Yatağan termik santrali emisyon kontrol sistemi boyunca doğal radyonüklid zenginleşmesi

Çalışmada, Yatağan kömür yakıtlı termik santralinden alınan kömür ve çeşitli uçucu kül fraksiyonlarında 238U, 226Ra, 232Th, 40K ve 210Pb konsantrasyonları Canberra HPGe (yüksek saflıklı Germanyum dedektörü) gama spektrometresi ile belirlenmiştir. Uçucu kül örnekleri su ön ısıtıcı, hava ön ısıtıcı ve elektrostatik filtreler olmak üzere termik santralin emisyon kontrol sistemi boyunca toplam 5 farklı noktadan toplanmıştır. Aynı noktadan 3 örnek alınmış, böylece toplam 24 örnek (kömür, dip külü ve uçucu kül) elde edilmiştir. Her örnekleme noktasından toplanan örnek miktarı yaklaşık 1 kg’dır. Çalışma kapsamında elde edilen aktivite konsantrasyonlarının 238U için 155±12 - 451±20 Bq kg-1 , 226Ra için 187±7 - 563±20 Bq kg1 , 232Th için 65±3 - 136±5 Bq kg-1 , 40K için 305±18 - 831±29 Bq kg-1 ve 210Pb için 186±20 - 1153±44 Bq kg-1 arasında değiştiği bulunmuştur. Çalışmada aktivite indeksleri hesaplanmış olup, en düşük aktivite indeksi 2,37 değeri ile su ön ısıtıcı noktasından alınan kül örneklerinde bulunmuştur. Bina materyali olarak bu çalışma kapsamında alınan uçucu kül örnekleri %40’ın altında kullanılırsa, radyolojik sorunlar dış gama radyasyonu açısından göz ardı edilebilir.

Enrichment of natural radionuclides along the emission control system of yatagan thermal coal fired power plant

In this study, fly ash and bottom ash which are generated in Yatagan coal-fired thermal power plant in Mugla, Turkey and coal samples were analyzed by Canberra HPGe (high-purity Germanium detector) gamma ray spectrometry to determine the activity concentration of natural radionuclides such as 238U, 226Ra, 232Th, 40K and 210Pb. Fly ash samples were collected at a total of 5 points along the emission control system of the thermal power plant, namely: the water pre-heater, (economizer), air preheater (LUVO) and the three rows of the electrostatic precipitators (ESP). Triplicate samples were collected from the same point, thus resulting in a total of 24 samples (coal, bottom ash and fly ash). The amount of collected samples was around 1 kg from each sampling point. The range of the activity concentrations obtained in this study were between 155±12 - 451±20 Bq kg-1 for 238U, 187±7 - 563±20 Bq kg-1 for 226Ra, 65±3 - 136±5 Bq kg-1 for 232Th, 305±18 - 831±29 Bq kg-1 for 40K and 186±20 - 1153±44 Bq kg-1 for 210Pb. In this study, the activity index was calculated and the lowest activity index was found in the ash sample taken from water pre-heater point with a value of 2.37. If the building materials were to be prepared from the ash samples which were taken in this study at a proportion below 40%, the radiological issues can be ignored in terms of external gamma radiation.

