Neděle, 27 září
Shadow

Radiační laboratoř na kolech

Britský ústav National Physical Laboratory (NPL) a Loughborough University představily demonstrační mobilní radiochemickou laboratoř, která může být snadno přemístěna do cílové lokality. První výsledky přímo z terénu mají přijít v tomto roce.

Fotografie pojízdné laboratoře z jejího oficiálního představení. (Zdroj: Neimagazine.com)
Fotografie pojízdné laboratoře z jejího oficiálního představení. (Zdroj: Neimagazine.com)

Práce při likvidaci vysloužilých jaderných zařízení, jejich budov a kontaminované půdy závisí na přesném stanovení aktivity konkrétních radioizotopů zastoupených v materiálech, s nimiž se pracuje. Jen pokud je toho dosaženo, je možné provést demolici a nakládání s odpadem bezpečně a podle předpisů stanovených pro danou lokalitu.

Vybavení a kvalifikovaný personál pro komplexní měření potřebné při likvidaci jaderných zařízení bývá soustředěn v několika specializovaných analytických laboratořích a v důsledku jejich přehlcení prací mohou být čekací doby na výsledky i několik měsíců. Navíc tyto specializované laboratoře bývají často daleko od místa sběru vzorků, což přináší časově náročné povolovací a administrační procesy pro přepravu vzorků k analýze.

Protože výsledky měření jsou nutné pro započetí likvidačních prací, může to ve výsledku vést k dlouhým zpožděním, kdy tým pracovníků čeká na analýzu, aby mohl začít s demolicí či odvozem odpadu.

Britský ústav National Physical Laboratory v Teddingtonu spojil své síly s Loughborough University při vývoji řešení výše zmíněných problémů. Díky podpoře Ministerstva pro obchod, inovace a dovednosti a Evropské komise se podařilo představit demonstrační radiochemickou laboratoř, která může působit přímo v místě likvidovaného jaderného zařízení. Odebrané vzorky tak mohou být okamžitě analyzovány a výsledky se dostanou do rukou vedoucích týmů během hodin a ne týdnů jako při dosavadním postupu. Pokud výsledky ukáží, že je potřeba odebrat další vzorky, může k tomu dojít ihned bez zbytečných průtahů během původního delšího cyklu. Další výhodou mobilní laboratoře je, že může zastoupit laboratoř působící ve výzkumném ústavu při výpadku jejího provozu.

Zvenku sice laboratoř připomíná obyčejný karavan, uvnitř se ale nalézá mnoho přesného vědeckého vybavení. (Zdroj: Neimagazine.com)
Zvenku sice laboratoř připomíná obyčejný karavan, uvnitř se ale nalézá mnoho přesného vědeckého vybavení. (Zdroj: Neimagazine.com)

Uspořádání mobilní radiochemické laboratoře

Vozidlo bylo navrženo Britskou geologickou společností a je v majetku Loughborough University. Zařízení potřebná pro konkrétní analytickou kampaň mohou být velmi rychle vyměněna podle potřeby a vozidlo má nezávislý zdroj energie. Pro obsluhu přístrojů pro analýzu a měření jsou potřeba dva laboranti, kteří mají možnost bezdrátově předávat data k další analýze a zpracování výsledků podpůrnému týmu složenému ze zaměstnanců NPL a Loughborough University.

Vnitřní prostor pojízdné laboratoře je rozdělen na místnost pro přípravu vzorků a druhou místnost s vybavením pro analýzu a měření, kam mohou podle potřeby patřit: spektrometr záření gama s vysokým rozlišením, stolní scintilační detektor, přenosné detektory radonu, elektronový mikroskop a další nejaderné přístroje například pro rentgenovou fluorescenci (XRF), rentgenovou difrakci (XRD) či spektrometrii GC-MS.

Prostor pro přípravu vzorků. (Zdroj: Neimagazine.com)
Prostor pro přípravu vzorků. (Zdroj: Neimagazine.com)

Automatizovaná radiochemie

Mobilní laboratoř se stala reálnou záležitostí až v posledních pěti až deseti letech s nástupem automatizované radiochemie.

