Μετρήσεις Ραδιενεργού Αεροζόλ με χρήση Αδρανειακών Συλλεκτών

Abstract

Στην παρούσα διπλωματική εργασία διεξήχθησαν δειγματοληψίες για τον εντοπισμό ραδιοϊσοτόπων στον ατμοσφαιρικό αέρα, με χρήση των αδρανειακών συλλεκτών του ΕΠΤ – ΕΜΠ: α) του Αδρανειακού Συλλέκτη Διαδοχικών Σταδίων 6 σταδίων (Cascade Impactor – Staplex Model 236) και β) του Δακτυλιοειδή Αδρανειακού Συλλέκτη (Staplex Annular Kinetic Impactor). Οι συλλέκτες αυτοί δεν είχαν τεθεί σε λειτουργία μέχρι την έναρξη της ΔΕ και για το λόγο αυτό, μέσα στους στόχους της ΔΕ ήταν να διερευνηθεί με ποιό τρόπο θα γίνει η βέλτιστη δυνατή αξιοποίησή τους. Οι δειγματοληψίες που έγιναν είχαν ως στόχο τον προσδιορισμό της συγκέντρωσης του 7Be καθώς και θυγατρικών του ραδονίου. Οι δειγματοληψίες έλαβαν χώρα στo κτίριο του ΕΠΤ-ΕΜΠ στην Πολυτεχνειούπολη Ζωγράφου. Η ανάλυση των δειγμάτων έγινε χρησιμοποιώντας τις διατάξεις γ-φασματοσκοπίας και α-φασματοσκοπίας, του ΕΠΤ – ΕΜΠ. Για τις δειγματοληψίες με τον ΑΣΔΣ, προτιμήθηκε η χρήση λωρίδων glass fiber ως επιφάνεια συλλογής, ενώ για το ΔΑΣ, η χρήση δίσκου από Al, με επίχριση από λάδι σιλικόνης και η προαιρετική χρήση καπακιού από plexi glass. Από την επεξεργασία των δειγμάτων από τις δειγματοληψίες με τον ΑΣΔΣ, βρέθηκε ότι οι διάμετροι αποκοπής κυμαίνονται από 7.98 μm έως 10.74 μm στο πρώτο στάδιο και από 0.24 μm έως 0.43 μm στο τελευταίο στάδιο. Από τις αναλύσεις των δειγμάτων για τον εντοπισμό της συγκέντρωσης του 7Be, βρέθηκε ότι η συνολική συγκέντρωση του 7Be κυμαίνεται περί τα 3.62 mBq/m3, ενώ περίπου το 80% της συνολικής συγκέντρωσης εντοπίζεται στα δύο κατώτερα στάδια, δηλαδή στην περιοχή διαμέτρων μικρότερων του 1 μm. Για τις δειγματοληψίες με τον ΔΑΣ βρέθηκε ότι η συγκέντρωση του 7Be στο δείγμα μας ήταν μια τάξη μεγέθους μικρότερη από τη συγκέντρωση στα δείγματα με τον ΑΣΔΣ. Αντίστοιχα και τα θυγατρικά ραδονίου (214Pb, 214Bi) που ανιχνεύτηκαν στο δείγμα, παρουσίασαν συγκεντρώσεις αρκετά χαμηλότερες από τις αναμενόμενες. Συμπερασματικά, ο ΑΣΔΣ ενδείκνυται για πιο ενδελεχείς αναλύσεις του ατμοσφαιρικού αεροζόλ και τη μελέτη της κατανομής της συγκέντρωσης διάφορων ραδιοϊσοτόπων, στα διάφορα μεγέθη σωματιδίων του αεροζόλ. Αντίθετα ο ΔΑΣ, ενδείκνυται για ποιοτικές μετρήσεις, οι οποίες αποσκοπούν κυρίως στον άμεσο προσδιορισμό της ύπαρξης ή όχι συγκεκριμένων ραδιοϊσοτόπων (πχ. Ουράνιο ή πλουτώνιο) στο ατμοσφαιρικό αεροζόλ.

In the context of the present dissertation, air sampling for the measurement of radionuclides was carried out, using the following two Staplex inertial collectors: a) Cascade Impactor Model 236 and b) Annular Kinetic Impactor. These two collectors have never been used at NED – NTUA, prior to the start of the dissertation; therefore one of the main goals was to select optimal usage parameters. Samplings were performed to determine the concentration of 7Be and radon daughters in the atmospheric aerosol. Samplings were performed at the terrace of NED – NTUA and the sample analysis was carried out with the use of gamma and alpha spectroscopy. For the collection of the samples, glass fiber films were used for the cascade impactor and an aluminum disk coated with silicon grease was used for the annular kinetic impactor. In the case of the annular kinetic impactor, a plexi-glass cap can be used as an option. For the cascade impactor samplings, cut-off diameters ranged from 7.98 μm to 10.74 μm at the first stage and from 0.24 μm to 0.43 μm at the last one, depending on different flow rates. The total concentration of 7Be in all stages was found to be approximately 3.62 mBq/m3. Almost 80% of the total concentration was found in the submicron range (at the two lowest stages). For the AKI samplings, total 7Be concentration in the sample was found to be much smaller than the one on the cascade impactor samples. Similarly the radon daughters (214Pb, 214Bi) traced in the sample, were in concentrations much smaller than those anticipated. Consequently the Cascade Impactor is ideal for elaborate analysis of atmospheric aerosol and the study of concentrations’ distribution of the various radioisotopes in different particle sizes. On the contrary AKI is better suited for qualitative measurements, that focus mainly on the direct determination of existence of specific radioisotopes (i.e. uranium or plutonium) in atmospheric aerosol.