Z ] Ê] ne lËZf¿ È ËZ¬» ÁÄf ]ÉZ § { Ê¿| »ÉZŹ ´]M YÃ| fÀ»½Á{Y...

6
ﻣﺠﻠﻪ ﺳﻨﺠﺶ و اﯾﻤﻨﯽ ﭘﺮﺗﻮ، ﺟﻠﺪ3 ، ﺷﻤﺎرة2 ، ﺑﻬﺎر1394 ﺑﺮرﺳﯽ ﺗﻮزﯾﻊ ﮔﺎز رادون ﻣﻨﺘﺸﺮ ﺷﺪه از آﺑﮕﺮم ﻫﺎي ﻣﻌﺪﻧﯽ در ﻓﻀﺎي ﺑﺴﺘﻪ و ﻣﻘﺎﯾﺴﮥ ﻧﺘﺎﯾﺞ ﺗﺠﺮﺑﯽ ﺑﺎ ﻣﻘﺎدﯾﺮ ﺷﺒﯿﻪ ﺳﺎزي ﻋﺪدي ﺑﻬﺎره آذروﻧﺪ1 * و رﺿﺎ اﯾﻤﺎﻧﯽ راد2 1 داﻧﺸﮕﺎه ﭘﯿﺎم ﻧﻮر، ﺗﻬﺮان، اﯾﺮان. 2 داﻧﺸﮕﺎه ﻣﺤﻘﻖ اردﺑﯿﻠﯽ، اردﺑﯿﻞ، اﯾﺮان. * ﺗﻬﺮان، داﻧﺸﮕﺎه ﭘﯿﺎم ﻧﻮر، داﻧﺸﮑﺪه ﻋﻠﻮم ﭘﺎﯾﻪ، ﮔﺮوه ﻓﯿﺰﯾﮏ، ﮐﺪ ﭘﺴﺘ: 3697 - 19395 ﭘﺴﺖ اﻟﮑﺘﺮوﻧﯿﮏ: [email protected] ﭼﮑﯿﺪه ﮔﺎز رادون ﯾﮏ ﻣﺎد ة رادﯾﻮاﮐﺘﯿﻮ اﺳﺖ ﮐﻪ ﺗﻮﺳﻂ ﻓﺮوﭘﺎﺷﯽ ﻋﻨﺎﺻﺮ رادﯾﻮ م، اوراﻧﯿﻮم و ﺗﻮرﯾﻢ اﯾﺠﺎد ﻣﯽ ﺷﻮ د. ﯾﮑﯽ از راه ﻫﺎي ورود اﯾﻦ ﮔﺎز ﺑﻪ ﻣﺤﯿﻂ ﭘﯿﺮاﻣﻮن، آب ﻫﺎ ﻫﺴﺘ ﻨﺪ، ﺧﺼﻮص آب ﻫﺎ ي ﻣﻌﺪﻧﯽ ﮐﻪ ﺑﻪ دﻟﯿﻞ ﻋﺒﻮر از ﺑﯿﻦ ﺳﻨﮓ ﻫﺎي رﺳﻮﺑﯽ اﻣﻼح ﻣﺘﻔﺎوﺗﯽ از اوراﻧﯿﻮم و ﺗﻮرﯾﻢ دارﻧﺪ و ﻣﯽ ﺗﻮاﻧﻨﺪ در اﺛﺮ ﺗﺠﺰﯾﻪ، ﺗﺒﺪﯾﻞ ﺑﻪ ﮔﺎز رادون ﺷﻮﻧﺪ. ﮔﺎز رادون ﻣﺤﻠﻮل در آب، ﺑﻪ راﺣﺘﯽ ﻣﯽ ﺗﻮاﻧﺪ از ﻣﺤﯿﻂ آﺑﯽ وارد ﻫﻮاي ﭘ ﯿﺮاﻣﻮن ﺧﻮد ﮔ ﺮدﯾﺪه و در ﺻﻮرت ﺗﺠﻤﻊ و ﻋﺪم ﺗﻬﻮﯾﮥ ﻣﻨﺎﺳﺐ ﺑﻪ ﻣﺮور زﻣﺎن ﺑﺮ ﻣﻘﺪار آن اﻓﺰوده ﺷﺪه و ﺑﻪ ﻣﺤﺪودة ﺧﻄﺮﻧﺎﮐﯽ از ﭘﺮﺗﻮزاﯾﯽ ﺑﺮﺳﺪ. ﻟﺬا ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ ﻣﯿﺰان و ﻧﺤﻮة ﺗﻮزﯾﻊ ﻏﻠﻈﺖ اﯾﻦ ﮔﺎز در ﻣﮑﺎن ﻫﺎي ﺑﺴﺘﻪ وﻃﺮاﺣﯽ ﺳﯿﺴﺘﻢ ﻫﺎ ي ﺗﻬﻮﯾﮥ ﻣﻨﺎﺳﺐ ﺟﻬﺖ ﺗﺨﻠﯿﮥ اﯾﻦ ﮔﺎز از ﻓﻀﺎﻫﺎي ﺑﺴﺘﻪ ﺿﺮوري اﺳ. ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ ﻣﻄﺎﻟﺐ ﻓﻮق، ﻣﻄﺎﻟﻌﻪ ﺑﺮ روي آﺑﮕﺮم ﻫﺎ ي ﻣﻌﺪﻧﯽ ﺷﻬﺮ ﺳﺮ ﻋﯿﻦ ﮐﻪ اﺧﯿﺮا ﻣﺴﻘﻒ ﮔﺮدﯾﺪه اﻧﺪ، ﺑﻪ ﻋﻨﻮان ﻣﻮرد ﻣﻨﺎﺳﺒﯽ ﺑﺮاي ﺗﺤﻘﯿﻖ و ﻣﻄﺎﻟﻌ ﺗﻌﯿﯿﻦ ﻏﻠﻈﺖ رادون در ﻓﻀﺎي آﺑﮕﺮم، ﺑ روش ﺗﺠﺮﺑﯽ و ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از آﺷﮑﺎرﺳﺎزﻫﺎيCR-39 و ﻣﻘﺎﯾﺴﮥ ﻣﻘﺎدﯾﺮ ﺣﺎﺻﻞ ﺑﺎ ﻧﺘﺎﯾﺞ ﺗﺤﻠﯿﻞ ﻋﺪدي اﻧﺘﺨﺎب ﺷ ﺪه اﺳﺖ. در