Některé radioanalýzy mohou být velice časově náročné, protože je při nich potřeba použít různé techniky, aby byly rozlišeny jednotlivé radionuklidy nacházející se v komplexních matricích odebraných ze životního prostředí. Některé radionuklidy sice mohou být detekovány přímo ve vzorku jako třeba Cs-137 a Co-60, které emitují gama záření o vysoké energii, ale jiné je nutné před samotným měřením chemicky separovat ze vzorku (např Sr-90 a některé izotopy uranu a plutonia). To může laborantům zabrat i několik dní a vyžaduje to vysoce kvalifikovaný personál.

Pro tento problém se ale nabízí potenciální řešení. Americká společnost NorthStar Engineered Technologies vyvinula pro americké letectvo speciální přenosný přístroj určený pro analýzu vzorků odebraných ze životního prostředí. Toto zařízení používá měniče iontů (též ionexy, vysokomolekulární látky s dostatečnou pórovitostí, které nesou na povrchu náboj) k separaci jednotlivých částic, která díky tomu může být hotova i jen do jedné hodiny. Přístroj může být nastaven tak, aby prošel velké množství vzorků a zjišťoval v nich přítomnost jednoho konkrétního radionuklidu, nebo tak, aby při procházení každého vzorku kontroloval tři nebo čtyři konkrétní látky.

Ústav NPL spolupracuje se svým německým ekvivalentem PTB na vývoji a ověření přístroje specializovaného na typické vzorky zkoumané při likvidaci jaderných zařízení a rekultivaci jejich lokalit. Oba ústavy zatím stojí před mnoha problémy, které musí vyřešit (jedním z hlavních je postup přípravy vzorků), ale výsledky jsou slibné.

Největším problémem při přípravě vzorků je převod materiálu v podobě pevných matric (půda, cihly, beton) do roztoků pro následnou analýzu. Jiným způsobem totiž není možné měřit radionuklidy emitující čistě alfa nebo beta záření. Rychlý a opakovatelný postup je zásadní pro zavedení běžně dostupného vybavení pro přípravu vzorků pro rentgenovou fluorescenci. Příkladem takového zařízení je Katanax K2, který používá lithio boritou a metaboritou fúzi probíhající při zhruba 1000 °C pro rozpuštění křemičitých (a jiných těžko rozpustných matric) během jednoho 20minutového kroku namísto opakované extrakce za pomoci agresivních a toxických reagentů jako hydrofluorová a perchlorová kyselina.

Radiochemická laboratoř. (Zdroj: Neimagazine.com)
Radiochemická laboratoř. (Zdroj: Neimagazine.com)

Osvobození kapalinové scintilační spektrometrie od kalibrace

Kapalinová scintilační spektrometrie je užitečná a velmi známá technika pro měření radioaktivity (obzvláště radionuklidů emitujících záření beta – např. C-14 a Sr-90), ale má nevýhodu v podobě časově náročné přípravy a kalibrování přístroje. Navíc většina komerčních přístrojů má zabudovaný kalibrační zářič, který je nezbytný pro proces měření, ale který může způsobit nepříjemnosti s regulačním úřadem kvůli jeho převážení mezi licencovanými jadernými lokalitami.

Současný projekt financovaný Evropskou komisí se na tento problém zaměřil a pracuje na vývoji nového typu kapalinového scintilačního počítače za použití takzvané techniky Triple-to-Double Coincidence Ratio (TDCR) sloužící k určení aktivity vzorků. Díky této technice se přístroj obejde bez časově náročné kalibrace a vestavěného zářiče. Výsledkem projektu je nový miniaturní TDCR počítač, který je vhodný pro použití v mobilních laboratořích, obchodně je znám jako HIDEX.

První terénní měření

Další práce jsou na bedrech NPL a Loughborough University, které pracují na rozvoji nových měřicích technik, které by mohly být zahrnuty do jejich pojízdné laboratoře. Jejich cílem je v tomto roce provést první měření v terénu a ukázat výhody svého konceptu. Doufají, že jejich pojízdná laboratoř bude přijata jaderným průmyslem a dále rozvinuta za pomoci partnerů do prospěšného zařízení, které nechce konkurovat velkým nemobilním laboratořím zvládajícím o mnoho více vzorků zároveň, ale které chce podpořit specifické projekty.

Zdroj: Neimagazine.com

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Tato stránka používá Akismet k omezení spamu. Podívejte se, jak vaše data z komentářů zpracováváme..