شبیه‌سازی برهمکنش‌های بین نوترون‌های تولید شده از سنگ‌های پیزوالکتریک و محیط اطراف در هنگام زلزله

Abstract

بسیاری از مطالعات نشان داده‌اند که در هنگام زلزله، شکستگی سنگ‌های پیزوالکتریک مانند گرانیت باعث تابش ذرات اتمی/هسته‌ای به درون پوستۀ زمین می‌شود. با کمک یک کد شبیه‌سازی MCNPX، ما قبلاً مقدار و انرژی ذرات اتمی/هسته‌ای ایجاد شده و برهمکنش‌های احتمالی بلوک‌های پیزوالکتریک تحت تنش را مطالعه کرده‌ایم. در این تحقیق، با استفاده از کد PACE4، ما برهمکنش بین نوترون‌های ایجاد شده از سنگ‌های پیزوالکتریک تحت تنش و عناصر گرانیت به علاوه عناصر سیالات پرکننده شکستگی‌ها مانند آب، هوا، متان و CO2 را جهت مطالعۀ سازوکار چنین واکنش‌هایی و یافتن عناصر جدیدی که ممکن است تولید شوند، شبیه‌سازی کردیم. نتایج نشان می‌دهد که واکنش‌های هسته‌ای مرکب مانند همجوشی/شکافت/پراکندگی غیرکشسان ممکن است رخ دهد که منجر به آزاد شدن انرژی از اعماق زمین در مناطق لرزه‌خیز می‌شود. علاوه‌بر‌این، فعل و انفعالات هسته‌ای مرکب ناشی از اثر پیزوالکتریک، می‌تواند برخی رادیوایزوتوپ‌ها و نیز عناصر پایدار مانند کربن (C)، اکسیژن (O)، هیدروژن (H) و نیتروژن (N) را در بافت سنگ گرانیتی یا داخل سیالات پرکنندۀ شکست ایجاد کند و زنجیرۀ حیات و/یا زنجیرۀ هیدروکربنی (نفت و گاز) را در داخل پوستۀ زمین در مناطق لرزه‌خیز فعال کند. همچنین می‌تواند منجر به تولید گاز CO2 شود. علاوه‌بر‌این، در این فرایند ممکن است عناصر جدیدی مانند Al، Mg و غیره نیز در بافت سنگ‌های گرانیتی تولید شوند. همچنین، ما دریافتیم که افزایش مقدار ذرات هسته‌ای و عناصر پرتوزا در سطح، می‌تواند نشانه‌ای از یک زلزله درحال وقوع باشد. علاوه‌بر‌این، پدیدۀ جذب نوترون(neutron capturing) ممکن است بین نوترون ها و هسته‌های هیدروژن آب زیرزمینی اتفاق بیفتد و باعث تولید دوتریوم شود. در نتیجه، افزایش مقدار دوتریوم پایدار در آب اطراف مناطق لرزه خیز می‌تواند یک پیش نشانگر زلزله باشد.