ﻃﺮح ﻣﺬﮐﻮر از ﻧﺮم اﻓﺰا ر ﻣﺤﺎﺳﺒﺎت ﻋﺪدي دﯾﻨﺎﻣﯿﮏ ﺳﯿﺎﻻتFLUENT ﮐﻪ روﺷﯽ ﺑﺴﯿﺎر ﮐﻢ ﻫﺰﯾﻨﻪ در ﺗﻌﯿﯿﻦ اﻟﮕﻮﻫﺎي ﺳﯿﺎل ﻫﻮاﯾﯽ و ﻏﻠﻈﺖ آﻻﯾﻨﺪه ﻫﺎ در ﻣﮑﺎن ﻫﺎي ﺑﺴﺘﻪ ﻣ ﺑﺎﺷﺪ،ﺟﻬﺖ ﺗﻌﯿﯿﻦ ﺗﻮزﯾﻊ ﮔﺎز رادون اﺳﺘﻔﺎده ﺷﺪه اﺳﺖ. ﺑﺮرﺳﯽ ﻫﺎ ﻧﺸﺎن ﻣﯽ دﻫﺪ در ﻧﻤﻮﻧﮥ اﺳﺘﺨﺮ ﻣﺴﻘﻒ ﺑﺮرﺳ ﺷﺪه، ﻧﺘﺎﯾﺞ ﻋﺪدي اﻧﻄﺒﺎق ﺧﻮﺑﯽ ﺑﺎ ﻣﻘﺎدﯾﺮ ﺑ دﺳﺖ آﻣﺪه از آزﻣﺎﯾﺸﺎت ﺗ ﺠﺮﺑﯽ ﻧﺸﺎن ﻣﯽ دﻫﺪ. ﮐﻠﯿﺪ واژﮔﺎن: رادون،CFD ، آﺷﮑﺎرﺳﺎز،Fluent ، ﺷﺒﯿﻪ ﺳﺎزي ، آﺑﮕﺮم ﻣﻌﺪﻧ. 1 . ﻣﻘﺪﻣﻪ رادون ﮏ ﮔﺎز راد ﻮاﮐﺘ ﯿ ﻃﺒ ﯿ ﻌﯽ اﺳﺖ ﮐﻪ در ﺧﺎك، آب، ﻫﻮا و ﺑﻌﻀ ﮔﺎزﻫﺎ ي ﻃﺒ ﯿ وﺟﻮد دارد و ﻣﺤﺼﻮل واﭘﺎﺷ226 Ra و238 U در ﺧﺎك، ﺳﻨﮓ و آب ﻣ ﺑﺎﺷﺪ. ﮔﺎز راد ﻮاﮐﺘ ﯿ ﻮ رادون اﮔﺮﭼﻪ در ﻣﺤ ﯿ ﻂ ﺑﺎز ﻣ ﺗﻮاﻧﺪ واﭘﺎﺷ ﮐﻨﺪ و ﻧﺎﺑﻮد ﺷﻮد، در دا ﺧﻞ ﻣﺤ ﯿ ﻂ ﺑﺴﺘﻪ در ﺻﻮرت ﺗﺠﻤﻊ و ﻋﺪ م ﺗﻬﻮﯾﮥ ﻣﻨﺎﺳﺐ اﻧﺒﺎﺷﺘﻪ ﺷﺪه و در اﺛﺮ اﻓﺰاﯾﺶ ﻏﻠﻈﺖ آن، ﮐﯿﻔﯿﺖ ﻫﻮاي داﺧﻞ را ﺗﺤﺖ ﺗﺄﺛﯿﺮ ﻗﺮار ﻣﯽ دﻫﺪ] 1 [ . رادون از ﻃﺮﯾﻖ ﺗﻨﻔﺲ وارد ﺑﺪن ﺷﺪه و در ﺻﻮرت اﺳﺘﻨﺸﺎق ﻃﻮﻻﻧﯽ ﻣﺪت اﯾﻦ ﮔﺎز ﺻﺪﻣﺎت ﺟﺪي ﺑﻪ ﺳﯿﺴـﺘﻢ ﺗﻨﻔﺴـﯽ ﺑـﺪن وارد ﻣﯽ ﮐﻨﺪ، ﻃﻮري ﮐﻪ ﺑﻪ ﻋﻨﻮان دوﻣﯿﻦ ﻋﺎﻣﻞ ﺳـﺮﻃﺎن رﯾـﻪ در ﮐﻞ دﻧﯿﺎ ﺷﻨﺎﺧﺘﻪ ﺷﺪه اﺳﺖ] 2 [ . ﮔﺎز رادون و ﻣﺤﺼﻮﻻت واﭘﺎﺷ ﮐﻮﺗﺎه ﻋﻤﺮ آن ﺑﻪ دﻟ ﯿ ﻞ ﻧﻘﺶ ﻗﺎﺑﻞ ﻣﻼﺣﻈ ﮥ آن ﻫﺎ در ﭘﺮﺗﻮﮔ ﯿ ي اﻧﺴﺎن از ﻣﻨﺎﺑﻊ ﻃﺒ ﯿ ، ﺑﻪ و ﮋه در درون ﺳﺎﺧﺘﻤﺎن ﻫﺎي ﻣﺴﮑﻮﻧ ، در ﺳﺎل ﻫﺎي اﺧ ﯿ ﺮ ﻣﻮرد ﺗﻮﺟﻪ ﺑﺴ ﯿ ﺎر ﮔﺴﺘﺮ دة ﭘﮋوﻫﺸـﮕﺮان و ﺳـﺎزﻣﺎن ﻫـﺎي ﻣﺴـﺌﻮل ﺑﻬﺪاﺷـﺖ ﻋﻤﻮﻣ در ﮐﺸﻮرﻫﺎ ي ﻣﺨﺘﻠﻒ ﺟﻬﺎن ﻗﺮار ﮔﺮﻓﺘﻪ اﺳـﺖ] 3 و4 [ . ﺑﻪ ﻃﻮري ﮐﻪ ﻣﻘﺮرات و ﺗﻮﺻﯿﻪ ﻫﺎ ي ﺑﯿﻦ اﻟﻤﻠﻠﯽ در ﺧﺼﻮص ﺳـﻄﺢ ﻣﺮﺟﻊ ﻏﻠﻄﺖ رادن در ﻣﺤﯿﻂ ﻫﺎ ي ﺑﺴـﺘﻪ ﻣﻄـﺮح ﺷـﺪه، آﺧـﺮﯾﻦ ﺗﻮﺻﯿﮥ ﮐﻤﯿﺴﯿﻮن ﺑﯿﻦ اﻟﻤﻠﻠﯽ ﺣﻔﺎﻃﺖ در ﺑﺮاﺑـﺮ اﺷـﻌﻪ(ICRP) Downloaded from rsm.kashanu.ac.ir at 16:14 +0330 on Thursday January 30th 2020 [ DOI: 10.22052/3.2.15 ]

