σε ένα καταψύκτη κατά τη διάρκεια της περιόδου ανάπτυξης του 222 Rn.

36 35 Η βαθμονόμηση της αποδοτικότητας των συστημάτων φασματομετρίας γάμμα διεξήχθη με τη συγκεκριμένη μέθοδο απόδοσης ραδιονουκλίδιο, προκειμένου να αποφευχθεί οποιαδήποτε αβεβαιότητα σε εντάσεις ακτινών γάμα, καθώς και στην επίδραση των αποτελεσμάτων αυτοαπορρόφησης των φωτονίων εκπομπής ακτινοβολίας γάμμα. Μια σειρά από υψηλής ποιότητας υλικά χρησιμοποιήθηκε, με πυκνότητα παρόμοια με τον μέσο όρο της άμμου παραλίας, για την μέτρηση μετά την κονιορτοποίηση. Χρησιμοποιήθηκε κυλινδρική γεωμετρία και τα δείγματα μετρήθηκαν μέχρι s, ώστε να επιτευχθεί μια ελάχιστη ανιχνεύσιμη ενεργότητα 12bq/kg για το 40 K, 4bq/kg για το 232 Th, 2bq/kg για το 228 Th, 2bq/kg για το 226 Ra και 21bq/kg για το 238 U με 33% αβεβαιότητα. Η συνολική αβεβαιότητα των επιπέδων ραδιενέργειας υπολογίστηκε με πολλαπλασιασμό των συστηματικών και τυχαίων σφαλμάτων μέτρησης. Τα συστηματικά σφάλματα στη βαθμονόμηση απόδοσης κυμαίνονται από 0,3-2%, και τα τυχαία σφάλματα των μετρήσεων ραδιενέργειας φτάνουν έως και 19%, εκτός από την μέτρηση του 238 U, όπου το σφάλμα εκτείνεται έως και 50% για τις δραστηριότητες που μετράται κάτω από 10 Bq/kg. ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ Αρχικά από τα δεδομένα τα οποία συλλέχθηκαν, διατηρήθηκαν για την ακόλουθη μελέτη μόνο εκείνα για τα οποία το Cs-137 παρουσίασε φωτοκορυφή στα 662 kev, ενώ τα υπόλοιπα απορρίφθηκαν. Τα δεδομένα αυτά τοποθετήθηκαν σε πίνακα, στον οποίο για κάθε γεγονός αναφέρονται η μάζα, η ενέργεια, τα cps και το σφάλμα αυτών. Από όλα αυτά τα δεδομένα απορρίφθηκαν εκείνα τα οποία παρουσίασαν σχετικά υψηλό σφάλμα (σφάλμα > 50%) και τα υπόλοιπα διατηρήθηκαν για την μελέτη. Για αυτά τα οποία απέμειναν πραγματοποιήθηκε μετατροπή των cps σε Bq kg 1 χρησιμοποιώντας την σχέση = ( ), όπου = 85,1 ± (0,2%) και = 0,0191 ± (3%) η απόδοση της μέτρησης.

37 36 Επίσης υπολογίστηκε και το σφάλμα για κάθε μέσω της σχέσης = ( ) ( %) + ( %) + ( %) Στον πίνακα προστέθηκαν οι νέες τιμές, καθώς και οι τιμές και τα σφάλματα των 40 Κ, 232 Τh, 238 U και 226 Ra. Εκτός βέβαια από αυτά προστέθηκαν για το κάθε δείγμα η ακριβής τοποθεσία του, ο τύπος του και τα χαρακτηριστικά της άμμου. Έπειτα ακολούθησε μια πρώτη συσχέτιση των συγκεντρώσεων του 137 Cs με το 40 Κ, 232 Τh, 238 U και 226 Ra. με σκοπό να διαπιστωθεί αν υπάρχει κάποια σχέση μεταξύ αυτών των ισοτόπων. Από τα διαγράμματα τα οποία προέκυψαν (μεταξύ του 137 Cs και των υπολοίπων ισοτόπων) προέκυψε το συμπέρασμα ότι δεν υπάρχει κάποια σχέση μεταξύ τους, εφόσον δεν διαπιστώθηκε γραμμική συσχέτιση. Πραγματοποιήθηκε η ίδια διαδικασία έπειτα από κατηγοριοποίηση των είδη υπαρχόντων στοιχείων στον πίνακα με βάση τρεις παραμέτρους. Την πρώτη φορά πραγματοποιήθηκε διαχωρισμός με βάση τον τύπο του δείγματος, την δεύτερη με βάση την τοποθεσία λήψης του δείγματος και την τρίτη με βάση τα χαρακτηριστικά της άμμου. Από την παρατήρηση των διαγραμμάτων όμως και αυτή τη φορά διαπιστώθηκε ότι δεν υπάρχει κάποια σχέση μεταξύ των ισοτόπων. Στην συνέχεια για τους υποπίνακες που προέκυψαν παραστάθηκαν τα διαγράμματα μεταξύ των U-Th, K-U και K-Th, ώστε να διαπιστωθεί η πιθανή ύπαρξη σχέσης μεταξύ τους, τα οποία παρουσιάζονται παρακάτω.

