ارزیابی آهنگ تولید گرمای حاصل از واپاشی هسته های پرتوزا در ماگماهای بستر چشمه‌های آب‌گرم محلات، ایران

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، گروه فیزیک، دانشکده علوم پایه، دانشگاه اراک، اراک، ایران

2 کارشناسی ارشد، گروه فیزیک، دانشکده علوم پایه، دانشگاه اراک، اراک، ایران

3 دانشیار، گروه فیزیک، دانشکده علوم پایه، دانشگاه اراک، اراک، ایران

چکیده

در این پژوهش ماگما های (سنگ های آذرین) دربرگیرنده منطقه آب گرم محلات در استان  مرکزی با گسترش 300 هکتار مطالعه شد. 20 نمونه مغز سنگ از ماگماهای بیرون زده تهیه شد. برای تهیه نمونه های همگن و یکنواخت بخشی از نمونه ها به وسیله آسیاب های فکی و گلوله ای تبدیل به پودر ریزدانه شدند و پس از خشک  کردن و عبور دادن از مش شماره 40 در ظروف نگین بسته بندی و آب بندی شدند. از همه نمونه های سطحی مقطع نازک تهیه و در آزمایشگاه کانی شناسی، کانی های موجود در آنها تعیین شد. با استفاده از روش طیف نگاری گاما و آشکارساز فوق خالص ژرمانیومی (HPGe) و سامانه الکترونیکی مربوط، مقدار فعالیت ویژه‏هسته های پرتوزای 226Ra  ، 232Th و 40K در نمونه ها تعیین شد. فعالیت ویژه‏هسته های پرتوزای یاد شده در نمونه‌ها به ترتیب در محدوده 34/1± 15/22 تا  76/3±68/62، 43/1± 69/10 تا 15/2± 55/40 و 07/5 ± 99/59 تا 48/17±30/1467 برحسب Bq/kg به دست آمد. همچنین آهنگ گرمای تولید  شده در نتیجه واپاشی ویژه‏هسته های پرتوزا برای نمونه ها در محدوده 69/0 تا 86/1 برحسب μWm-3 به دست آمد. مقدار گرمای میانگین تولیدی در حجم ده کیلومتر مکعب ماگما 60/13 کیلو وات است و برای افزایش دمای آب چشمه با دبی 5/35 لیتر بر ثانیه از 15 درجه به 100 درجه  سانتی گراد 7/12 کیلو وات انرژی مورد نیاز است. بنابراین با توجه به سطح پرتوزایی ماگماهای این منطقه و گسترش آن در ژرفای زمین به‌صورت مخروطی و عمر به نسبت طولانی آنها به نظر می رسد تأمین گرمای چشمه های آب گرم، از راه واپاشی زنجیره های واپاشان 238U ،235U  و Th 232  و هسته 40K صورت می گیرد.




کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Estimation of heat rate generation of natural radioactivity of magma surrounding hot Springs of Mahallat, Iran

نویسندگان [English]

  • R. Pourimani 1
  • M. Zahedi 2
  • M. Mirzaei 3
1 Assistant Professor, Department of Physics, Faculty of Science, Arak University, Arak, Iran
2 M.Sc., Department of Physics, Faculty of Science, Arak University, Arak, Iran
3 Associate Professor, Department of Physics, Faculty of Science, Arak University, Arak, Iran
چکیده [English]


In this research magmas (igneous rocks) of 300 hectares area covering of hot springs of Mahallat zone of Iran were studied. Twenty samples of outcrops of magmas were collected. In order to obtain homogeneous fine powder, part of all samples were crushed by jaw and ball milling and dried and passed through mesh number 40 and packed in Negin containers and sealed. Thin cross section were prepared for all samples and mineral components were determined in mineralogy laboratory. Specific activities of 226Ra, 232Th and 40K of all samples were determined using gamma ray spectrometry method employing high purity germanium (HPGe) detector with its electronic system. Specific activities of these radionuclides in samples obtained from 22.15 ± 1.34 to 62.68 ± 3.76, from 10.69 ± 1.43 to 40.55 ± 2.15 and from 59.99 ± 5.07 to 1467.30 ± 17.48 in Bq/kg respectively. Heat rate generation due to radioactivity decay for samples calculated that varied from 0.69 to 1.82 in µW/m3. The mean Heat production of magma with ten cubic kilometer volume obtained as 13.60 kW and the energy for increasing of water temperature with yields of 35.5 l/s from 15º C to 100º C is necessary 12.7 kW. Therefore consideration level of radioactivity and long life of magma of this region and expansion in conic form under hot springs seem to be the resource of heat due to radioactivity decay of 235U, 238U and 232Th series and 40K.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Hot springs
  • Magma
  • Radionuclides
  • HPGe detector
  • Heat Rate Production

حسین‎زاده، م. م. و افشار، ر.، 1378- انرژی زمین گرمایی، کاربردها و مزیت­های آن در ایران، مجله رشد زمین­شناسی، شماره 45.

