رادیواکتیو

مقررات كيفيت سوخت

بر يك اساس ملي، منطقه اي و گاهي كاربردي استوار بوده و در تعيين كيفيت آب رودخانه ها، سواحل، درياچه ها و ... بكار مي روند.

در بسياري از كشورهايي كه استانداردهاي كيفيت هوا را اعمال مي كنند به طور همزمان كنترل منابع سوختي نيز صورت مي پذيرد. در مورد اخير، استانداردها براساس نوع سوخت مصرفي ذغال سنگ، محصولات پالايش نفت، سوخت موتورها و...(و نيز با توجه به امكانات تكنيكي و هزينه عمليات پاكسازي سوخت مصرفي)، تعيين شده اند. در ميان كشورهاي OECD، استانداردهاي كيفيت سوخت، متنوع و متفاوت هستند. در برخي از اين كشورها محدوديتهاي شديدي درمورد سوختهاي حاوي درصد زياد گوگرد، سوختهاي نفتي سبك و متوسط (با ميزان گوگرد در حدود 2/0%) و در مورد سوخت نفتي سنگين (ميزان گوگرد در محدوده 1%) اعمال مي شود. در كشوري مانند آلمان محدوده استانداردهاي مذكور بسيار گسترده است و وسايل خانگي و نيز مصرف ذغال سنگ براي گرمايش (حداكثر گوگرد موجود 1%) را در بر مي گيرد.

در مورد استانداردهاي كيفيت سوخت مصرفي در بخش حمل و نقل، محدوديت اصلي در مورد استفاده از بنزين سرب دار و يا حاوي مواد فرار (در موتورهاي بنزين سوز) است. استانداردهاي مرتبط با سوختهاي حامل سرب، در جهت به حداقل رسانيدن ميزان سرب در بنزين براي انواع موتورها است. علاوه بر اين در برخي از كشورها مقررات فصلي استفاده از سوخت در بخش حمل و نقل لازم الاجرا هستند. به عنوان مثال در آمريكا استفاده از بنزين حاوي مواد فرار كمتر در فصل تابستان، به صورت يك قانون وضع شده و اعمال مي گردد.

از آن جايي كه مسأله آلودگي هوا(بخصوص صدمات وارده به لايه ازن) بسيار حاد گرديده، اقدامات شديدي در زمينه كنترل ميزان مصرف نفت و حتي گاز طبيعي در جهان به انجام رسيده است. در اين راستا علاوه بر سرب موجود در بنزين، ميزان نشر آلاينده هايي از قبيل pm، NO_x و CO از اين منبع سوختي نيز به شدت تحت كنترل قرار گرفته اند. به منظور دستيابي به استانداردهاي وضع شده در مورد آلاينده هاي مذكور، بكارگيري تكنولوژيهايي از قبيل مبدلهاي كاتاليتيكي، كاتاليستهاي اكسايش و غيره در بخش حمل و نقل بسيار متداول است. در مورد موتورهاي ديزلي، استانداردهاي نشر بسيار سخت تر است و تاكيد اصلي بر كاهش كاربرد چنين ادواتي است. با توجه به آن كه ميزان تردد و مسافت رانندگي، روز به روز در جهان افزايش مي يابد و به منظور جلوگيري از صدمات زيست محيطي آتي، تهيه سوختهاي جايگزين، استفاده از خودروهاي برقي و غيره، از جمله تدابيري هستند كه براي تغيير كيفيت سوخت انديشيده شده است.

قانون استفاده از سوخت

كنترل استفاده از انواع سوخت به عنوان يك استراتژي در جهت كاهش آلودگي هوا، بهبود كيفيت محيط زيست و حفظ سلامت جوامع بشري، به صورت دائمي يا فصلي بكار مي رود. به عنوان مثال مصرف ذغال سنگ (بخصوص در فصل زمستان) در تركيه بسيار محدود شده است. در آمريكا نيز براي مقابله جدي با گسترش سوراخ لايه ازن،استفاده از محصولات نفتي پالايش يافته و نيز ذغال (در مصارف خانگي) محدود شده است. در برخي موارد، ممنوعيتهاي سخت تري در مورد انتشار آلاينده ها تعيين مي شود كه مقطعي است و در اثر افزايش ناگهاني و شديد آلودگي لازم الاجرا هستند.

استانداردهاي نشر مواد آلاينده

در استراتژيهاي مديريت و كنترل كيفيت هوا، آب، خاك و زباله، از ابزار قانوني نظير استانداردهاي نشر استفاده مي شود. در اين استانداردها حداكثر ميزان مجاز انتشار آلاينده ها از منابع اصلي آلودگي محيط زيست (بخش حمل و نقل، نيروگاه و صنعت) تعيين مي شود. در مورد منابع نقطه اي مولد آلودگي، براساس نوع سوخت و تكنولوژيهاي موجود، استانداردهاي شديدتر و دقيقتري وضع شده است.

اخيراً EC، استانداردهاي جديدي در مورد محدود كردن ميزان انتشار SO₂، SO_x و PM از منابع آلاينده متحرك و نيز نيروگاهها (در كشورهاي عضو) تعيين كرده است. اين استانداردها در كشورهاي OECD نيز بكار مي روند.

استانداردهاي نشر مواد آلاينده اغلب با توجه به قابليت كنترل، تكنولوژيهاي «انرژي پاك»، هزينه و تاثير اين تكنولوژيها مشخص مي شوند. اين استانداردها كاملاً به تكنولوژي وابسته بوده و در برخي از موارد حتي استفاده از يك تكنولوژي مشخص و خاص، « بهترين تكنولوژي در دسترس» يا «بهترين ابزار عملي» را توصيه مي كنند. قانونگزاري در مورد سوانح و تجهيزات (مانند تجهيزات عظيم احتراق) و يا استانداردهاي BAT و BPM، تا حدودي نسبت به استانداردهاي نشر، سخت گيرانه تر است.

استانداردهاي مكتوب تكنولوژي

قاطع ترين و مشخص ترين نمود قوانين زيست محيطي، وضع استاندارد مكتوب تكنولوژي است كه نوع يا روش كنترل تكنولوژيكي را كه مي بايست در نقطه اي معين بكار گرفته شود، مشخص مي سازد. اين استانداردها به دليل عدم انعطاف پذيري و مطلق بودن به ندرت بكار برده مي شوند. به عنوان مثال اعمال محدوديتهاي دقيق نشر NO_x در بخش حمل و نقل به مفهوم آن است كه در اين راستا بايستي تنها از تكنولوژي استفاده از يك كاتاليزور خاص، بهره گرفته شود.

مجوز

در راستاي اجراي بيانيه اثرات زيست محيطي (EIS) ارائه مجوز، يك عنصر كليدي در كنترلهاي زيست محيطي براي تجهيزات جديد محسوب مي شود. مجوز بر 2 نوع است: 1- مجوز ساخت يا كاربرد تجهيزات 2 – مجوز فروش. در مورد منابع نقطه اي، اعطاي مجوز، منوط به راه اندازي تجهيزات اوليه است. بدين سبب تعيين پيش شرط براي كسب مجوز ضروري بوده و به زمان، مطالعه و تحقيق گسترده نياز دارد. مكانيسم صدور مجوز نه تنها به عنوان گام اوليه در كنترل ، بلكه به عنوان معياري مطمئن براي همگامي با ساير معيارهاي زيست محيطي (شامل محدوديتهاي نشر يا مقررات ايمني) محسوب مي شود.

به طور نظري، اعطاي مجوز جهت فروش محصولات، محدوده وسيعي از انواع محصولات مصرف كننده انرژي (از خودروها تا يخچالها) را در بر مي گيرد. اما در عمل، مجوزهاي فروش موتور خودروها عمدتاً براساس شواهد عملي در آزمايشگاه، صادر مي شوند. مجوزها همچنين براي كنترل انتشار مواد آلاينده از خودروها (با استفاده از آزمايشهاي ساليانه و يا 2 سالانه) در جهت بهبود كيفي كاركرد موتورها بكار مي روند.

منطقه بندي

باتوجه به محدوديتهاي جغرافيايي در بكارگيري تجهيزات صنعتي، منطقه بندي در تعيين مكان تجهيزات ثابت بسيار مهم است. چرا كه توسعه صنعتي از طريق تمركز مراكز مذكور در مناطق جغرافيايي با حساسيت كمتر (با توجه به مجوز) مي تواند به طور مشخص، در كنترل آلودگي دخيل باشد. از دير زمان، منطقه بندي و آمايش به عنوان راههاي كنترل تاثيرات سوء توسعه تجهيزات مرتبط با انرژي، شناخته شده اند.

مقررات ايمني

مقررات ايمني به منظور به حداقل رسانيدن خطرات فعاليتهاي بخش انرژي طرح شده اند. اين مقررات شامل خطرات شغلي و نيز خطرات منجر به ضرر و زيان جامعه مي شود. خطرات شغلي شامل خطرات كار در منزل و يا خارج از خانه مي باشد. مقررات ايمني و سلامت در جهت حمايت از مصرف كننده بوده و حتي اگر به عنوان ابزار كنترل زيست محيطي وضع نشده باشند مي توانند بسياري از مقررات خاص زيست محيطي را تحت پوشش قرار دهند. در اكثر فعاليتهاي مرتبط با بخش انرژي (بخصوص توليد و انتقال) مقررات ايمني جهت جلوگيري از صدمات زيست محيطي وجود دارند. صنايع هسته اي مثالي از فعاليتهاي بخش انرژي هستند كه در آنها ايمني و حفاظت از محيط زيست مد نظر قرار گرفته است. خطرات ناشي از وقوع آتش سوزي و انفجار در صنايع نفت و گاز و غيره نيز منجر به توسعه مقررات جدي ايمني شده اند. مقررات ايمني همچنين در بسياري از ابزار قانوني مستقيم نظير اعطاء جواز براي تجهيزات جديد و يا تعيين و برآورده كردن نيازهاي تجهيزات موجود، دخالت مي كند.

ابزار اجرايي

مقبوليت و تاثير مقررات زيست محيطي كاملاً به «ابزار اجرايي» بستگي دارند. اين مكانيسمها محدوده وسيعي از لغو جواز، مجازات مالي تا تعقيب جنايي را در بر مي گيرند. قانون هزينه هاي غير قابل برگشت، هنگامي كه قوانين وضع شده توسط آلوده سازها رعايت نشود به اجرا گذارده مي شود. مقدار هزينه فوق عموماً به سود حاصل از منابع غير قابل برگشت تعلق مي گيرد. اغلب هزينه هاي غير قابل برگشت و جرائم مالي، بخشي از روندهاي مديريت محيط زيست در كشورهاي OECD محسوب مي شوند. نمونه هايي از اين هزينه ها در استراليا، فنلاند، نروژ، سوئد و ايالات متحده آمريكا اعمال مي شود. در آمريكا اخيراً هزينه هاي غير قابل برگشت تعيين شده براي زائدات خطرناك، به طرز چشمگيري افزايش يافته است. ميزان هزينه هاي تعيين شده، شامل كليه هزينه ها و صدمات ناشي از آلودگي مي شود كه جهت جلوگيري از خطرات ناشي از آزاد سازي زائدات خطرناك به محيط زيست پرداخت مي شوند.

+ نوشته شده در سه شنبه ۱۳۸۸/۰۱/۱۸ ساعت 6:30 توسط ر.ق.پ |

انرژی و محیط زیست

6-1- تعيين و ارزيابي صدمات زيست محيطي ناشي از فعاليتهاي انرژي

مشكلات زيست محيطي كه به طور فزاينده اي طيف وسيعي از آلودگيها، خطرات و تخريب زيست بوم را در بر گرفته اند ابعاد محلي، منطقه اي و جهاني يافته اند. قسمت اعظم مشكلات زيست محيطي ناشي از توليد انرژي، تبديل و استفاده نهايي از آن مي باشد كه اين عوامل يا در بروز مشكلات زيست محيطي دخيل بوده و يا به طور مستقيم مشكل آفرين مي باشند. در ذيل به 11 مورد معضل زيست محيطي اشاره مي شود كه انرژي در ايجاد آنها نقش مهمي را برعهده دارد.

- اتفاقات عمده زيست محيطي

- آلودگي آب

- آلودگي دريا

- كاربري اراضي و اثر استقرار

- تشعشع و راديو اكتيويته

- دفع زائدات جامد

- آلاينده هاي خطرناك هوا

- كيفيت محدود هوا

- رسوب اسيد

- كاهش ازن استراتوسفري

- تغييرات جهاني آب و هوا

كنش بين انرژي و محيط زيست پيچيده بوده و به طور ثابتي رو به رشد است. افزايش آگاهي در مورد تاثير مشكلات زيست محيطي بر فعاليتهاي اقتصادي (به طور كلي) و انرژي (به طور اخص) به معناي آن است كه بسياري از ملاحظات زيست محيطي كاملاً جديد مي باشند. در نتيجه، آگاهي و دانش در خصوص مكانيزمهاي واقعي اثرات چنين فعاليتهايي كامل و مكفي نبوده و حتي در پاره اي از موارد تعمق برانگيز است. مطالب اين فصل در برگيرنده خطرات موجود در مورد آلاينده ها و همچنين ارتباط علت و معلول ميان فعاليتهاي انرژي، آلودگي و اثرات زيست محيطي است. اهميت فعاليتهاي وابسته به انرژي در رابطه با ايجاد آلودگيهاي عمده در جدول 6-1 خلاصه شده است.

6-1-1 اتفاقات عمده زيست محيطي

منازعه عمومي وسيعي در مورد خطرات زيست محيطي ناشي از فعاليتهاي صنايع به انجام رسيده است. اين منازعات عموماً بر اتفاقات عمده زيست محيطي تمركز يافته اند. افزايش آگاهي عمومي با اصل توسعه ساختارهاي صنعتي كه خود باعث افزايش توليد و افزايش مبادله مواد خطرناك مي گردد، بيشتر در ارتباط است. شهرنشيني و افزايش جمعيت نيز نقش عمده اي در وخيم نمودن اتفاقات عمده زيست محيطي (به صورت مرگ انسانها و همچنين زخمي يا معلول شدن آنها) دارد. در نهايت، گرچه اتفاقات عمده صنعتي هميشه باعث صدمات بزرگ زيست محيطي نمي شوند اما آگاهي از به خطر افتادن منابع اكولوژيكي به ميزان زيادي افزايش يافته است.

در تعيين اتفاقات عمده زيست محيطي، تهيه فهرستي جامع از فعاليتهاي مرتبط با انرژي بدون معنا است. زيرا تمايز اتفاقات واقعي و ادراكي بسيار متغير بوده، علاوه بر آن تعيين ميزان صدمات جوي ناشي از يك واقعه نيز ميسر نمي باشد. پاره اي از مهمترين خطرات ناشي از فعاليتهاي مرتبط با انرژي (واقعي و ادراكي) بدين قرار است:

انفجار و حريق در ساحل و در دريا به علت توليد، پالايش ، حمل و نقل و استفاده از نفت و گاز (مانند ايجاد حريق در پالايشگاهها، مخازن ذخيره گاز، انفجار خطوط انتقال و غيره...).

آلودگي دريا در اثر تصادم نفتكشها و همچنين آلودگي آب و خاك در اثر نشت مواد هنگام حمل و نقل به وسيله خط آهن.

آزاد شدن مواد راديو اكتيو در اثر حوادث اتمي در طي فرآيند توليد انرژي اتمي، حمل و نقل، پالايش و يا ذخيره كردن مواد راديو اكتيو (سوخت يا زائدات).

سيل و رانش زمين در اثر خرابي سدهاي برق آبي.

نشست و رانش زمين در اثر فعاليتهاي بهره برداري از معادن و همچنين انفجار در معادن.

جدول 6-1 اهميت فعاليتهاي انرژي در توليد آلاينده هاي هوا

مواد آلاينده	درصد انسانساخت از كل	فعاليتهاي انرژي		سهم آزاد سازي انرژي (برحسب%)
مواد آلاينده	درصد انسانساخت از كل	% از كل	%از انسانساخت	سهم آزاد سازي انرژي (برحسب%)
SO₂	⁽³⁾45	⁽³⁾40	⁽³⁾90	-احتراق ذغال سنگ ⁽¹⁾80 -احتراق نفت ⁽¹⁾20
NOX	⁽³⁾75	⁽³⁾64	⁽³⁾85	-حمل و نقل ⁽¹⁾51 - منابع ثابت ⁽¹⁾49
سرب	⁽³⁾100	⁽³⁾90	⁽¹⁾90	-حمل و نقل ⁽²⁾80 -احتراق در منابع ثابت(شامل خاكسترسازي) ⁽²⁾20
ذرات معلق	⁽³⁾4/11	⁽³⁾5/4	⁽¹⁾40	-حمل و نقل ⁽¹⁾17 - مصارف برقي ⁽¹⁾5 - احتراق چوب ⁽¹⁾12
كربن آلي فرار	⁽¹⁾5	⁽³⁾8/2	⁽¹⁾55	- صنايع نفت ⁽¹⁾15 - صنايع گاز ⁽¹⁾10 - منابع سيار ⁽¹⁾75
مواد پرتوزا	⁽³⁾10	⁽³⁾5/2	⁽³⁾25	-بهره برداري از معادن اورانيوم ⁽²⁾25 -احتراق نيروگاههاي اتمي و ذغالي ⁽²⁾75
Co₂	⁽⁴⁾4	⁽³⁾2/3 – 2/2	⁽³⁾80-55	-گاز طبيعي ⁽¹⁾15 - نفت ⁽¹⁾45 - سوختهاي –جامد ⁽¹⁾40
N₂o	⁽³⁾58-37	⁽³⁾43-24	⁽³⁾75-65	-احتراق سوخت فسيلي (3)75-60 - سوختن زيست توده ها (3)40-25
Ch₄	⁽³⁾60	⁽³⁾24-9	⁽³⁾40-15	-به هدر رفتن گاز طبيعي (3)40-20 - سوختن زيست توده ها (3)50-30

(1) تخمين براي كشورهاي OECD

(2) تخمين براي ايالات متحده

(3) تخمينهاي جهاني

(4) تخمينهاي جهاني سهم انسانساخت CO₂ در افزايش غلظت CO₂ و گرمايش زميني بسيار بيشتر مي باشد.

