پایان نامه با کلید واژه های شرایط آب و هوایی، محیط زیست، شبیه سازی

دانلود پایان نامه ارشد

مبدلهای حرارتی در گردش است و دوباره به سمت قلب بر میگردد و گرمای تولید شده در قلب به آبی که خنککننده اولیه نام دارد، منتقل میشود. در مبدلهای حرارتی، آب از مدار ثانویه گرما را میگیرد و به بیرون برجهای خنککننده که در بیرون ساختمان راکتور قرار دارد، حمل میکند و از برج های خنککننده، حرارت به هوا منتقل میشود. چون آب در مدار ثانویه در تماس با آب مدار اولیه یا قلب راکتور نیست، هیچ ماده رادیواکتیوی را حمل نمیکند ]2[.

1-3- اصول فیزیکی و تئوری پراکندگی

اتمسفر مهم ترین راه انتقال رادیونوکلوئیدهای آزاد شده از یک حادثه هستهای درفراز مسافت ها است. در سند فنی شماره 379 آژانس بینالمللی انرژی اتمی، پدیده پخش اتمسفریک، مدل پخش اتمسفریک و ویژگیهای اتمسفر که پخش را تحت تاثیر قرار میدهد، توضیح داده شده است. در این سند اشاره شده است که پخش اتمسفریک به انتقال آلاینده8 به وسیله بادها و پخش همزمان به وسیله آشفتگی اتمسفریک بستگی دارد ]3[. یک مدل پخش اتمسفریک یک رابطه ریاضی بین مقدار یا نرخ آزادسازی آلاینده و توزیع غلظت در اتمسفر میباشد. فرآیندهایی که در پخش نقش دارند، میتوانند به دسته های زیر تقسیم شوند:
الف- فرآیند انتقال ومسیر حرکت (پهنرفت9، به معنای حرکت افقی توده ای از هوا در اثر تغییر درجه حرارت)
ب- پخش توسط گرداب های آشفتگی10
ج- فرآیندهای تعدیل مانند فرسایش ]3[

1-3-1- فرآیند انتقال و مسیر حرکت
بیشتر مدلها، چشمه را به عنوان یک چشمه نقطهای در نظر میگیرند که مستقل از انرژی آزادسازی و شرایط محیط می باشد. ولی به هر حال اندازه چشمههای واقعی محدود است و نیروی شناوری و اندازه حرکت دارند. با افزایش دمای محیط، آشفتگی ایجاد شده و این باعث میشود که پولوم11 همزمان با پخش، به بالاتر از نقطه آزادسازی برود. این اثرات در ناحیه نزدیکتر به چشمه مهم است. برای مسافتهای طولانیتر، فرض چشمهی نقطهای ایده آل، برای آزادسازی رادیونوکلوئید ها مناسبتر است.
پف12 عبارتی است که در مدلهایی که حرکت اجرام هوایی را دنبال میکنند، استفاده میشود. یک پف از گاز خنثی (که آلودگی نامیده میشود) وقتی به اتمسفر آزاد میشود، با باد حرکت میکند و به تدریج به دلیل وجود گردابهای آشفتگی، به یک ابر گسترده تبدیل میگردد. انتشارات پیوسته باعث تولید مجموعهای از پفهای پی در پی میگردد که مسیر حرکت آن ها با میدان باد و با زمان متغیر است.
انتقال یک آلودگی ساکن به دور کره زمین، به میدان باد و عرض جغرافیایی وابسته است. در عرضهای میانی، این گردش سه هفته به طول میانجامد. آلودگیهای غیر ساکن به طور پیوسته در مدت پخش، در معرض فرآیند فرسایش قرار میگیرند و ممکن است هرگز به مسافت های طولانی گسترده نشوند ]3[.