رشتیان، س.، 1386- انرژی زمین گرمایی، نشریه پیام سانا، انتشارات سازمان انرژی‌های نو ایران، سال اول، شماره دوم.

رشیدنژاد، ع.، 1380- پترولوژی و ژئوشیمی سنگ‌های متاولکانوسدیمنتری و پلوتونیک منطقه موته (جنوب دلیجان) با نگرشی ویژه به خاستگاه کانی سازی طلا، رساله دکترای زمین‎شناسی، دانشگاه تربیت مدرس.

زندی، ع.، 1352 - مطالعه سیستماتیک چشمه­هاى معدنى ایران.

علوی نایینی، م، ر.، 1378- اکتشافات ژئوشیمیایی در ورقه محلات (1:100000)، سازمان زمین شناسی و اکتشافات مواد معدنی کشور.

محمدزاده مقدم، م.، میرزایی، س.، میرزایی، م.، اسکویی، ب. و حیدریان دهکردی، ن.، 1394- مدل‌سازی و تفسیر داده­های مغناطیس زمینی مرتبط با انرژی زمین گرمایی، شمال غرب دلیجان، فصلنامه علوم زمین در دست انتشار.

میرزایی، م.، محمدزاده مقدم، م.، اسکویی، ب.، قدیمی عروس محله، ف. و جزائری جونقانی، س.، 1392- پردازش و تفسیر داده های مغناطیس زمینی مرتبط با منابع زمین گرمایی با استفاده از دو روش اویلر و AN-EUL، شمال شرق محلات، مجله فیزیک زمین و فضا، دوره 39 ، صص. 83 تا 96.

میرزایی، م.، قدیمی، ف.، و اسکویی، ب.، 1393- طرح پژوهشی منشا حوزه آب­گرم محلات، شرکت آب منطقه استان­ مرکزی.

 

 

Abbady, A. G. E., El-Arabi, A. M. and Abbady, A., 2006- Heat Production rate from radioactive element in igneous and metamorphic rocks in Eastern Desert, Egypt. Applied Radiation and Isotopes, V. 64, P. 131-137.

Ahmed, N. K., Abbady, A., .El-Arabi, A.M., Michel, R., El-Kamel, A. H. and Abbady, A. G., 2006- comparative study of the natural radioactivity od some selected rocks from Egypt and Germany. Indian Journal of Pure and Applied Physics,V. 44, P.209-215.

Anjos, R. M., Veiga, R., Soares, T., Santos, A. M. A., Aguiar, J. G., Frascá, M. H. B. O., Brage, J. A. P., Uzêda, D., Mangia, L., Facure, A., Mosquera, B., Carvalho, C. and Gomes, P. R. S., 2005- Natural radionuclide distribution in Brazilian commercial granites.Radiat,Meas,V. 39,P. 245-253.

Buket, C., FüsunCaml, N., Günseli, Y. and Osman, C., 2010- Natural radioactivity (226Ra, 232Th and 40K) and assessment of radiological hazard in the Kestanbolgranitoid, Turkey.Radiat. Prot. Dosim, V. 141, P. 192-198.

Din, K. S., 2009- Estimation of heat generation by radioactive decay of some phosphate rocks in Egypt. Applied Radiation and Isotopes, V.67(11), P.2033-2036.

El-Arabi A. M., 2007-  226Ra, 232Th and 40K concentrations in igneous rocks from eastern desert, Egypt and its radiological implications. Radiat. Meas,V. 42,P. 94-100.

International Atomic Energy Agency, 2003- Collection and Preparation of bottom sediment sample for analysis of radionuclides an trace element. IAEA- TECDOC-1360, IAEA, VIENNA.

Jahangiri, A. and Ashrafi, S., 2011- Natural radioactivity in Iranian granites used as building materials. J. Environ. Stud,V. 36,P. 16-18.

Kannana, V., Rajana, M. P., Iyengara, M. A. R. and Rameshb, R., 2002- Distribution of natural and anthropogenic radionuclides in soil and beach sand samples of Kalpakam (India) using hyper pure germanium (HPGe) gamma ray spectrometry. Appl. Radiat. Isot, V.57,P. 109-119.

Rogers, J. J. W., Ragland, P. C., 1961- Variation of thorium and uranium in selected granitic rocks. Geochim.Cosmochim.Acta, V. 25,P. 99–109.

Theile, O., 1968- Explanatory text of the Golpaygan Quadrangle Map, Geological survey pf Iran.

UNSCEAR, 2008- United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation. Exposure from naturalsources of radiation. United Nations publication sales No. 10.IX.3, United Nations, United NationsOffice at Vienna.

Wedepohl, K. H., 1978- Handbook of Geochemistry. Berlin, Heidelberg, New York V.2.

Wedepohl, K. H., 1995- The composition of the continental crust. Geochimica et Cosmochimica Acta, V. 59, P.217-239.