انفجار خودبخود ذخاير ذغال سنگ و زائدات، هم چنين انفجار در اثر تجمع گاز متان در محلهاي دفن و معادن ذغال سنگ. موارد فوق را مي توان با افزودن ديگر اتفاقات ، مانند از كار افتادن پروانه مولد انرژي بادي تا آتش سوزي در نيروگاههاي برق فتوولتاييك كه موجب آزاد شدن گازهاي سمي از اجزاء معمولي مي شوند و يا آزاد شدن PCB از بردهاي الكتريكي، كامل كرد.

6-1-2 آلودگي آب

كيفيت و كميت منابع آب بخصوص در مورد آبهاي زيرزميني كه نقش عمده اي در تامين آب آشاميدني و كشاوزي دارند از اهميت ويژه اي برخوردار است. اگر منابع سيار آلودگي در نظر گرفته نشوند(مانند استفاده از آفت كشها در كشاورزي) آلودگي آبهاي سطحي به ميزان قابل توجهي در كشورهاي اروپايي كاهش يافته است.

نسبت به ديگر فعاليتهاي اقتصادي، فعاليتهاي انرژي نقش عمده اي در آلوده كردن آبهاي سطحي ندارند. فعاليتهاي گسترده اي چه در گذشته و چه در حال حاضر براي برطر ف ساختن و كنترل آلودگي آبهاي سطحي و زيرزميني صورت پذيرفته است. منابع آلودگي مرتبط با انرژي به شرح زير است:

توليد انرژي زمين گرمايي و يا نفت در سواحل باعث بروز مشكل دفع مواد نمكي مي شود. گرچه ذخاير زمين گرمايي در مناطق مختلف از لحاظ خواص فيزيكي و شيميايي متفاوت مي باشند ولي سيال زمين گرمايي مي تواند حاوي مواد شيميايي سمي مانند بنزين، آرسنيك، جيوه و اسيد بوريك باشد و از طرفي موجب آزاد شدن گازهايي نظير دي اكسيد كربن و متان گردد.

زهكش اسيدي معادن متروكه و يا در حال بهره برداري و زائدات ناشي از تهيه ذغال سنگ و يا شستشوي ذغال، مي توانند موجب آلودگي آبهاي سطحي شوند.

آلودگي حرارتي كه در اثر تخليه آب سيستمهاي خنك كننده نيروگاهها يا از تجهيزات زمين گرمايي در محيطهاي آبي، ايجاد مي شود مي تواند حيات دريايي را مورد تهديد قرار دهد.

با در نظر گرفتن تعداد نيروگاههاي فعال و همچنين رشد آتي آنها، آلودگي حرارتي در سالهاي 1970 بيشتر مورد توجه قرار داشت. متعاقباً به دليل كاهش رشد ساخت نيروگاههاي جديد اين گونه توجهات به مطالعات ميداني معطوف شد و اقدامي در خصوص كنترل آلودگي حرارتي صورت نگرفت.

در رابطه با آلودگي آبهاي زيرزميني اطلاعات موجود بسيار ناقص بوده و سهم منابع انرژي در آلوده سازي آبها مشخص نگرديده است. بسياري از موارد ياد شده در خصوص آلودگي آبهاي سطحي در اثر فعاليتهاي انرژي مي تواند در مورد آبهاي زير زميني نيز صادق باشد. البته آلودگي آبهاي زيرزميني نسبت به آبهاي سطحي با سرعت كمتري صورت مي پذيرد. مهمترين منبع آلاينده آبهاي زيرزميني در كشورهاي عضو، نشت نفت از منابع زيرزميني ذخيره نفت مي باشد.

6-1-3 آلودگي دريا

فعاليتهاي كشتيراني به عنوان اصلي ترين عامل آلودگي دريا تلقي مي شود. اما نشت نفت به صورت تصادفي در درياها باعث جلب افكار عمومي در رابطه با آلودگي درياها شده است. براساس برآوردهاي به عمل آمده از هريك هزار تن نفتي كه از طريق دريا جابجا مي شود حدود يك تن به دريا راه مي يابد. چنانچه برآورد فوق صحيح باشد ساليانه حدود 1/1 ميليون تن نفت از طريق حمل و نقل وارد دريا مي شود. ميزان نفتي كه در اثر تصادم نفتكشها وارد آب دريا مي شود معادل چهارصد هزار تن برآورد گرديده است. سكوهاي اكتشاف نفت در سطح جهاني به عنوان منابع عمده آلوده كننده درياها محسوب نمي شوند گرچه توليد نفت از چنين سكوهايي در برگيرنده يك چهارم كل نفت توليدي در جهان است.

نشت نفت مي تواند اثرات مخرب و بسيار جدي برخليجها، دماغه ها، درياهاي محصور در خشكي (مانند خليج مكزيك، خليج فارس يا درياي شمال) داشته باشد چرا كه آبهاي ساحلي چنين مناطقي از نظر ماهيگيري، جهانگردي و يا صنعت بسيار مهم است. تاكنون تشخيص جامعي از اثرات واقعي نشت نفت بر زيست بوم دريايي صورت نگرفته است. انجام تحقيقات بيشتر براي پي بردن به اثرات مخرب نفت در درياهاي آزاد لازم و ضروري مي باشد.

6-1-4 كاربري اراضي و اثر استقرار

فشارهاي ناشي از فعاليتهاي اقتصادي موجب شده است تا توجه بيشتري به زمينهاي مساعد براي كشت، خانه سازي يا زيست بوم طبيعي معطوف شود. در بخش انرژي ، مكان معادن (شامل زمينهايي كه بر روي معادن زيرزميني قرار دارند و احتمال فرو نشست آنها مي رود)و مخازن برقابي، بيشترين توجه را به خود جلب نموده اند. توجه خاصي نيز به زمينهاي وسيع، جهت بهره برداري از انرژيهاي تجديد پذير مانند انرژي خورشيد، باد و زيست توده (چوب ، ذغال و نيشكر) شده است چرا كه توليد اين نوع انرژي به سطح زيادي از زمين نياز دارد بنابراين مي تواند در ديگر كاربريهاي زمين اختلال ايجاد نمايد.

ديگر فعاليتهاي مرتبط با انرژي، شامل فرآيندهاي پيچيده صنعتي، تصفيه سوخت و توليد برق (علاوه بر توجهات كاربري زمين)، مورد بررسي مكانيابي متناسب با ملاحظات زيست محيطي نيز قرار مي گيرند. در بسياري از موارد ريشه مخالفت با استقرار يك صنعت، ادغامي از ملاحظات كاربري زمين، آلودگي و تصادفها مي باشد كه به آساني قابل تفكيك و ارزيابي نمي باشند. علاوه بر فعاليتهاي انرژي كه به صورت سنتي در زمره مشكلات مكانيابي قرار گرفته اند(مانند نيروگاههاي برق يا پالايشگاهها) مشكلات عديده اي در رابطه با مكانيابي دفع زائدات جامد ناشي از عمليات مختلف كنترل آلودگي و زائدات راديواكتيو به وجود آمده است.

بدون شك تمامي فعاليتهاي مرتبط با انرژي به نوعي در مكانيابي تاثير داشته و ميزان مقبوليت آنها رشد فزاينده اي يافته است. به عنوان مثال در باره اثرات ميداني مغناطيسي خطوط انتقال برق 800 كيلو وات بر انسان و حيوانات اختلاف نظر وجود دارد. گرچه شواهد موجود در باره اثرات سوء چنين ميدانهاي مغناطيسي بسيار كم است اما وضعيت آتي پروژه هاي جديد انتقال برق (بخصوص در آمريكاي شمالي) چندان روشن نيست. كيفيت ديد هوا از ديگر مسايلي است كه تشخيص و تعيين اثرات آن مشكل مي باشد و در اين رابطه مي توان از مه در پاركهاي ملي و ديگر نواحي داراي چشم انداز نام برد. تعيين ميزان ديد، عوامل ايجاد كننده تاري و ارائه طريق براي برطرف نمودن آن بسيار مشكل است.

6-1-5 تشعشع و راديو اكتيویته

تقريباً حدود 90% از كل تشعشعات، داراي منشاء طبيعي مي باشند. عليرغم موضوع فوق، تشعشعات انسانساخت بيشتر مورد توجه قرار گرفته است. فعاليتهاي انرژي 25% از كل تشعشعات انسانساخت را به وجود مي آورند (به عبارت ديگر 2% از كل تشعشعات). هر چند كه احتراق سوختهاي فسيلي باعث آزاد شدن مواد پرتوزا مي گردد اما توجه به چرخه سوخت اتمي در قالب تشعشعات ناشي از فعاليتهاي انسانساخت مرتبط با انرژي به مراتب بيشتر است.

استخراج اورانيوم از معادن باعث آزاد شدن رادون كه داراي پتانسيل خطرزايي حرفه اي هستند، مي گردد و همچنين پساب ناشي از پردازش اين ماده مي تواند باعث آلودگي آبهاي زيرزميني شود. چنين فعاليتهايي فقط 25% از كل تشعشعات مرتبط با فعاليتهاي انرژي را در بر مي گيرد و اين در واقع معادل 5/0 درصد از كل تشعشعات راديو اكتيويته است. دختران رادون گازهايي هستند كه به طور طبيعي شكل گرفته و غلظت آنها مي تواند بسيار بيشتر از گازهايي باشد كه همراه با فعاليتهاي مرتبط با انرژي و يا معدن اورانيوم توليد مي شوند.

عمليات راكتورهاي عادي، باعث تشعشع مواد راديو اكتيو مي شوند كه خطرناك نيستند. خطرات ناشي از نشت تصادفي و اثرات زيست محيطي آن، عليرغم كوششهايي كه در جهت ايمني عمليات در حال حاضر و توسعه آتي آن صورت پذيرفته بسيار مورد توجه قرار گرفته است. اين موضوع در يك دهه گذشته بسيار مورد توجه بوده و در سالهاي اخير علاوه بر ايمني راكتورها و جلوگيري از تصادفها، مسائل و مشكلات ديگري نظير برنامه ريزي براي مواقع بحران و كاهش اثرات نشتها نيز نمود يافته است. از جمله مسائل مهم ديگري كه در سطح ملي و بين المللي مطرح شده است مسأله مهم خطرات حمل و نقل ميان مرزي و تصادفات احتمالي مي باشد.

دفع زائدات اتمي در برگيرنده خطرات متنابهي بوده و بيشتر به خصوصيات زائدات اين نكته كه آيا چنين زائداتي وارد محيط مي شوند و يا كاملاً از محيط مجزا نگهداشته شده اند وابسته است. اختلاف زيادي ميان خطرات ناشي از زائدات پرتوزا با مواد راديواكتيو و آن دسته از مواد پرتوزا كه داراي طول عمر زياد هستند وجود دارد.

از كار انداختن تجهيزات اتمي تاكنون فقط متوجه راكتورهاي تحقيقاتي بوده است. براساس آخرين برآورد، فقط راكتورهاي اتمي (تجاري) تا قرن حاضر در اروپاي غربي و آمريكاي شمالي به كنار گذاشته خواهد شد. در سال 2030، تعداد 404 راكتور از دور خارج خواهد شد. در همين اثناء ، اثرات زيست محيطي ناشي از تعطيل كردن تاسيسات اتمي تحت بررسي است. نگراني شديدي در مورد انتشار مواد راديواكتيو در خلال پياده نمودن اجزاء راكتور (بخصوص ديگ راكتور) وجود دارد.

6-1-6 دفع زائدات جامد

دفع زائدات جامد مي تواند به دو طريق مشكلات زيست محيطي را ايجاد نمايد. اول، اگر زائدات در گروه مواد خطرناك طبقه بندي شده باشند (مخاطره آميز براي محيط زيست و سلامت) احتمال آزاد شدن آلاينده هاي خطرناك و ايجاد آلودگي خاك، آب و هوا وجود دارد (توصيف واژه زائدات خطرناك بسيار متغير مي باشد). قسمت اعظم زائدات خطرناك به وسيله صنايع شيميايي و فلزي توليد مي شوند. فعاليتهاي مرتبط با انرژي حدود 12% از كل زائدات خطرناك را در ايالات متحده در سال 1983 ايجاد نموده است. دوم، حتي اگر زائدات، خطرناك تشخيص داده نشوند مشكلات عديده اي از جمله مكان كافي و مناسب براي دفع، ايجاد مي نمايند. زائدات جامد ناشي از فعاليتهاي مرتبط با انرژي شامل خاكستر حاصل از نيروگاههاي برق نيز مي شود كه معمولاً خطرناك نيستند. منابع توليد زائدات بسيار متنوع بوده اما همگام با اين مسأله، وسايل كنترل آلودگي هوا نيز توسعه يافته اند. لجن ناشي از وسايل FGD[1] و خاكسترهاي جمع آوري شده از دستگاههاي كنترل ذرات معلق داراي عناصر سمي نظير آرسنيك، سرب، كادميوم، سلنيوم و همچنين مواد پرتوزا مي باشند. اما در اغلب موارد، مواد فوق آنقدر كم هستند كه زائدات در طبقه بندي مواد زائد خطرناك قرار نمي گيرند. موارد ياد شده در مورد زائدات ناشي از اغلب فعاليتهاي مرتبط با انرژي صادق است و فقط پاره اي از روشهاي جديد (نظير FBC[2]) زائداتي توليد مي نمايند كه هنوز به طور دقيق مورد مطالعه قرار نگرفته اند. ميزان لجن حاصل از تراش و همچنين خاكستر، به طور سرسام آوري در دهه بعد رو به افزايش خواهد گذاشت. در ايالات متحده، اغلب سيستمهاي تراش خيس به گونه اي طراحي شده اند كه نياز به سيستم دفع زائدات داشته باشند. در ژاپن و اروپا، سيستمهاي سنگ آهك يا ژيپس به طور گسترده اي مورد استفاده قرار مي گيرند و از جمله سيستمهايي هستند كه به سرعت رو به رشد مي باشند. استفاده تجاري از زائدات موجود در سيستمهاي كنترل كننده به عنوان محصولي براي صنعت ساختمان سازي و حمل و نقل زميني ، به وسيله تقاضاي بازار محدود شده است. انباشته شدن چنين زائداتي در طول زمان، مسايل و مشكلات عديده اي را (نظير زمين براي دفع و وسايل ضروري براي جلوگيري از آلودگي) بوجود خواهد آورد.

6-1-7 آلاينده هاي خطرناك هوا

آلاينده هاي خطرناك هوا معمولاً در مقايسه با آن دسته از عوامل مطلوب موجود در هوا كه بيشتر مورد توجه قرار گرفته اند كمتر انتشار مي يابد. البته بايد اذعان داشت كه توصيف واژه خطرناك يا سمي بسيار متغير است. به عنوان مثال توجه به پراكنش برخي از آلاينده هاي خطرناك هوا بخصوص در كشورهاي اسكانديناوي رو به افزايش است.

آلودگي سرب ناشي از خودروها يك مسأله ديرينه است و اثرات اين ماده بر سلامتي انسان به خوبي اثبات شده است. در حقيقت در پاره اي از كشورها (به عنوان مثال ايالات متحده ) سرب به عنوان يك آلاينده متداول طبقه بندي شده و در رده آلاينده هاي خطرناك و يا سمي قرار نگرفته است. تركيبات آلي و به طور مشخص هيدروكربنها، از ديرباز به عنوان آلاينده هاي هوا شناخته شده اند و علت اصلي اين امر، نقش آنها در تشكيل اكسايش فتوشيميايي مي باشد. مطالعات متعددي كه در سالهاي اخير صورت پذيرفته است به خوبي اثرات سوء تركيبات آلي را بر سلامت انسان نشان مي دهند.

اثرات و همچنين غلظت تاثير گذار برخي از آلاينده هاي خطرناك هوا فقط در سالهاي اخير مورد مطالعه قرار گرفته است. در اينجا فقط اثرات سوء آلاينده ها بر سلامتي (مشاهده شده يا مشكوك) انسان مطرح است (هر چند آمار مربوطه به طور كامل در دسترس نمي باشد). تعداد آلاينده هاي خطرناك مشكوك، بسيار زياد است و دانش در خصوص منابع، تشعشعات و اثرات اين گونه آلاينده ها رو به افزايش مي باشد. آلاينده ها از ديدگاه محلي و منطقه اي نيز مهم هستند چرا كه بسياري از آلاينده ها نظير كادميم، سرب، هيدروكربنهاي آروماتيك چند حلقه اي[3] و جيوه مي توانند به مسافتهاي بسيار دور حمل شوند. مشكل اساسي در رابطه با كنترل عناصر سنگين و سمي، عدم توافق در تعيين حد مجاز آنها مي باشد.

