Potansiyel jeotermal kaynaklar için radyojenik ısı üretiminden sıcak kuru kayanın belirlenmesi ve Isparta-Yakaören örneği

Yıl 2020, Cilt: 26 Sayı: 6, 1170 - 1177, 13.11.2020

Nurten Ayten Uyanık Hatice Büşra Kurt Osman Uyanık

Öz

Jeotermal sistem, enerji açısından önemli bir kaynaktır. Enerji ihtiyacı yüksek olan ülkelerde “sıcak kuru kaya” kavramı daha da önem kazanmaktadır. Bu çalışmada radyoaktif verilerden yararlanarak sıcak kuru kaya niteliği taşıyabilecek yapı araştırması yapılmıştır. Bu amaçla gama-ışın spektrometre cihazı ile Isparta-Yakaören civarında uzun ömürlü doğal radyoaktif elementler olan K, U ve Th konsantrasyon verileri elde edilmiştir. Çalışma alanında 362 farklı noktada yerinde spektrometrik ölçümler yapılmıştır. Bu ölçümler sonucunda elde edilen U, Th ve K konsantrasyon değerleri kullanılarak radyojenik ısı üretim değerleri hesaplanmıştır. Daha sonra çalışma alanı için U, Th, K konsantrasyon ve radyojenik ısı üretim haritaları oluşturulmuştur. Haritalar yorumlanarak çalışma alanı jeotermal potansiyeli açısından tartışılmıştır. Çalışma alanındaki trakiandezit, tüf ve alüvyona ait ortalama radyojenik ısı üretimi sırasıyla 6.5 μW/m3, 4.2 μW/m3 ve 3.8 μW/m3 olarak elde edilmiştir. Çalışma alanında özellikle trakiandezit kayasının yüksek ısı üretiminden ve bu kayacın geçirimsiz olması durumunda sıcak kuru kaya jeotermal kaynağı olarak geliştirmek için bir potansiyele sahip olabileceği düşünülmektedir.

