Rankiem 26 kwietnia 1986 roku w Czarnobylskiej Elektrowni Jądrowej leżącej na terenie dzisiejszej Ukrainy nastąpiła eksplozja, w wyniku której doszło do pożarów, emisji toksycznych gazów i masowego rozprzestrzenienia się substancji radioaktywnych.
Katastrofa w Czarnobylu
jest uważana za jedną z największych w historii energetyki jądrowej. Nadal odnotowuje się tam wysokie poziomy promieniowania, które budzą zainteresowanie wielu naukowców.Jednym z naukowców badających skażone obszary jest dr Peter Martin z brytyjskiego Uniwersytetu Bristolskiego. Uczestniczy w projekcie, w ramach którego wykorzystuje ręczne analizatory XRF do badań dotyczących skażenia promieniotwórczego i prac mających na celu oczyszczanie Strefy Wykluczenia wokół Czarnobylskiej Elektrowni Jądrowej.
Porozmawialiśmy z Peterem, aby dowiedzieć się więcej o Strefie Wykluczenia, realizowanym projekcie badawczym i znaczeniu analizy ręcznym analizatorem XRF dla prowadzonych działań.
Czym tak naprawdę jest Strefa Wykluczenia wokół Czarnobylskiej Elektrowni Jądrowej?
Strefa Wykluczenia to rozciągający się w promieniu 30 km obszar otaczający Czarnobylską Elektrownię Jądrową, który w wyniku następstw eksplozji, czyli promieniowania i opadów radioaktywnych, ucierpiał w największym stopniu.
Tak zwaną Zonę utworzono w 1986 roku wkrótce po katastrofie. Ogranicza ona dostęp do niebezpiecznych terenów i rozprzestrzenianie się skażenia promieniotwórczego (tj. obecności niepożądanych substancji promieniotwórczych na powierzchni przedmiotów bądź ludzi).
Obecnie Strefa Wykluczenia jest częściowo otwarta dla turystów, a naukowcy tacy jak dr Peter Martin prowadzą w niej badania. Zapytaliśmy go, jakie odczucia towarzyszą dziś przebywaniu w Zonie.
„W Strefie Wykluczenia ma się wrażenie, jakby czas stanął w miejscu”, mówi Peter. „Większość metalowych przedmiotów pokrywa rdza. Przyroda wraca do życia. Cała natura stopniowo odzyskuje kolory. Na drogach zalegają porzucone pojazdy. Panuje tam dość ponura atmosfera”.
Peter wyjaśnia, że na terenie Zony znajduje się mnóstwo odpadów i materiałów budowlanych. Stare kawałki metalu, porzucone pojazdy i rozlane paliwo — wiele rzeczy w Strefie Wykluczenia pozostaje nieznanych i niezbadanych. Wiadomo jednak, że to wciąż wysoce radioaktywny obszar.
Peter opowiada o środkach ochronnych, które ograniczają ekspozycję badaczy na promieniowanie.
„Naukowcy mierzą poziom promieniowania za pomocą dozymetrii”, tłumaczy. „Noszą na sobie kilka urządzeń, po jednym od każdej organizacji zajmującej się pomiarami promieniowania (uniwersytet, administracja Strefy Wykluczenia i administracja czarnobylskiej elektrowni). Dawka otrzymywanego promieniowania jest więc ściśle kontrolowana”.
Mapowanie rozkładu promieniowania w obiektach jądrowych
W ramach projektu Peter i pozostali naukowcy przyglądają się w obiektach jądrowych rurom o różnych średnicach, opracowując w ten sposób mapę rozkładu promieniowania. Nie wiedzą jednak, co się w nich znajduje, do czego służyły ani jaki jest ich poziom skażenia promieniotwórczego.
Ze względu na przeszłość instalacji nie planuje się ich demontażu. Zamiast tego do rur wysyła się specjalne roboty, takie jak robot-pies zaprezentowany w poniższym materiale wideo:
W projekcie równie dużą rolę odgrywają ręczne analizatory XRF, które pomagają w sortowaniu i segregowaniu skażonych materiałów odnajdywanych w Zonie.
Monitorowanie poziomu skażenia promieniotwórczego w Czarnobylu za pomocą ręcznego analizatora XRF
Głównym celem realizowanego w Czarnobylu projektu jest pomiar i ograniczenie skażenia promieniotwórczego, a ręczny analizator XRF świetnie się do tego nadaje.
„Analizator XRF ułatwia analizę materiału zebranego na potrzeby monitorowania poziomu skażenia”, wyjaśnia Peter. „Do uszkodzenia sprzętu elektronicznego dochodzi dopiero przy ekstremalnie wysokich poziomach promieniowania. Nic, co znajduje się poza rdzeniem reaktora, nie jest wolne od promieniowania. Wkrótce w samym sercu Czarnobyla rozpocznie się demontaż sarkofagu osłaniającego rdzeń. To miejsce wciąż pozostaje radioaktywne”.
Peter i jego zespół korzystają z ręcznego analizatora XRF Vanta™ do prowadzenia obserwacji na różnych przedmiotach, powierzchniach i glebie na terenie Czarnobyla. Używają go do ustalania ich składu chemicznego i wykrywania w nich obecności pierwiastków promieniotwórczych.
