Radioaktivitetsanalys

Strålkällor, som använder radioaktiva ämnen eller strålningsgeneratorer, används över hela världen för en mängd olika ändamål, inklusive industri, medicin, forskning och utbildning. Den används till och med för olika militära ändamål. Många är slutna källor, där det radioaktiva materialet är tätt inneslutet eller bundet i en lämplig kapsel eller inneslutning. Riskerna med dessa källor och material varierar kraftigt beroende på faktorer som radionuklid, fysikalisk och kemisk form och aktivitet. Om inte de är brutna eller läckta utgör slutna källor endast en risk vid extern strålningsexponering. Emellertid kan läckande eller brutna förseglade källor, såväl som oförseglade radioaktiva material, leda till miljöförorening och intag av radioaktiva ämnen i människokroppen.

Riskerna i samband med användningen av radioaktiva material måste begränsas och skyddas genom tillämpning av lämpliga strålsäkerhetsnormer. I Internationella atomenergiorganet (IAEA) insåg man behovet av en stegvis strategi för reglering av strålkällor och efterlyste därför utvecklingen av en kategorisering i ”Handlingsplanen för säkerheten hos strålkällor och säkerheten hos radioaktivt material”.

Syftet med det resulterande kategoriseringssystemet är att tillhandahålla ett enkelt och logiskt system för att rangordna radioaktiva källor efter deras potential att skada människors hälsa och för att klassificera de tillämpningar där dessa källor används i separata kategorier.

Syftet med att kategorisera radioaktiva källor är att tillhandahålla en internationellt harmoniserad grund för riskinformerat beslutsfattande. Det är tänkt att kategoriseringssystemet kommer att användas som input till många aktiviteter relaterade till säkerheten för radioaktiva källor. Dessa inkluderar:

• Utveckling eller förbättring av internationella säkerhetsstandarder
• Utveckla eller förbättra nationella regelinfrastrukturer för att möta ett lands villkor
• Optimera beslut om regulatoriska prioriteringar inom resursbegränsningar
• Optimering av säkerhetsåtgärder för radioaktiva källor, inklusive potentiellt missbruk
• Krisplanering och åtgärd
• Utveckla nationella strategier för att förbättra kontrollen över radioaktiva källor.

Radioaktiva källor används inom en mängd olika tillämpningar, inklusive industri, medicin, jordbruk, forskning och utbildning, och används även inom militära och försvarsmässiga tillämpningar. Inom dessa olika tillämpningar finns det ett antal radionuklider, former och mängder av radioaktivt material som måste beaktas i kategoriseringssystemet. Högaktiva källor kan, om de inte hanteras på ett säkert sätt, orsaka allvarliga deterministiska effekter hos individer inom en kort tidsperiod, medan lågaktiva källor sannolikt inte orsakar sådana effekter. Kategoriseringssystemet ger därför en relativ rangordning och gruppering av resurser och metoder som beslut kan baseras på.

Generellt sett är kategoriseringssystemet viktigt för beslut, både i retrospektiv mening för att säkerställa att befintliga resurser bringas under kontroll eller hålls under kontroll, och i prospektiv mening för att säkerställa att framtida resurser är korrekt organiserade.

Sedan upptäckten av radioaktivitet har olika tekniker utvecklats:

• Neutronaktiveringsanalys
• Isotoputspädningsanalys
• Radiometrisk titrering
• Radiokromatografi
• Radioimmunanalys

Bland dessa är neutronaktiveringsanalystekniken den vanligaste. Denna teknik är baserad på att mäta strålningen som avges vid sönderfallet av radioaktiva kärnor som bildats genom neutronbestrålning av materialet. Den lämpligaste neutronkällan för denna typ av tillämpning är vanligtvis en forskningsreaktor. Prover som kan analyseras med denna metod kommer från många olika områden såsom medicin, näringslära, biologi, kemi, rättsmedicin, miljö och gruvdrift.

Neutronaktiveringsanalys kan utföras på flera sätt. Detta beror på vilket element som ska mätas och motsvarande strålningsnivåer, samt arten och omfattningen av störningar från andra element som finns i provet. De flesta metoder som används är icke-destruktiva metoder baserade på detektion av gammastrålning som emitteras av det bestrålade materialet efter eller under bestrålning.

