Radyoaktivite Analizi

Radyasyon kaynakları, radyoaktif maddeler veya radyasyon jeneratörleri kullanılarak, endüstri, tıp, araştırma ve eğitim gibi çok çeşitli amaçlar için dünya genelinde kullanılmaktadır. Hatta çeşitli askeri amaçlar için de kullanılmaktadır. Birçoğu, radyoaktif maddelerin uygun bir kapsül veya muhafaza içinde sıkıca tutulduğu veya bağlandığı kapalı kaynaklar şeklindedir. Bu kaynakların ve malzemelerin oluşturduğu riskler, radyonüklid, fiziksel ve kimyasal form ve aktivite gibi faktörlere bağlı olarak büyük ölçüde değişir. İhlal edilmediği veya sızdırmadığı sürece, kapalı kaynaklar sadece harici radyasyon maruziyetinden kaynaklanan bir risk oluşturur. Ancak, ihlal edilen veya sızdıran kapalı kaynaklar ve ayrıca sızdırmayan radyoaktif maddeler, çevrenin kirlenmesine ve radyoaktif maddelerin insan vücuduna alınmasına yol açabilir.

Radyoaktif maddelerin kullanımıyla ilişkili riskler, uygun radyasyon güvenliği standartlarının uygulanması ile sınırlandırılmalı ve korunmalıdır. Radyasyon kaynaklarının düzenleyici kontrolüne kademeli bir yaklaşıma ihtiyaç duyulduğunu kabul eden Uluslararası Atom Enerjisi Kurumu, tarafından yayınlanan “Radyasyon kaynaklarının güvenliği ve radyoaktif maddelerin güvenliği eylem planı”, bir kategorizasyonun geliştirilmesini talep etmiştir.

Ortaya çıkan kategorizasyon sisteminin amacı, radyoaktif kaynakları insan sağlığına zarar verme potansiyellerine göre sıralamak ve bu kaynakların kullanıldığı uygulamaları ayrı kategorilere ayırmak için basit ve mantıklı bir sistem sağlamaktır.

Radyoaktif kaynakları kategorize etmenin amacı, risk bilgili karar alma için uluslararası uyumlu bir temel sağlamaktır. Kategorizasyon sisteminin, radyoaktif kaynakların emniyeti ve güvenliği ile ilgili birçok faaliyete girdi olarak kullanılması öngörülmektedir. Bunlara şunlar dahildir:

• Uluslararası emniyet standartlarının geliştirilmesi veya iyileştirilmesi
• Bir ülkenin koşullarını karşılamak için ulusal düzenleyici altyapıların geliştirilmesi veya iyileştirilmesi
• Kaynak kısıtlamaları içinde düzenleme öncelikleri hakkında kararların optimize edilmesi
• Potansiyel kötü amaçlı kullanım dahil olmak üzere radyoaktif kaynaklar için güvenlik önlemlerinin optimize edilmesi
• Acil durum planlaması ve müdahalesi
• Radyoaktif kaynaklar üzerindeki kontrolü iyileştirmek için ulusal stratejiler geliştirilmesi

Radyoaktif kaynaklar endüstri, tıp, tarım, araştırma ve eğitim gibi çok çeşitli uygulamalarda kullanılır ve ayrıca askeri ve savunma uygulamalarında da kullanılır. Bu çeşitli uygulamalar içinde, kategorizasyon sisteminde dikkate alınması gereken bir dizi radyonüklid, radyoaktif madde biçimi ve miktarı vardır. Yüksek aktiviteli kaynaklar, güvenli veya emniyetli bir şekilde yönetilmezse, kısa bir süre içinde bireylerde ciddi deterministik etkilere neden olabilir, oysa düşük aktiviteli kaynakların bu tür etkilere neden olma olasılığı düşüktür. Bu nedenle, kategorizasyon sistemi, kararların dayandırılabileceği kaynakların ve uygulamaların göreceli bir sıralamasını ve gruplandırmasını sağlar.

Genel anlamda, kategorizasyon sistemi, hem mevcut kaynakların kontrol altına alınmasını veya kontrol altında tutulmasını sağlamak için geriye dönük anlamda hem de gelecekteki kaynakların uygun şekilde düzenlenmesini sağlamak için ileriye dönük anlamda kararlar için önemlidir.

Radyoaktivitenin bulunmasından bu yana çeşitli teknikler geliştirilmiştir:

• Nötron aktivasyon analizi
• İzotop seyreltme analizi
• Radyometrik titrasyon
• Radyo kromatografi
• Radyo immunoassay

Bunlar arasında nötron aktivasyon analizi tekniği en yaygın olanıdır. Bu teknik, malzemenin nötron ışınlanması ile oluşan radyoaktif çekirdeklerin bozunmasıyla yayılan radyasyonun ölçülmesine dayanır. Bu tür bir uygulama için en uygun nötron kaynağı genellikle bir araştırma reaktörüdür. Bu yöntemle analiz edilebilen örnekler tıp, beslenme, biyoloji, kimya, adli tıp, çevre ve madencilik gibi birçok farklı alandan olmaktadır.

Nötron aktivasyon analizi çeşitli şekillerde gerçekleştirilebilir. Bu, ölçülecek elemente ve karşılık gelen radyasyon seviyelerine, ayrıca numunede bulunan diğer elementlerden kaynaklanan girişimin doğasına ve kapsamına bağlıdır. Kullanılan yöntemlerin çoğu, ışınlanmış malzemenin ışınlamadan sonra veya ışınlama sırasında yaydığı gama radyasyonunun tespitine dayanan tahribatsız yöntemlerdir.

