تجزیه و تحلیل رادیواکتیویته

تجزیه و تحلیل رادیواکتیویته

منابع تابش، با استفاده از مواد رادیواکتیو یا مولدهای تابش، در سراسر جهان برای اهداف متنوعی از جمله صنعت، پزشکی، تحقیقات و آموزش مورد استفاده قرار می‌گیرند. حتی برای مقاصد مختلف نظامی نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد. بسیاری از آنها چشمه‌های مهر و موم شده هستند که در آنها ماده رادیواکتیو به طور محکم در یک کپسول یا محفظه مناسب محصور شده یا محصور شده است. خطرات ناشی از این منابع و مواد بسته به عواملی مانند رادیونوکلئید، شکل و فعالیت فیزیکی و شیمیایی بسیار متفاوت است. مگر اینکه شکافی در آنها ایجاد شود یا نشتی داشته باشند، منابع آب‌بندی شده فقط از طریق قرار گرفتن در معرض تابش خارجی خطر ایجاد می‌کنند. با این حال، منابع آب‌بندی شده‌ی شکسته یا نشتی‌دار، و همچنین مواد رادیواکتیو آب‌بندی نشده، می‌توانند منجر به آلودگی محیط زیست و ورود مواد رادیواکتیو به بدن انسان شوند.

تجزیه و تحلیل رادیواکتیویته

خطرات مرتبط با استفاده از مواد رادیواکتیو باید با اعمال استانداردهای مناسب ایمنی در برابر تشعشع محدود و محافظت شود. با توجه به نیاز به یک رویکرد گام به گام برای کنترل نظارتی منابع تابش، «طرح اقدام برای ایمنی منابع تابش و ایمنی مواد رادیواکتیو» که توسط آژانس بین‌المللی انرژی اتمی منتشر شده است، خواستار تدوین یک طبقه‌بندی شد.

هدف از سیستم طبقه‌بندی حاصل، ارائه یک سیستم ساده و منطقی برای رتبه‌بندی منابع رادیواکتیو بر اساس پتانسیل آنها برای آسیب رساندن به سلامت انسان و طبقه‌بندی کاربردهایی است که این منابع در آنها به دسته‌های جداگانه استفاده می‌شوند.

هدف از طبقه‌بندی منابع رادیواکتیو، فراهم کردن مبنایی هماهنگ در سطح بین‌المللی برای تصمیم‌گیری آگاهانه در مورد ریسک است. پیش‌بینی می‌شود که این سیستم طبقه‌بندی به عنوان ورودی بسیاری از فعالیت‌های مرتبط با ایمنی و امنیت منابع رادیواکتیو مورد استفاده قرار گیرد. این موارد عبارتند از:

  • توسعه یا بهبود استانداردهای ایمنی بین‌المللی
  • توسعه یا بهبود زیرساخت‌های نظارتی ملی برای برآورده کردن شرایط یک کشور
  • بهینه‌سازی تصمیمات در مورد اولویت‌های نظارتی با توجه به محدودیت‌های منابع
  • بهینه‌سازی اقدامات امنیتی برای منابع رادیواکتیو، از جمله سوءاستفاده‌های احتمالی
  • برنامه‌ریزی و واکنش در شرایط اضطراری
  • تدوین استراتژی‌های ملی برای بهبود کنترل منابع رادیواکتیو.

منابع رادیواکتیو در طیف گسترده‌ای از کاربردها از جمله صنعت، پزشکی، کشاورزی، تحقیقات و آموزش و همچنین در کاربردهای نظامی و دفاعی مورد استفاده قرار می‌گیرند. در این کاربردهای مختلف، تعدادی رادیونوکلئید، شکل و مقدار ماده رادیواکتیو وجود دارد که باید در سیستم طبقه‌بندی در نظر گرفته شوند. منابع با فعالیت بالا، اگر به طور ایمن یا مطمئن مدیریت نشوند، می‌توانند در مدت زمان کوتاهی اثرات قطعی جدی در افراد ایجاد کنند، در حالی که بعید است منابع با فعالیت کم چنین اثراتی ایجاد کنند. بنابراین، سیستم طبقه‌بندی، رتبه‌بندی و گروه‌بندی نسبی از منابع و شیوه‌هایی را ارائه می‌دهد که می‌توان بر اساس آنها تصمیم‌گیری کرد.