38 37 3. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ 3.1. ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΙ ΤΕΧΝΗΤΗ ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΕΙΑ Οι μετρήσεις καταγράφτηκαν σε έναν πίνακα (Πίνακας 3.1.) ο οποίος περιέχει την ονομασία του δείγματος, την περιγραφή του δείγματος, την τοποθεσία του, την μάζα του, την ενέργεια του, τα χτυπήματα ανά δευτερόλεπτο (cps) και το σφάλμα τους. Έπειτα τα cps μετατράπηκαν σε Bq/kg με την χρήση της σχέσης, = όπου στα 662keV για το Cs-137 ισχύει = 85,1 ± (0,2%) και = 0,0191 ± (3%) ( ) Υπολογίστηκε και το σφάλμα για τα Bq/kg μέσω της σχέσης = ( ) ( %) + ( %) + ( %) Έπειτα προστέθηκαν οι συγκεντρώσεις του 137 Cs, 226 Ra, 232 Th και 40 Κ καθώς και τα αντίστοιχα σφάλματα τους. Οι συγκεντρώσεις του Cs-137 στα συγκεκριμένα δείγματα τα οποία πάρθηκαν παρατηρήθηκε ότι είναι πολύ μικρές σε σχέση με τις συγκεντρώσεις των υπόλοιπων ισοτόπων στα αντίστοιχα δείγματα. Αυτό μας οδηγεί στο συμπέρασμα ότι η συνεισφορά του Cs-137 στην ραδιενέργεια της άμμου είναι αμελητέα σε σχέση με αυτή που της αποδίδουν τα υπόλοιπα ισότοπα. Επίσης τα σφάλματα τα οποία παρουσίασαν οι συγκεντρώσεις του Cs-137 ήταν σε κάποιες περιπτώσεις αρκετά υψηλά ώστε να επηρεάζουν τις μετρήσεις. Γι αυτόν τον λόγο από όλες τις μετρήσεις

39 38 τελικά παρέμειναν για μελέτη και επεξεργασία μόνο εκείνες οι οποίες παρουσίασαν σφάλμα μικρότερο του 50% ΔΙΑΧΩΡΙΣΜΟΣ ΑΜΜΩΝ ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΙ ΤΕΧΝΗΤΗ ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΕΙΑ Επειδή παρατηρήσαμε από τα διαγράμματα ότι δεν υπάρχει κάποια γραμμική σχέση μεταξύ του 137 Cs με το 40 Κ, 232 Τh, 238 U και 226 Ra διαχωρίσαμε τις μετρήσεις της Σιθωνίας ανάλογα με την υφή της άμμου. Προέκυψαν δύο πίνακες οι οποίοι παρατίθενται παρακάτω (Πίνακας 3.2.α. και Πίνακας 3.2.β.). Σε αυτήν την περίπτωση και πάλι δεν παρατηρήθηκε κάποια γραμμική συσχέτιση του 137 Cs με τα 40 Κ, 232 Τh, 238 U και 226 Ra. Γι αυτό τον λόγο πραγματοποιήθηκε ένας τελευταίος διαχωρισμός ως προς τον τύπο του δείγματος και προέκυψαν οι πίνακες 3.2.γ., 3.2.δ., 3.2.ε. και 3.2.στ. Από αυτούς τους πίνακες προέκυψαν τα παρακάτω διαγράμματα. ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ ΓΙΑ SAMPLE TYPE : MODERATELY SORTED f(x) = 0,29x + 11,04 R² = 0, Διάγραμμα 1: Συσχέτιση μεταξύ 238 U- 232 Th

40 f(x) = - 0,03x + 36,34 R² = 0, Διάγραμμα 2: Συσχέτιση μεταξύ 40 Κ- 238 U f(x) = - 0,07x + 66,55 R² = 0, Διάγραμμα 3: Συσχέτιση μεταξύ 40 K- 232 Th