پاره اي از فعاليتهاي مرتبط با انرژي كه باعث انتشار آلاينده هاي خطرناك مي گردند در زير ارائه شده است:

هيدروكربنها (مانند بنزين) كه به سرعت از طريق فرآيندهاي صنعتي و استخراج گاز و نفت انتشار مي يابند. سهم هر يك از منابع آلاينده به طرز قابل ملاحظه اي در كشورهاي متفاوت، متغير است.

استفاده از بنزين و گازوييل در بخش حمل و نقل، باعث انتشار هيدروكربنها (شامل هيدروكربنهاي آروماتيك چند حقله اي يا PAH) و دي اكسين گرديده و به عنوان عمده ترين منبع توليد مواد آلاينده سمي هوا در رابطه با فعاليتهاي مرتبط با انرژي محسوب مي شوند. سهم خودروها در انتشار سرب در ايالات متحده در سال 1980 حدود 87% مي باشد كه اين ميزان بيشتر به دليل استفاده از بنزين سرب دار در وسايل نقليه قديمي مي باشد. رقم فوق بايد به ميزان زيادي كاهش يابد و تا سال 1990 براساس قوانين وضع شده مبني بر استفاده از بنزين بدون سرب به چند درصد برسد. تلاشهاي مشابهي از طرف اغلب كشورهاي عضو، جهت كاهش يا حذف سرب از بنزين در دست اقدام است.

مقادير كمي از آرسنيك، جيوه ، بريليوم و مواد پرتوزا مي توانند در طي فرآيند احتراق ذغال سنگ و نفت كوره در نيروگاههاي برق و ديگهاي بخار صنايع، آزاد شوند. مواد ياد شده اجزاء كمياب ذغال سنگ و نفت كوره محسوب مي شوند كه در طي فرآيند احتراق ، به صورت ذرات معلق در هوا انتشار مي يابند.

جيوه، دي اكسين كلردار و فوران فقط تعدادي از آلاينده هايي هستند كه در اثر سوزاندن و تبديل به خاكستر كردن زائدات شهري در هوا انتشار مي يابند. لازم به ذكر است در سالهاي اخير مسأله زباله سوزي بيشتر مورد توجه قرار گرفته است. مطالعاتي از طرف كشورهاي IEA جهت تعيين ميزان آلودگي در اطراف تجهيزات خاكسترسازي زائدات آغاز شده است. تعيين و تشخيص اثرات سوء چنين تجهيزاتي بر سلامت انسان بسيار مشكل است.

6-1-8 كيفيت محدود هوا

در رابطه با آلودگي هوا آلاينده ها به دو دسته تقسيم شده اند:

آن دسته از آلاينده ها كه به صورت مستقيم وارد هوا مي شوند(مهمترين آنها عبارتند از:SO_x، NO_x[4]، PM، VOC[5] ، و CO).

آن دسته از آلاينده ها كه در اثر واكنش فتوشيميایي در جو شكل مي گيرند. از مهمترين تشعشعات ثانويه هوا مي توان VOC و NO_x را نام برد كه باعث تشكيل ازن و پراكسي استيل نيترات[6] مي شوند. غلظت زياد آلاينده هاي مذكور و همچنين ازن، داراي اثرات اكولوژيكي – ايمني بوده، همچنين سبب توليد بو و كاهش ديد مي شود. چنين اثراتي بيشتر در سطح محلي و گاهي اوقات در سطح منطقه اي محسوس است. كربن آلي فرار و NO_x به عنوان عوامل اصلي ايجاد دود مه فتوشيميايي تشخيص داده شده اند (مانند پديده اي كه در لوس آنجلس صورت پذيرفت). در پاره اي از موارد، مناطق دور افتاده شهري نيز مي توانند در اثر جريان باد و حمل آلاينده ها در معرض خطر قرار گيرند.

آلاينده هاي هوا و همچنين حاملهاي اكسيد كننده هاي فتوشيميايي، از منابع متنوع ثابت و سيار انتشار مي يابند و به طور كلي فعاليتهاي مرتبط با انرژي سهم بيشتري را در انتشار آلاينده ها دارا هستند. به عنوان مثال، تخمينهاي اخير نشان داده است كه تجهيزات احتراق ثابت، منابع اصلي انتشار NO_x و SO₂ مي باشند. منابع سيار (خودروها) 75% از كل انتشار CO را در كشورهاي OECD به خود اختصاص داده اند.

برخلاف SO₂ و يا NO_x كه عمدتاً از احتراق سوخت انتشار مي يابند و اصولاً در برگيرنده چند تركيب انگشت شمار هستند، كربن آلي فرار از منابع مختلف توليد شده و در برگيرنده چندين تركيب با خواص سمي متفاوت، واكنشهاي مختلف و نرخهاي گوناگون انتشار و غيره مي باشد. برحسب VOC انسانساخت غير متان (در اروپا)، بخش حمل و نقل به عنوان بزرگترين منبع پس از صنايع حلال(40%) به شمار مي آيد. در اين ميان خروجي اگزوزها و تشعشعات تبخيري به ترتيب، سهمي معادل 25% و 12% را دارا مي باشند. در رابطه با منابع VOC، تقليل VOC طبيعي (به عنوان مثال خاك و پوشش گياهي) نيز بايد در نظر گرفته شود چرا كه فعاليتهاي بشر ممكن است تنها در برگيرنده 5% از كل VOC موجود در اتمسفر باشد. البته در پاره اي از نواحي، VOC انسانساخت ممكن است بيش از VOC طبيعي باشد. به عنوان مثال در كشور هلند سهم منابع انسانساخت در توليد VOC حدود 90% است. در اروپاي غربي، فعاليتهاي مرتبط با انرژي 55% از كل تشعشعات انسانساخت را تشكيل مي دهند كه به طور مساوي در بين منابع ثابت و سيار تقسيم شده است.

ارائه شواهد در سطح جهاني در رابطه با انتشار VOC و تشكيل ازن بسيار مشكل است. شايد دليل اين امر، بيشتر به خاطر رابطه غير خطي بين اجزاء سازنده و توليد نور شيميايي باشد. از طرفي كمبود آمار در مورد نشر تركيبات VOC و نيز نحوه توزيع شيميايي آنها از ديگر دلايل اين امر محسوب مي شود.

حمل و نقل، سهمي معادل 13% را در انتشار انسانساخت PM در كشورهاي OECD دارا مي باشد كه 20% از ميزان ياد شده به وسيله منابع ثابت احتراق ايجاد مي شود. تا سالهاي اخير به دليل كنترل نسبتاً مناسب انتشار PM از منابع ثابت، توجه چنداني به اين منابع انتشار نشده بود.

در ايالات متحده، انتشار PM از سال 1970 تا 1980 حدود 54% كاهش يافته است. به هر حال انتشار PM در اثر فعاليتهاي بخش حمل و نقل همچنان به صورت يك مشكل باقي مانده است. مشكل اساسي، اختلال در تنفس است كه عمدتاً در اثر پراكنش ذرات معلق از موتورهاي سنگين ديزلي ايجاد مي شود. مشخص است كه با بكارگيري تكنولوژيهاي خاص در تجهيزات بزرگ احتراق، بخشي از ذرات معلق تحت كنترل در خواهند آمد اما آن دسته از ذرات معلق كه ريزتر بوده و با تكنولوژي فوق قابل كنترل نمي باشند عمدتاً استعداد قويتري در ايجاد اختلالات تنفسي دارند.

6-1-9 رسوب اسيد

انتشار SO₂ و NO_x عوامل اصلي در ايجاد رسوب اسيدي به شمار مي آيند. اين دو آلاينده در گذشته سبب بروز مشكلات محلي مي شدند (بيشتر از نقطه نظر سلامتي و بهداشت). به دليل افزايش سطح آگاهي جامعه در مورد ايجاد بارانهاي اسيدي در بعد منطقه اي و برون مرزي، نه تنها توجه خاصي به اين دو آلاينده معطوف شده است بلكه ديگر آلاينده ها نظير VOC، كلريدها، ازن و عناصر كمياب كه همراه با بارانهاي اسيدي رسوب خواهند نمود، نيز مدنظر قرار گرفته‌اند. هر چند رسوب اسيد به عنوان عاملي مهم در تخريب محيط زيست شناخته شده اما رابطه دقيقي بين انتشار آلاينده ها و ميزان تخريب ارائه نشده است. اثرات سوء رسوبات اسيدي مي تواند از طريق انتقال به وسيله باد، مناطق وسيعتري را در بر بگيرد. مهمترين اين اثرات سوء عبارتند از:

اسيدي شدن درياچه ها ، رودخانه ها و آبهاي زيرزميني كه سبب تهديد حيات آبي و ماهيان خواهد شد.

خسارت به جنگلها و در بعضي موارد محصولات كشاورزي

تخريب ساختارهاي انسانساخت مانند ساختمانها، بدنه هاي فلزي و ...

فعاليتهاي مرتبط با انرژي كه به عنوان اصلي ترين عامل در ايجاد رسوبات اسيدي شناخته شده اند به شرح زير مي باشند:

مراكز توليد برق، گرمايش خانگي و بخش صنايع، حدود 80% از كل انتشار SO₂ را عهده دار مي باشند (ذغال سنگ به تنهايي 70% از اين ميزان را انتشار مي دهد). از ديگر منابع توليد SO₂ ،تجهيزات پالايش گاز ترش مي باشد. در طي اين فرآيند گاز H2S توليد مي شود كه در واكنشهاي بعدي به SO2 تبديل مي شود.

حمل و نقل از طريق جاده به عنوان مهمترين عامل انتشار NO_x به شمار مي آيد. حدود 48% از كل NO_x توليد شده در كشورهاي OECD از اين طريق منتشر مي شود. قسمت اعظم بخش باقيمانده از احتراق سوختهاي فسيلي در مراكز ثابت ايجاد مي شود.

VOC از منابع متعدد و متنوع انتشار مي يابد و داراي تركيبات بسيار متفاوت نيز مي باشد.

6-1-10 كاهش ازن استراتوسفري

يكي از معضلات زيست محيطي جهاني و هم چنين منطقه اي، كاهش ازن استراتوسفري است كه به طور عمده در اثر انتشار فريونها، هالونها و N₂O ايجاد مي شود. كاهش ضخامت لايه ازن موجب نفوذ بيشتر تشعشعات فرابنفش مي گردد كه در نهايت باعث افزايش درصد ابتلاء به سرطان پوست و صدمات چشمي در جوامع بشري گرديده و خطرات شديد بيولوژيكي را به دنبال خواهد داشت. فعاليتهاي مرتبط با انرژي فقط به صورت مقطعي در انتشار مواد كاهنده لايه ازن دخيل مي باشند. گرچه 65 الي 75% از كل اكسيد نيتروژن انسانساخت از طريق احتراق سوختهاي فسيلي و زيست توده توليد مي شود اما نقش فريونها در تخريب لايه ازن به مراتب مهمتر است. اصلي ترين منابع آلاينده مرتبط با فعاليتهاي انرژي شامل فريونهاي موجود در يخچالهاي مخصوص در بخش حمل و نقل، بخش خانگي و كولرهاي گازي و صنعت اسفنج سازي مي باشد. موارد ياد شده حدود 60% از كل فريونهاي مصرفي را در بر مي گيرند.

6-1-11 تغييرات جهاني آب و هوا

تغييرات جهاني آب و هوا كه در اثر تجمع بي رويه گازهاي گلخانه اي ايجاد شده است مهمترين مسأله زيست محيطي در رابطه با بخش انرژي محسوب مي شود. در حال حاضر گازهايي نظير دي اكسيد كربن، متان ، بخار آب، اكسيد نيتروژن، ازن ، فريون و هالون در رده گازهاي گلخانه اي طبقه بندي شده اند.

اين گازها در برابر تشعشعات ورودي (با طول موج كوتاه) شفاف[7] بوده و بالعكس در برابر تشعشعات خروجي (با طول موج بلند) تيره[8] مي باشند. رشد بي رويه جمعيت و عوامل انسانساخت روز به روز بر غلظت گاز دي اكسيد كربن و ديگر گازهاي كمياب مي افزايد. دانشمندان علم آب و هواشناسي اعلام نموده اند كه تجمع چنين گازهايي باعث افزايش دماي جو شده در نتيجه حرارت كره زمين افزايش يافته،نزولات جوي تغيير كرده و سرانجام سطح درياها نسبت به سطح فعلي بالاتر خواهند رفت. اين تغييرات به شدت، فعاليتهاي بشر را تحت تاثير قرار خواهند داد. در حال حاضر برآورد شده است كه 50% از كل اثرات گلخانه اي انسانساخت به وسيله دي اكسيد كربن ايجاد مي شود. دانش موجود در باره اثرات متنوع گازهاي گلخانه اي در جدول 6-2 ارائه شده است.

فعاليتهاي مرتبط با بخش انرژي نقش مهمي را در انتشار گازهاي گلخانه اي انسانساخت دارا مي باشند:

احتراق سوختهاي فسيلي باعث آزاد شدن 75% از كل CO2 انسانساخت مي شود. مابقي (25% باقيمانده) از جنگل زدايي و اكسايش خاك توليد مي شود.

احتراق سوختهاي فسيلي و زيست توده باعث انتشار 65 الي 75% از كل N₂O انسانساخت مي گردد.

ازن، محصول واكنش آلاينده هاي سوختهاي فسيلي (بخصوص NOxو VOC) محسوب مي گردد. برخي از سوختها مانند متانول باعث كاهش آلودگي مونوكسيد كربن مي گردند اما انتشار آلدئيدها را افزايش مي دهند.

جدول 6-2 نقش انواع گازها در اثرات گلخانه اي

گاز	A	B	C	D	E	F
CO₂	1	275	346	4/0%	71%	5%+50
متان	25	75%	65/1	1%	8%	%5+15
فريون 12	20000	0	0004/0	5%	2%	%3+13
فريون 11	17500	0	00023/0	5%	1%	%3+13
N₂O	250	25%	35%	2/0%	18%	%2+9

منبع :OECD/IEA, Energy and The Environment: Policy Overview",(1989)

A : داراي قدرت نگهداري تشعشعات زير قرمز در مقايسه با CO2

B: غلظت ماقبل صنعتي شدن (برحسب ppm)

C: غلظت فعلي (برحسب ppm)

D: نرخ رشد ساليانه

E: سهم در تاثير گلخانه اي به دليل فعاليتهاي بشر

F: سهم در افزايش اثرات گلخانه اي به دليل فعاليتهاي بشر

تخمير مواد آلي دليل اصلي آزادسازي متان به شمار مي آيد. توزيع و استفاده از انواع سوختها (به طور مشخص. گاز طبيعي) 10 الي 30% از كل انتشار متان را برعهده دارد. در مورد به هدر رفتن گاز در مبدأ توليد تا زمان استفاده آمار كافي در دسترس نمي باشد. رقم 1/2% در سال 1987 براي كشورهاي IEA به عنوان ميزان تلفات گاز از مبدأ توليد تا زمان مصرف ذكر شده است. به هر حال برآورد دقيق، به دليل شرايط محلي و لوله هاي گازرساني، بسيار متغير خواهد بود. علاوه بر موارد ياد شده، متان در خلال بهره برداري از معادن نيز آزاد مي شود.

6-2- كنترلهاي زيست محيطي در بخش انرژي

رهيافتهاي كنترل زيست محيطي، شامل فعاليتهاي حفاظت و مديريت محيط زيست با استفاده از ابزار كنترل زيست محيطي از قبيل قوانين يا ابزار اقتصادي مي باشد. اين قوانين عموماً به كنترل فعاليتهاي زيست محيطي مرتبط با انرژي محدود نمي شوند و به صورت قوانين تدوين شده در كشورهاي OECD به اجرا در مي آيند . ابزار مستقيم قانونگزاري كه مكانيسمهاي «دستور و كنترل » ناميده مي شوند از جمله مكانيسمهاي اجباري هستند كه بايستي براي حفظ محيط زيست اعمال گردند. رهيافتهاي كنترل زيست محيطي مشتمل بر قواعد كنترل كيفيت محيط زيست (آب، خاك و هوا)، استانداردهاي تكنولوژي، صدور جواز و منطقه بندي، قواعد كنترل آلاينده هاي سوخت، قواعد مصرف سوخت، استانداردهاي نشر، اهداف ملي كنترل نشر آلاينده ها و غيره مي باشند. نوع ديگري از رهيافتهاي مذكور به صورت ابزار اقتصادي نمود يافته و برخي از ابزار مذكور كه با فعاليتهاي انرژي بيشترين ارتباط را دارند عبارتند از: يارانه، ايجاد بازار (داد و ستد، بازرگاني، بيمه يا بازپرداخت) و غيره. در رهيافتهاي كنترل زيست محيطي از معاهده ها نيز مي توان به عنوان ابزاري براي حمايت از معيارهاي زيست محيطي استفاده كرد. در مورد بروز آلودگي در سطح منطقه يا تمامي كره زمين، بايستي رهيافتهاي كنترل منطقه اي و جهاني تعيين شوند. هماهنگي ميان رهيافتهاي ارائه شده نيز امري ضروري است كه بايستي از طريق توافقهاي بين المللي، دو و يا چند جانبه به انجام برسد. در مجموع به منظور جلوگيري از آلودگي منطقه اي، كاهش آن يا پاكسازي كامل منطقه (كه در نهايت در كاهش ميزان آلودگي در جهان نيز تاثير مي گذارد) و تقليل اثرات فرامرزي آلاينده ها،تسهيلات مالي نيز در نظر گرفته شده است. در بحث امنيت انرژي، درك انواع رهيافتهاي زيست محيطي كه بخش انرژي را تحت تاثير قرار مي دهند، به منظور كسب آگاهي بيشتر در مورد اثرات خاص توسعه در محيط زيست، بسيار مفيد است.

