Ριζική τομή στη μέτρηση ραδιενέργειας μειώνει τον χρόνο ανάλυσης σε λίγες ημέρες

Η μέτρηση της ραδιενέργειας υπήρξε διαχρονικά μια ιδιαίτερα περίπλοκη και χρονοβόρα διαδικασία. Είτε πρόκειται για τη διαχείριση πυρηνικών αποβλήτων, είτε για την ανάπτυξη νέων ραδιοφαρμακευτικών θεραπειών, είτε για την εξασφάλιση της ασφάλειας σε πυρηνικές εγκαταστάσεις, η αναμονή για την ολοκλήρωση των απαραίτητων αναλύσεων συχνά διαρκεί εβδομάδες ή και μήνες. Αυτή η χρονική καθυστέρηση αποτελεί σημαντικό εμπόδιο για τη λήψη κρίσιμων αποφάσεων. Όμως, μια καινοτόμος τεχνολογική προσέγγιση που αναπτύχθηκε από το National Institute of Standards and Technology (NIST) στις HPA, υπόσχεται να αλλάξει δραστικά τα δεδομένα.

Η νέα τεχνική, γνωστή ως φασματομετρία ενέργειας κρυογονικής διάσπασης (DES), επιτρέπει τη λεπτομερή καταγραφή της ραδιενέργειας ενός δείγματος μέσα σε λίγες μόνο ημέρες και μάλιστα από ποσότητες υλικού σχεδόν αόρατες στο γυμνό μάτι. Ο πυρήνας αυτής της τεχνολογικής εξέλιξης είναι ένας εξαιρετικά ευαίσθητος αισθητήρας, ο αισθητήρας μετάβασης ακμής (TES). Σε αντίθεση με τον παραδοσιακό μετρητή Geiger που περιορίζεται σε απλές ενδείξεις παρουσίας ακτινοβολίας, ο TES λειτουργεί υπό συνθήκες σχεδόν απόλυτου μηδενός και καταγράφει την παραμικρή ενεργειακή εκπομπή που προέρχεται από την αποσύνθεση ενός μεμονωμένου ατόμου.

Όπως εξηγεί ο φυσικός Ryan Fitzgerald από το NIST, ο TES δεν καταγράφει απλώς την ύπαρξη ραδιενέργειας. Παρέχει ένα πλήρες ενεργειακό «αποτύπωμα» κάθε ραδιονουκλιδίου που περιέχεται στο δείγμα, προσδιορίζοντας με ακρίβεια το είδος και την έντασή του. Αυτό το επίπεδο ανάλυσης είναι ζωτικής σημασίας σε εφαρμογές που απαιτούν απόλυτη γνώση του ραδιενεργού φορτίου, όπως στη διαχείριση αποβλήτων ή στις φαρμακευτικές χρήσεις.

Η ανάλυση εξαιρετικά μικρών δειγμάτων επιτυγχάνεται μέσω μιας σχεδόν χειρουργικής μεθόδου. Η ερευνητική ομάδα του NIST ανέπτυξε ένα ειδικό σύστημα τύπου inkjet, το οποίο καταθέτει σταγονίδια υγρού μικρότερα από ένα εκατομμυριοστό του γραμμαρίου πάνω σε λεπτές επιφάνειες νανοπορώδους χρυσού. Η μάζα κάθε σταγονιδίου μετριέται με ακρίβεια, το υλικό στεγνώνεται και στη συνέχεια η ραδιενέργεια μετριέται μέσω του TES. Μέσω αυτής της διαδικασίας, υπολογίζεται η “μαζική ενεργότητα“, δηλαδή η ποσότητα ραδιενέργειας ανά μονάδα μάζας, με ακρίβεια που δεν έχει προηγούμενο.

Σε αντίθεση με τις παραδοσιακές τεχνικές, οι οποίες απαιτούν ξεχωριστά στάδια για την αναγνώριση του ισοτόπου και τη μέτρηση της έντασης του, η μέθοδος DES εκτελεί και τις δύο εργασίες ταυτόχρονα. Επιπλέον, ελαχιστοποιείται η ανάγκη για πολύπλοκες χημικές επεξεργασίες και εξειδικευμένα υλικά βαθμονόμησης, καθιστώντας τη διαδικασία πιο γρήγορη και φιλική στον χρήστη.

Οι δυνατότητες εφαρμογής αυτής της τεχνολογίας είναι τεράστιες. Για παράδειγμα, η αναγνώριση του περιεχομένου ενός βαρελιού πυρηνικών αποβλήτων, μια διαδικασία που μέχρι σήμερα απαιτούσε μήνες, θα μπορούσε να ολοκληρωθεί μέσα σε λίγες ημέρες. Αντίστοιχα, η ανάπτυξη νέων στοχευμένων ραδιοθεραπειών για την αντιμετώπιση του καρκίνου θα μπορούσε να επιταχυνθεί σημαντικά, μειώνοντας τον χρόνο από την έρευνα στην κλινική εφαρμογή.

Αν και η τεχνολογία βρίσκεται ακόμη σε πρώιμο στάδιο ανάπτυξης, όπως παρουσιάστηκε στο επιστημονικό περιοδικό Metrology, ο μακροπρόθεσμος στόχος είναι η δημιουργία φορητών εκδόσεων του DES. Έτσι, θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί απευθείας σε νοσοκομεία, εργοστάσια πυρηνικής ενέργειας ή χώρους περιβαλλοντικής απορρύπανσης, φέρνοντας αυτή την ισχυρή αναλυτική δυνατότητα εκεί όπου πραγματικά χρειάζεται.

[via]