Väitöstiedotteet - Tampereen teknillinen yliopisto

Mikrorevontulet paljastavat alfasäteilylähteet

Johan Sand kehitti väitöstyössään menetelmiä radioaktiivisten säteilylähteiden paikantamiseen ja ilman radonpitoisuuden mittaamiseen. Uusia konsteja tarvitaan, sillä yksin Euroopassa suljetaan noin 150 ydinreaktoria vuoteen 2030 mennessä.

Yleisen mielikuvan mukaan radioaktiiviset aineet loistavat pimeässä. Käytännössä radioaktiivisen säteilyn aiheuttama valo on kuitenkin vain harvoin nähtävissä paljain silmin. Ilmassa valo syntyy samalla tavoin kuin revontuli-ilmiössä, mutta syntyvän valon määrä on niin pieni, että sen havaitseminen onnistuu vain kaikkein herkimpien valosensorien avulla. Johan Sand kehitti väitöstutkimuksessaan kenttäkelpoisia ratkaisuja erityisesti alfasäteilyn optiseen etämittaukseen tätä ilmiötä hyödyntäen.

– Alfahiukkaset etenevät ilmassa vain muutamia senttejä ja siksi perinteiset mittalaitteet havaitsevat alfasäteilijöitä vain erittäin läheltä. Alfakontaminaation paikallistaminen ja puhdistus ovat erittäin aikaa vievä työvaihe ydinlaitosten käytöstäpoiston yhteydessä, Johan Sand kertoo.

Sandin kehittämät menetelmät saattavat osaltaan helpottaa tätä prosessia tulevaisuudessa. Optisten mittausten automatisointi on suoraviivaisempaa kuin perinteisten ratkaisujen, joissa mittari täytyy tuoda tutkittavan pinnan välittömään läheisyyteen. Optinen havainnointi soveltuu hyvin keski- ja korkea-aktiivisten alfasäteilylähteiden kartoitukseen esimerkiksi robotin avulla.

– Nykyistä tehokkaammille prosesseille on säteilymittausalalla selvä tarve, sillä pelkästään Euroopassa noin 150 ydinreaktoria tulee käyttöikänsä päähän vuoteen 2030 mennessä. Näiden purkamisesta aiheutuvaksi kokonaiskustannukseksi on arvioitu noin 80 miljardia euroa. Erityisen haastavia purkukohteita ovat lisäksi ydinmateriaalien tutkimus- ja kierrätyslaitokset, joissa käytettyä polttoainetta käsitellään kemiallisesti, Sand sanoo.

Alfasäteilyn etähavainnoinnin lisäksi ilman tuikkeita voidaan hyödyntää radonpitoisuuden mittauksessa. Radonkaasua syntyy maaperässä luonnonuraanin hajoamistuotteena. Se aiheuttaa noin puolet väestön vuotuisesta säteilyannoksesta Suomessa.

Tarkkailemalla radonin ilmassa aiheuttamia välähdyksiä varsinaisten alfahiukkasten sijaan, voidaan mittalaitteen aktiivista tilavuutta kasvattaa huomattavasti. Johan Sand kehitti tämän periaatteen pohjalta laitteen, joka soveltuu erityisesti nopeisiin radonmittauksiin. Nopean vasteen mittareita käytetään työpaikkojen radonvalvonnassa ja radonkorjaustoiminnan yhteydessä.

Tutkimus on TTY:n ja Säteilyturvakeskuksen pitkäaikaisen yhteistyön tulos ja alfasäteilyn etähavainnointiin liittyvät tekniikat on testattu Euroopan komission ydinmateriaalien tutkimuskeskuksessa Saksassa (Joint Research Centre in Karlsruhe).

Väitöstilaisuus keskiviikkona 21.12.2016

Diplomi-insinööri Johan Sandin fysiikan alaan kuuluva väitöskirja Alpha Radiation Detection via Radioluminescence of Air tarkastetaan julkisesti Tampereen teknillisen yliopiston (TTY) luonnontieteellisessä tiedekunnassa keskiviikkona 21.12.2016 kello 12.00 alkaen Festian Pieni Sali 1:ssä (Korkeakoulunkatu 8, Tampere). Vastaväittäjänä toimii professori Seiichi Yamamoto (Nagoya University Graduate School of Medicine, Department of Radiological and Medical Laboratory Sciences, Nagoya City, Japani). Tilaisuutta valvoo Associate Professor (tenure track) Juha Toivonen TTY:n fysiikan laitokselta.

Johan Sand (31) on kotoisin Tampereelta ja työskentelee tällä hetkellä TTY:n optiikan laboratorion sovelletun optiikan tutkimusryhmässä.

Väitöskirjaan voi tutustua osoitteessa http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-15-3889-6

Lisätietoja: Johan Sand, puh. 050 377 7719, johan.sand (at) tut.fi

Uutisen jättäjä: Sanna Kähkönen
Asiasanat: tiede ja tutkimus