Transcript of Z ] Ê] ne lËZf¿ È ËZ¬» ÁÄf ]ÉZ § { Ê¿| »ÉZŹ ´]M YÃ| fÀ»½Á{Y...

Page 1: Z ] Ê] ne lËZf¿ È ËZ¬» ÁÄf ]ÉZ § { Ê¿| »ÉZŹ ´]M YÃ| fÀ»½Á{Y ...rsm.kashanu.ac.ir/article-1-118-fa.pdf · t /  y {ʸ¸¼·Y¾Ì]ÉZÅÄÌ ÂeÁcY ¬»Ä¯É

1394بهار ،2، شمارة 3مجله سنجش و ایمنی پرتو، جلد

با تجربی نتایج مقایسۀ در فضاي بسته وهاي معدنی شده از آبگرمبررسی توزیع گاز رادون منتشر عددي سازي شبیه مقادیر

2ایمانی راد رضاو *1آذروندبهاره

.دانشگاه پیام نور، تهران، ایران1 .اردبیلی، اردبیل، ایران دانشگاه محقق2

19395-3697 :یتهران، دانشگاه پیام نور، دانشکده علوم پایه، گروه فیزیک، کد پست * [email protected]:پست الکترونیک

چکیدهورود این گاز به محیط هاي یکی از راه. دشو م، اورانیوم و توریم ایجاد میاست که توسط فروپاشی عناصر رادیو رادیواکتیو ةگاز رادون یک ماد

توانند در متفاوتی از اورانیوم و توریم دارند و می امالحهاي رسوبی عبور از بین سنگ دلیل بهکه ي معدنی ها خصوص آب هب ،ندهست ها آب ،پیرامونردیده و در صورت یرامون خود گتواند از محیط آبی وارد هواي پ راحتی می به ،گاز رادون محلول در آب. تبدیل به گاز رادون شوند ،اثر تجزیه

توزیع لذا توجه به میزان و نحوة. مقدار آن افزوده شده و به محدودة خطرناکی از پرتوزایی برسد مناسب به مرور زمان بر تجمع و عدم تهویۀبا توجه به مطالب . تاس این گاز از فضاهاي بسته ضروري ي تهویۀ مناسب جهت تخلیۀها هاي بسته وطراحی سیستم غلظت این گاز در مکان

تعیین غلظت رادون ۀمورد مناسبی براي تحقیق و مطالع عنوان به ،اند عین که اخیرا مسقف گردیدهي معدنی شهر سرها فوق، مطالعه بر روي آبگرمدر طرح . ده استو مقایسۀ مقادیر حاصل با نتایج تحلیل عددي انتخاب ش CR-39روش تجربی و با استفاده از آشکارسازهاي ه در فضاي آبگرم، ب

در ها هزینه در تعیین الگوهاي سیال هوایی و غلظت آالینده که روشی بسیار کم FLUENTر محاسبات عددي دینامیک سیاالت افزا نرممذکور از نتایج عددي ،شده یاستخر مسقف بررس دهد در نمونۀ نشان می ها بررسی .باشد،جهت تعیین توزیع گاز رادون استفاده شده است یهاي بسته م مکان

. دهد جربی نشان میآمده از آزمایشات ت دست هانطباق خوبی با مقادیر ب

.یمعدن ، آبگرمسازي شبیه، Fluent، آشکارساز، CFDرادون، : کلید واژگان

مقدمه .1هوا و ،آب ،عی است که در خاكیطب ویواکتیک گاز رادیرادون

226Raیوجود دارد و محصول واپاش یعیطب يگازها یبعضو رادون یواکتیگاز راد .باشد یسنگ و آب م ،در خاك238Uو