[1] . Flue Gas Desulforization

[2] . Fluidized Bed Combustion

[3] . Polycyclic Aromatic Hydrocarbons

[4] . Particulate Matter

[5] . Volatile Organic Compound

[6] . Peroxyacetylnitrate (PAN)

[7] . Transparent

[8] . Opaque

+ نوشته شده در سه شنبه ۱۳۸۸/۰۱/۱۸ ساعت 6:25 توسط ر.ق.پ |

روش های تحلیلی هسته ای

روش های تحلیلی هسته ای

تحلیل عناصر ردیاب، زمینه بروزی از شیمی تجزیه را ارائه می کند که با توجه به پیشرفت در زمینه مواد خالص در انرژی هسته ای، فناوری الکترونیک و کامپیوتر دارای اهمیت برجسته ای است. همچنین دارای اهمیت خاصی در زمینـه زیست شناســی ( عناصر ردیاب حیاتی مهم و سمی، آلودگی های زیست محیطی) اسـت. این زمینه کاری، بار اول به علت الزامات مواد بسیار خالص مورد نیاز در راکتور های هسته ای (بریلیوم، توریوم، اورانیوم و ...) مطرح شدکه میزان ناخالصی ها نبایست از محدوده تا به خصوص در مواد با سطح مقطع بالای گیراندازی نوترون نظیر بور، یوروپیوم،گادولینیوم، کادمیوم و ... تجاوز می کرد.

میزان خلوص برخی فلزات و آلیاژها (مثل کبالت، مس، مولیبدن ، نیکل، تیتانیوم، تنگستن وانادیوم) و نیز نیمه هادی ها (نظیر ژرمانیوم ، سیلیکون و ...) و همچنین آلودگی با آنتیموان، آرسنیک، بیسموت، کادمیوم، سرب، قلع و ... نباید از محدوده تا تجاوز کند. یعنی این عناصر هم در محصول نهائی و هم در مواد اولیه باید با حساسیت بالا ( تا ) تعیین شوند.

جدای از روشهای کلاسیک تجزیه و طیف نگاری نوری و طیف سنجی نوری، روشهای مناسب تر، استفاده ازتحلیل ردیاب ها، جذب اتمی و روش های طیف نگاری جرمی و تحلیلی هسته ای است که معمولاً استفاده از چند روش ترکیبی مفید تر است. دامنه کاربرد برخی روشهای میکروآنالیز در جدول 1-4 نشان داده شده است.

جدول 1-4 : محدوده های کاری روش های میکرو آنالیز

روش تحلیلی

تعداد عناصر آشکار سازی شده در رنج های مختلف

کل

(900-10)10^-7%

(10-0.1)10^-7%

<0.1 10^-7%

جذب اتمی

فلورسانس اشعه ایکس

طیف نگاری نشری

فلورسانس

رقیق سازی ایزوتوپی

روشهای سینماتیکی

نورسنجی شعله

فعالسازی بوسیله نوترون

طیف نگاری به روش نورسنجی

طیف نگاری جرمی

چند روش تحلیلی هسته ای نیز برای آنالیز شیمیایی سریع مناسب هستند. هدف برخی از این اندازه گیری ها تعیین اجزای شیمیایی و مقادیر آنهاست. در صورت امکان نظیر این اندازه گیری ها در زمینه کاری یا در فرآیند تولید باید بدون اتلاف وقت انجام شود.

این روشها با کنترل اتوماتیک هم قابل استفاده هستند. روش های سریع زمین شناسی در بخش 2-5 و 3-5 بحث خواهند شد.

بسیاری از روشهای تحلیلی هسته ای که فقط برای مقاصد علمی بکار می روند به محدوده کاری این کتاب مرتبط نبوده و تنها به برخی از بهترین مراجع ارجاع داده می شود [4.24,4.26].

1-4 : روشهای تحلیلی بر اساس واکنش های فیزیکی با پرتو

پدیده های شامل جذب یا پراکندگی پرتو نظیر تحریک یا یونیزاسیون اوربیتال های الکترونی، راحت ترین گونه اندرکنش میان پرتو رادیواکتیو و ماده را ارائه می دهند. کاربردهای تحلیلی اندرکنش های میان پرتو و ماده بر پایه اختلافات منحصر به فرد میان عناصر است. تنها امکان تعیین ترکیب عنصری ماده با توجه به اینکه انرژی پرتو رادیواکتیو عموماً از چند برابر بزرگی پیوندهای شیمیایی هم بیشتراست، استفاده از پرتو است.

تنها روشهای اندازه گیری تصحیح شده، امکان آشکارسازی اختلاف میان ترکیب ها و امکان استفاده از آنها را می دهد (مثلاً اثر موسبار).

1-1-4 : تحلیل گازها بر اساس یونیزاسیون

اگر پرتو رادیواکتیو از یک گاز عبور کند ، اتم ها و مولکولهای گازی تحریک شده و یونیزه می شوند. اگر از میدان الکتریکی استفاد ه شود، الکترون ها و یونهای مثبت به طرف الکترودهای مربوطه حرکت کرده و در آنجا خنثی می شوند و این آشکارسازی با اندازه گیری جریان یونیزاسیون صورت می گیرد. الکترون هایی که به سمت الکترود مثبت حرکت می کنند، بوسیله اتم ها و مولکولها و حتی ذرات هوا ممکن است گیراندازی شوند، لذا سرعت انتقال آنها کاهش می یابد. بنابر این احتمال برخورد و باز ترکیب با یونهای مثبت چند برابر بزرگتر خواهد بودو همین امر باعث کاهش جریان یونیزاسیون خواهد شد. انرژی تحریک اتم ها ی گازهای نجیب که در اثر پرتوهای یونیزان یا بوسیله برخوردهای یون تحت اثر میدان الکتریک نسبتاً قوی پدید می آیند، در صورت برخورد، برای یونیزه کردن سایر مولکولها (عموماً مولکولهای آلی) نیز کافی است. تحت شرایط برابر، حضور مقدار کم از موادی که به آسانی یونیزه می شوند، باعث افزایش قابل توجه جریان یونیزاسیون تا چند برابر مقدار شود. همین پدیده باعث ظهور آشکارسازهای گازی یونیزاسیون مانند اتاقک یونش شده است (شکل 1-4، فصل 1-1-1-2 را نیز ببینید) که در آنها یونهای تولید شده بوسیله پرتو رادیواکتیو و تغییرات جریان برای نتیجه گیری درباره ترکیب گاز استفاده می شود. بسته به آنکه کدام یک از عوامل هندسه آشکارساز، میدان الکتریکی استفاده شده و حامل های گازی مد نظر است، آشکارساز های یونیزاسیون سطح مقطع، گیراندازی الکترون و گاز نجیب (آرگون) وجود دارد.

حساسیت این آشکارسازها بـا تعداد یون های اولیه تعیین می شود و لذامناسب ترین چشمه های ایزوتوپی، گسیلنده های ( ) یا ( ) با انرژی یونیزاسیون کافی هستند.

از عوامل اصلی در انتخاب نوع ایزوتوپ، نیمه عمر و میزان خطر از دیدگاه حفاظت در برابر اشعه است.

جریان یونیزاسیون درحد تا آمپر است و لذا انجام تقویت مناسب ضروری است (مبحث 1-2 را ببینید). آشکارسازهای یونشی در کروماتوگرافی گازی وتجزیه گازهای صنعتی کاربرد وسیعی دارند.

آشکارسازهای سطح مقطعی[1] ( دارای حداکثر شعاع فعال پرتوهای یونیزان کوچک تری نسبت به گاز حامل کروماتوگراف هستند، در این حالات جریان یون بصورت زیر نوشته می شود:

(1-4)

که در آن ثابت بوده و به هندسه بستگی دارد. و فشار ودما گاز آشکارساز است، ثابت جهانی گاز و کسر مولی nامین جزء و نیز سطح مقطع نسبی یونیزاسون جزء n ام است (معمولاً حامل گازی بــا واحــد یک در نظر گرفته می شود).

معمولاً بــا افزایــش عـدد اتمـی، سطـح مقطـع یونیزاسیـون عناصر افزایش می یابد، لذا می توان یا را بعنوان حامل های گازی در نظر گرفت. سطح مقطع مولکولها از ثوابت بنیادی با استفاده از روش های ساده محاسبه می شوند. این ثوابت از جداول کتابهای راهنما قابل استخراج هستند (مثلاً مرجع ).

در کروماتوگرافی گاز ایزوتوپهای گسیلنده پرتو به نوع گسیلنده ارجح تر هستند و جریان یونی یکسان دراین شرایط با تعداد ذرات کمتری تولید می شود و لذا نوسانات آماری و زمینه نویز آشکارساز بزرگتر است.

از مهم ترین مزایای آشکارساز محکم بودن آن است و به راحتی می توان ولتاژ ورودی را ( 100تا 200ولت) روی آن انتخاب کرد . محدوده% تا% 100خطی است و گزینش پذیری آن نیزکوچکتر است (مثال 1-4).

آشکارسازهای گاز نجیب (آشکارسازهای آرگون، هلیوم، ، ) بر این اساس کار می کنند که انرژی حالت تحریک شبه پایدار گازهای نجیب خیلی زیاد است و از انرژی یونیزاسیون بیشتر مواد بالاتر است. ولتاژ اتاقک معمولاً بالا ( )انتخاب می شود تا امکان مشارکت یونیزاسیون ثانویه در تولید حساسیت تحریک شبه پایدار وجود داشته باشد. آشکارساز دارای حساسیت بسیار بالایی بوده و به ناخالصی و تغییرات دما و فشار نیز بسیار حساس است.

آشکارسازهای گیراندازی الکترون در کروماتوگرافی گاز و سایر زمینه ها نظیر آشکارسازهای آئروسل ها کاربرد گسترده ای دارند. عملکرد آنها بر اساس گیراندازی الکترون و بازترکیب یونیزاسیون اولیه است. احتمال گیراندازی نوترون با میل ترکیبی الکترون اتم، مولکول یا ذرات آئروسل مشخص می شود. این معادل انرژی لازم برای خارج کردن الکترون گیراندازی شده است.

ثابت میل ترکیب الکترون، ،بوسیله تابع نمایی از انرژی های الکترون ترکیبی محاسبه می شود و تا هفت برابر بزرگی انرژی مربوط به مواد آلی است.

اگر این مقدار برای بنزن، واحد در نظر گرفته شود، برای تتراکلراید کربن خواهد بود[4-10]. این قانون، انتخاب پذیری بالا را امکان پذیر می سازد، زیرا ضرائب جریان یونی را به صورت نمایی تحت تاثیر قرار می دهند.

(4-2 )

واگر لذا که درآن و شدت جریان یونی در حال حاضر و حالت اولیه ماده با غلظت و ثابت است. نیز ثابت هندسی و عامل بُعد است.

با استفاده از نیتروژن بعنوان حامل گازی، حساسیت برای مواد با میل ترکیب قوی الکترونی نظیر هیدروکربن های هالوژن تا قابل افزایش است. ایزوتوپهای و بهترین چشمه های پرتودهی هستند.

آشکارسازهای آئروسل گونه ای خاص از آشکارسازهای گیراندازی الکترون هستند که در کاربردهای صنعتی در برخی زمینه ها بکار می روند و برای اندازه گیری آلاینده های هوا در حفاظت محیط زیست کاربرد گسترده ای دارند. دومسئله در ارتباط با اندازه گیری غلظت آئروسل ها بوسیله آشکارساز گیراندازی الکترون وجود دارد که عبارت است از:

- اگر اندازه گیری در حضور مواد گیرانداز الکترون در هوا) انجام شود، این تاثیر مخرب با افزایش میدان الکتریکی قابل کاهش است زیرا گیراندازی الکترون بوسیله در انرژی های بالاتر الکترون ها تا ) ، کاهش می یابد.

- خواص گیراندازی الکترون ذرات آئروسل به نسبت قطر آنها افزایش می یابد، لذا اندازه گیری غلظت تولید مجدد تنها با پراکنده سازی همگن آئروسل ها قابل انجام است. اگر غلظت به صورت بیان شود، این نوع آشکارساز آئروسل حساسیت بالاتری برای ذرات ریزتر از میکرومتر که آشکارسازی آنها معمولاً با روشهای متداول اندازه گیری و جداسازی امکان پذیر نیست وبرای سلامت خطر دارد، خواهد داشت.

آشکارسازهای دودی (شکل 2-4) مشابه آشکارسازهای آئروسل هستند و شامل اتاقک یونیزاسیون دو گانه هستند. در صورت وجود دود، تعادل اتاقک بهم خورده و سیگنال هشدار تولید می شود.

برای اندازه گیری غلظت آلاینده های هوا، حساس ترین آشکارساز آئروسل به گونه ای قابل استفاده است که آلاینده ها خود هیچ سیگنالی نداده ولی بتوانند بوسیله واکنش های شیمیایی مناسب آن را به آئروسل ها منتقل کنند.

برای مثال آلاینده شامل سولفور ( ، ترکیبات آلی گوگرد) بعد از اکسیداسیون روی کاتالیست به ، بعنوان ادوات قابل حمل و نقل (شکل 2-4)، که دارای حساسیت در رنج محدوده هستند می توانند استفاده شوند.

با توجه به الزامات حفاظت زیست محیطی، آشکارسازدارای چشمه پرتوزای آب بندی شده با اکتیویته است. همین دستگاه می تواند غلظت گرد و خاک و دود را اندازه گیری کند. با یک فیلامان تنگستن می توان آئروسل های تولید شده در تجزیه حرارتی نظیر ترکیبات ارگانومتالیک و کربونیل متال مانند افزودنی های سربی گازوئیل را اندازه گیری کرد. با استفاده از بخارات تری اتیل آمیــن انـدازه گیری آلاینده های اسیدی با روش انتخابی قابل اندازه گیری است.

Cross sectional [1]

+ نوشته شده در سه شنبه ۱۳۸۸/۰۱/۱۱ ساعت 7:15 توسط ر.ق.پ |

زمین شناسی هسته ای با استفاده از گمانه

زمین شناسی هسته ای با استفاده از گمانه[1]

چاه پیمایی هسته ای شامل اندازه گیری های گوناگون فیزیکی و شیمیایی- فیزیکی و روش های بکار رفته در حفر چاه برای تعببن خواص گوناگون صخره های حفاری شده، شرایط چاه و ... است. چاه پیمایی با سوندهای شامل زوج های فرستنده - گیرنده انجام می شود. سوند با استفاده از کابل ثبت اطلاعات [2] با استحکام و عایق الکتریکی مناسب به داخل چاه فرستاده می شود.

نمونه برداری هسته ای شاخه ای از چاه پیمایی است که در معدن کاوی نفت و زغال سنگ و نیز یافتن آب دارای اهمیت است.

از مهمترین مزایای روش های هسته ای می توان به نکات زیر اشاره کرد:

- زمانی که کسب اطلاعات دربارهء ترکیبات شیمیایی صخره های حفاری شده با سایر روشهای حفاری غیر قابل دستیابی باشد، از این روش استفاده می شود.

- قابلیت کاربردی در چاه های حفاری شده با استفاده از مایعات حفاری شده غیر هادی

از معایب نیز می توان موارد زیر را برشمرد:

- محدودبودن شعاع تحت بررسی .

- وقت گیربودن و سختی آن در مقایسه با سایر روش های نمونه برداری.

- تأثیر افت و خیزهای آماری بر پاسخ .

- دشواربودن تفسیر کمی نتایج اندازه گیری شده .

- لزوم حفاظت جدی بدلیل وجودخطر تشعشع.

طرح های کلی تجهیزات استفاده شده در نمونه برداری هسته ای هر چند که دارای ساختارهای مختلف هستند تقریباً مشابه همان تجهیزاتی هستند که در روش های ایزوتوپی بکار می رود (بخش 1-2).

از مهمترین ویژگی های نمونه برداری هسته ای می توان به موارد زیر اشاره کرد:

- آشکارساز ها در مسافت های قابل توجهی(تا چندین کیلومتر) دورتر از تجهیزات ثبت اطلاعات کار می کنند، لذا انتقال سیگنال کامل و دقیق نیست.

