Radioaktivitetsanalyse

Strålekilder, der bruger radioaktive stoffer eller strålingsgeneratorer, anvendes over hele verden til en bred vifte af formål, herunder industri, medicin, forskning og uddannelse. Det bruges endda til forskellige militære formål. Mange er lukkede kilder, hvor det radioaktive materiale er tæt indeholdt eller bundet i en passende kapsel eller indkapsling. Risiciene fra disse kilder og materialer varierer meget afhængigt af faktorer som radionuklid, fysisk og kemisk form og aktivitet. Medmindre de er brudt eller lækker, udgør forseglede kilder kun en risiko fra ekstern strålingseksponering. Imidlertid kan brudte eller utætte forseglede kilder, såvel som uforseglede radioaktive materialer, føre til miljøforurening og indtagelse af radioaktive stoffer i menneskekroppen.

Risiciene forbundet med brugen af ​​radioaktive materialer skal begrænses og beskyttes ved anvendelse af passende strålingssikkerhedsstandarder. I anerkendelse af behovet for en trinvis tilgang til regulering af strålingskilder opfordrede "Handlingsplan for sikkerheden af ​​strålingskilder og sikkerheden af ​​radioaktivt materiale", offentliggjort af Den Internationale Atomenergiorganisation, til udvikling af en kategorisering.

Formålet med det resulterende kategoriseringssystem er at tilvejebringe et simpelt og logisk system til rangering af radioaktive kilder efter deres potentiale til at skade menneskers sundhed og til at klassificere de anvendelser, hvor disse kilder anvendes, i separate kategorier.

Formålet med at kategorisere radioaktive kilder er at skabe et internationalt harmoniseret grundlag for risikoinformeret beslutningstagning. Det er tanken, at kategoriseringssystemet vil blive brugt som input til mange aktiviteter relateret til sikkerheden i forbindelse med radioaktive kilder. Disse omfatter:

• Udvikling eller forbedring af internationale sikkerhedsstandarder
• Udvikling eller forbedring af nationale reguleringsinfrastrukturer for at opfylde et lands betingelser
• Optimering af beslutninger om regulatoriske prioriteter inden for ressourcebegrænsninger
• Optimering af sikkerhedsforanstaltninger for radioaktive kilder, herunder potentielt misbrug
• Beredskabsplanlægning og -indsats
• Udvikling af nationale strategier til forbedring af kontrollen over radioaktive kilder.

Radioaktive kilder anvendes i en bred vifte af anvendelser, herunder industri, medicin, landbrug, forskning og uddannelse, og bruges også i militære og forsvarsmæssige applikationer. Inden for disse forskellige anvendelser er der en række radionuklider, former og mængder af radioaktivt materiale, der skal tages i betragtning i kategoriseringssystemet. Højaktive kilder kan, hvis de ikke håndteres sikkert, forårsage alvorlige deterministiske effekter hos individer inden for kort tid, hvorimod lavaktive kilder sandsynligvis ikke vil forårsage sådanne effekter. Kategoriseringssystemet giver derfor en relativ rangordning og gruppering af ressourcer og praksisser, som beslutninger kan baseres på.

Generelt set er kategoriseringssystemet vigtigt for beslutninger, både i en retrospektiv forstand for at sikre, at eksisterende ressourcer bringes under kontrol eller holdes under kontrol, og i en fremadrettet forstand for at sikre, at fremtidige ressourcer er korrekt organiseret.

Siden opdagelsen af ​​radioaktivitet er der blevet udviklet forskellige teknikker:

• Analyse af neutronaktivering
• Isotopfortyndingsanalyse
• Radiometrisk titrering
• Radiokromatografi
• Radioimmunoassay

Blandt disse er neutronaktiveringsanalyseteknikken den mest almindelige. Denne teknik er baseret på måling af den stråling, der udsendes ved henfald af radioaktive kerner dannet ved neutronbestråling af materialet. Den mest egnede neutronkilde til denne type anvendelse er normalt en forskningsreaktor. Prøver, der kan analyseres med denne metode, kommer fra mange forskellige områder såsom medicin, ernæring, biologi, kemi, retsmedicin, miljø og minedrift.

Neutronaktiveringsanalyse kan udføres på flere måder. Dette afhænger af det element, der skal måles, og de tilsvarende strålingsniveauer, samt arten og omfanget af interferens fra andre elementer, der er til stede i prøven. De fleste af de anvendte metoder er ikke-destruktive metoder baseret på detektion af gammastråling udsendt af det bestrålede materiale efter eller under bestråling.