در نابود شود، کند و یتواند واپاش یط باز میاگرچه در محمناسب م تهویۀعد تجمع ودر صورت ط بستهیخل محدا

کیفیت هواي داخل را ، آنغلظت افزایشاثر و در انباشته شده .]1[ دهد قرار می تأثیرتحت

و در صورت استنشاق بدن شده رادون از طریق تنفس واردجدي به سیسـتم تنفسـی بـدن مدت این گاز صدمات طوالنی

عنوان دومین عامل سـرطان ریـه در که به طوري هب ،کند میوارد .]2[کل دنیا شناخته شده است

ل نقش یدل کوتاه عمر آن به یگاز رادون و محصوالت واپاشژه یو ، بهیعیانسان از منابع طب يریدر پرتوگها ۀ آنقابل مالحظ

ر مورد توجه یاخ هاي ، در سالیمسکون هاي در درون ساختمانبهداشـت مسـئول هـاي پژوهشـگران و سـازمان دةگسترار یبس

.]4و 3[مختلف جهان قرار گرفته اسـت يدر کشورها یعمومخصوص سـطح المللی در ي بینها که مقررات و توصیه طوري به

ي بسـته مطـرح شـده، آخـرین ها مرجع غلطت رادن در محیط (ICRP)کمیسیون بین المللی حفاطت در برابـر اشـعه توصیۀ

Dow

nloa

ded

from

rsm

.kas

hanu

.ac.

ir at

16:

14 +

0330

on

Thu

rsda

y Ja

nuar

y 30

th 2

020

[ D

OI:

10.2

2052

/3.2

.15

]

Page 2: Z ] Ê] ne lËZf¿ È ËZ¬» ÁÄf ]ÉZ § { Ê¿| »ÉZŹ ´]M YÃ| fÀ»½Á{Y ...rsm.kashanu.ac.ir/article-1-118-fa.pdf · t /  y {ʸ¸¼·Y¾Ì]ÉZÅÄÌ ÂeÁcY ¬»Ä¯É

2جلد سوم، شماره ایمانی راد رضا و بهاره آذروند 16

هـاي بسـته غلطت رادون در مکـان عسطح مرج 2009در سال 300 Bq/m3 از یکـ ینکـه یتوجه به ا]. 5[پیشنهاد کرده است

،ندهســت هــا آب ،رامــونیط پین گــاز بــه محــیــورود ا يهــا راه يهـا ن سـنگ یعبور از ب دلیل بهکه یمعدن هاي خصوص آب هب

توانند در میند و م داریوم و توریاز اوران یامالح متفاوت یرسوب یعیوسـ هـاي یبررسلذا .ل به گاز رادون شوندیتبدواپاشی اثر

منـابع و نـۀ یهـا، در زم مختلف مربوط بـه آب هاي ز در جنبهینن گاز در هوا، عملکرد گاز و محصوالت یآزاد شدن ا یچگونگ

ـ گ انـدازه هاي وهیط، شیآن در مح یواپاش ط، یدر محـ هـا آن يری يهــا، برآوردهــا آن یداخلــ يمتــریو دز یکیولــوژیعملکــرد ب

ـ و بـه (طیدر محها آن کنترل هاي وهیز شیسک و نیر ط یژه محـ ی کـه طـوري به ]8و6،7[ صورت گرفته است) ها داخل ساختمان

سـت بعـد از یط زیدر مح رادونانتشار گاز ةاز منابع عمد یکیلذا توجه بـه . باشند می یمعدن هاي ژه آبیو هب یخاك، منابع آب

بسـته و يهـا ن گـاز در مکـان یـ ع غلظـت ا یتوز ةزان و نحویمـ مناسـب جهـت تخل ۀیتهو هاي ستمیس یطراح ـ ه ای ن گـاز از ی

.]9[است يبسته ضرور يفضاهاش رانـدمان و یو افـزا یتجرب هاي ت روشیل محدودیدل به

ـ عنـوان بـه يعـدد سـازي شـبیه وترهـا، یدقت کامپ ک روش ی هـا نـده یو غلظـت آال ییال هوایس ين الگوهایین در تعیگزیجا

يهـا در مکـان یداخلـ يت هوایفیک یو طراح بینی پیشجهت .]12[ردیگ میبسته مورد استفاده قرار

تعیین غلظت گاز رادون منتشر قین تحقین هدف ایتر یاصلمقـادیر ي آبگرم در فضاي مسقف و مقایسۀها شده از حوضچه .استسنجی آن شده و صحت سازي شبیهتجربی با نتایج

ــور روش ــدین منظ ــف ب ــاي مختل ــنامید ه ــی االت یک سداخـل و بـه دسـت يت هوایفیکتعیین در ،(CFD)یمحاسبات

ان یـ جر سـازي شـبیه يعـدد هـاي آوردن معادالت و مشخصـه .دبراي این هدف انتخاب شاالت یس

ــۀ ــالش در دهـ ــته، تـ ــاي گذشـ ــ هـ ــت یفراوانـ در جهــ در ارتبـاط بـا تهو CFDژةیـ و يرهاافزا نرمۀتوسع ـ ه و توزی ع ی

ج ینتـا ،در اغلـب مـوارد . صورت گرفته است ها ندهیغلظت آال موجود انطبـاق داشـته اسـت یشده با اطالعات تجرب بینی پیش

]11[.