- تنهاتعداد محدودی(1-7) سیم برای منبع تغذیه ، کنترل سوندها و انتقال سیگنال های آشکارسازی قابل بکارگیری است.

- سوندها باید قادر به تحمل شرایط سخت مثلاً دمای تا و فشار تا مقاوم باشند.

- ابعاد تجهیزات گمانه ای محدود است. ادوات استاندارد نمونه برداری دارای قطر تا میلی متر هستند ولی با کاهش قطر به تا میلی متر می توان به بازدهی خوبی دست یافت.

در حین نمونه برداری ، سوندهای حاوی آشکارسازها، کارتریج الکترونیک (تقویت کننده ، منبع تغذیه HVو ...) و چشمه پرتوزای مناسب (شکل 1-5) با استفاده از کابلی با مقاومت شکست با قرقره سوار بر کامیون به داخل چاه فرستاده می شود.

سیگنال های آشکارسازی شده پس از تقویت (انتخاب، یکی شدن یا جمع شدن) با استفاده از طریق کابل به پانل سطحی مناسب رفته و بصورت تابعــــی از عمـــق ثبــت می شوند.

در ابتدا در چاه پیمایی برای آشکارسازی فوتون های گاما بیشتر از شمارنده های استفاده می شد ولی امروزه در گمانه با دمای زیر استفاده از آشکارسازهای سوسوزن متداولتر است.

آشکارسازهای سوسوزن برای آشکارسازی نوترون ها مناسبند. اما امروزه بر اهمیت استفاده از آشکارسازهای تناسبی هلیوم نیز افزوده می شود. آشکارسازهای نیمه هادی نیز در مطالعات چاههای بسیار باریک نیز استفاده می شوند.

در عملیات چاه پیمایی روشهای هسته ای به سه دسته کلی تقسیم می شوند:

- اندازه گیری رادیواکتیویته طبیعی.

- آشکارسازی پرتوهای القا شده از خارج.

- روش های ردیابی ایزوتوپی استفاده شده در گمانه. این گروه ها می توانند زیرمجموعه پرتوهای ساطع شده و آشکارسازی شده قرار گیرد (جدول 1-5).

بر اساس هدف و شرایط کاری، اندازه گیری ها به گروههای تحت عنوان نمونه برداری اکتشاف، نمونه برداری تولید (چاه باز) و چاه پیمایی تقسیم می شود.

این روشها بر اساس سیستم های ارائه شده در جدول 1-5 بحث می شود.منابع شامل زمینه و روش کار این روشها خواهد بود.

1-5 : نمونه برداری پرتو گامای طبیعی

اندازه گیری پرتو گامای طبیعی در طول گمانه ، نمونه برداری پرتو گامای طبیعی نامیده می شود. این روش به دو صورت انجام می گیرد که عبارتند از :

- اندازه گیری شدت کل (مستقل از انرژی) که نمونه برداری پرتو گاما یا بطور خلاصه نمونه برداری گاما [3] نامیده می شود.

- اندازه گیری بر اساس انتخاب انرژی که نمونه برداری طیف گاما (یا دقیق تر نمونه برداری طیف پرتو گامای طبیعی) نامیده می شود.

رادیواکتیویته صخره ها بعلت عناصر رادیواکتیو جمع شده در آنهاست. این عناصر نظیر اورانیوم، توریوم و محصولات حاصل از واپاشی آنها و نیز پتاسیم است. وقتی ایزوتوپ رادیواکتیو واپاشی می کند پرتوهای ساطع می شود ولی فقط پرتو گاما قدرت نفوذ در محیط را دارد و لذا در گمانه قابل آشکارسازی است. در واپاشی برخی ایزوتوپها، نوترون نیز ساطع می شود. آشکارسازی نوترون زیاد متداول نیست، زیرا نوترون نیز همراه پرتو گاما است.

جدول 1-5 : روشهای هسته ای در چاه پیمایی

تابش آشکار شده	چشمه خارجی
تابش آشکار شده	غیرملزومات	چشمه طبیعی سیلد شده	چشمه مصنوعی	چشمه طبیعی نوترون سیلد شده	چشمه نوترون شتابدهنده	رادیو اکتیویته شیمیایی

Neutron-y method photo-activation y-y method

method

Inelastic scattering method ___________________________________

Neutron-y y-activation Selective y-y method

Tracer _______________ spectroscopy analysis _____________________

Fast neutron activation method ____________________________ Natural y- spectroscopy

Neutron activation Other "hard" method Other "weak" method

method

___________________________________________________________

Neutron-thermal

neutron method

Neutron life-time logging-_______________ -neutron method -- Neutron

Neutron-epithermal

neutron method

1-1-5 : مشخصه های زمین شناسی صخره های

اورانیوم در طبیعت به فرم بصورت 4 ظرفیتی و 6 ظرفیتی است.این عنصردارای خاصیت آمفوتریک است. بطور مثال در محیط قلیایی تشکیل اورانات و دی اورانات می دهد. این محصولات به سختی در آب حل می شوند.

رادیوم وقتی که با اسیدها واکنش می دهد، نمکهایی نظیر کربونات ها و سولفات ها تولید می کند که معمولاً غیرحلالند، در حالیکه هالیدها و نیترات ها به راحتی در آب حل می شوند. رادیوم به تنهایی تشکیل مواد معدنی نمی دهد ولی معمولاً به صورت متفرق تشکیل می شود.

جدول 2-5 : محتوای مواد رادیو اکتیو

(a)صخره های آذرین

صخره

عناصر رادیو اکتیو kg/kg

Ra,10^-12

U,10^-6

Th,10^-6

K,10^-2

اسیدیک

خنثی

پایه

فوق پایه

1.40

0.51

0.38

0.20

4.0

1.4

1.1

0.6

13.0

4.4

4.0

2.0

2.6

2.0

1.4

0.4

صخره های رسوبی(b)

kg/kg عناصر رادیو اکتیو

صخره

K,10^-2

Th,10^-6

U,10^-6

2.40

0.20

0.13

1.20

11.40

1.16

0.47

5.00

3.00

1.38

1.20

شیل

لایم استون

دولومیت

سند استون

توریوم معمولاً بصورت عنصر 4 ظرفیتی است و به صورت طبیعی به صورت اکسیدها، سیلیکات ها (نظیر توریت و نمک های مخلوط (مونازیت) یافت می شود.

پتاسیم معمولا در مقادیر هر چند کم اما بیشتر بصورت ماده معدنی (میکا، گلاکونیت، فلدسپات و ...) هر چند کم یافت می شود.

در صخره های رسوبی به خصوص در شیل علاوه بر پتاسیم موجود بصورت شیمیایی، مقدار پتاسیم جذب شده نیز حائز اهمیت است. رادیواکتیویتهء ویژه گامای طبیعی ویژه صخره که عموما" بصورت یا تعیین می شود، با میزان رادیواکتیو ایزوتوپ های جمع شده در آنها اندازه گیری می شود.

از آنجا که عناصر رادیواکتیو اصلی به فرم های گوناگون معدنی وجود دارند، رادیواکتیو در مواد معدنی یکسان نیز می تواند مختلف باشد. جدول 2-5 میزان ماده رادیواکتیورا در صخره های آتشفشانی و نیز صخره های رسوبی نشان می دهد. شکل 2-5 مروری بر رادیواکتیویته مواد معدنی مختلف است.

[1] Nuclear Borehole Geophysics

[2]Logging cable

[3] logging

+ نوشته شده در سه شنبه ۱۳۸۸/۰۱/۱۱ ساعت 7:12 توسط ر.ق.پ |

نشاندار كردن ايزوتوپي و غير ايزوتوپي

نشاندار كردن ايزوتوپي و غير ايزوتوپي

اين مي تواند نشاندار كردن «شيميايي» و «فيزيكي» ناميده شود، چرا كه در حالت اول عنصر راديو اكتيو جهت ردیابی، واكنشها و يا متابوليزم يك عنصر بخصوص، مورد نياز است در صورتي كه در حالت دوم، عنصر راديو اكتيو قسمت اساسي سيستم نبوده و صرفاً به خاطر دارا بودن خواص فيزيكي مورد نياز مي باشد. مثالهايي از كاربرد رديابي ايزوتوپي عبارتند از:

مطالعات انتشار[1]

واكنشهاي تبادلي

سينتيك شيميايي

آناليز بطريق فعالسازي راديويي

بررسي مسير واكنش

تحول و دگرگوني بدن موجود زنده (متابوليزم)

رادیوایمونوسی

درك و مطالعات جابجايي و انواع معين درمان و تشخيص امراض

در اكثر حالات، امكان پذيري به قابل دسترس بودن و خواص يك ايزوتوپ مخصوص بستگي دارد، مثلاً P³² براي فسفر وH³ براي هيدروژن، اما در بعضي موارد انتخاب وجود دارد. براي سديم مي توان Na²⁴ يا Na²² را بكار برد. اولي كه با واكنش (n,g) از Na²³ حاصل مي شود، داراي نيمه عمر 15 ساعت بوده و ذرات بتا با انرژي MeV39/1 و پرتوهاي گاما با انرژي هاي MeV37/1 و MeV76/2 گسیل مي كند. Na²² كه بوسيله واكنش Na²²Mg(d,a)²⁴ حاصل مي شود، داراي نيمه عمر 6/2 سال بوده و ذرات بتاي مثبت (پوزيترون) با انرژي MeV54/0 و پرتوهای گاما با انرژي MeV28/1 گسیل مي كند. اين براي مطالعات دراز مدت بكار مي رود، در صورتي كه Na²⁴ با نيمه عمر كوتاه، اين چنين مسيري را غير ممكن مي سازد. بهرحال نيمه عمر كوتاه داراي مزايايي است، چرا كه اكتيويته باقيمانده بعد از يك هفته تجزيه قابل صرفنظر خواهد بود.

بنابراين دفع پسمان آن ساده تر خواهد بود، و مطالعات و بررسي هاي مكرر را مي توان روي همان سيستم انجام داد. با توجه به اينكه Na²² در شتابدهنده توليد مي گردد و بهره توليد آن پايين است، گران است. Na²⁴ كه در راكتور توليد مي گردد، مي تواند براحتي با هزينه پايين و با اكتيويته مخصوص بالا توليد گردد.

در جدول (18-1) مثالهايي از انتخاب ايزوتوپهاي ساير عناصر، با شرح مختصري از خواص و روش تهيه آنها نشان داده شده است. يك ليست انتخابي از ايزوتوپها در ضميمه 7 ارائه شده است.

در بعضي حالات، ايزوتوپهاي گازی شده بطريق الكترومغناطيسي، بعنوان هدف مورد استفاده قرار مي گيرند. براي مطالعه متابوليزم استرانسيوم و فهم آن، ايزوتوپ ^mSr⁸⁷ داراي مزيت عمر كوتاه و گسیل گاما بوده و مي تواند از بيرون از بدن آشكارسازي گردد.

جدول 1-18 انتخاب ايزوتوپها

عنصر	ايزوتوپ	نيمه عمر	ملاحظات
يد	I¹²³	13 ساعت	شتاب دهنده
	I¹²⁵	2/60 روز
	I¹²⁸	25 دقيقه	I(n, g)^{127 ؛}راكتور یا چشمه های نوترونی
	I¹³¹	04/8 روز	I¹³¹Te ®¹³¹(n, g)Te¹³⁰
	I¹³²	28/2 ساعت	قابل دسترسی از Te’cow’
سزيم	Cs¹³¹ Cs¹³⁴	69/9 روز 06/2 سال	بهره كم – (n,g)
سزيم	Cs¹³⁷	1/30 سال	محصولات شكافت
كبالت	Co⁵⁸ Co⁶⁰	8/70 روز 27/5 سال	Co⁵⁸(n,p) Ni⁵⁸ اكتيويته مخصوص بالا
استرانسيوم	Sr⁸⁵ ^mSr⁸⁷ Sr⁸⁹ Sr⁹⁰	8/64 روز 8/2 ساعت 5/50 روز 8/28 سال	گسیلنده گاما گسیلنده گاما گسیلنده بتا منفي محصولات شكافت
منگنز	Mn⁵⁴ Mn⁵⁶	312 روز 58/2 ساعت	Fe(d,a)⁵⁶– شتاب دهنده سطح مقطع بالا
منيزيوم	Mg²⁷	5/9 دقيقه
منيزيوم	Mg²⁸	21 ساعت	H³(a،n)Li⁶ یا: Mg²⁸(H, p³)Mg²⁶ Mg²⁸ (p6n4،p)Cl³⁷
آهن	Fe⁵⁵ Fe⁵⁹	7/2 سال 6/44 روز	جذب الكترون K

مقدار زيادي از تركيبات نشاندار مخصوصاً با H³ و C¹⁴ قابل دسترسي هستند. در اين رابطه نكات زير را بايد در نظر گفت،(1) انرژي پايين ذرات بتاي حاصل از H³ و C¹⁴ ، (2) اكتيويته مخصوص – چنانچه اين پايين باشد، مقدار زيادي از مواد غير اكتيو همراه ماده راديواكتيو خواهد بود بطوري كه مقدار قابل آشكارسازي كم بوده و فقداني بر اثر خودجذبي وجود خواهد داشت و (3) چنانچه روش تهيه پيچيده باشد، هزينه بالا خواهد بود. در فصل آينده، دوباره به تركيبات نشاندار اشاره خواهد شد. بندرت ممكن است يك تركيب شيميايي نشاندار را مستقيماً با روش پرتودهي توليد نمود. ملاحظه سطح مقطع و فقدان واكنشهاي هسته اي مناسب، تهيه فرمهاي راديو اكتيو H³ و C¹⁴ را با پرتودهي مستقيم غير ممكن مي سازد، و در بسياري از موارد پرتودهي تركيبات موجب شكستن پيوندها، بر اثر پس نشيني، و آلودگي با تركيبات نامطلوب مي شود، و حتي آگر ماده نشانداري توليد شده باشد، بهره توليد آن معمولاً پايين و موقعيت نشان قطعي نيست. روش معمولي تهيه تركيبات نشاندار مرحله به مرحله است كه مي تواند طولاني باشد.

كاربردهاي غيرايزوتوپي، سطح وسيعي از استفاده هاي صنعتي را در بر مي گيرد، مثلاً ضخامت سنجی، نشت یابی، واكنشهاي پرتودهي تابشی، ميكروب زدايي، راديوگرافي گاما و بعضي از مسائل اختلال از اين نوع هستند. در بعضي از بررسي هاي انتقال جرم كه نمونه مورد پرتودهي قرار مي گيرد، مخلوطي از نوكلئيدها توليد مي شود، اهميتي ندارد، مشروط بر اينكه داراي خواص فيزيكي صحيحي باشد. براي بسياري از اهداف، امكان انتخاب در گام وسيعي از راديوايزوتوپ با نيمه عمر و انرژي مناسب وجود دارد، واكنش (n,g) با توجه به اينكه معمولاً داراي بهره توليد بالاتر از ساير فرايندها مي باشد، مي تواند مورد استفاده قرار گيرد. نيمه عمر طولاني توام با مشكلات دفع پسمان بوده، و براي نيمه عمر كوتاه، تجزيه بايد منظور گردد.

[1] . Diffusion

+ نوشته شده در یکشنبه ۱۳۸۷/۱۲/۱۱ ساعت 7:12 توسط ر.ق.پ |

راديونوكليدهاي توليدي راكتور

راديونوكليدهاي توليدي راكتور

تعداد زيادي از راديونوكليدها در راكتورهاي هسته اي توليد مي شوند. يك راكتور هسته اي از ميله هاي سوخت حاوي مواد شكافت پذير همچون اورانيوم غني شده ²³⁵U و ²³⁹Pu ساخته شده است. اين هسته هاي سوخت با احتمال خيلي پائيني متحمل شكافت خودبخود مي شوند. شكافت به صورت شكسته شدن يك هسته سنگين به دو پاره با جرم تقريباً مساوي بهمراه با گسيل دو يا سه نوترون با انرژي هاي ميانگين 1/5MeV تعريف مي گردد. در هر شكافت، رهائي انرژي معادل 200MeV همراه است كه بصورت گرما ظاهر شده و معمولاً بوسيله مبدل هاي حرارتي جهت توليد برق در نيروگاههاي هسته اي مورد استفاده قرار مي گيرد.

