ارزيابي آهنگ توليد گرماي حاصل از واپاشي هسته هاي پرتوزا در ماگماهاي بستر چشمه‌هاي آب‌گرم محلات، ايران

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

در اين پژوهش ماگما هاي (سنگ هاي آذرين) دربرگيرنده منطقه آب گرم محلات در استان  مركزي با گسترش 300 هكتار مطالعه شد. 20 نمونه مغز سنگ از ماگماهاي بيرون زده تهيه شد. براي تهيه نمونه هاي همگن و يكنواخت بخشي از نمونه ها به وسيله آسياب هاي فكي و گلوله اي تبديل به پودر ريزدانه شدند و پس از خشك  كردن و عبور دادن از مش شماره 40 در ظروف نگين بسته بندي و آب بندي شدند. از همه نمونه هاي سطحي مقطع نازك تهيه و در آزمايشگاه كاني شناسي، كاني هاي موجود در آنها تعيين شد. با استفاده از روش طيف نگاري گاما و آشكارساز فوق خالص ژرمانيومي (HPGe) و سامانه الكترونيكي مربوط، مقدار فعاليت ويژههسته هاي پرتوزاي 226Ra ، 232Th و 40K در نمونه ها تعيين شد. فعاليت ويژههسته هاي پرتوزاي ياد شده در نمونه‌ها به ترتيب در محدوده 22.15 ± 1.34 تا 62.68 ± 3.76، 10.69 ± 1.43 تا 40.55 ± 2.15 و 59.99 ± 5.07 تا 1467.30 ± 17.48 برحسب Bq/kg به دست آمد. همچنين آهنگ گرماي توليد  شده در نتيجه واپاشي ويژههسته هاي پرتوزا براي نمونه ها در محدوده0/69 تا 1/86 برحسب μWm-3 به دست آمد. مقدار گرماي ميانگين توليدي در حجم ده كيلومتر مكعب ماگما 60/13 كيلو وات است و براي افزايش دماي آب چشمه با دبي 35/5 ليتر بر ثانيه از 15 درجه به 100 درجه  سانتي گراد 12/7 كيلو وات انرژي مورد نياز است. بنابراين با توجه به سطح پرتوزايي ماگماهاي اين منطقه و گسترش آن در ژرفاي زمين به‌صورت مخروطي و عمر به نسبت طولاني آنها به نظر مي رسد تأمين گرماي چشمه هاي آب گرم، از راه واپاشي زنجيره هاي واپاشان 238U ،235U و Th 232 و هسته 40K صورت مي گيرد.

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