Anahtar Kelimeler

Uranyum, Toryum, Potasyum, Sıcak kuru kaya, Haritalar

Kaynakça

• [1] Birch F. Heat from Radioactivity, in Nuclear Geology. 1nd ed. New York, USA, Wiley, 1954.
• [2] Raybach L. “Radioactive heat production in rocks and its Relation to other petrophysical parameters”. Pure and Applied Geophysics, 114(2), 309-317, 1976.
• [3] Aydin I, Karat HI, Kocak A. “Curie point depth map of Turkey”. Geophysical Journal International, 162, 633-640, 2005.
• [4] Aydın İ, Aydoğan MS, Oksum E, Koçak A. “An attempt to use aerial gamma-ray spectrometry results in petrochemical of the volcanic and plutonic associations of central anatolia (Turkey)”. Geophysical Journal International, 167, 1044-1052, 2006.
• [5] Aydın İ. “Orta Anadolu Uranyum Aramaları Havadan Gamma Ray Spektrometre Etüdü Raporu”. Maden Tetkik ve Arama, Ankara, Türkiye, Bilimsel Rapor, 9146, 1990.
• [6] Uyanık NA, Uyanık O, Gür F, Aydın İ. “Natural radioactivity of bricks and brick material in the Salihli-Turgutlu area of Turkey”. Environmental Earth Sciences, 68(2), 499-506, 2013a.
• [7] Uyanik NA, Öncü Z, Uyanik O, Bozcu M, Akkurt I, Günoglu K, Yagmurlu F. “Distribution of natural radioactivity from 40K radioelement in volcanics of Sandıklı-Suhut (Afyon) area”. Acta Physica Polonica A, 128(2-B), B438-440, 2015a.
• [8] Uyanik NA, Öncü Z, Uyanik O, Akkurt İ. “Determination of Natural Radioactivity from 232Th with Gamma-Ray Spectrometer in Dereköy-Yazır (Southwestern Anatolia)”. Acta Physica Polonica A, 128(2-B), B441-442, 2015b.
• [9] Uyanik NA, Akkurt İ, Uyanik O. “A ground radiometric study of uranium, thorium and potassium in Isparta, Turkey”. Annals of Geophysics, 53(5-6), 25-30, 2010.
• [10] Uyanık NA. Isparta Alkali Volkanitlerinin Radyometrik ve Manyetik Yöntemlerle İncelenmesi. Doktora Tezi, Süleyman Demirel Üniversitesi, Isparta, Türkiye, 2011.
• [11] Akkurt İ, Uyanık NA, Uyanık O, Gunoglu K, Mavi B. “Natural Radioactivity in some geological samples in Isparta (Turkey)”. Arab Journal of Nuclear Sciences and Applications, special issue, 353-358, 2011.
• [12] Uyanık NA, Uyanık O, Akkurt İ. “Micro-zoning of the natural radioactivity levels and seismic velocities of potential residential areas in volcanic fields: the case of Isparta (Turkey)”. Journal of Applied Geophysics, 98, 191-204, 2013b.
• [13] Coşkun A, Çetin B. “Determination of the natural radioactivity level of Amasya Şeyhcui region”. Acta Physica Polonica A, 130, 309-310, 2016.
• [14] Bolat B, Öner F, Çetin B. “Assessments of natural radioactivity concentration and radiological hazard indices in surface soils from the Gözlek Thermal SPA (Amasya-Turkey)”. Acta Physica Polonica A, 132(3-II), 1200-1202, 2017.
• [15] Yıldız-Yorgun N, Gür-Filiz F, Özdemir OF. “Determining radiological hazards due to the natural radioactivity in building materials used in Van Turkey”. Fresenius Environmental Bulletin, 27(6), 4448-445, 2018.
• [16] Akingboye AS, Ademila O. “In situ natural radioactivity and radiological hazard assessments of granite gneiss outcrops in parts of the southwestern basement complex of Nigeria”. Journal of Natural Hazards and Environment, 5(2), 1-11, 2019.
• [17] Günay O, Aközcan S, Kulalı F. “Measurement of indoor radon concentration and annual effective dose estimation for a university campus in Istanbul”. Arabian Journal of Geosciences, 12(5), 171-178, 2019.
• [18] Günay O, Abamor E. “Environmental radiation dose rate arising from patients of PET/CT”. International Journal of Environmental Science and Technology, 16, 5177-5184, 2019.
• [19] Rybach L, Cermak V. Radioactive Heat Generation in Rocks, Numerical Data and Functional Relationships in Sciences and Technology. New Series Berlin-Heidelberg-NewYork, USA, Springer-Verlag, 1982.
• [20] Rybach L, Buntebarth G. “The variation of heat generation, density and seismic velocity with rock type in the continental lithosphere”. Tectonophysics, 103, 335-344, 1984.
• [21] Taylor SR, McLennan SM. The Continental Crust; Its Composition and Evolution; An Examination of the Geochemical Record Preserved in Sedimentary Rocks. London, England, Blackwell, Oxford, 1985.
• [22] Akın U, Çiftçi Y. “Kırşehir masifi'nin ısı akısı ve radyojenik ısı üretiminin jeolojik kaynakları”. MTA Dergisi, 143, 53-73, 2011.
• [23] Clauser C. Radiogenic Heat Production of Rocks. 2nd Ed. Dordrecht, Holland, Springer, 2011.
• [24] Cırmık A. “Examining the crustal structures of eastern Anatolia, using thermal gradient, heat flow, radiogenic heat production and seismic velocities (Vp and Vs) derived from Curie Point depth”. Bollettino di Geofisica Teorica ed Applicata, 59(2), 117-134, 2018.
• [25] Veikkolainen T, Kukkonen IT, Näslund J-O. “Radiogenic heat production analysis of fennoscandian shield and adjacent areas in Sweden”. Geophysical Journal International, 218(1), 640-654, 2019.
• [26] Akın U, Ulugergerli EU, Kutlu S. “Türkiye jeotermal potansiyelinin ısı akısı hesaplamasıyla değerlendirilmesi”. MTA Dergisi, 149, 205-214, 2014.
• [27] Şimşek Ş, Mertoğlu O, Bakır N, Akkuş İ, Aydoğdu Ö. “Geothermal energy utilization development and projections-country update report 2000-2004 of Turkey”. Proceedings World Geothermal Congress, Antalya, Türkiye, 24-29 April, 2015.
• [28] Robinson ES, Potter RM, McInterr BB. “A Preliminary Study of The Nuclear Subterrene”. Los Alamos National Laboratory Report, LA-4547, Los Alamos, New Mexico, 1971.
• [29] Wang AD, Sun ZX, Hu BQ, Liu JH, Liu CD. “Guangdong, a potential province for developing hot dry rock geothermal resource”. Applied Mechanics and Materials, 492, 583-585, 2014.
• [30] Sun Z, Wang A, Liu J, Hu B, Chen G. “Radiogenic heat production of granites and potential for hot dry rock geothermal resource in guangdong province, Southern China”. Proceedings World Geothermal Congress Melbourne, Australia, 19-25 April 2015.
• [31] Yüncü H, Kakaç S. Temel Isı Transferi. Ankara, Türkiye, Bilim Yayıncılık, 1999.
• [32] Göktürkler G. “Yerbilimlerinde, ısı transferi modellemesi: kararlı-hal kondüktif ısı iletimi”. Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Fen ve Mühendislik Dergisi, 4(3), 67-80, 2002.
• [33] Ashwal LD, Morgan P, Kelley SA, Percival JA. “Heat production in an archean crustal profile and implications for heat flow and mobilization of heat-producing elements”. Earth and Planetary Science Letters, 85, 439-174, 1987.
• [34] Rybach L, Buntebarth G. “Relationships between the petrophysical properties density, seismic velocity, heat generation, and mineralogical constitution”. Earth and Planetary Science Letters, 57, 367-376, 1982.
• [35] Rybach L. Determination of Heat Production Rate. Editors: Hanel R, Stegena L. Handbook of Heat Flow Density Determination, 125-142, Dordrecht, Holland, Kluwer, 1988.
• [36] Clauser C. “Heat transport processes in the earth’s crust”. Surveys in Geophysics, 30, 163-191, 2009.
• [37] Hazma VM, Beck AE. “Terrestrial heat flow, the neutrino problem, and a possible energy source in the core”. Nature, 240(5380), 343-344, 1972.
• [38] Emsley J. The Elements. London, England, Oxford Clarendon Press, 1989.
• [39] Gutnic M, Monod O, Poisson A, Dumont JF. Geologie des Taurides Occidentales (Turquie). Memoires de la Societe Geologique de France, Nouvelle Serie: 58, 2, 137, Paris, France, 1979.
• [40] Poisson A. “Evolution paleogeographique des massifs des Beydağları at du Susuz da”. VI. Colloquium on Geology of Aegean Region, İzmir, Turkey, 19 September-4 October 1977.
• [41] Yılmaz K. “Geochemistry of ultramafic, mafic, and felsic xenoliths from the Gölcük (Isparta, SW Turkey) alkali rocks: genetic relationship with arc magmas”. Arabian Journal of Geosciences, 12 (306), 1-16, 2019.
• [42] UNSCEAR United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation. “Sources, effects and risks of ionizing radiation. Report to the General Assembly with Annex B: Exposures from Natural Sources of Radiation”. United Nations, New York, USA, Scientific Report, 2000.