نوترونهاي گسيل شده در هر شكافت مي تواند موجب شكافت هسته هاي ديگر در ميله هاي سوخت گردد بشرطي كه شرايط لازم مهيا باشد. اين امر آشكارا موجب يك واكنش زنجيره اي شده، در نهايت منجر به يك حالت ذوب در راكتور مي گردد. اين واكنش زنجيره اي بايد كنترل گردد، كه با اندازه، شكل و جرم مناسب ماده سوخت و روشهاي ديگر پيچيده و ماهرانه مهندسي حاصل
مي شود. براي كنترل يك واكنش زنجيره پايدار، نوترونهاي اضافي
(بيشتر از يك) با قراردادن ميله هاي كادميم در قلب راكتور حذف مي شود (كادميم داراي احتمال بالاي جذب نوترون گرمائي است). ميله هاي سوخت مواد قابل شكافت، در قلب راكتور با فاصله بين يكديگر پراكنده شده اند. نوترونهاي گسيل يافته با انرژي ميانگيني معادل 1/5MeV از سطح ميله سوخت داراي احتمال پايين برهمكنش با ديگر هسته ها بوده و لذا براي مقاصد مفيد كاربردي ندارند. با وجود اين، ملاحظه شده است كه نوترونها با انرژي حرارتي ((0/025eV با بسياري از هسته ها برهمكنش داده، بطور كارآمدي راديونوكليدهاي متعددي توليد مي كنند. براي مفيدتر ساختن نوترونهاي با انرژي بالا يا به اصطلاح سريع با برهمكنش با مواد با وزن مولكولي پايين همچون آب، آب سنگين، بريليم و گرافيت كه در فضاي بين ميله هاي سوخت پراكنده شده اند كند مي شوند. اين مواد بنام كند كننده ها هستند. شار يا شدت نوترونهاي گرمائي از 10¹¹ تا 10¹⁴ نوترون بر سانتي متر مربع بر ثانيه بوده و در توليد راديونوكليدهاي متعددي داراي اهميت هستند. هنگامي كه يك عنصر هدف در قلب راكتور قرار داده مي شود، يك نوترون گرمائي با احتمال معيني جهت توليد نوكليد ديگر با هسته هدف برهمكنش مي دهد. احتمال تشكيل يك راديونوكليد بوسيله نوترونهاي گرمائي از عنصري به عنصر ديگر متفاوت است.

در يك راكتور، دو نوع برهمكنش با نوترونهاي گرمائي داراي اهميت قابل
ملاحظه اي در توليد راديونوكليدهاي مفيد مي باشد : شكافت عناصر سنگين و واكنش گيراندازي نوترون (n,g). اين دو نوع واكنش در ذيل توضيح
داده شده اند.

واكنش شكافت يا (n,f)

همانگونه كه ذكر شد، شكافت عبارت است از شكسته شدن يك هسته سنگين به دو پاره با جرم تقريباً مساوي. هنگامي كه هدفي از عناصر سنگين در قلب راكتور قرار مي گيرد، هسته هاي سنگين نوترونهاي گرمائي را جذب نموده و شكافته
مي شوند. عناصر سنگين قابل شكافت ²³⁵U، ²³⁹Pu، ²³⁷Np، ²³³U، ²³²Th و بسياري ديگر با اعداد اتمي بزرگتر از 90 هستند. شكافت عناصر سنگين همچنين ممكن است در سيكلوتروني بوسيله پرتودهي با ذرات باردار القاء گردد، ولي احتمال شكافت بستگي به نوع و انرژي ذره پرتابه دارد. نوكليدهاي توليد شده بوسيله شكافت ممكن است با اعداد اتمي تقريباً 28 تا نزديك 65 باشد. اين ايزوتوپها عناصر گوناگون بوسيله روشهاي شيميائي مناسب كه مستلزم
ته نشيني، استخراج با حلال، تبادل يوني، كروماتوگرافي و تقطير است جداسازي شوند. اين روشها بطور مفصل در فصل 8 توضيح داده شده اند. راديونوكليدهاي شكافت معمولاً بدون همراه بر يا NCA بوده و لذا ايزوتوپهاي با اكتيويته ويژه بالا از شكافت قابل دسترسي هستند. از آنجا كه رفتار شيميائي ايزوتوپهاي عناصر متعدد گوناگون مشابه هستند، غالباً آلودگي مسئله مهمي در جداسازي راديونوكليد ويژه اي بود و لذا روشهاي دقيق از خالص سازي براي جدا كردن آلودگي ها لازم است. محصولات شكافت معمولاً غني از نوترون هستند و بوسيله گسيل b^- واپاشي مي نمايند.

راديونوكليدهاي مفيد كلينيكي متعددي همچون ¹³¹I، ⁹⁹Mo، ¹³³Xe و ¹³⁷Cs‌ بروش شكافت ²³⁵U توليد مي شوند. مثالي از شكافت گرمائي ²³⁵U‌ در ذيل ارائه داده شده، نشاندهنده تنها چند راديونوكليد شاخص مي باشد.

بايد توجه كرد كه تعداد زيادي از ساير نوكليدها نيز در كنار نوكليدهاي مذكور در مثال توليد مي شوند.

يد – 131

براي جداسازي شيميائي ¹³¹I از هدف ²³⁵U پرتو ديده، هدف در 18 درصد NaOH بوسيله گرما حل و هيدروكسيدهاي يونهاي متعدد فلز با خنك نمودن
ته نشين مي شوند. محلول فوق حاوي يديد سديم با اسيد سولفوريك در يك سيستم بسته تقطير اسيدي مي گردد. يديد بوسيله اسيد اكسيد شده و يد در يك محلول NaOH بوسيله تقطير جمع آوري مي شود.

موليبدن – 99

براي جداسازي ⁹⁹Mo هدف اورانيوم پرتو ديده در اسيد نيتريك حل و محلول روي يك ستون آلومين (Al₂o₃) جذب مي شود. سپس ستون براي جدا كردن كاتيونهاي اورانيوم و محصولات شكافت شسته مي شود. پس از آن موليبدن با هيدروكسيد آمونيوم شستشو مي گردد. مجدداً با جذب موليبدات آمونيوم روي رزين مبادله كننده آنيوني Dowex – 1 و شستشوي ستون با Hcl غليظ جهت جداسازي مابقي ناخالصي ها خالص سازي مي شود. موليبدات آمونيوم در نهايت با Hcl‌ رقيق شسته شده و در نهايت براي مولد ⁹⁹Mo – ^99mTc بكار
مي رود. راديونوكليد ⁹⁹Mo توليد شده بوسيله شكافت بدون همراه بر يا NCA بوده و معمولترين آلوده كننده هاي آن ¹³¹I و ¹⁰³Ru مي باشد.

واكنش گيراندازي نوترون يا (n,g)

در واكنش گيراندازي نوترون، هسته هدف يك نوترون حرارتی جذب نموده و پرتوهاي - g جهت توليد ايزوتوپ همان عنصر گسيل مي كند. لذا راديونوكليد توليد شده بدون همراه بر نبوده و اكتيويته ويژه (متعاقباً توضيح داده خواهد شد) نسبتاً پايين است. اين واكنش در تقريباً كليه عناصر با احتمال گوناگون رخ
مي دهد. از آنجا كه هسته هاي هدف و محصول متعلق به يك عنصر است، جداسازي شيميائي آشكارا غير ضروري بوده مگر اين كه ناخالصي ها بدليل واپاشي راديوايزوتوپهاي گوناگون يا راديونوكليدهاي بيگانه كه بوسيله
ناخالصي ها توليد شده در هدف حاصل شوند. در كليه اين حالات، جداسازي شيميائي بايد انجام پذيرد.

راديوايزوتوپهاي مفيد گوناگون توليد شده بوسيله اين واكنش عبارتند از ¹³¹Te
( كه بوسيله واپاشي ^- b با نيمه عمر 25 دقيقه توليد ¹³¹I مي كند)، ⁹⁹Mo، ¹⁹⁷Hg، ⁵⁹Fe، ⁵¹Cr و غيره. اين راديونوكليدها غالباً غني از نوترون بوده و لذا با گسيل
^- b واپاشي مي كنند. مثالهائي از واكنش هاي گيراندازي نوترون عبارتند از ⁹⁸Mo(n,g)⁹⁹Mo، ¹⁹⁶Hg(n,g)¹⁹⁷Hg، ⁵⁰Cr(n,g)⁵¹Cr. موليبدن - 99 توليد شده بنام موليبدن پرتو ديده برعكس موليبدن شكافت است كه قبلاً توضيح داده شد.

بايد متذكر شد كه واكنش گيراندازي نوترون اساس آناليز بروش فعالسازی نوتروني فلزات گوناگون كم مقدار است. نمونه هاي داراي فلزات كم مقدار با نوترونهاي گرمائي پرتودهي شده و اتم فلز كم مقدار نوتروني را جهت توليد راديونوكليد گير مي اندازد كه مي تواند بوسيله آشكارسازي تابش آشكار سازي گردد. آناليز بروش فضاسازي نوتروني روشي مهم در آشكارسازي حضور عناصر كم مقدار در امور جنائي، صنعتي و علوم بيولوژيكي است.

هدف و فراوري آن

انواع گوناگون هدفها طراحي شده و براي پرتودهي در راكتور و سيكلوترون مورد استفاده قرار گرفته اند. در طراحي هدفها، ملاحظه اوليه براي انتقال گرما در هدف بوسيله پرتودهي با نوترونها در راكتور يا ذرات باردار در سيكلوترون داده شده است. در هر دو حالت، دما مي تواند تا افزايش يافته، چنانچه ماده مناسبي بكار نرود يا روشي از پراكندگي گرما بطور مناسبي طراحي نشود، هدف احتمالاً مي سوزد. بهمين دليل، خنك شدن با آب سوند سيكلوترون كه به هدف متصل شده معمولاً وجود خواهد داشت. در حالت راكتور، خنك كننده قلب راكتور براي خنك كردن هدف كافي است. غالباً، هدفها به شكل ورقه اي براي به حداكثر رساندن هر واكنش گرما طراحي مي شوند. عنصر هدف بطور ايده آل
تك ايزوتوپي بوده يا حداقل ايزوتوپ غني شده جهت اجتناب از واكنش هاي خارجي باشد. غني سازي يك ايزوتوپ معلوم بوسيله جدا كننده ايزوتوپي انجام شده و غني سازي به فراواني درصدي ايزوتوپ در عنصر طبيعي بستگي دارد. چنانچه واكنش هاي هسته اي تداخل گر در حداقل باشد، در اين صورت هدفهاي با فراواني طبيعي نيز قابل استفاده هستند.

شكل عادي هدف يك ورقه فلزي مثلاً مس، آلومينيوم، اورانيوم، واناديوم، و غيره است. ساير شكلهاي هدفها اكسيدها، كربناتها، نيتراتها و كلريدهاي قرار گرفته در لوله آلومينيوم هستند كه متعاقب آن مسطح مي شوند. لوله آلومينيومي به دليل بالا بودن نقطه ذوب آن مورد استفاده قرار گيرد. در بعضي از حالات، تركيبات روي ورقه فلزي مناسبي بوسيله تقطير خلأ يا بوسيله ته نشيني الكتريكي نشسته و سپس محصولات بصورت يك هدف بكار مي رود. غالباً يك لوله با فشار هوا
( پنوماتيك) براي حمل هدف به داخل راكتور يا سيكلوترون و خروج از آنها مورد استفاده قرار مي گيرد. در حالات ويژه اي، مثلاً در توليد ¹²³I محفظه اي كه داخل آن با پودر تلوريوم بعنوان هدف است بكار مي رود ( قبلاً مورد بحث قرار گرفت). پس از پرتودهي، هدف بايد در يك حلال مناسب اسيدي، يا باز حل گردد. روشهاي متعدد شيميائي، همچون ته نشيني، تبادل يوني، استخراج با حلال،‌ تقطير، و كروماتوگرافي ژل، براي جداسازي ايزوتوپهاي گوناگون از محصول هدف مورد استفاده قرار گيرد. اين روشها بطور مفصل در فصل 8 توضيح داده شدند ( روشهاي جداسازي شيميائي كليه راديونوكليدهاي عنصري در سري علوم مهندسي كه بوسيله آكادمي ملي شوراي تحقيقات ملي علوم ايالات متحده انتشار يافته توضيح داده شده).

+ نوشته شده در یکشنبه ۱۳۸۷/۱۲/۱۱ ساعت 7:8 توسط ر.ق.پ |

راديونوكليدهاي با نيمه عمر كوتاه

راديونوكليدهاي با نيمه عمر كوتاه

توليد راديونوكليدهاي با عمر كوتاه و كاربرد آنها در پزشكي با توجه به قابليت دسترسي به سيستم هاي عكس برداري توموگرافي گسيل پوزيترون (PET) توجه خاصي را بخود جلب كرده است. در ميان آنها راديونوكليدهاي كليدي همچون ¹¹C، ¹³N، ¹⁵O و ¹⁸F‌هستند كه بوسيله گسيل پوزيترون (و لذا تابش نابودي 511eV) واپاشي مي كنند. اين گسيلنده هاي پوزيترون براي
عكس برداري بوسيله PET مفيد هستند. با توجه به اين كه اين راديونوكليدها داراي عمر بسيار كوتاه هستند، لازم است سيكلوتروني پزشكي در هر آزمايشگاه مستقر گردد. يك سيكلوترون پزشكي نوع كوچكي از يك سيكلوترون بوده و در ابتدا براي توليد راديونوكليدها در كاربردهاي پزشكي مورد استفاده قرار گرفته؛ ذرات باردار با انرژي پايين با شدت بالا توليد مي كند. در بعضي از سيكلوترونهاي پزشكي، هر دو دوترون و پروتون بصورت متناسب شتاب داده مي شوند.

كربن – 11

كربن – 11 داراي نيمه عمر 20/4 دقيقه بوده و با واكنشهاي ¹⁰B(d,n)¹¹C و ¹¹B(p,n)¹¹C و ¹⁴N(p,a)¹¹C در سيكلوترون توليد مي شود. در واكنش اول، B₂O₅ و در واكنش سوم گاز نيتروژن به عنوان هدف مورد استفاده قرار
مي گيرد. هر دو ¹¹Co و ¹¹Co₂ در هدفهاي بور توليد شده كه سپس بوسيله گازهاي بي اثر روبيده مي شوند. ¹¹Co اكسيد شده كل گاز به صورت ¹¹Co₂ يا ¹¹Co₂ احياء و بصورت ¹¹Co مورد استفاده قرار مي گيرد. هر دو ¹¹Co و ¹¹Co₂‌معمولاً بعنوان پيشرو در تهيه تركيبات مفيد گوناگون كلينيكي، همچون ¹¹C- پالميتات براي عكس برداري تزريق وريدي قلبي با PET بكار مي روند.

واكنش ¹⁴N(p,a)¹¹C بوسيله بمباران مخلوطي از N₂ – H₂ براي بدست آوردن ¹¹C كه با N₂ واكنش مي دهد تا توليد ¹¹CN كرده، و بدنبال آن راديوليز ¹¹CN براي بدست آوردن CH₄ (95 تا 100 درصد بهره راديوشيميائي) انجام
مي پذيرد. متان با كربن – 11 با NH₃ روي پلاتين در براي بدست آوردن 95 درصد بهره جهت توليد H¹¹CN‌ واكنش مي دهد. مولكولهاي بيولوژيكي گوناگوني همچون آمين هاي آليفاتيك، آمينونيتريل ها و هيدانتوئين ها با بكاربردن ¹¹CN بعنوان يك پيشرو با ¹¹C نشاندار شده اند.

نيتروژن – 13

نيتروژن – 13 داراي نيمه عمري برابر 10 دقيقه بوده و عموماً بصورت NH₃ مورد استفاده قرار مي گيرد. اين راديونوكليد بوسيله واكنش ¹²C(d,n)¹³N با بمباران Al₄C₃ يا متان با دوترونهاي 6 تا 7 مگا الكترون ولت يا واكنش هاي ¹⁶O(p,a)¹³N يا ¹³C(p,n)¹³N توليد مي گردد. در واكنش اخير هدفي از مخلوط لجني از پودر ¹³C‌و آب براي پرتودهي با پروتونهاي 11 تا 12 مگا الكترون ولت بكار مي رود. نيتروژن – 13 در ماده مايعي به NH₃ تبديل مي گردد. ¹³NH₃ به شكل يون NH₄⁺ در ابتدا براي عكس برداري تزريق وريدي قلبي بوسيله PET‌ بكار مي رود. ¹³NH₃ همچنين براي نشاندار نمودن گلوتامين و آسپاراژين جهت ارزيابي رشد بافتها مورد استفاده قرار مي گيرد.

اكسيژن – 15

اكسيژن – 15 داراي نيمه عمري برابر 2 دقيقه بوده و بوسيله واكنش ¹⁴N(d,n)¹⁵O با پرتودهي گاز نيتروژن با دوترون يا واكنش ¹⁵N(p,n)¹⁵O بوسيله بمباران هدف غني شده ¹⁵N با پروتون توليد و سپس از زغال اكتيو در جهت تبديل به C¹⁵O و C¹⁵O₂‌ عبور مي كند، و متعاقباً براي نشاندار نمودن هموگلوبين، براي بررسي هاي كلينيكي فعاليتهاي نامناسب ريوي و قلبي بكار مي رود. آب نشاندار با ¹⁵O بوسيله اختلاط هدف N₂ با گاز H₂ و پس از پرتودهي با عبور مخلوط از كاتاليزور پلاتين در تهيه مي شود. آب با ¹⁵O در سالين بازيابي شده و براي مطالعات تزريق وريدي قلبي و مغزي
مفيد است.