W. zhuo 2001(در سال ( وK.Akbari سال رد)2009(، ع غلظـت یتوز ۀمطالع يرا برا CFDيک محاسبات عددینامید

اساس مطالعات بر. ندکار برد ختمان بهداخل سا يرادون در هوا سـازي شـبیه ابزار قابل اطمینان جهت ،عدديي ها روش ،ایشان

ت انرژي در فضاي بسته و الگوي جریان، توزیع رادون و تغییرا .]12و 10[ باشد میمسکونی تحت تهویۀ

Neetika مـدل طـی مقایسـۀ ) 2015(همکاران در سال وCFD انطبـاق ، بـه هـا در هواي داخل ساختمان تجربی با نتایج

.]13[ قابل قبول بین آن نتایج دست یافتنداز منــاطق مهــم یکــی ،لیــن واقــع در اســتان اردبیشــهر ســرع

آبگـرم و مراکـز يهـا ل اسـت وچشـمه یاستان اردب يگردشگرـ هـا بـه ا سـت یسفر تور زةین انگیتر ن، مهمیسرع یدرمان آب ن ی

ر بـودن منطقـه یو سردسـ یبا توجه به کوهسـتان .باشد یشهر م يسـاز جهـت مسـقف ياریل بسیر تمایاخ يها ل، در سالیاردب

که گاز رادون ییو ازآنجا. مشاهده شده است یمعدن يها آبگرمـ یتوانـد از محـ مـی یراحت به ،محلول در آب يوارد هـوا یط آب

مناسب ۀیده و در صورت تجمع و عدم تهویرامون خود گردیپ یخطرنـاک و به محدودةبه مرور زمان بر مقدار آن افزوده شده

فضاي عددي توزیع گاز رادون در مطالعۀلذا .برسد زاییاز پرتوـ مسـقف گرد راًیـ ن که اخیشهر سرع یمعدن هاي آبگرم ،انـد دهی

قرار گرفته ق و مطالعهیتحق حاضر مورد براي اولین بار در مقالۀ .است

ها متد و روش .2نـتم، جـرم، مم يمعـادالت بقـا جهـت حـل يعدد هاي روش

کـار هب یو توربوالنس يمرز هاي هین الیو همچن يانرژ ،غلظتال یان سـ یجر یکیزیه فین پاین معادالت قوانیا .شوند میگرفته

يسـاز یو خطـ يمعـادالت جداسـاز سـپس .نـد کن میان یب را. گردد مین ییتع يط مرزیمحاسبات توسط شرا شوند و دامنۀ می

صـورت تکـرار حـل حاصـل بـه يو دستگاه معـادالت جبـر .ندکن بینی پیشع فشار، دما و سرعت را یگردند تا توز می

Fluentیانتقال يساز در به مدلقار قدرتمند افزا نرم عنوان به ـ هر يا برابا حل معادالت بق ییایمیش هاي گونه یو اختالط ک ی

. ]14[ستها از گونه

Dow

nloa

ded

from

rsm

.kas

hanu

.ac.

ir at

16:

14 +

0330

on

Thu

rsda

y Ja

nuar

y 30

th 2

020

[ D

OI:

10.2

2052

/3.2

.15

]

Page 3: Z ] Ê] ne lËZf¿ È ËZ¬» ÁÄf ]ÉZ § { Ê¿| »ÉZŹ ´]M YÃ| fÀ»½Á{Y ...rsm.kashanu.ac.ir/article-1-118-fa.pdf · t /  y {ʸ¸¼·Y¾Ì]ÉZÅÄÌ ÂeÁcY ¬»Ä¯É

17 ... هاي معدنی در فضاي بسته و مقایسۀ نتایج بررسی توزیع گاز رادون منتشرشده از آبگرم 2جلد سوم، شماره

معادالت سیاالت .1.2 جرم يمعادالت بقا.1.1.2

:دشو میان یل بیصورت ذ به یوستگیا پیجرم معادلۀ بقاي z,y,xسرعت در جهـات هاي مولفه ωو νو uه، یدانستهک

يو بـرا اسـت جرم معادلۀ بقاي مین معادله شکل عمویا. است .ان قابل تراکم کاربرد داردیرقابل تراکم همانند جریان غیجر

نتممم يبقامعادالت .2.1.2 يابر. شود میده یراستوکس نامینتم که معادالت ناومعادالت مم

ب یتوربوالنس و ضر تۀیکوزسیبا و(توربوالنت يان هوایجردر سه يساز خالصه میه و با کیدر اتاق تهو) انتشار توربوالنس

:شود میان یر بیصورت ز به z,y,xجهت

ته موثر هوا یسکوزیب ویضر μe= μ+ μک، یفشار استات Pکه .باشد میهوا تۀیدانسو

ها گونه معادلۀ بقاي.3.1.2منفرد هاي شود و گونه میانتخاب ها که مدل انتقال گونه یزمان

هـاي بقـا کـه شـامل تـرم گردنـد، معادلـۀ مـی ف یدر مدل تعرکسـر . گردنـد مـی هر گونه حل يبرا است،و انتشار ییجابجا

و معادلـۀ بقـا گردد می بینی پیشFluent هر گونه توسط یجرم :ل استیذ یبه شکل عموم ها انتقال گونه يبرا

Sمخلوط، ۀیدانستثر،ب انتشار مؤیانگر ضریب Dکه در آن، .استغلظت متوسط Cغلظت ود ینرخ تول یگرمای يانرژ يبقا.4.1.2ه یدر حجم واحد در اتاق تحت تهو یحرارت يانرژ معادلۀ

:زیر استصورت به

te ،ن معادلهیدر ا ثر بوده و ب انتشار مؤیضرST ، .(w/m3)است یترم مربوط به منبع حرارت

ف مدل مورد بحثیتوص.2.2

ک استخر مسـقف کـه از یعبارت است از یمورد بررس يفضادر داخل . افته استیل یمتر تشک 5/39×5/16×9به ابعاد يا ولهسو 5/26×5/12ب به وسعت یترت ن فضا دو استخر آب گرم بهیا