1-3-2- پخش توسط گرداب های آشفتگی
سرعت و جهت باد به طور پیوسته با زمان در هر سه بعد تغییر میکند. ثبت جهت باد در یک دوره طولانی، یک در هم آمیزی نوسانات سریع را نشان میدهد. این نواسانات پیوسته، توربولانس نامیده میشود و یک ویژگی اساسی حرکت اتمسفر است که موجب تولید گرداب های چرخشی میشود.
بخشی از گرداب های چرخشی که در فرآیند پخش شرکت میکند، به اندازه توده مواد پراکنده شده، بستگی دارد. گرداب های چرخشی که بسیار کوچکتر از توده ها یا اندازه پولوم میباشند، باعث یک دوباره پخششدگی کوچک گرداب ها درون پولوم میشوند و وقتی گرداب ها بسیار بزرگ تر از پولوم یا توده باشند، باعث می شود که بدون تغییری در توزیع غلظت درون پولوم، به طور فیزیکی شیفت پیدا کند.
هنگامی که توده در جهت باد حرکت میکند، اندازه حرکت گرداب که ایجاد کننده پخش اتمسفریک است، به طور پیوسته افزایش مییابد ]3[.

1-3-3- فرآیندهای تعدیل مانند فرسایش
فرآیندی که رادیونوکلوئیدها را از اتمسفر می زداید و همچنین واکنش رادیونوکلوئیدها با سطح زمین، برای مدلسازی انتقال اتمسفریک و پیامدهای آزادسازی اتفاقی هستهای بسیار مهم هستند. مخصوصا برای پیامدهای بلند مدت، رادیواکتیویتی رسوب کرده، نقش بیشتری را در دز کلی بشر نسبت به پرتوگیری مستقیم از پولوم، ایفا میکند ]4[. سه مکانیزم اساسی زدایش که در کاهش بیشتر فعالیت موثر میباشند، عبارتند از ته نشست خشک، ته نشست مرطوب و واپاشی رادیواکتیو.
ته نشست خشک نقش مهمی برای بیشتر رادیونوکلوئیدها به غیر از گازهای نجیب، ایفا میکند. به گونهای که مواد متفاوت، ته نشست خشک متفاوتی روی سطوح متفاوت دارند. ته نشست خشک، همچنین به شرایط آب و هوایی که شامل سرعت باد و پایداری اتمسفریک می باشد، وابسته است. ته نشست خشک، به خصوص برای ذرات سنگین (شعاع بزرگتر از یک میکرومتر)، شدیدا تحت تاثیر رسوب ناشی از گرانش می باشد ]4[. این کمیت در فصل چهارم به طور مفصل توضیح داده خواهد شد.
مواد همچنین میتوانند بر اثر بارندگی که میتواند باران، برف و یا انواع دیگر بارش باشد، به سطح زمین انتقال یابند. دو فرآیند متفاوت در اینجا مورد بحث قرار میگیرند که عبارتند از انتقال زیر ابر و انتقال درون ابر . هر دو این موارد به شدت به اندازه ذره بستگی دارند. اما در بیشتر مدل های پخش این وابستگی در نظر گرفته نمی شود ]4[.
اثر واپاشی رادیواکتیو به طور همزمان برای هستههای پرتوزای دختر تولید شده و هستههای پرتوزای مادر در پولوم، برای همه گروههای هستههای پرتوزا در فرمولاسیون زنجیره واپاشی پرداخته میشود ]5[. غلظت رادیونوکلوئیدهای با نیمه عمر کوتاه در هوا، به سرعت با فاصله از چشمه کاهش مییابد. به همین دلیل، رادیونوکلوئیدهای با نیمه عمر چند ساعت یا کمتر، از نظر رادیولوژیکی در مسافتهای طولانی مهم نیستند. با سرعت باد معمولی در حدود ms-110، گاز نجیب زنون-135، که نیمه عمر آن 2/9 ساعت است، به حدود یک هشتم از فعالیت اولیهاش در زمانی که 1000 کیلومتر را پیموده است، کاهش مییابد. به عبارت دیگر، بعضی رادیونوکلوئیدها که اساسا در مواد آلاینده هوای تاسیسات هستهای یافت میشوند، نیمه عمر رادیواکتیو بسیار طولانی دارند و به علاوه چون آنها گاز هستند، به طور موثر از پولوم به وسیله فرآیندهای مانند ته نشست خشک و مرطوب زدوده نمیشوند. معروفترین و مهمترین رادیونوکلوئید، کریپتون-85 با نیمه عمر 7/10 سال است ]6[.
باز تعلیق اتمسفریک هستههای پرتوزا از روی سطح زمین، میتواند یک منبع ثانویه آلودگی بعد از توقف انتشار باشد. این مورد در حادثه چرنوبیل، تبدیل به منبع مهم پرتوگیری برای ماموران تصفیه و سایر مردمی که درنزدیکی مکان حادثه زندگی می کردند، شد ]7[.