فلور – 18

فلور – 18 (با نيمه عمر 110 دقيقه) معمولاً بوسيله واكنش ¹⁸O(p/n)¹⁸F روي يك هدف با آب – ¹⁸O تحت فشار توليد مي گردد. ¹⁸F بصورت يون F^- با عبور مخلوط از ميان ستوني از رزينهاي چهارگانه آمونيوم از آب بازيابي شده و آب با ¹⁸O‌مي تواند مجدداً بعنوان هدف مورد استفاده قرار گيرد. فلور – 18 ابتدا براي نشاندار كردن گلوكز جهت بدست آوردن فلورو دي اكسي گلوكز (FDG) نشاندار با ¹⁸F‌براي مطالعات قلبي و مغزي بكار مي رود. همچنين اين راديونوكليد براي نشاندار كردن بسياري از ليگاندهاي بالقوه براي تومورهاي گوناگون
بكار رفته و اخيراً، براي عكس برداري استخوان توسط مؤسسه غذا و داروي ايالات متحده (FDA)[1] به تصويب رسيده است.

[1] Food and Administration

+ نوشته شده در یکشنبه ۱۳۸۷/۱۲/۱۱ ساعت 7:7 توسط ر.ق.پ |

توليد راديونوكليدها

در سال 1896 بكرل راديواكتيويته طبيعي را در سولفات اورانيل پتاسيم كشف نمود. از آن زمان، پيروماري كوري، ای. رادفورد و اف. سادي تلاشهاي فراواني را براي كشف تعداد زيادي از عناصر راديواكتيو بعمل آوردند. كار همه اين دانشمندان نشان داده است كه كليه عناصر پيدا شده در طبيعت با يك عدد اتمي بزرگتر از 83(بيسموت) راديواكتيو هستند. راديواكتيويته مصنوعي ابتدا بوسيله اي- كوري و اف ژوليو در سال 1934 گزارش گرديد. اين دانشمندان هدفهاي بور و آلومينيوم را با ذرات -a از پلونيوم پرتودهي نموده و پوزيترونهاي گسيل شده از هدف را حتي پس از برداشتن چشمه ذرات -a مشاهده نمودند. اين كشف اكتيويته القائي يا مصنوعي گستره وسيعي از اهميت فوق العادة آنها را بازنمود. تقريباً در همان زمان، كشف سيكلوترون، نوترون، و دوترون بوسيله دانشمندان مختلف توليد تعداد بسيار بيشتري راديواكتيويته هاي مصنوعي را امكان پذير ساخت. در حال حاضر، بيشتر از 2700 راديونوكليد در سيكلوترون، راكتور و مولد نوترون و شتابدهنده خطي توليد شده اند.

راديونوكليدهاي بكاررفته در پزشكي هسته اي اكثراً از انواعي هستند كه بطور مصنوعي توليد شده اند. اين راديونوكليدها در ابتدا در يك سيكلوترون يا يك راكتور توليد مي شوند. نوع راديونوكليد توليد شده در يك سيكلوترون يا يك راكتور بستگي به ذره پرتودهي، انرژي آن و هسته هاي هدف دارد. از آنجا كه اين تجهيزات پرهزينه هستند، و راديونوكليدهائي توليد مي كنند كه به تجهيزات خودكار هدايت مي شوند كلاً محدود هستند. راديونوكليدهاي با عمر بسيار كوتاه تنها در مؤسساتي قابل دسترسي هستند كه داراي تجهيزات سيكلوترون يا راكتور بوده، و نمي توانند براي مؤسسات يا بيمارستان حمل شوند چرا كه سريعاً فروپاشي مي كنند. با وجود اين براي تأسيسات خودكار چشمه ثانوي از راديونوكليدها بويژه با نيمه عمر كوتاه وجود دارد كه بنام مولد راديونوكليد بوده و بطور مفصل در فصل بعدي مورد بحث قرار مي گيرند.

راديونوكليدهاي توليد شده در سيكلوترون

در يك سيكلوترون، ذرات باردار همچون پروتون ها، دوترونها، ذرات -a، ذرات ³He و امثال آنها در مسيري دايره اي در D‌ هاي تحت خلأ و بوسيله يك ميدان الكترومغناطيسي شتاب داده مي شوند (شكل 4-1). اين ذرات شتاب يافته
مي توانند چند كيلو الكترون (keV) تا چندين ميليارد الكترون ولت (MeV يا BeV) انرژي بسته به نوع و طرح سيكلوترون داشته باشند.

شكل 4-1: شماتيك يك سيكلوترون، V تغيير دهنده ولتاژ، S‌ چشمه يون، A‌ و B‌، D ها با خلأ، D‌ منحرف كننده W، پنجره.

از آنجا كه ذرات باردار در امتداد مسيرهاي تحت ميدان مغناطيسي با افزايش تدريجي انرژي حركت مي كنند، هر اندازه شعاع ذره پرتابه افزايش پيدا كند انرژي آن نيز افزايش خواهد يافت. در يك سيكلوترون معيني، رابطه انرژي با شعاع ثابت مي باشد. يونهاي سنگين همچون ¹⁶O، ¹⁴N، ³²S نيز بطور موفقيت آميزي در شتابدهنده هاي يون سنگين شتاب داده شده اند.

هنگامي كه عناصر پايداري با قراردادن آنها در باريكه خارجي ذرات شتاب داده شده يا در باريكه داخلي در شعاعي معين در يك سيكلوترون پرتودهي مي شوند، ذرات شتاب داده شده هسته هاي هدف را پرتودهي نموده و واكنش هاي هسته اي بوقوع مي پيوندد. در يك واكنش هسته اي، ذره فرودي ممكن است هسته اي را پس از برهمكنش ترك نموده، مقداري انرژي در آن رها نمايد و يا ممكن است بطور كامل بوسيله هسته جذب گردد، كه بستگي به انرژي ذره فرودي دارد. در هر حالت، هسته اي با انرژي برانگيختگي تشكيل و انرژي برانگيختگي بوسيله گسيل نوكلئونها (يعني پروتون ها و نوترونها) پراكنده مي شوند. هنگاميكه هسته قبلي از نظر انرژي زايي ميسر نباشد، گسيل ذره با گسيل پرتو - g دنبال
مي گردد. بسته به انرژي انتقال يافته بوسيله ذره فرودي تعدادي نوكلئون بطور تصادفي از هسته هدف پرتودهي شده گسيل مي شوند، كه منجر به تشكيل نوكليدهاي متفاوت مي گردد. با افزايش انرژي ذره پرتابه، هسته هاي بيشتري گسيل يافته، و لذا نوكليدهاي با گوناگوني بيشتري توليد مي شوند.

هر واكنش هسته اي براي توليد يك نوكليد داراي انرژي آستانه يا Q معيني است، كه در واكنش جذب يا آزاد مي شود. اين نياز انرژي از اختلاف بين جرمهاي هسته هدف باضافه ذره پرتابه و جرمهاي نوكليد محصول باضافه ذرات گسيل يافته حاصل مي شود. در واكنش هاي هسته اي كه در آنها نياز به جذب انرژي است، ذرات پرتابه بايد داراي انرژي بالاتر از انرژي آستانه باشند؛ در غير اين صورت واكنش هسته اي انجام پذير نخواهد بود. علاوه بر آن، چنانچه ذرات پرتابه يا گسيل يافته باردار باشند، در اين صورت، انرژي كولني اضافي بدليل وجود سركولني بين ذره باردار و هسته هدف يا هسته گسيل يافته بايد به مقدار Q- واكنش هسته اي افزوده شود.

مثالي از يك راديونوكليد ساده توليد شده در سيكلوترون ¹¹¹In است، كه بوسيله پرتودهي ¹¹¹Cd با پروتونهاي با انرژي 12MeV‌در يك سيكلوترون توليد
مي شود. واكنش هسته اي بصورت زير نوشته مي شود

¹¹¹Cd(p,n)¹¹¹In

كه در آن ¹¹¹Cd هدف، پروتون (p) ذره پرتابه، نوترون (n) ذره گسيل يافته، و ¹¹¹In راديونوكليد محصول مي باشد. در اين حالت، يك نوكلئون ثانوي ممكن است گسيل نگردد چرا كه ممكن است انرژي رهايي پس از گسيل نوترون اوليه كافي نباشد. انرژي برانگيختگي كه براي گسيل هر نوكلئون ديگر كافي نباشد از طريق گسيل - g آزاد مي گردد. بعنوان مثالي ديگر، واكنش هاي هسته اي با انرژي نسبتاً بالاي القائي در ⁸⁹Y با پرتودهي پروتونهاي با انرژي 40MeV در ذيل آورده شده اند :

⁸⁹Y + p(40MeV)®⁸⁹Zr + n

®⁸⁹Y +p

®⁸⁸Zr + 2n

®⁸⁸Y + pn

®⁸⁸Sr + 2p

®⁸⁷Zr + 3n

®⁸⁷Y + p2n

اگرچه كليه واكنش هاي مذكور در مثال بالا امكان پذير هستند، محتمل ترين واكنش ها (p,3n) و(p,p2n) با پروتونهاي 40MeV مي باشد.

همانگونه كه مي توان درك نمود، راديونوكليدهاي توليد شده كه با اعداد اتمي ايزوتوپهاي هدف متفاوت است از نظر تئوري نبايد داراي هر گونه ايزوتوپ پايدار (" سرد " يا " همراه بر ") قابل آشكارسازي بوسيله روشهاي معمولي آناليز باشد، و چنين محصولاتي بنام بدون همراه بر[1] هستند. با وجود اين در عمل، داشتن اين محصولات بدون حضور هر ايزوتوپ پايدار غير ممكن خواهد بود. اصطلاح ديگري براي اين محصولات "بدون افزايش همراه بر "(NCA) بدين معني است كه هيچگونه ايزوتوپ پايداري بصورت پيشنهادي به محصولات افزوده
نمي شود. ماده هدف براي پرتودهي بايد خالص و ترجيحاً تك ايزوتوپي يا حداقل غني شده از نظر ايزوتوپي جهت اجتناب از توليد راديونوكليدهاي ديگر باشد. انرژي و نوع ذره پرتابه بايد بطريقي انتخاب گردد كه از آلودگي با راديونوكليدهاي ناخواسته حاصل از واكنش هاي هسته اي اضافي اجتناب گردد. از آنجا كه ايزوتوپهاي گوناگوني از عناصر مختلف ممكن است در يك سيستم پرتودهي توليد شوند، جداسازي ايزوتوپها از يك عنصر ضروري بوده، اين امر مي تواند با روشهاي شيميائي مناسب همچون استخراج با حلال، ته نشيني،
تبادل يوني، و تقطير حاصل گردد. راديونوكليدهاي توليدي سيكلوترون معمولاً با كمبود نوترون همراه بوده و لذا با روش گسيل ⁺b يا گيراندازي الكترون فروپاشي مي نمايند.

[1] Carrier Free

+ نوشته شده در یکشنبه ۱۳۸۷/۱۲/۱۱ ساعت 7:5 توسط ر.ق.پ |

كنترل كيفي كاليبراتور دز

كنترل كيفي كاليبراتور دز

مطابق مقررات NRC، آزمايشات كنترل كيفيت زيرين در بازه هاي مشخص شده انجام مي پذيرد:

1- ثبات (روزانه)

2- دقت (در ساخت، ساليانه و پس از تعميرات)

3- خطي بودن (در ساخت، هر چهار ماه يكبار و پس از تعميرات)

4- هندسه (در ساخت و پس از تعميرات)

ثبات

آزمايش ثبات نشاندهنده امكان تجديد توليد بوسيله يك كاليبراتور دز است، و با اندازه گيري اكتيويته يك چشمه بسته راديونوكليد با عمر بلند (²²⁶Ra، ¹³⁷Cs، يا ⁵⁷Co) در نصب هاي تناوبي در كاليبراتور دز انجام مي پذيرد. انحرافي از خواندن با بيش از درصد اكتيويته محاسبه شده ممكن است نشاندهنده اشكال در كاليبراتور دز بوده و لذا تعمير يا جايگزيني لازم خواهد بود. آزمايش ثبات لازم است بصورت روزانه و در زمانهاي ديگر، هنگامي كه كاليبراتور دز بكار مي رود، با بكار بردن حداقل يك چشمه 10µCi (370KBq) يا بيشتر چشمه ²²⁶Ra يا يك چشمه 50µCi (1/85MBq) يا بيشتر ¹³⁷Cs يا ⁵⁷Co انجام پذيرد.

دقت

دقت يك كاليبراتور دز با اندازه گيري اكتيويته هاي حداقل دو چشمه با نيمه عمر بلند در تنظيم هاي مشخصه ايزوتوپي، و مقايسه اكتيويته اندازه گيري شده با اكتيويته اعلام شده آنها تعيين مي گردد. اكتيويته اندازه گيري شده بايد با اكتيويته اعلام شده در محدوده درصد مطابقت داشته باشد. در غير اينصورت كاليبراتور دز نياز به تعمير يا جايگزيني دارد.

اكتيويته چشمه هاي مرجع بايد دقيق و در محدوده درصد و يكي از آنها بايد داراي انرژي 100keV و ديگر 500keV باشد. اين چشمه ها از مؤسسه ملي استانداردها و فن آوري (NIST) و ديگر سازنده ها كه استاندارد آنها داراي دقت مساوي است قابل تهيه هستند. چشمه هاي مرجع نمونه ⁵⁷Co، ¹³³Ba و ¹³⁷Cs هستند.

خطي بودن

آزمايش خطي بودن نشاندهنده توانائي كاليبراتور دز براي اندازه گيري دقيق اكتيويته در محدوده وسيعي از مقادير است. معمولاً، كاليبراتورهاي دز پاسخ خطي براي اكتيويته هاي از 200mCi (7/4GBq) تا 2Ci (74GBq) بسته به هندسه محفظه و الكترونيك كاليبراتور دز داشته و در اكتيويته هاي بالا، زير تخمين خواهند بود. آزمايش خطي بايد در محدوده وسيعي از اكتيويته ها از بالاترين دزاژ تزريق شده به مريض تا 30µCi (1/11GBq) باشد.

دو روش عادي براي ارزيابي خطي بودن كاليبراتور دز در ذيل توضيح داده شده اند:

روش فروپاشي: در اين روش ارزيابي خطي بودن، يک چشمه ^99mTc معمولاً بكار می رود که اكتيويته آن معادل مقدار بالاترين دز معمول تزريق شده به بيماران در يك مؤسسه معين مي باشد. چشمه سپس در كاليبراتور دز در ساعت صفر و سپس هر 6 ساعت يكبار در طي ساعتهاي كاري روزانه تا كاهش اكتيويته به پائين تر از 30µCi (1/11MBq) ارزيابي مي گردد. اكتيويته هاي اندازه گيري شده نسبت به زمان هاي متناوب در يك كاغذ نيمه لگاريتمي معين و بهترين خط مستقيم در ميان نقاط داده شده ترسيم مي گردد (شكل 8-4). انحراف دورترين نقطه از خط محاسبه مي گردد.

Text Box: اکتيويته مربوطه

زمان فروپاشی

شكل 8-4 : ترسيم اكتيويته ^99mTc بر حسب زمان براي ارزيابي خطي بودن كاليبراتور دز.

چنانچه انحراف بالاتر از درصد باشد كاليبراتور دز نياز به جايگزيني يا تنظيم داشته، يا فاكتورهاي تصحيح اكتيويته ها در هنگام اندازه گيري در نواحي غير خطي بايد بكار روند.

روش حفاظ: اين روش زمان بري كمتري داشته و اجراي آن ساده است. يك كيت كاليبراسيون تجارتي در اين روش حاوي هفت لوله مهره ماسوره استوانه اي متحدالمركز مي باشد. داخلي ترين لوله داراي ديواره سربي نيست و لذا تضعيفي براي پرتوهاي گاما ندارد. شش لوله ديگر همراه با افزايش ضخامت براي شبيه سازي تناوبهاي فروپاشي گوناگون داراي ديواره سربي هستند. هنگامي كه اين لوله ها بالاي چشمه اي از راديونوكليد (معمولاً ^99mTc) در كاليبراتور دز قرار مي گيرند، هفت اندازه گيري اكتيويته نشاندهنده اكتيويته ها در هفت زمان مختلف است. از اولين اندازه گيريهاي زمان فاكتورهاي كاليبراسيون براي هر لوله با تقسيم عدد داخلي ترين لوله له هر عدد لوله خارجي ثابت مي گردد. براي آزمايشات خطي بعد از آن اندازه گيريهاي يكساني بوسيله كيت با بكار بردن چشمه اي از همان راديونوكليد انجام مي گيرد. سپس هر اندازه گيري لوله بوسيله فاكتور كاليبراسيون مناسب براي دادن مقادير يكسان براي كليه لوله ها تصحيح مي گردد. ميانگين اين مقادير محاسبه مي شوند. چنانچه هر اندازه گيري اختصاصي لوله در محدوده درصد ميانگين قرار گيرد، فرض مي شود كاليبراتور دز خطي عمل مي كند و در غير اينصورت نياز به جايگزيني يا تنظيم يا اعمال فاكتورهاي تصحيح خواهد داشت.

بايد يادآوري نمود كه قبل از انجام آزمايش خطي بودن با روش حفاظ خطي بودن كاليبراتور دز ابتدا بوسيله روش فروپاشي تثبيت گردد.