41 40 ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ ΓΙΑ SAMPLE TYPE : MODERATELY WELL SORTED f(x) = 0,31x + 11,38 R² = 0, Διάγραμμα 4: Συσχέτιση μεταξύ 238 U- 232 Th f(x) = - 0,14x + 103,89 R² = 0, Διάγραμμα 5: Συσχέτιση μεταξύ 40 Κ- 238 U

42 f(x) = - 0,36x + 253,7 R² = 0, Διάγραμμα 6: Συσχέτιση μεταξύ 40 K- 232 Th ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ ΓΙΑ SAMPLE TYPE : POORLY SORTED f(x) = 0,38x + 8,27 R² = 0, Διάγραμμα 7: Συσχέτιση μεταξύ 238 U- 232 Th

43 f(x) = - 0,21x + 138,98 R² = 0, Διάγραμμα 8: Συσχέτιση μεταξύ 40 Κ- 238 U f(x) = - 0,45x + 287,02 R² = 0, Διάγραμμα 9: Συσχέτιση μεταξύ 40 K- 232 Th

44 43 ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ ΓΙΑ SAMPLE TYPE : WELL SORTED/VERY WELL SORTED f(x) = 0,58x - 4,78 R² = 0, Διάγραμμα 10: Συσχέτιση μεταξύ 238 U- 232 Th f(x) = - 0,9x + 519,86 R² = Διάγραμμα 11: Συσχέτιση μεταξύ 40 Κ- 238 U

45 f(x) = - 1,37x + 825,1 R² = 0, Διάγραμμα 12: Συσχέτιση μεταξύ 40 K- 232 Th Από τα παραπάνω διαγράμματα παρατηρήθηκε ότι υπάρχει μια γραμμική συσχέτιση. Πιο συγκεκριμένα στα διαγράμματα του 232 Th με το 238 U διαπιστώθηκε μία αναλογία, διότι με αύξηση της συγκέντρωσης του 232 Th προέκυψε και αύξηση της συγκέντρωσης του 238 U. Αντίθετα στα διαγράμματα συσχέτισης 40 K Th και 40 K U παρατηρήθηκε ότι οι συγκεντρώσεις των δύο ισοτόπων και στις δύο περιπτώσεις είναι αντιστρόφως ανάλογες. Επομένως όταν η συγκέντρωση του 40 Κ αυξάνεται η αντίστοιχη του 232 Τh και του 238 U μειώνεται.

46 ΔΟΣΕΙΣ Η ακτινοβολία που λαμβάνεται από τον πληθυσμό λόγω της άμμου παραλίας εξαρτάται κυρίως από τον χρόνο που δαπανάται από αυτόν στην παραλία κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού. Πιο συγκεκριμένα παρατηρούνται δύο κατηγορίες ανθρώπων: α. τουρίστες οι οποίοι ξοδεύουν στην παραλία 8 ώρες την ημέρα για 2 εβδομάδες και β. εργαζόμενοι οι οποίοι εργάζονται 8 ώρες την ημέρα για 8 εβδομάδες στην παραλία. Ο απορροφούμενος ρυθμός δόσης γ ακτινοβολίας λήφθηκε από την ομοιόμορφη κατανομή των ραδιονουκλιδίων και υπολογίστηκε χρησιμοποιώντας την ακόλουθη εξίσωση, λαμβάνοντας υπόψη τους απαραίτητους συντελεστές μετατροπής για τη μετατροπή των συγκεντρώσεων της δραστηριότητας του 40 K, 238 U και 232 Th σε απορροφούμενο ρυθμό δόσης σε απόσταση 1m πάνω από το έδαφος. = Η ετήσια ενεργός δόση που έλαβε ο πληθυσμός υπολογίζεται ως εξής, λαμβάνοντας υπόψη τον ορθό συντελεστή μετατροπής από την απορροφούμενη δόση στον αέρα σε αποτελεσματική δόση και τον παράγοντα Τ, εξωτερική πληρότητας. =. O συντελεστής εξωτερικής πληρότητας Τ κυμαίνεται από 448 (h y -1 ), για τους εργαζόμενους στην παραλία μέχρι και κάτω από 112 (h y -1 ), για τους τουρίστες. Η ετήσια αποτελεσματική δόση κυμαίνεται μεταξύ 0,00224 και 0,0322 msv y -1 για τους τουρίστες και 0,00897 με 0,1288 msv y -1 για τους εργαζόμενους στην παραλία. Οι τιμές που αντιστοιχούν σε συνήθη δείγματα άμμου είναι της τάξης μεγέθους κάτω από το όριο του 1 msv, ενώ στην περίπτωση των βαρέων ορυκτών τα οποία υπάρχουν σε μεγάλο ποσοστό στην αμμουδιά, η ετήσια ενεργός δόση υπολογίζεται έως msv y -1, η οποία εξακολουθεί να είναι χαμηλότερη από το επιτρεπόμενο όριο. Για τους τελευταίους πίνακες, οι οποίοι διαχωρίστηκαν με βάση τον τύπο του δείγματος, λαμβάνοντας υπόψη μας τις συγκεντρώσεις του Κ, Th και U υπολογίστηκαν οι τιμές των D a, H τουρ. (για τους τουρίστες) και Η εργ. (για τους εργαζόμενους στις παραλίες). Για τον υπολογισμό των μεγεθών αυτών χρησιμοποιήθηκαν οι σχέσεις οι οποίες αναφέρθηκαν στην αρχή της ενότητας. Οι νέοι πίνακες οι οποίοι προέκυψαν πραγματοποιώντας τους απαραίτητους υπολογισμούς παραθέτονται παρακάτω.