PDF

___

I. Kula, A. Olgun, Y. Erdogan, V. Sevinc, "Effects of Colemanite Waste, Cool Bottom Ash, and Fly Ash on the Properties of Cement". Cement and Concrete Research, vol. 31, pp. 491-494, 2001.
İ.B. Topçu, M. Canbaz, "Uçucu Kül Kullanımının Betondaki Etkileri". Osmangazi Üniversitesi Müh. Mim. Fak. Dergisi, vol. XIV (2), pp. 11-23, 2001.
T. Yıldız, C. Yıldız, "Soma Termik Santrali Uçucu Kül ve Polipropilen Atıklarının Yeni Bir Malzeme Üretiminde Değerlendirilmesi". Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, vol. 9, pp. 163-169, 2003.
O. Ünal, T. Uygunoğlu, "Termik Santral Atığı Uçucu Külün İnşaat Sektöründe Değerlendirilmesi", Türkiye 14. Kömür Kongresi, 2004, pp. 311-321.
M. Basu, M. Pande, P.B.S. Bhadoria, S.C. Mahapatra, "Potential Fly-Ash Utilization in Agriculture: A Global Review". Progress in Natural Science, vol. 19, pp. 1173-1186, 2009.
K. Kovler, "Legislative Aspects of Radiation Hazards From Both Gamma Emitters and Radon Exhalation of Concrete Containing Coal Fly Ash". Construction and Building Materials, vol. 25, pp. 3404-3409, 2011.
G. Güler, E. Güler, Ü. İpekoğlu, H. Mordoğan, "Uçucu Küllerin Özellikleri ve Kullanım Alanları", Türkiye 19. Uluslararası Madencilik Kongresi ve Fuarı, 2005, pp. 419-423.
M. Tokyay, K. Erdoğdu, "Türkiye Termik Santrallarından Elde Edilen Uçucu Küllerin Karakterizasyonu". Türkiye Çimento Müstahsilleri Birliği, 1998, pp 70.
G. Kaplan, A.B. Gültekin, “Yapı sektöründe uçucu kül kullanımının çevresel ve toplumsal etkiler açısından incelenmesi” International Sustainable Buildings Symposium–ISBS, 2010, pp. 59-64.
A.Y. Çetin, “Yüksek Plastisiteli Kil Zeminlerin Alternatif Malzemeler İle Yüzeysel Zemin Stabilizasyonu”, İstanbul Teknik Üniversitesi, Yüksek Lisans Tezi, 2011, pp 121.
F. Hasani, F. Shala, G. Xhixha, M.K. Xhixha, G. Hodolli, S. Kadiri, E. Bylyku, "Naturally Occurring Radioactive Materials (NORMs) Generated From Lignite-Fired Power Plants in Kosovo". Journal of Environmental Radioactivity, vol. 138, pp. 156-161, 2014.
T. Vaasma, M. Kiisk, T. Meriste, A.H. Tkaczyk, "The Enrichment of Natural Radionuclides in Oil Shale-Fired Power Plants in Estonia - The Impact of New Circulating Fluidized Bed Technology". Journal of Environmental Radioactivity, vol. 129, pp. 133-139, 2014a.
T. Vaasma, M. Kiisk, T. Meriste, A.H. Tkaczyk, "The Enrichment Behavior of Natural Radionuclides in Pulverized Oil Shale-Fired Power Plants". Journal of Environmental Radioactivity, vol. 138, pp. 427-433, 2014b.
T. Vaasma, L. Bityukova, M. Kiisk, B. Ozden, A.H. Tkaczyk, “Behaviour mechanisms and correlation between lead (Pb) and its isotope 210Pb in industrial residue as an indicator for waste characterization” Environmental Technology, vol. 37, pp. 3208-3218, 2016.
N.H. Cutshall, I.L. Larsen, C.R. Orslen, "Direct Analysis of 210Pb in Sediment Samples: Self-Absorption Corrections". Nuclear Instruments and Methods In Physics Research, vol. 206, pp. 309-312, 1983.
G. Xhixha, G.P. Bezzon, C. Broggini, G.P. Buso, A. Caciolli, I. Callegari, S. De Bianchi, G. Fiorentini, E. Guastaldi, F. Mantovani, G. Massa, R. Menegazzo, L. Mou, A. Pasquini, C. Rossi Alvarez, M. Shyti, M.K. Xhixha, "The Worldwide NORM Production and a Fully Automated Gamma-Ray Spectrometer for Their Characterization". Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, vol. 295, pp. 445-457, 2013.
C. Papastefanou, "Escaping Radioactivity from Coal-Fired Power Plants (CPPs) Due to Coal Burning and the Associated Hazards: A Review". Journal of Environmental Radioactivity, vol. 101, pp. 191-200, 2010.
D.G. Coles, R.C. Ragaini, J.M. Ondov, "Behavior of Natural Radionuclides in Western Coal-Fired Power Plants". Environmental Science and Technology, vol. 12, pp. 442-446, 1978.
D.G. Coles, R.C. Ragaini, J.M. Ondov, G.L. Fischer, D. Silberman, B.A. Prentice, "Chemical Studies of Stack Fly Ash From A Coal-Fired Power Plant". Environmental Science and Technology, vol. 13, pp. 455- 459, 1979.
D.J. Karangelos, N.P. Petropoulos, M.J. Anagnostakis, E.P. Hinis, S.E. Simopoulos, "Radiological Characteristics and Investigation of the Radioactive Equilibrium in the Ashes Produced in Lignite-Fired Power Plants". Journal of Environmental Radioactivity, vol. 77, pp. 233-246, 2004.
M. Manolopoulou, C. Papastefanou, "Behavior of Natural Radionuclides in Lignites and Fly Ashes". Journal of Environmental Radioactivity, vol. 16, pp. 261-271, 1992.
Ş. Turhan, "Assessment of the Natural Radioactivity and Radiological Hazards in Turkish Cement and its Raw Materials". Journal of Environmental Radioactivity, vol. 99, pp. 404-414, 2008.
K. Kovler, "Radiological Constraints of Using Building Materials and Industrial ByProducts in Construction". Construction and Building Materials, vol. 23, pp. 246-253, 2009.
N. Damla, U. Cevik, Al. Kopya, A. Celik, N. Celik, R. Van Grieken, "Radiation Dose Estimation and Mass Attenuation Coefficients of Cement Samples Used in Turkey". Journal of Hazardous Materials, vol. 176, pp. 644-649, 2010.
K. Kovler, "Does the Utilization of Coal Fly Ash in Concrete Construction Present A Radiation Hazard?". Construction and Building Materials, vol. 29, pp. 158-166, 2012.
E. Realo, K. Realo, J. Jogi, “Releases of Natural Radionuclides from Oil-Shale Fired Power Plants in Estonia”. Journal of Environmnetal Radioactivity, vol. 33, pp. 77-89, 1996.
Ş. Turhan, İ.H. Arıkan, B. Yücel, A. Varinlioğlu, A. Köse, “Evaluation of the Radiological Safety Aspects of Utilization of Turkish Coal Combustion Fly Ash in Concrete Production”. Fuel, vol. 89, pp. 2528-2535, 2010.
Ş. Turhan, A. Parmaksız, A. Köse, A. Yüksel, İ.H. Arıkan, B. Yücel, “Radiological Characteristics of Pulverized Fly Ashes Produced in Turkish Coal-Burning Thermal Power Plants”. Fuel, vol. 89, pp. 3892-3900, 2010.