Ręczny analizator XRF umożliwia błyskawiczne przeprowadzanie analiz w terenie, co oznacza rzadszą konieczność wysyłania próbek do laboratorium. Zwykle w czasie 5-dniowej wizyty zespół wykonuje około 100 analiz każdego dnia. Biorąc pod uwagę kwestie związane z planowaniem i logistyką oraz konieczność odsyłania niektórych próbek, Peter wraz z zespołem wracają do Strefy Wykluczenia dwa razy w roku.
Peter i jego zespół używają analizatora Vanta z trójwiązkowym trybem GeoChem do pomiaru procentowej zawartości danego pierwiastka. Niektóre pomiary są wyrażane w liczbie części na milion (ppm). Szczególne znaczenie ma cez, dlatego jego zawartość jest mierzona w liczbie części na tysiąc (ppt).
Niektóre z analizowanych obiektów to:
- Rury w instalacjach jądrowych
- Zalegający na ziemi gruz: stanowiący rozmaitej natury odpady, od cezu po uran i pluton
- Gleba: ocena zanieczyszczenia metalami ciężkimi
Naukowcy badają glebę przy użyciu analizatorów XRF w Strefie Wykluczenia wokół Czarnobylskiej Elektrowni Jądrowej
W celu przeprowadzenia analizy gleby badacze przygotowują wykopy o głębokości 30 cm. Większość promieniowania jest zatrzymywana w kilkunastu górnych centymetrach gleby.
„Cez deponuje się w kilku górnych centymetrach gliny, która zatrzymuje promieniowanie. Jest go tam naprawdę sporo”, wyjaśnia Peter.
Pomiar poziomu skażenia promieniotwórczego z wykorzystaniem ręcznych analizatorów XRF i testów laboratoryjnych
Ręczne analizatory XRF cechuje wysoka mobilność, dzięki czemu stanowią niezwykle przydatne narzędzia do prowadzenia w terenie pomiarów obejmujących m.in. glebę, skały, obiekty stalowe, materiały budowlane, samochody i kawałki metali wystające z ziemi. Wielu z tych obiektów, na przykład porzuconych helikopterów czy rur, nie można zwyczajnie odesłać do laboratorium.
Naukowcy badają różne obiekty pod kątem skażenia promieniotwórczego w strefie Czarnobylskiej
Po przeprowadzeniu badań w terenie mniejsze próbki trafiają do Wielkiej Brytanii, gdzie zostają poddane dalszym testom. Jednak zabieranie próbek ze Strefy Wykluczenia to uciążliwe zadanie — wywiezienie ich z Ukrainy zajmuje około 9 miesięcy.
Zdarza się nawet, że utkną na lotnisku. Ponieważ materiały radioaktywne klasyfikuje się jako towary niebezpieczne, próbki muszą być przewożone specjalnym samolotem transportowym.
Należy też uzyskać od administracji Zony pozwolenie na wywóz próbek radioaktywnych, ponieważ w innym wypadku takie działanie jest nielegalne. Po otrzymaniu zgody próbki trafiają do Kijowa na Ukrainie, a następnie są wysyłane do Wielkiej Brytanii.
Przygotowywanie próbek i składowanie materiałów radioaktywnych w Czarnobylu
Zespół Petera umieszcza próbki gleby w jednorazowych szalkach Petriego przy użyciu łyżeczek laboratoryjnych. Następnie stawia próbki na płaskiej powierzchni i przeprowadza test za pomocą analizatora XRF. W przypadku próbek metali naukowcy przykładają analizator XRF bezpośrednio do obiektu, takiego jak materiały budowlane, rury czy schody.
Jednymi z ciekawszych rzeczy, które poddano badaniom, były maski przeciwgazowe i kalosze, często znajdowane płytko zakopane w ziemi. Naukowcy dowiedzieli się, że substancje radioaktywne długo utrzymują się na takich przedmiotach. Pierwiastki promieniotwórcze, zwłaszcza cez, wręcz „lepią się” do nich.
Zapytaliśmy Petera o najciekawsze odkrycie dokonane podczas badań.
„W rejonie wsi Kopaczi dozymetry wskazują wyjątkowo wysokie poziomy promieniowania”, mówi Peter. „Nawet ziarenka piasku są wysoce radioaktywne. Umieściliśmy nieco takiego czarnego piasku na taśmie kaptonowej. W ciągu 10 minut ziarenka emitują roczną dawkę promieniowania”.
„Te ziarenka to tak naprawdę drobne fragmenty reaktora, który eksplodował podczas katastrofy i które wciąż można znaleźć w otoczeniu. Niektóre ziarenka piasku składają się z grafitu, węgla i uranu”, wyjaśnia Peter.
W przypadku znalezienia tego typu materiałów radioaktywnych zespół wstrzymuje prace i umieszcza je w specjalnych składowiskach odpadów radioaktywnych.
„Odpady zostają zabetonowane, a następnie zeskładowane”, dodaje Peter.
Składamy najszczersze podziękowania doktorowi Peterowi Martinowi i jego zespołowi za podzielenie się swoją wiedzą z zespołem Olympus.
Powiązane treści
Broszura: Ręczny analizator XRF Vanta
4 innowacje Olympus, które uczynią Twój świat bezpieczniejszym