Neutronaktiveringsanalyse er en yderst følsom teknik, der bruges til at bestemme tilstedeværelsen og mængden af ​​​​hoved-, mindre og sporstoffer i en materialeprøve. Denne teknik adskiller sig fra andre metoder ved, at den er afhængig af atomkernen og ignorerer den kemiske formulering, i modsætning til massespektrometri eller kromatografiske metoder. Denne teknik kræver en neutronkilde, gammastråledetektorer og en grundig forståelse af, hvordan elementer reagerer på neutronbombardement.

Et par områder, hvor radioaktivitetsanalyse almindeligvis anvendes, omfatter:

• Denne metode foretrækkes primært i forsknings- og udviklingsstudier. Omkring 65 grundstoffer kan detekteres i niveauer fra dele per million til dele per billion eller lavere. Hvis den matrix, der skal analyseres, ikke bliver særlig radioaktiv, når den aktiveres af neutroner, eller hvis den uønskede radioaktivitet henfalder hurtigt, kan grupper af sporstoffer ofte måles samtidigt.
• Inden for retsmedicinsk analyse har denne metode betydelig erfaring med retsmedicinsk analyse af bevismaterialer. Eksempler omfatter kuglefragmenter, krudtrester, plastik, hår og negle og geologiske materialer. Ikke-destruktiv sammenligning af materialer er en af ​​de største fordele ved denne teknik inden for retsmedicin.
• Højrent silica, silicium, aluminium, andre materialer og forbindelser, der ikke danner langlivede radionuklider, celluloseluftfiltre og materialer som grafit er fremragende matricer til analyse af højfølsom neutronaktivering. Sådanne materialer kan bestråles i timevis for at bestemme mange grundstoffer på niveauer under ppb. Siliciumwafere og siliciumdioxid, der anvendes i fiberoptik, er blandt de analyserede prøver.
• Inden for radiokemiske separationer kan ekstremt lave mængder af visse grundstoffer (f.eks. iridium) måles ved hjælp af mikrobølgefordøjelsesfaciliteter og simple kemiske separationsteknikker.
• I neutronaktiveringsanalyselaboratoriet kan barium-, brom-, europium-, antimon-, terbium- og uranelementer samt cerium-, kobolt-, krom-, cæsium-, jern-, lanthan-, natrium-, rubidium-, scandium- og thoriumelementer bestemmes med høj følsomhed i jord-, sediment-, bjergarts-, metal- og mineralprøver.
• Radioaktivitetskilder udgør altid alvorlige risici for miljøet, jord, luft, vand og landbrugsprodukter. Mens de nødvendige elementer til næring tages fra jorden, blandes radioaktive stoffer også i planterne og dermed i fødekæden. Det er nødvendigt at kende indholdet af naturlige radioaktive stoffer i fødevarer for at kunne vurdere den mængde stråling, som mennesker udsættes for som følge af indtagelse af fødevarer.
• Radioaktivitetsanalyser udføres almindeligvis i faste fødevarer, såsom korn, grøntsager, mejeriprodukter og forskellige forbrugsvarer, og i flydende fødevarer, såsom drikkevand, mælk og flydende saucer.
• I miljøanalyser udføres radioaktivitetsanalyser altid på luft- og lignende gasprøver eller saltvands-, ferskvands- og lignende flydende prøver, samt jord-, sediment-, sand-, fauna-, flora-, aske- og lignende faste prøver.
• Ligeledes er disse analyser nødvendige for medicinsk affald, industriaffald, papir, plast og alle polymertyper, der opstår efter processen.

Neutronaktiveringsanalysemetoden er meget anvendt inden for miljøkontrol og -overvågning, analyse af miljøprøver, kemi og materialevidenskab, arkæologi, medicin, biologi, fødevareanalyse, retsmedicin, historie, antropologi, geologi og geokemi, industri, referencematerialer og kvalitetskontrolanalyse og mange andre områder.

Kort fortalt er radioaktivitetsanalyse baseret på princippet om at tælle de karakteristiske gammastråler, der udsendes af radioaktive isotoper opnået som følge af bestråling af kernerne i stabile atomer i prøven med neutroner ved hjælp af højopløsningsdetektorer. Som et resultat af analysen af ​​gammaspektrene opnået med de optalte gammastråler foretages analysen af ​​​​grundstofferne i prøven. Det er en analysemetode, der muliggør bestemmelse af mange grundstoffer (30-40 grundstoffer) på samme tid under ppm. Under egnede forhold er usikkerheden i elementbestemmelsen på niveauet 0,01 procent.

Vores organisation har en stærk stab, der nøje følger udviklingen inden for videnskab og teknologi i verden og konstant forbedrer sig. Radioaktivitetsanalysetjenester er blandt de mange test-, måle-, analyse- og evalueringsundersøgelser, der leveres til virksomheder i forskellige sektorer.