به طور کلی، سیستم طبقه‌بندی برای تصمیم‌گیری‌ها مهم است، هم از نظر گذشته‌نگر برای اطمینان از اینکه منابع موجود تحت کنترل قرار گرفته‌اند یا تحت کنترل نگه داشته می‌شوند، و هم از نظر آینده‌نگر برای اطمینان از اینکه منابع آینده به درستی سازماندهی شده‌اند.

از زمان کشف رادیواکتیویته، تکنیک‌های مختلفی توسعه یافته‌اند:

  • آنالیز فعال‌سازی نوترون
  • تجزیه و تحلیل رقت ایزوتوپ
  • تیتراسیون رادیومتری
  • رادیوکروماتوگرافی
  • رادیوایمونواسی

در میان این روش‌ها، روش آنالیز فعال‌سازی نوترونی رایج‌ترین روش است. این تکنیک مبتنی بر اندازه‌گیری تابش گسیل‌شده از واپاشی هسته‌های رادیواکتیو تشکیل‌شده توسط تابش نوترونی ماده است. مناسب‌ترین منبع نوترون برای این نوع کاربرد معمولاً یک راکتور تحقیقاتی است. نمونه‌هایی که می‌توانند با این روش تجزیه و تحلیل شوند، از زمینه‌های مختلفی مانند پزشکی، تغذیه، زیست‌شناسی، شیمی، پزشکی قانونی، محیط زیست و معدن هستند.

آنالیز فعال‌سازی نوترونی به روش‌های مختلفی قابل انجام است. این بستگی به عنصر مورد اندازه‌گیری و سطوح تابش مربوطه، و همچنین ماهیت و میزان تداخل سایر عناصر موجود در نمونه دارد. بیشتر روش‌های مورد استفاده، روش‌های غیرمخرب مبتنی بر تشخیص تابش گامای ساطع شده از ماده تابش‌دیده پس از تابش یا در حین آن هستند.

آنالیز فعال‌سازی نوترونی یک تکنیک بسیار حساس است که برای تعیین وجود و مقدار عناصر اصلی، فرعی و کمیاب در یک نمونه ماده استفاده می‌شود. این تکنیک با روش‌های دیگر متفاوت است، زیرا برخلاف روش‌های طیف‌سنجی جرمی یا کروماتوگرافی، به هسته اتم متکی است و فرمول شیمیایی را نادیده می‌گیرد. این تکنیک به یک منبع نوترون، آشکارسازهای پرتو گاما و درک کاملی از چگونگی واکنش عناصر به بمباران نوترونی نیاز دارد.

چند حوزه که معمولاً از آنالیز رادیواکتیویته استفاده می‌شود عبارتند از:

  • این روش عمدتاً در مطالعات تحقیق و توسعه ترجیح داده می‌شود. حدود ۶۵ عنصر را می‌توان در سطوحی از قسمت در میلیون تا قسمت در تریلیون یا کمتر شناسایی کرد. اگر ماتریس مورد تجزیه و تحلیل هنگام فعال شدن توسط نوترون‌ها خیلی رادیواکتیو نشود یا اگر رادیواکتیویته ناخواسته به سرعت واپاشی کند، اغلب می‌توان گروه‌هایی از عناصر کمیاب را به طور همزمان اندازه‌گیری کرد.
  • در تحلیل‌های پزشکی قانونی، این روش تجربه قابل توجهی در تحلیل پزشکی قانونی مواد شواهد دارد. نمونه‌هایی از این مواد شامل ترکش‌های گلوله، بقایای باروت، پلاستیک، مو و ناخن و مواد زمین‌شناسی است. مقایسه مواد به صورت غیرمخرب یکی از مزایای اصلی این تکنیک برای پزشکی قانونی است.
  • سیلیس با خلوص بالا، سیلیکون، آلومینیوم، سایر مواد و ترکیباتی که رادیونوکلئیدهای با عمر طولانی تشکیل نمی‌دهند، فیلترهای هوای سلولزی و موادی مانند گرافیت، ماتریس‌های بسیار خوبی برای آنالیز فعال‌سازی نوترونی با حساسیت بالا هستند. چنین موادی را می‌توان ساعت‌ها تحت تابش قرار داد تا بسیاری از عناصر در سطوح زیر ppb تعیین شوند. ویفرهای سیلیکونی و دی اکسید سیلیکون مورد استفاده در فیبر نوری از جمله نمونه‌های مورد تجزیه و تحلیل هستند.
  • در زمینه جداسازی‌های رادیوشیمیایی، مقادیر بسیار کم برخی عناصر (مثلاً ایریدیم) را می‌توان با استفاده از امکانات هضم مایکروویو و تکنیک‌های ساده جداسازی شیمیایی اندازه‌گیری کرد.
  • در آزمایشگاه آنالیز فعال‌سازی نوترونی، عناصر باریم، برم، یوروپیم، آنتیموان، تربیم و اورانیوم و همچنین عناصر سریم، کبالت، کروم، سزیم، آهن، لانتانیم، سدیم، روبیدیوم، اسکاندیم و توریم را می‌توان با حساسیت بالا در نمونه‌های خاک، رسوب، سنگ، فلز و مواد معدنی تعیین کرد.
  • منابع رادیواکتیویته همواره خطرات جدی برای محیط زیست، خاک، هوا، آب و محصولات کشاورزی ایجاد می‌کنند. در حالی که عناصر لازم برای تغذیه از خاک گرفته می‌شوند، مواد رادیواکتیو نیز با گیاهان مخلوط شده و بنابراین وارد زنجیره غذایی می‌شوند. دانستن محتوای مواد رادیواکتیو طبیعی در غذاها برای تخمین میزان تشعشعی که افراد در نتیجه مصرف غذاها در معرض آن قرار می‌گیرند، ضروری است.
  • آنالیزهای رادیواکتیویته معمولاً در غذاهای جامد مانند غلات، سبزیجات، لبنیات و کالاهای مصرفی مختلف و در غذاهای مایع مانند آب آشامیدنی، شیر و سس‌های مایع انجام می‌شود.
  • در تجزیه و تحلیل‌های زیست‌محیطی، تجزیه و تحلیل‌های رادیواکتیویته همیشه روی نمونه‌های هوا و گازهای مشابه یا آب شور، آب شیرین و نمونه‌های مایع مشابه و همچنین خاک، رسوب، شن، جانوران، گیاهان، خاکستر و نمونه‌های جامد مشابه انجام می‌شود.
  • به همین ترتیب، این تجزیه و تحلیل‌ها برای زباله‌های پزشکی، زباله‌های صنعتی، کاغذ، پلاستیک و انواع پلیمرهایی که پس از فرآیند ایجاد می‌شوند، مورد نیاز است.

روش آنالیز فعال‌سازی نوترونی به طور گسترده در کنترل و پایش محیط زیست، آنالیز نمونه‌های محیطی، شیمی و علم مواد، باستان‌شناسی، پزشکی، زیست‌شناسی، آنالیز مواد غذایی، علوم جنایی، تاریخ، انسان‌شناسی، زمین‌شناسی و ژئوشیمی، صنعت، مواد مرجع و آنالیز کنترل کیفیت و بسیاری از زمینه‌های دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرد.

به طور خلاصه، آنالیز رادیواکتیویته بر اساس اصل شمارش پرتوهای گامای مشخصه ساطع شده توسط ایزوتوپ‌های رادیواکتیو حاصل از تابش نوترون‌ها به هسته اتم‌های پایدار در نمونه، با استفاده از آشکارسازهای با وضوح بالا است. در نتیجه تجزیه و تحلیل طیف‌های گامای به‌دست‌آمده با پرتوهای گامای شمارش‌شده، تجزیه و تحلیل عناصر موجود در نمونه انجام می‌شود. این یک روش تجزیه و تحلیل است که امکان تعیین همزمان بسیاری از عناصر (30-40 عنصر) را در غلظت‌های پایین‌تر از ppm فراهم می‌کند. تحت شرایط مناسب، عدم قطعیت در تعیین عنصر در سطح 0,01 درصد است.

سازمان ما دارای کارکنان قوی است که از نزدیک تحولات حوزه علم و فناوری در جهان را دنبال می‌کنند و دائماً خود را بهبود می‌بخشند. خدمات تجزیه و تحلیل رادیواکتیویته از جمله مطالعات متعدد آزمایش، اندازه‌گیری، تجزیه و تحلیل و ارزیابی ارائه شده برای مشاغل در بخش‌های مختلف است.

واتساپ