Анализ на радиоактивността

Радиационните източници, използващи радиоактивни вещества или генератори на радиация, се използват по целия свят за най-различни цели, включително промишлеността, медицината, научните изследвания и образованието. Използва се дори за различни военни цели. Много от тях са запечатани източници, в които радиоактивният материал е плътно затворен или обвързан в подходяща капсула или обвивка. Рисковете, породени от тези източници и материали, варират значително в зависимост от фактори като радионуклиди, физическа и химическа форма и активност. Освен ако не са счупени или не са изтекли, запечатаните източници представляват риск само от външно облъчване. Въпреки това, повредени или изтичащи запечатани източници, както и незапечатани радиоактивни материали, могат да доведат до замърсяване на околната среда и поглъщане на радиоактивни вещества в човешкото тяло.

Рисковете, свързани с употребата на радиоактивни материали, трябва да бъдат ограничени и защитени чрез прилагането на подходящи стандарти за радиационна безопасност. Признавайки необходимостта от поетапен подход към регулаторния контрол на радиационните източници, „План за действие за безопасност на радиационните източници и безопасност на радиоактивните материали“, публикуван от Международната агенция за атомна енергия, призовава за разработването на категоризация.

Целта на получената система за категоризация е да осигури проста и логична система за класифициране на радиоактивните източници според техния потенциал да навредят на човешкото здраве и за класифициране на приложенията, в които тези източници се използват, в отделни категории.

Целта на категоризирането на радиоактивните източници е да се осигури международно хармонизирана основа за вземане на решения, основани на информираност за риска. Предвижда се системата за категоризация да се използва като входни данни за много дейности, свързани с безопасността и сигурността на радиоактивните източници. Те включват:

• Разработване или подобряване на международните стандарти за безопасност
• Разработване или подобряване на националните регулаторни инфраструктури, за да се отговори на условията на дадена държава
• Оптимизиране на решенията относно регулаторните приоритети в рамките на ресурсните ограничения
• Оптимизиране на мерките за сигурност за радиоактивни източници, включително потенциална злоупотреба
• Планиране и реагиране при извънредни ситуации
• Разработване на национални стратегии за подобряване на контрола върху радиоактивните източници.

Радиоактивните източници се използват в широк спектър от приложения, включително промишлеността, медицината, селското стопанство, научните изследвания и образованието, а също така се използват във военни и отбранителни приложения. В рамките на тези различни приложения има редица радионуклиди, форми и количества радиоактивен материал, които трябва да бъдат взети предвид в системата за категоризация. Високоактивните източници, ако не се управляват безопасно или сигурно, могат да причинят сериозни детерминистични ефекти върху индивидите в рамките на кратък период от време, докато нискоактивните източници е малко вероятно да причинят такива ефекти. Следователно системата за категоризация осигурява относително класиране и групиране на ресурси и практики, на които могат да се основават решения.

Най-общо казано, системата за категоризация е важна за решенията, както в ретроспективен смисъл, за да се гарантира, че съществуващите ресурси са поставени под контрол или се държат под контрол, така и в перспективен смисъл, за да се гарантира, че бъдещите ресурси са правилно организирани.

След откриването на радиоактивността са разработени различни техники:

• Анализ на неутронната активация
• Анализ на изотопно разреждане
• Радиометрично титруване
• Радиохроматография
• Радиоимунологичен анализ

Сред тях, техниката за неутронно-активационен анализ е най-разпространената. Тази техника се основава на измерване на радиацията, излъчвана от разпадането на радиоактивни ядра, образувани от неутронно облъчване на материала. Най-подходящият източник на неутрони за този тип приложение обикновено е изследователски реактор. Проби, които могат да бъдат анализирани с този метод, са от много различни области като медицина, хранене, биология, химия, съдебна медицина, околна среда и минно дело.

Анализът на неутронната активация може да се извърши по няколко начина. Това зависи от измервания елемент и съответните нива на радиация, както и от естеството и степента на смущения от други елементи, присъстващи в пробата. Повечето от използваните методи са неразрушителни методи, базирани на откриването на гама-лъчение, излъчвано от облъчения материал след или по време на облъчване.