Nötron aktivasyon analizi, bir malzeme örneğindeki majör, minör ve eser elementlerin varlığını ve miktarlarını belirlemek için kullanılan son derece hassas bir tekniktir. Bu teknik, kütle spektrometrisi veya kromatografik yöntemlerin aksine, atomun çekirdeğine dayanması ve kimyasal formülasyonu göz ardı etmesi bakımından diğer yöntemlerden farklıdır. Bu teknik, bir nötron kaynağına, gama ışını dedektörlerine ve elementlerin nötron bombardımanına nasıl tepki verdiğine dair kapsamlı bir anlayışa ihtiyaç duyar.

Radyoaktivite analizlerinin yaygın olarak kullanıldığı birkaç alan şunları içerir:

• Öncelikle araştırma ve geliştirme çalışmalarında bu yöntem tercih edilmektedir. Yaklaşık 65 elementin milyonda bir parçadan trilyonda bir parçaya veya daha düşük seviyelere kadar belirlenebilmektedir. Analiz edilecek matris nötronlarla aktive edildiğinde çok radyoaktif hale gelmezse veya istenmeyen radyoaktivite hızla azalırsa, eser element grupları sıklıkla aynı anda ölçülebilir.
• Adli analizlerde, delil materyallerinin adli analizinde bu yöntem önemli deneyime sahiptir. Mermi parçaları, barut artıkları, plastik, saç ve tırnaklar ve jeolojik materyaller bu tür örnekler arasında yer almaktadır. Materyalleri tahribatsız bir şekilde karşılaştırmak, bu tekniğin adli tıp için başlıca avantajlarından biridir.
• Yüksek saflıkta silika, silikon, alüminyum, uzun ömürlü radyonüklidler oluşturmayan diğer malzemeler ve bileşikleri, selüloz hava filtreleri ve grafit gibi malzemeler, yüksek hassasiyetli nötron aktivasyon analizi için mükemmel matrislerdir. Bu tür malzemeler, ppb altı seviyede birçok elementin belirlenmesi için saatlerce ışınlanabilir. Fiber optikte kullanılan silikon gofretler ve silikon dioksit, analiz edilen örnekler arasındadır.
• Radyo kimyasal ayırmalar alanında, mikrodalga sindirim tesisleri ve basit kimyasal ayırma teknikleri kullanılarak bazı elementlerin (örneğin iridyum) son derece düşük miktarları ölçülebilir.
• Nötron aktivasyon analizi laboratuvarında, toprak, sediment, kayaç, metal ve mineral örneklerinde baryum, brom, evropiyum, antimon, terbiyum ve uranyum elementlerinin yanı sıra seryum, kobalt, krom, sezyum, demir, lantan, sodyum, rubidyum, skandiyum ve toryum elementleri yüksek duyarlılıkla tayin edilebilmektedir.
• Radyoaktivite kaynağı çevre, toprak, hava, su ve tarımsal ürünler için her zaman ciddi riskler oluşturmaktadır. Topraktan beslenme için gerekli elementler alınırken, radyoaktif maddeler de bitkilere ve dolayısıyla besin zincirine karışır. Gıdalardaki doğal radyoaktif maddelerin içeriğinin bilinmesi, gıdaların tüketilmesi sonucu insanların maruz kaldığı radyasyon miktarının tahmin edilebilmesi için gereklidir.
• Katı gıdalarda, örneğin hububatlar, sebzeler, süt ürünleri ve çeşitli tüketim maddelerinde, sıvı gıdalarda, örneğin içme suyu, süt ve sıvı soslar gibi gıdalarda radyoaktivite analizleri yaygın olarak yapılmaktadır.
• Çevre analizlerinde hava ve benzer gaz numunelerinde ya da tuzlu su, tatlı su ve benzer sıvı numunelerde, aynı zamanda toprak, tortu, kum, fauna, flora, kül ve benzer katı numunelerde radyoaktivite analizleri her zaman yapılmaktadır.
• Keza süreç sonrası ortaya çıkan tıbbi atıklar, endüstriyel atıklar ve kağıt, plastik ve tüm polimer tipleri için bu analizlere ihtiyaç duyulmaktadır.

Nötron aktivasyon analizi yöntemi, çevresel kontrol ve izlemede, çevresel örneklerin analizinde, kimya ve malzeme bilimi, arkeoloji, tıp, biyoloji, gıda analizi, adli bilimler, tarih, antropoloji, jeoloji ve jeokimya, endüstri, referans malzemeler ve kalite kontrol analizi gibi daha birçok alanda yaygın olarak kullanılmaktadır.

Kısaca radyoaktivite analizi, örnek içinde bulunan kararlı atomların çekirdeklerinin nötronlarla ışınlanması sonucunda elde edilen radyoaktif izotopların yaydığı karakteristik gama ışınlarının yüksek çözünürlüklü detektörlerle sayılması esasına dayanmaktadır. Sayılan gama ışınları ile elde edilen gama spektrumlarının analizi sonucunda örnek içindeki elementlerin analizi yapılır. Aynı anda birçok elementin (30-40 element) ppm altında belirlenmesine olanak tanıyan bir analiz yöntemidir. Uygun koşullarda element belirlemedeki belirsizlik yüzde 0,01 seviyesindedir.

Kuruluşumuz, bilim ve teknoloji alanında dünyada yaşanan gelişmeleri yakından takip eden ve sürekli kendini geliştiren güçlü bir çalışan kadrosuna sahiptir. Çeşitli sektörlerdeki işletmeler için verilen çok sayıda test, ölçüm, analiz ve değerlendirme çalışmaları arasında radyoaktivite analizi hizmetleri de bulunmaktadır.