2/5×13به وسعت يگریبزرگساالن و د يبرا C60˚آب يدما . )1(شکل ده استه شیکودکان تعب يبراC35˚يدماو

بعدي مدل نماي سه: )1( شکل

شده متصاعد رادون یکسر جرم. 3.2ن یـی اسـتخر تع يشده به فضا متصاعد رادونزان ین مییتع براي

شده گازها و بخار متصاعد یاز شارش جرم رادون یکسر جرمکــه یازآنجــای. اســت يمســقف ضــرور ياز اســتخر بــه فضــا

kg/m2.sرا براساس واحـد یجرم هاي شارش Fluentرافزا نرممتصـاعد شـده رادون ین کسر جرمییتع سازد، میوارد kg/sا ی

. ا ست یالزام Bq/lاز واحد kg/lبر واحد ،شده توسط حداد و همکاران براساس مطالعات انجام

در فصل زمستان یمحلول در آب گرم معدن رادونزان یم ،که با در نظر گرفتن حجم استخر ]15[استBq/lit18موردنظر

. گردد می Bq 107×0184/1زان بالغ برین میاشده از آب زان رادون متصاعدیمب یبا در نظر گرفتن ضر

و اعمال آن به غلظت سربسته يدر استخرها = 10f-3به هوا يشده به هوا متصاعد رادونمورد نظر، یرادون آب گرم معدن

خواهد بود Bq 104×0184/1استخر آب گرم برابر با . ]18و16،17[

ن مقدار یورود ا ،برايدز اشاره شیگونه که قبالً ن نهماد بر واحد یبا رادونت یت فعالیکم Fluentر افزا نرمبه يمرزkg هر گرم يازابه رادون تۀیویاکت با در نظر گرفتن.ن گرددییتع

لذا .خواهد بودBq1015×7/5=Aن گاز یت ایفعال ،رادون

휕(휌푢 푖)휕푡

+ ∇. (휌. 푢푗 . 푢푖) = − ∇. 푃 + ∇. (휇푒 ∇푢푖 ) + 푆

∂ρ∂픱

+∂

∂퓍(ρu) +

∂∂퓎

(ρν) +∂

∂풵(ρω) = 0

휕(휌푇)휕푡

+ ∇. (휌푢푇) = ∇. ( Γe ∗ ∇푇) + 푆

∂(ρC)∂픱

= S + ∇. (D ∗ ∇C) − ∇. (uC)

Dow

nloa

ded

from

rsm

.kas

hanu

.ac.

ir at

16:

14 +

0330

on

Thu

rsda

y Ja

nuar

y 30

th 2

020

[ D

OI:

10.2

2052

/3.2

.15

]

Page 4: Z ] Ê] ne lËZf¿ È ËZ¬» ÁÄf ]ÉZ § { Ê¿| »ÉZŹ ´]M YÃ| fÀ»½Á{Y ...rsm.kashanu.ac.ir/article-1-118-fa.pdf · t /  y {ʸ¸¼·Y¾Ì]ÉZÅÄÌ ÂeÁcY ¬»Ä¯É

2جلد سوم، شماره ایمانی راد رضا و بهاره آذروند 18

ــه یبــا اعمــال تبــد ــه آبدبــی ل فــوق ب اســتخر ورودي ب)1(Lit/s ــی ــجرم دب ــه شــارش رادونی از ســطح اســتخر یافت : رخواهدبودیصورت ز هب

skq15194 1078.11075.1100184.1

يط مرزیشرا. 4.2 Noslipeيط مــرزیوارهــا بـا شــرا ید :وارهـا ید يط مــرزیشـرا ـ د يبر روان یگردند که سرعت جر میف یتعر صـفر در ،وارهی

سـازه و سـقف، انتقـال يوارهـا ید دربـارة . شود مینظر گرفته و = n/m2.k15hcبیصورت همرفـت آزاد بـا ضـر حرارت به

.ط دما ثابت در نظر گرفته شده استیکف شرا دربارة

-massیشارش جرمـ يط مرزیبا شرا ها حوضچه: ها حوضچه

flow-rate شـارش هـا از سـطوح حوضـچه . انـد ف شدهیتعرکه قـبالً یبا کسر جرم ،باشد میز ین رادونکه شامل گاز یجرم

يگـردد، دمـا مـی مـورد مطالعـه منتشـر يبه فضـا ،داشاره شدر نظر k313 کوچک حوضچۀ يو دما k333 بزرگ حوضچۀ

.شود میگرفته

ــرز ــرط مـ ــرز :يورود يشـ ــرط مـ ــ يشـ ــارش جرمـ یشـmass-flow-rate فضـا يورود عنوان بهاستخر ياز درب فضا

و با توجه به نفوذ هوا از درب و منفذها . شود می در نظر گرفتهاز درب محوطـۀ kg/s5/0زان یبه م يزیشارش ناچ ها و جداره

.است k 283يورود يهوا يدما. شود میاستخر منظور بـا یخروج عنوان بهفضا هاي پنجره :یخروج يشرط مرز

مرزي ن شرط یاو شود میدر نظر گرفته out flowيشرط مرزهاي خروجی کـه جزئیـات مربـوط بـه براي مدل کردن جریان

رود مـی کار هب یست،سرعت،دما و فشار قبل از آنالیز مشخص ن]14[ .