Неутронно-активационният анализ е високочувствителна техника, използвана за определяне на наличието и количествата на основни, второстепенни и микроелементи в проба от материал. Тази техника се различава от другите методи, тъй като разчита на ядрото на атома и игнорира химичната формула, за разлика от масспектрометрията или хроматографските методи. Тази техника изисква неутронен източник, гама-лъчеви детектори и задълбочено разбиране на това как елементите реагират на неутронно бомбардиране.

Няколко области, в които често се използва анализ на радиоактивност, включват:

• Този метод е предпочитан предимно в научноизследователски и развойни дейности. Около 65 елемента могат да бъдат открити на нива от части на милион до части на трилион или по-ниски. Ако анализираната матрица не става много радиоактивна при активиране от неутрони или ако нежеланата радиоактивност се разпада бързо, групи от микроелементи често могат да бъдат измерени едновременно.
• В криминалистичния анализ този метод има значителен опит в криминалистичния анализ на доказателствени материали. Примерите включват фрагменти от куршуми, остатъци от барут, пластмаса, коса и нокти, както и геоложки материали. Неразрушителното сравняване на материали е едно от основните предимства на тази техника за криминалистиката.
• Високочист силициев диоксид, силиций, алуминий, други материали и съединения, които не образуват дългоживеещи радионуклиди, целулозни въздушни филтри и материали като графит са отлични матрици за високочувствителен неутронно-активационен анализ. Такива материали могат да бъдат облъчвани с часове, за да се определят много елементи на нива под ppb. Силициеви пластини и силициев диоксид, използвани във влакнеста оптика, са сред анализираните проби.
• В областта на радиохимичното разделяне, изключително малки количества от някои елементи (напр. иридий) могат да бъдат измерени с помощта на микровълнови разграждащи съоръжения и прости техники за химическо разделяне.
• В лабораторията за неутронно-активационен анализ, барий, бром, европий, антимон, тербий и уран, както и церий, кобалт, хром, цезий, желязо, лантан, натрий, рубидий, скандий и торий могат да бъдат определени с висока чувствителност в проби от почва, седименти, скали, метали и минерали.
• Източниците на радиоактивност винаги представляват сериозни рискове за околната среда, почвата, въздуха, водата и селскостопанските продукти. Докато необходимите елементи за хранене се вземат от почвата, радиоактивни вещества също се смесват с растенията и следователно с хранителната верига. Познаването на съдържанието на естествени радиоактивни вещества в храните е необходимо, за да се оцени количеството радиация, на което хората са изложени в резултат на консумацията на храни.
• Анализите на радиоактивността обикновено се извършват в твърди храни, като зърнени храни, зеленчуци, млечни продукти и различни потребителски стоки, както и в течни храни, като питейна вода, мляко и течни сосове.
• При анализите на околната среда, анализите на радиоактивността винаги се извършват върху проби от въздух и подобни газове или солена вода, сладка вода и подобни течни проби, както и върху почва, седименти, пясък, фауна, флора, пепел и подобни твърди проби.
• По същия начин, тези анализи са необходими за медицински отпадъци, промишлени отпадъци, хартия, пластмаса и всички видове полимери, които възникват след процеса.

Методът за анализ на неутронна активация се използва широко в контрола и мониторинга на околната среда, анализа на проби от околната среда, химията и материалознанието, археологията, медицината, биологията, анализа на храните, криминалистиката, историята, антропологията, геологията и геохимията, промишлеността, референтните материали и анализа на качеството, както и много други области.

Накратко, анализът на радиоактивността се основава на принципа на преброяване на характерните гама-лъчи, излъчвани от радиоактивни изотопи, получени в резултат на облъчване на ядрата на стабилни атоми в пробата с неутрони, с помощта на детектори с висока резолюция. В резултат на анализа на гама спектрите, получени с преброените гама лъчи, се прави анализ на елементите в пробата. Това е метод за анализ, който позволява определянето на много елементи (30-40 елемента) едновременно под ppm. При подходящи условия, неопределеността при определянето на елементите е на ниво от 0,01 процента.

Нашата организация разполага със силен екип, който следи отблизо развитието в областта на науката и технологиите в света и непрекъснато се усъвършенства. Услугите за анализ на радиоактивност са сред многобройните изследвания, измервания, анализи и оценки, предоставяни на бизнеси в различни сектори.