هندسه

تغييرات در حجمهاي نمونه يا آرايه هاي هندسي كانتينر مي تواند در دقت اندازه گيري ها در يك كاليبراتور دز، با توجه به تضعيف پرتوها، بويژه پرتوهاي ضعيف گاما همچون ¹²⁵I و ²⁰¹Tl مؤثر مي باشد. لذا، اكتيويته يكسان در حجمهاي مختلف ] 1mCi (37MBq) در يك ميلي ليتر يا mCi 1 (37MBq) در 30 ميلي ليتر[، در كانتينرهاي مختلف ( سرنگ 3cc يا سرنگ 10cc يا ويال 10ml) يا كانتيزهاي با موا مختلف (شيشه يا پلاستيك) ممكن است نتايج خواندن هاي گوناگوني در كاليبراتورهاي دز داشته باشند. فاكتورهاي تصحيح بايد براي تغييرات در حجم يا آرايه كانتينر در حال اندازه گيري اكتيويته راديونوكليد مورد نظر انجام پذيرفته و بايد در اندازه گيريهاي مشابه، در صورت افزايش از درصد اعمال گردد.

اندازه گيري راديواكتيويته

راديواكتيويته يك راديودارو با گذاشتن نمونه در داخل كاليبراتور دز با تنظيم انتخابگر مناسب ايزوتوپ اندازه گيري مي شود. خواندن دز واحدهاي مناسب (كوري يا بكرل) روي نمايشگر ملاحظه مي گردد. تصحيحات در هر جا كه ضروري باشد انجام مي پذيرد.

همچنين اندازه گيري راديواكتيويته در شمارشگر نوع چاهي NaI(Tl) نيز امكان پذير است. با وجود اين، نمونه هاي با اكتيويته بالا قبل از شمارش رقيق مي شوند كه در اين صورت بدليل زمان مرده شمارشي از بين نخواهد رفت. معمولاً، راديواكتيويته بايد 1µCi (37KBq) يا كمتر در هر نمونه باشد. علاوه بر آن، شمارشگر چاهي بايد قبل از اندازه گيري راديواكتيويته كاليبره گردد. خوانندگان به كتابهاي استاندارد در فيزيك و دستگاه وري براي توضيح بيشتر روشهاي كاليبراسيون مراجعه كنند.

آزمايشات بيولوژيكي

آزمايشات بيولوژيكي اساساً براي بررسي ضدعفوني، تب زدائي، و سميت راديوداروها قبل از تزريق به انسان انجام مي پذيرد. اين آزمايشات براي راديوداروها همانند داروهاي معمولي است. بايد متوجه بود كه براي يك محلول راديوداروي ويژه امكان ضدعفوني بودن وجود دارد ولي هنوز مي تواند براي تزريق در بيماران تب زا باشد. در حالي كه راديوداروها بدليل باكتريائي، قارچي و رشد خمير ضدعفوني مي شوند، تب زائي از محصولات جانبي متابوليكي (اندوتوكسين) اين ميكرو اورگانيزمها حاصل مي گردد. آزمايشات براي ضدعفوني، ضد تب زائي و سميت تا حدودي به تفصيل مورد بحث قرار
مي گيرند.

ضدعفوني

ضدعفوني نشاندهنده عدم وجود هر گونه باكتری يا ميكرو ارگانيزم زنده ماندني در تركيبات راديوداروئي است. همانگونه كه قبلاٌ گفته شد، كليه تركيبات براي مصرف انساني بايد بوسيله روشهاي مناسب كه بستگي به طبيعت محصول، حلال و افزودني هاي گوناگون دارد ضدعفوني گردد.

+ نوشته شده در یکشنبه ۱۳۸۷/۱۲/۱۱ ساعت 7:4 توسط ر.ق.پ |

كنترل كيفيت راديوداروها

از آنجا كه راديوداروها براي استفاده انساني هستند، لذا وجود بخش هاي كنترل كيفي شديد در آنها اجباري است. اساساً، كنترل كيفي مستلزم آزمايشهاي ويژه متعدد و اندازه گيريهائي است كه از خلوص، اثر، شناخت محصول، ايمني بيولوژيكي و خاصيت راديوداروها اطمينان حاصل گردد. كليه روشهاي كنترل كيفيت كه براي داروهاي غير راديواكتيو بكار مي روند بطور يكسان براي راديوداروها نيز قابل استفاده بوده، علاوه بر آن، آزمايشاتی براي خلوص راديونوكليدي و راديوشيميائي نيز بايد انجام پذيرند. غالباً اين آزمايشات كنترل كيفيت از ابتداي توليد تا انتهاي محصول بوسيله سازنده انجام مي پذيرد. با وجود اين، توليد كيتها، افزايش مصرف راديونوكليدهاي با عمر كوتاه مانند ^99mTc‌ و تهيه در محل بسياري از راديوداروها اكثراً (اگر چه كلاً) نياز به آزمايشات كنترل كيفيت قبل از مصرف اين محصولات براي اعمال بر انسانها دارند. آزمايشات كنترل كيفيت در دو دسته بندي انجام مي پذيرد : آزمايشات فيزيكي شيميائي و آزمايشات بيولوژيكي. آزمايشات فيزيكي شيميائي نشاندهندة اندازه راديونوكليدي و ناخالصي هاي راديوشيميائي و تعيين pH، قدرت يوني، قدرت تراوش و حالت فيزيكي نمونه، بويژه در حالت كلوئيدي است. آزمايشات بيولوژيكي ضدعفوني، تب زائي، كميت ماده را به اثبات مي رساند. اين روش ها به تفصيل در ذيل ارائه مي شود.

آزمايشات فيزيكي شيميائي

آزمايشات متعدد فيزيكي شيميائي براي تعيين خلوص و صحت يك راديودارو ضروري است. بعضي از اين آزمايشات براي راديوداروها از اين نظر ضروري است كه آنها حاوي راديونوكليدها هستند.

خواص فيزيكي

ظاهر فيزيكي يك راديودارو در هنگام دريافت و پس از آن داراي اهميت است. لازم است با رنگ و حالت يك راديودارو آشنا بود. يك محلول درست نبايد حاوي ذره ماده اي باشد. هر گونه انحراف از رنگ اصلي و روشني بايد مدنظر قرار گيرد چرا كه ممكن است موجب تغييراتي در راديودارو كه رفتار بيولوژيكي را تغيير مي دهد گردد. تهيه مواد كلوئيدي يا توده اي بايد داراي محدوده مناسب از اندازه ذرات براي هدفي معين باشد. مثلاً، براي مشاهده سيستم شبكه اي، ذره كلوئيدي بايد اندازه ميانگيني در حدود 100nm باشد. در تهيه تركيب كلوئيدي سولفور- ^99mTc، اندازه ذره ممكن است بطور قابل ملاحظه اي از بچ به بچ متغير باشد. اين حالت مي تواند بوسيله يك ميكروسكوپ مورد بررسي قرار گيرد. اين مشاهدات بايد بيشتر بوسيله مطالعات توزيع بافتها در حيواناتی كه در آنها كلوئيدهاي با اندازه مناسب در جگر و ذرات متراكم بزرگتر در ششها متمرکز می شود تأكيد گردد.

در تهيه تركيبات متراكم همچون ^99mTc – MAA، اندازه ذره بايد بين 10 و 100 ميكرومتر متغير باشد. اين اندازه مي تواند با يك هموسيتومتر زير يك ميكروسكوپ نوري بررسي گردد. تركيبات حاوي ذرات بزرگتر از 150 ميكرومتر با توجه به امكان مسدود شدن شرياني ريوي بوسيله اين ذرات بزرگ دور انداخته شوند. تعداد ذرات در يك تركيب بطور مساوي مهم بوده و مي تواند با شمارش ذرات روي يك هموسيتومتر زير يك ميكروسكوپ نوري تعيين شوند.

pH و قدرت يوني

لازم است كليه راديوداروها داراي غلظت يون هيدروژن يا pH مناسب براي پايداري و صحت خود باشند. pH ايده آل يك راديودارو بايد 7/4‌ (pH خون) بوده، اگر چه با توجه به ظرفيت بالاي بافر خون مي تواند بين 2 و 9 متغير باشد. pH يك محلول دقيقاً بوسيله يك pH متر اندازه گيري مي شود، در حاليكه ارزيابي كالريمتري با كاغذ pH كم و بيش از دقت بالا برخوردار نيست. هر گونه انحراف از pH مورد نظر بايد با احتياط باشد و لازم است اصلاح شود. راديوداروها همچنين بايد داراي قدرت يوني، ايزوتونيتي، و قدرت تراوش باشند تا براي استفاده انساني مورد استفاده قرار گيرند. قدرت يوني صحيح مي تواند با افزودن اسيد، باز يا الكتروليت مناسب حاصل شده، و مي تواند از غلظت هاي الكتروليتهاي افزوده شده محاسبه گردد.

در اين نقطه كلمه احتياط در دستور كار قرار دارد. از آنجا كه قدرت يوني و pH‌ عوامل مهمي براي پايداري يك راديودارو هستند، در هنگام رقيق كردن يك راديودارو بكاربردن رقيق كننده مناسب ترجيحاً همان حلال بكار رفته در تهيه اوليه، داراي اهميت مي باشد.

خلوص راديونوكليدي

خلوص راديونوكليدي بصورت جزئي از راديواكتيويته كل به شكل راديونوكليد مورد نظر موجود در يك راديودارو تعريف مي گردد. ناخالصي ها از واكنش هاي هسته اي خارجي بدليل ناخالصي ايزوتوپي در ماده هدف يا از شكافت عناصر سنگين در راكتور ناشي مي شود. بعضي از مثالها عبارتند از ⁹⁹Mo‌ در تركيبات نشاندار با ^99mTc‌ (اين بدليل نفوذ ⁹⁹Mo‌ از مولد مولي حاصل مي شود) و بسياري از ايزوتوپهاي يد در تركيبات نشاندار با ¹³¹I‌. راديونوكليدهاي ناخواسته ممكن است متعلق به عنصر يكسان از راديونوكليد مورد نظر يا عنصر ديگري باشد. حضور اين راديونوكليدهاي خارجي موجب دز تابشی ناخواسته به بيمار شده و نيز موجب تخريب تصويرهاي سنيتيگرافي باشد. اين ناخالصي ها مي تواند با روشهاي شيميائي مناسب، بشرطي كه خواص شيميائي آنها كاملاً متفاوت از راديونوكليدهاي مورد نظر باشد جداسازي گردد.

خلوص راديونوكليدي با اندازه گيري نيمه عمرها و تابشهاي ويژه گسيل شده بوسيله راديونوكليدهاي اختصاصي تعيين مي گردد. راديونوكليدهائي كه پرتوهاي - g گسيل مي كنند بوسيله شناسائي انرژي هاي پرتو - g خود در طيفهاي حاصل روي آشكارسازهاي NaI(Tl) يا Ge(Li) به يك آناليزور چند كاناله متصل هستند (فصل 3) از هم تميز داده مي شوند.

ارزيابي گسيلنده هاي خالص - b به اندازه گسيلنده هاي - g ساده نيست چرا كه داراي مشكل شمارش هستند. اين راديونوكليدها ممكن است براي خلوص با يك اسپكترومتر - b يا يك شمارشگر سنتيلاسيون مايع مورد ارزيابي قرار گيرند. از آنجا كه يك تابش معين ممكن است متعلق به تعدادي از راديونوكليدها باشد، تعيين انرژي تابش تنها شناسائي يك راديونوكليد را اثبات نمي كند. نيمه عمر آن نيز بايد به اثبات رسيده، و اين مي تواند با اندازه گيري اكتيويته زير قله نوري مورد نظر در مدت خاصي از زمان و ترسيم نسبت به زمان حاصل گردد. مدت زماني كه لازم است که هر مقدار راديواکتيو اوليه به نصف مقدار اوليه خود برسد نيمه عمر نام دارد و از روی نمودار خوانده مي شود.

خلوص راديونوكليدي بستگي به نيمه عمرهاي نسبي و مقادير راديونوكليد
مورد نظر و ديگر آلاينده ها داشته و با زمان تغيير مي يابد. حضور مقادير جزئي از يك راديونوكليد آلاينده با عمر طولاني براي آشكارسازي در حضور مقدار بالائي از يك راديونوكليد با عمر كوتاه مشكل است. در اين حالات اجازه داده مي شود راديونوكليد با عمر كوتاه فروپاشي نموده يا اكتيويته با عمر بلند اندازه گيري گردد. مقادير جزئي از ناخالصي هاي راديونوكليدي گوناگون در شستشوي ^99mTc‌ از مولد مولي معمولاً بوسيله آشكارساز Ge(Li) پس از فروپاشي ^99mTc‌ اندازه گيري مي گردد. آشكارسازي و تعيين ⁹⁹Mo‌ در شستشوي ^99mTc‌ در فصل 5 توضيح داده شده است.

خلوص راديوشيميائي

خلوص راديوشيميائي يك راديودارو عبارت است از جزئي از راديواكتيويته كل در شكل شيميائي مورد نظر در راديودارو. ناخالصي راديوشيميائي از تجزيه بدليل عمل حلال، تغيير در دما يا pH، نور، حضور عوامل اكسايش يا احياء و راديوليز حاصل مي گردد. مثالهائي از ناخالصي راديوشيميائي عبارتند از ^99mTco₄^- آزاد و ^99mTc هيدروليز شده در كمپلكسهاي نشاندار با ^99mTc، يديد
– ¹³¹I آزاد در پروتئين هاي نشاندار با ¹³¹I‌، و ⁵¹Cr³⁺ در يك محلول از كرومات سديم – ⁵¹Cr‌. حضور ناخالصي هاي راديوشيميائي در يك راديودارو و در تصويرهاي با كيفيت ضعيف بدليل زمينه بالا از بافتهاي احاطه كننده و خون، منجر شده و دز تابش غير ضروري به بيمار مي دهد.

تجزيه تركيبات نشاندار بوسيله راديوليز بستگي به اكتيويته ويژه ماده راديواكتيو، نوع و انرژي تابش گسيل شده و نيمه عمر راديونوكليد دارد. جذب تابشها بوسيله مولكولهاي نشاندار منجر به تشكيل راديكالهاي آزاد با الكترونهاي جفت نشده مي گردد، كه بنوبه منجر به تجزيه بيشتر مولكولهاي ديگر مي گردد. يك فرايند ثانوي بدليل راديوليز توليد H₂O₂ يا H₂O‌ از تجزيه آب (حلال) است، كه برهمكنش داده و در نهايت مولكولهاي نشاندار تجزيه مي نمايد. ذرات مخرب تر از پرتوهاي - g بدليل برد كوتاه و جذب كامل موضعي در ماده هستند.

پايداري يك تركيب در پرتوگيري در مقابل نور به زمان، تغيير دما، و راديوليز بستگي دارد. هر ميزان يك تركيب در مقابل اين شرايط قرار گيرد، بيشتر شكسته خواهند شد. بهمين دليل، بسياري از راديوداروها در صورتيكه براي مصرف مورد نظر ضمانت نشده باشند با زمان انقضاء مشخص مي شوند. موادي همچون آسكوربات سديم، اسكوربيك اسيد، و سولفات سديم غالباً براي حفظ پايداري راديوداروها افزوده مي شوند. بعضي از راديوداروها در يخچال تاريك نگهداري مي شوند تا تخريب ماده كاهش يابد.

تعدادي روشهاي تجزيه اي براي آشكارسازي و تعيين ناخالصي هاي راديوشيميائي در يك راديوداروي خاص مورد استفاده قرار مي گيرند. بويژه روشهاي مهم آنها، ته نشيني، كاغذ، لايه نازك و كروماتوگرافي ژل كاغذ و الكتروليز ژل، تبادل يوني، استخراج با حلال، كروماتوگرافي مايع با اجزاء بالا و تقطير هستند.

+ نوشته شده در یکشنبه ۱۳۸۷/۱۲/۱۱ ساعت 7:2 توسط ر.ق.پ |

مطالب جدیدتر مطالب قدیمی‌تر

رادیواکتیو

فیزیک هسته ای کاربردی

مقررات كيفيت سوخت

مقررات كيفيت سوخت

قانون استفاده از سوخت

استانداردهاي نشر مواد آلاينده

استانداردهاي مكتوب تكنولوژي

مجوز

منطقه بندي

مقررات ايمني

ابزار اجرايي

انرژی و محیط زیست

انرژی و محیط زیست

6-1- تعيين و ارزيابي صدمات زيست محيطي ناشي از فعاليتهاي انرژي

6-1-1 اتفاقات عمده زيست محيطي

6-1-2 آلودگي آب

6-1-4 كاربري اراضي و اثر استقرار

6-1-5 تشعشع و راديو اكتيویته

6-1-6 دفع زائدات جامد

6-1-7 آلاينده هاي خطرناك هوا

6-1-8 كيفيت محدود هوا

6-1-9 رسوب اسيد

6-1-10 كاهش ازن استراتوسفري

6-1-11 تغييرات جهاني آب و هوا

6-2- كنترلهاي زيست محيطي در بخش انرژي

روش های تحلیلی هسته ای

زمین شناسی هسته ای با استفاده از گمانه

نشاندار كردن ايزوتوپي و غير ايزوتوپي

راديونوكليدهاي توليدي راكتور

راديونوكليدهاي با نيمه عمر كوتاه

توليد راديونوكليدها

توليد راديونوكليدها

كنترل كيفي كاليبراتور دز

كنترل كيفيت راديوداروها

كنترل كيفيت راديوداروها

نوشته‌های پیشین

آرشیو موضوعی

پیوندها