ل مدلیتحل.5.2و شدهف یا تعریفشار و پا ۀیر، بر پایناپذ صورت تراکم همدل بتوجه با . ردیگ میل مورد استفاده قرار ین تحلیدر ا يانرژ معادلۀ

ـ اسـت، جر Re<105نولـدز ینکه عـدد ر یبه ا ـ ی صـورت هان بLaminar ياجـزا ل غلظـت یـ و جهت تحل شدهدر نظر گرفته

.گـردد مـی ز در محاسبه منظور ین ها انتقال گونه لۀمخلوط، معاداز تحلیل عددي در فضاي مـورد منظور ارزیابی نتایج حاصل به

. پذیرفت صورتمطالعه، آزمایش تجربی به شرح ذیل روي دیـوار در CR-39ساز حالت جامد آشکار 21حدود

ي هـا در محفظـه متر قرار داده شـد ایـن آشکارسـازها 40طولمتـر قـرار داده میلـی 35متر و ارتفاع میلی 50اي به قطر استوانه

، بـراي رطوبـت در برابراثر بودن و بیدلیل استحکام بهشدند و آشکارساز مـورد نظـر در هنگـام .نددکار مورد نظر انتخاب شمحیط، ذرات آلفاي تولیدشده ناشی از قرار داده شدن در هواي

گـذارد میاز خود بر جاي ) شیار(صورت رد پا گاز رادون را بهــیمی و ــه روش الکتروش ــور ب ــس از ظه ــه پ ــتفاده از ک ــا اس ب

آشکارسازها .یت و شمارش خواهد بودمیکروسکوپ، قابل رؤبـراي بـزرگ ، سپس آشکارسـازها دآوري ش ماه جمع 2بعد از

در ،ن اثر و انجام خورش شیمیایی براي مدت پنج ساعتودنمخـورش درجه تحـت 75و در دماي NaOHنرمال 6محلول وشـو داده و شسـت مقطـر را بـا آب ها آن سپس .ه شدقرار داد

شـمارش و کالیبراسـیون . شـمارش شـود خشک کرده تا آمادة .توسط سازمان انرژي اتمی ایران انجام گرفت ها نمونه

نتایج .3 يط مـرز یمـورد مطالعـه، مطـابق شـرا يفضـا ۀیـ ل اولیبا تحل

فضـا يبـر رو يا هیـ چ گونـه تهو یکـه هـ یطیالذکردر شرا فوقمدنظر ها رد و صرفاً سهم نفوذ هوا از درب و پنجرهیصورت نگ

مطـابق رادون یبراساس کسـر جرمـ رادونع یج توزینتا ،باشد .خواهد بود) 2(شکل

)هیبدون تهو(رادون یتراز کسر جرم یمنحن: )2(شکل

KgBq 191075.1

Dow

nloa

ded

from

rsm

.kas

hanu

.ac.

ir at

16:

14 +

0330

on

Thu

rsda

y Ja

nuar

y 30

th 2

020

[ D

OI:

10.2

2052

/3.2

.15

]

Page 5: Z ] Ê] ne lËZf¿ È ËZ¬» ÁÄf ]ÉZ § { Ê¿| »ÉZŹ ´]M YÃ| fÀ»½Á{Y ...rsm.kashanu.ac.ir/article-1-118-fa.pdf · t /  y {ʸ¸¼·Y¾Ì]ÉZÅÄÌ ÂeÁcY ¬»Ä¯É

19 ... هاي معدنی در فضاي بسته و مقایسۀ نتایج بررسی توزیع گاز رادون منتشرشده از آبگرم 2جلد سوم، شماره

.ارائه شده است) 3(توسط شکل رادونن غلظت یهمچن

رادون یع غلظت مولیتراز توز یمنحن: )3(شکل

ن یشتریب ،گردد مین اشکال مالحظه یگونه که از ا همانبوده و با توجه به ها در محدودة سطح حوضچه رادونغلظت

در کل رادونع گاز یتوز(steady state) ا بودن محاسبات یپا Bq/m34380 آنکنواخت و مقدار متوسط یباً یفضا تقر

.)4شکل (است

منحنی تغییرات کسرجرمی رادن نسبت به ارتفاع فضا ):4(شکل

بـا CR-39آمـده از آشکارسـازهاي دسـت همچنین نتایج بهضاي مورد مطالعه در جـدول در فها آن توجه به موقعیت نصب

عـددي سـازي شبیهاز مقادیر حاصل ده است که باشه ارائ) 1( . در نقاط مذبور مورد مقایسه قرارگرفته است

د، غلظت گاز شو مینیز مشاهده ) 5(گونه که در شکل همانرادن سنجیده شده توسط آشکارسازها، غیر از برخی نقاط مانند

رودي که الگوي جریان متغییـري دارد، در نواحی مقابل درب و

از لتطابق مناسب بین نتایج تجربی و مقادیر حاص نواحیسایر .دهد مینشان سازي شبیه

نتایج تجربی و مقادیر عددي ۀمقایس: )5(شکل

مقادیر عددي و نتایج تجربی مقایسۀ: 1جدول

مختصات گرهx

مختصات z

نتایج عددي Bq/m3

نتایج تجربی Bq/m3

1 -20.00 1.20 4512.90 4543.22 2 -18.00 1.22 4464.98 4503.99 3 -16.00 1.23 4467.01 4490.92 4 -14.00 1.25 4429.87 4471.31 5 -12.00 1.27 4414.80 4458.23 6 -10.02 1.27 4415.75 4451.70 7 -8.04 1.27 4401.31 4432.09 8 -6.02 1.27 4348.66 4399.40 9 -3.97 1.27 4325.96 4379.79 10 -1.94 1.27 4314.47 4334.03 11 -0.35 1.27 4298.86 4320.96 12 0.84 1.27 4286.99 4307.88 13 2.83 1.27 4275.13 4301.35 14 5.24 1.27 4261.37 4281.74 15 7.64 1.27 4241.37 4268.66 16 10.02 1.27 4244.12 4255.59 17 12.00 1.27 4251.61 4255.59 18 14.00 1.25 4203.23 4222.90 19 16.00 1.23 4155.17 4203.29 20 18.40 1.21 4177.78 4196.75 21 20.00 1.20 4212.02 4196.75