1-4- مدل های پراکندگی جوی

مدلهای پخش اتمسفریک قابل توجهی در طول سالها به وجود آمده اند. مدلهای موجود از گوسی ساده که مبتنی بر یک حل تحلیل از معادلات پخش و انتقال است، تا مدلهای عددی سه بعدی که نیازمند پیشبینی متغیرهای هواشناسی است، گسترده شدهاند. این طیف از قابلیت مدلها میتوانند به سه دسته عمومی تقسیم شوند ]8[:

نوع اول: مدلهای گوسی.
این مدلها میتوانند فرآیندهای پراکندگی را برای مسافتهای 5 تا 10 کیلومتر دورتر از چشمه، محاسبه کنند. با این حال مدلهای گوسی نمیتوانند شبیه سازی فرآیند های پراکندگی را برای مناطق پیچیده (دارای ناهمواری) انجام دهند.

نوع دوم: مدل های مسیر حرکت یا پف دو بعدی.
این مدل ها میتوانند سرعت های چندگانه باد و همچنین جهت های مختلف باد را برای بیش از یک نقطه قبول کنند. بدین ترتیب برآوردی واقعیتری از مسیر حرکت پولوم و الگوهای مختلف غلظت برای مسافت های بیش از 5 تا 10 کیلومتر را فراهم میآورند.

نوع سوم: مدلهای سه بعدی.
این مدلهای عددی از اندازه ی سرعت های چندگانه باد در هر دو جهت عمودی و افقی استفاده میکنند که شامل اثرات ناهمواریها و تاثیر متغیرهایی مانند زبری سطح، ته نشست و پایداری جوی میباشد. این مدلها همچنین از اطلاعاتی که در مورد ساختار دمایی جو نیز وجود دارد، استفاده میکنند و میتوانند در مطالعه انتقال ذرات معلق بلند برد و محاسبه ته نشست مواد پرتوزا پس از حادثه به صورت گسترده ای مورد استفاده قرار گیرند ]8[.