47 46 Moderately Sorted K 40 Th 228 U 238 D a H τουρ. H εργ ,2 16,7 50,4432 0, , ,7 12,3 39,1214 0, , ,4 20,1 65,9734 0, , , ,4684 0, , ,9 5,5 40,8583 0, , ,6 9,3 42,808 0, , ,4 17,2 47,8695 0, , ,1 13,3 39,2197 0, , ,1 17,9 39,6352 0, , , ,2294 0, , ,5 7 35,6561 0, , ,2 44,1 55,5328 0, , , ,9398 0, , ,9 11,7 40,8617 0, , ,6 21,5 60,5557 0, ,01899 Moderately well sorted Κ Τh U D a H τουρ. H εργ ,8 6,9 39,404 0, , ,5 37,5767 0, , ,4 11,6 28,5912 0, , ,6 14,8 39,3429 0, , ,1 45,2 51,6451 0, , ,2 55,1 139,2964 0, , ,2 55,1 139,2964 0, , ,2 13,2 39,445 0, , ,4 9,7 37,5331 0, , ,1 10,6 44,9779 0, , ,7 22,6 40,8372 0, , ,1 12,6 47,02 0, , ,7 105,8 243,7063 0, ,076426

48 47 Poorly sorted Κ Τh U D a H τουρ. H εργ ,3 15,7 36,8225 0, , ,6 11,8 34,7747 0, , ,1 10,6 31,0735 0, , ,6 19,6 53,0198 0, , , ,314 0, , ,7 18,4 30,7296 0, , ,7 36,4517 0, , ,1 13,2 35,2461 0, , ,5 100,6 167,5878 0, , ,6 21,3 42,6645 0, , ,4 22,9 37,3579 0, , , ,2205 0, , ,1 57,1 63,481 0, , ,4 7,6 39,927 0, , ,7 27,1 44,6229 0, , ,1 24,1 49,3831 0, , ,4 40,4 42,9379 0, , ,5 13,2 55,1415 0, , Well sorted / Very well sorted Κ Τh U D a H τουρ. H εργ ,6 316,3 410,7635 0, , ,9 14,7 38,7475 0, , ,7 214,3 401,1114 0, , ,4 157,2 273,9348 0, , ,1 18,1 60,5164 0, , ,5 14,4 61,6731 0, , Και στις τέσσερις περιπτώσεις παρατηρήθηκε ότι η ετήσια ενεργός δόση για τους τουρίστες είναι πολύ μικρότερη από την αντίστοιχη για τους εργαζομένους στις παραλίες. Αυτό είναι κάτι αναμενόμενο εφόσον οι ώρες παραμονής των εργαζομένων στις παραλίες είναι πολύ περισσότερες από αυτές των τουριστών, οι οποίοι τις επισκέπτονται μόνο για αναψυχή και όχι για εργασία. Ακόμα διαπιστώθηκε ότι όλες οι ετήσιες ενεργές δόσεις κυμαίνονται σε τιμές πολύ μικρότερες από το όριο του 1 msv. Τα αποτελέσματα αυτά είναι θετικά εφόσον δεν παρατηρούνται επιπτώσεις στους ανθρώπινους οργανισμούς.