يریگ جهیو نت بحث .4ـ توز ســازي شــبیهۀیاولمطالعـات ن گــاز یــع رادون و غلظــت ای

کـه یطیشـرا در،نیسرع مسـقف یآبگـرم معـدن استخریدرفضاو صرفاً سهم نفوذ نگرفته انجامفضا يبر رو يا هیه تهوگون چیه

ــره ــوا از درب و پنج ــا ه ــد ه ــدنظر باش ــورت پذ ،م ــیص ه رفتمقـادیر عـددي حـاکی از بـا انطباق مناسب نتایج تجربی .است

Dow

nloa

ded

from

rsm

.kas

hanu

.ac.

ir at

16:

14 +

0330

on

Thu

rsda

y Ja

nuar

y 30

th 2

020

[ D

OI:

10.2

2052

/3.2

.15

]

Page 6: Z ] Ê] ne lËZf¿ È ËZ¬» ÁÄf ]ÉZ § { Ê¿| »ÉZŹ ´]M YÃ| fÀ»½Á{Y ...rsm.kashanu.ac.ir/article-1-118-fa.pdf · t /  y {ʸ¸¼·Y¾Ì]ÉZÅÄÌ ÂeÁcY ¬»Ä¯É

2جلد سوم، شماره ایمانی راد رضا و بهاره آذروند 20

بینی توزیع گـاز رادن در هاي عددي در پیش کارآمد بودن روشي اهـ با توجه به قابل اطمینـان بـودن روش .استفضاهاي بسته

ي هـا ها در مدلینگ فضـا هزینه بودن این روش و کم سازي شبیه هاي عددي ي آبگرم معدنی، اهمیت استفاده از روشها استخر

نظر تعیین توزیـع و غلظـت گـاز از نقطه ها در بررسی این فضاۀ سازي سیستم تهوی بیهگام بعدي ش. گردد میرادون برجسته تر

مدي آن سیستم در کاهش غلظـت رادون مناسب و بررسی کارآ . خواهد بود

مراجع. 5[1] UNSCEAR. United Nations Scientific Committee

on the Effects of Atomic Radiation.sources and effects of ionizing radiation. New York. (2000) 97-105

[2] WHO .World Health Organization. Handbook on indoor radon, a public Health Perspective.Geneva, (2009).

[3] National Canser Registry Irland. Health Risks due to Exposure to Radon in Homes in Irland. Radiological Protection Institute of Irland (2005).

[4] K. Hadad, R.Doulatdar. Indoor radon monitoring in Northern Iran using passive and active measurements.J. Environmental Radioactivity. 95 (2007) 39-52.

[5] ICRP. International Commission on Radiological Protection Statement On Radon, Ref 00/902/09,(2009).

[6] P. Sola, K. Srisuksawad, S. Loaharojanaphand, A.O-Manee ,V. Permnamtip , P. Issarapan ,et al. Radon concentration in air , hot spring Water, and bottled mineral water in one hot spring area in Thailand. J Radioanal Nuclear Chemistry. 279 (2012) 183-187.

[7] D. S.Vinson, T.R.Compbell, A. Vengosh. Radon transfer from groundwaterused in showers to indoor air.Applied Geo chemistry. 23 (2008) 2676-2685.

[8] G. Song, X. Wang, D. Chen, Y. Chen, Contribution of 222Rn-bearing water toindoor radon and indoor air quality assessment in hot spring hotels of Guangdong, China.J. Environmental Radioactivity. 102 (2011) 400-406.

[9] K. Akbari, J. Mahmoudi. Numerical Simulation of Radon Transport and Indoor Air Conditions

Effects.International Journal of Scientific & Engineering Research. 3 (2012) 1-9.

[10] K. Akbari. Impact of radon ventilation on indoor air quality and building energysaving. Malardalen University Press Licentiate Theses. 109 (2009).

[11] R.A. Pitarma, J.E. Ramos, M.E. Ferreira, M.G. Carvalho. Computational fluid dynamics an advanced active tool in environmental management and education.Mamgmot of

Envircnmotal Qualitty.15 (2004) 102 – 110. [12] W. Zhuo, T. Iida, J. Moriizumi, T. Aoyagi and I.

Takahashi.Simulation of the concentrations and distributions of indoor radon and thoron.Radiat Prot Dosimetry. 93 (2000) 357-367.

[13] N. Chauhan, R.P. Chauhan, M.Joshi and T.K. Agarwal.Study of indoor radon distribution using measurements and CFD modeling. Journal of Environmental Radioactivity . 136 (2014) 105-111.

[14] FLUENT 6.3 User's Guide, (2006). [15] K. Hadad, R. Doulatdar. The radionuclide contents

of and their distribution map in water sources in Ardabil province.Report 1699, Ardabil provincial Government. 156 (2006) 72-78

[16] D. S. Vinson, T.R. Compbell, V. Vengosh, Radon transfer from groundwater used in showers to indoor air. Applied Geo chemistry. 23 (2008) 2676-2685.

[17] J. Planinic, Z. Faj, B. Suveljak, V.Radolic.Radon in the spa of Bizovac.J.Radioanalytical and Nuclear Chemistry. 210 (1996) 227-231.

[18] W.W. nazarrof, A.V. nero. Radon and its decay products in indoor air. New York: John weily& sons (1988) 131-157.

Dow

nloa

ded

from

rsm

.kas

hanu

.ac.

ir at

16:

14 +

0330

on

Thu

rsda

y Ja

nuar

y 30

th 2

020

[ D

OI:

10.2

2052

/3.2

.15

]