1-5- سمیت پرتویی

علمی که به بررسی عوارض فیزیکی و بیولوژیکی ناشی از ورود و نشست عناصر پرتوزا در بدن میپردازد، به نام سمشناسی پرتویی خوانده میشود. ولی در مفهوم وسیعتر واژه مزبور دربرگیرنده عملکرد و اثرات عناصر پرتوزا در محیط زیست نیز می باشد. اساساً، عوامل موثر در سمیت عناصر پرتوزا در بدن به شرح زیر است:
– خصوصیات شیمیایی عناصر پرتوزا، که در واقع همان خصوصیات شیمیایی عنصر مربوطه میباشد و ماهیت ترکیب حامل عنصر پرتوزا نیز عامل موثری در این رابطه است. این خصوصیات تعیین کننده عملکرد عنصر پرتوزا در بدن یا به عبارت دیگر رفتار آن در بدن می باشد که شامل موارد زیر می گردد:
* جذب عنصر پرتوزا از روده، ریه و یا سایر قسمت های ورودی به بدن
* راه و سرعت دفع از بدن
* انتقال و ابقا در قسمت های نشست در بدن
* گردش مجدد و انتقال به قسمت های ثانویه نشست
* سمیت شیمیایی عنصر
– مقدار پرتوزایی نشست کرده در بدن، که عامل اساسی در تعیین دز وارده به بدن می باشد.
– نوع پرتوهای ساطع شده از هستههای پرتوزا، که عامل اساسی در تعیین سمیت آنها در بدن میباشد. بر این اساس عناصر ساطع کننده پرتوهای دارای انتقال انرژی خطی (LET) بالا نظیر آلفا، دارای سمیت پرتوی بالاتری نسبت به عناصر پرتوزای ساطع کننده پرتوهای با LET پایین نظیر ایکس و گاما، میباشد.
– نیمه عمر فیزیکی عناصر پرتوزا، برای عناصر پرتوزای دارای نیمه عمر بیولوژیکی بالا، زیاد بودن نیمه عمر فیزیکی موجب افزایش نیمه عمر موثر و در نتیجه، باعث کندی کاهش پرتوزایی در بدن و بالا رفتن سمیت پرتوی خواهد شد.
– نیمه عمر بیولوژیکی عناصر پرتوزا، که بر اساس رفتار آن عنصر در بدن تعیین میگردد. برای مثال 99mTc دارای نیمه عمر بیولوژیکی چند روز، 131I نیمه عمر در حدود 138 روز و 239Pu‌ نیمه عمر حدود 65000 روز میباشند. با توجه به نیمه عمر بیولوژیکی عنصر پرتوزا نیمه عمر دیگری استنتاج میشود که آن را نیمه عمر موثر مینامند که پارامتر کلی تعیین کننده سرعت کاهش پرتوزایی از بدن میباشد. برای مثال نیمه عمر موثر 3H (آب 3H دار) در بدن حدود 10 روز (با وجودی که نیمه عمر فیزیکی آن حدود 12 سال است) و نیمه عمر موثر 239PU به دلیل بالا بودن هر دو نیمه عمر فیزیکی و بیولوژیکی حدود 65000 روز می باشد.
– وجود یا عدم وجود عنصر خاص، برای مثال کمبود ید پایدار در بدن باعث افزایش جذب ید پرتوزا در غده تیروئید خواهد شد.
– سن و وضعیت فیزیکی شخص، که عامل مهم و موثر در رفتار عناصر پرتوزا در بدن از جمله جذب و نشست آنها در بدن میباشد.
– در برخی موارد، نظیر سرطانزائی، وجود یا عدم وجود عوامل کمککننده میتوانند باعث افزایش اثر پرتو یونساز گردند.
– وجود یا عدم وجود و مقدار سایر پرتوگیریها، اعم از خارجی یا داخلی.
– تندی دز پرتو
نتیجهی کلی که با توجه به اکثر موارد فوقالذکر به دست میآید این است که اثرات بیولوژیکی ناشی از یک دز جذبی معین، از یک پرتو معین در یک بافت معین، صرف نظر از این که کدام عنصر پرتوزا دز مزبور را به بافت میدهد، از نظر کمی یکسان میباشد. این اصل مربوط به رادیوتوکسیکولوژی، عمدتاً بر خلاف وضعیت در سمشناسی شیمیایی است که در آن اثرات یک عنصر معین ممکن است با آگاهی داشتن از اثرات سایر عناصر، حتی عناصر نزدیک به آن عنصر، قابل پیشبینی نباشد [6 و 9]. جدول (1-1) گونهای از طبقهبندی عناصر پرتوزا از نقطه نظر سمیت پرتوی را نشان میدهد.

جدول 1-1. طبقه بندي عناصر پرتوزا از نظر سميت پرتویي ]6[
گروه با سميت

پایان نامه
Previous Entries پایان نامه با کلید واژه های محیط زیست، گازهای گلخانه ای، ایالات متحده آمریکا Next Entries پایان نامه با کلید واژه های مواد غذایی، آلاینده ها، سلامت عمومی