Neutronaktiveringsanalys är en mycket känslig teknik som används för att bestämma närvaron och mängden av större, mindre och spårämnen i ett materialprov. Denna teknik skiljer sig från andra metoder genom att den förlitar sig på atomkärnan och ignorerar den kemiska formuleringen, till skillnad från masspektrometri eller kromatografiska metoder. Denna teknik kräver en neutronkälla, gammastrålningsdetektorer och en grundlig förståelse för hur element reagerar på neutronbombardemang.

Några områden där radioaktivitetsanalys vanligtvis används inkluderar:

• Denna metod är främst att föredra inom forskning och utvecklingsstudier. Omkring 65 element kan detekteras i nivåer från miljondelar till biljondelar eller lägre. Om matrisen som ska analyseras inte blir särskilt radioaktiv när den aktiveras av neutroner eller om den oönskade radioaktiviteten avtar snabbt, kan grupper av spårämnen ofta mätas samtidigt.
• Inom forensisk analys har denna metod betydande erfarenhet av forensisk analys av bevismaterial. Exempel inkluderar kulfragment, krutrester, plast, hår och naglar samt geologiska material. Att jämföra material utan att destruktivt göra det är en av de största fördelarna med denna teknik inom forensisk forskning.
• Högren kiseldioxid, kisel, aluminium, andra material och föreningar som inte bildar långlivade radionuklider, cellulosaluftfilter och material som grafit är utmärkta matriser för analys av högkänslig neutronaktivering. Sådana material kan bestrålas i timmar för att bestämma många grundämnen på nivåer under ppb. Kiselskivor och kiseldioxid som används i fiberoptik är bland de prover som analyseras.
• Inom området radiokemiska separationer kan extremt låga mängder av vissa element (t.ex. iridium) mätas med hjälp av mikrovågsdigereringsanläggningar och enkla kemiska separationstekniker.
• I laboratoriet för neutronaktiveringsanalys kan barium-, brom-, europium-, antimon-, terbium- och uranelement samt cerium-, kobolt-, krom-, cesium-, järn-, lantan-, natrium-, rubidium-, skandium- och toriumelement bestämmas med hög känslighet i jord-, sediment-, berg-, metall- och mineralprover.
• Radioaktivitetskällor utgör alltid allvarliga risker för miljön, marken, luften, vattnet och jordbruksprodukter. Medan de nödvändiga elementen för näring tas från jorden, blandas även radioaktiva ämnen in i växterna och därmed i näringskedjan. Att känna till innehållet av naturliga radioaktiva ämnen i livsmedel är nödvändigt för att uppskatta mängden strålning som människor utsätts för till följd av att konsumera livsmedel.
• Radioaktivitetsanalyser utförs vanligtvis i fasta livsmedel, såsom spannmål, grönsaker, mejeriprodukter och olika konsumtionsvaror, och i flytande livsmedel, såsom dricksvatten, mjölk och flytande såser.
• Vid miljöanalyser utförs radioaktivitetsanalyser alltid på luft- och liknande gasprover eller saltvatten-, sötvatten- och liknande vätskeprover, samt jord-, sediment-, sand-, fauna-, flora-, aska- och liknande fasta prover.
• Likaså behövs dessa analyser för medicinskt avfall, industriavfall, papper, plast och alla polymertyper som uppstår efter processen.

Neutronaktiveringsanalysmetoden används ofta inom miljökontroll och övervakning, analys av miljöprover, kemi och materialvetenskap, arkeologi, medicin, biologi, livsmedelsanalys, forensisk vetenskap, historia, antropologi, geologi och geokemi, industri, referensmaterial och kvalitetskontrollanalys och många andra områden.

Kortfattat baseras radioaktivitetsanalys på principen att räkna de karakteristiska gammastrålarna som emitteras av radioaktiva isotoper som erhålls som ett resultat av att bestråla kärnorna i stabila atomer i provet med neutroner, med hjälp av högupplösande detektorer. Som ett resultat av analysen av gammaspektra erhållna med de räknade gammastrålarna görs en analys av elementen i provet. Det är en analysmetod som möjliggör bestämning av många element (30–40 element) samtidigt under ppm. Under lämpliga förhållanden ligger osäkerheten i elementbestämningen på nivån 0,01 procent.

Vår organisation har en stark personalstyrka som noggrant följer utvecklingen inom vetenskap och teknik i världen och ständigt förbättrar sig. Radioaktivitetsanalystjänster är bland de många test-, mät-, analys- och utvärderingsstudier som tillhandahålls för företag inom olika sektorer.