Monitorering av radionuklider

Projektbeskrivning

Att mäta radionuklider i atmosfären är ett viktigt verktyg för övervakning av utsläpp från kärnteknisk verksamhet, både civil (t.ex. kärnkraftverk och medicinsk teknik) och för att verifiera att avtal om icke-spridning av kärnvapen samt provstopp av kärnvapen följs. De radionuklider man söker efter för att påvisa kärnteknisk verksamhet är sådana som har antropogent ursprung (tillverkade av människor); ofta fissionsprodukter som t.ex. Cs-137. Det finns ett internationellt system som monitorerar bland annat radionuklider för att hitta tecken på otillåten kärnvapenprovsprängning, och detta system är kopplat till organisationen CTBTO – comprehensive test ban treaty organisation. Det finns CTBTO-stationer för radionuklider hos FOI i Stockholm, och vi samarbetar med dem för att utveckla vår egen monitorering och detektionsberedskap.

I det här projektet vill vi sätta upp en filterstation på taket på Ångströmlaboratoriet som ska pumpa luft genom ett tunt filter för att samla in partiklar som finns i luften. Filtren ska sedan packas i provbehållare för att analyseras med germaniumdetektor; en typ av halvledardetektorer som mäter gammastrålning med god noggrannhet. Detta kallas gammaspektrometri och fungerar genom att man med hjälp av unika gammaenergier kan identifiera sönderfallande radionuklider som fastnat på filtret. Tanken är att göra kontinuerliga mätningar så vi får en lång dataserie att analysera för att kunna se förändringar i radionuklidernas förekomst men även för att skapa en rutin för beredskapssyfte. I filtren kommer vi att leta efter och analysera både naturligt förekommande nuklider från uran- och toriumserierna, isotoper som bildas genom kosmisk strålning, samt antropogena isotoper; främst Cs-137.

Arbetet kan anpassas för examensarbete på kandidat- eller masternivå och utföras av en eller flera studenter. Är ni flera i projektet kan en arbetsfördelning ske till exempel genom att någon fokuserar på mätteknik och någon på analys/datarutiner och simuleringar.

Deluppgifter i projektet

• Uppställning av mätstationen för att hitta och utvärdera en rutin för att regelbundet samla in partiklar på filter.
• Provpreparering och kalibrering av mätprover med avseende på geometri. Mätprovets geometri spelar stor roll för detektorresponsen och det finns olika sätt att kalibrera detektorn för olika geometrier. Några metoder som används är datorsimuleringar alternativt jämförelse med så kallade referensprov med känd geometri och aktivitet.
• Gammamätning med germaniumdetektor. Kalibrering av detektorns energiskala och effektivitetskurva.
• Identifikation av gammaenergier och radionuklider. Utveckla analysprogram (pythonprogrammering) som automatiskt subtraherar bakgrund, hittar toppar och integrerar topparna.

Kontakt

Erik Andersson Sundén
Cecilia Gustavsson
Mattias Lantz