Grupa fizičara, hemičara i meteorologa iz CNRS-a, Univerziteta Klod Bernar Lion, upravo je razvila scintilirajući aerogel koji omogućava merenja u realnom vremenu sa odličnom osetljivošću na određene radioaktivne gasove, što je neophodno za praćenje pravilnog funkcionisanja nuklearnih elektrana. , CEA i ENS de Lion.
Ovaj metod predlaže alternativu koja je i brža i ekonomičnija od sadašnjih, koje su često složene i skupe. Istraživanje je objavljeno u časopisu Nature Photonics 2. septembra 2024.
Tricijum ( 3 H), kripton-85 ( 85 Kr) i ugljenik-14 ( 14 C) su među najčešćim radioaktivnim gasovima koje emituje nuklearna industrija tokom proizvodnje električne energije ili reciklaže radioaktivnog otpada. Iako ovi radionuklidi ne predstavljaju veliku opasnost, njihovo precizno merenje je ključni indikator za praćenje pravilnog funkcionisanja nuklearnih elektrana i sprečavanje udesa.
Međutim, radionuklidi su među onima čiji radioaktivni raspad ne dolazi sa emisijom gama zraka, oni su čisti beta emiteri i zahtevaju posebne procedure za detekciju i merenje. Tehnologije koje se danas koriste zasnivaju se na principima mešanja gasa i tečnosti ili mešanja gasa i gasa i ostaju skupe i složene.
Štaviše, ne mogu brzo da razlikuju radionuklide, stvaraju otpad i nisu posebno efikasni za neke od radioaktivnih gasova koji se analiziraju.
Istraživanje koje su sproveli naučnici sa Instituta za svetlost i materiju (ILM—CNRS/Universiti Claude Bernard Lion 1), Hemijske laboratorije ENS de Lion (LCH—CNRS/ENS de Lion/Universiti Claude Bernard Lion 1) i Henri Beckuerel National Laboratorija (CEA) je dovela do razvoja tehnologije detekcije u realnom vremenu zasnovane na mešanju gasa i čvrste materije koja je pouzdana i isplativa.
Zasnovan je na sintezi aerogela debljine oko jedan centimetar i prečnika nekoliko centimetara, korišćenjem nanočestica scintilirajućih materijala veličine oko 5 nanometara. Ovaj kompozit ima veoma poroznu strukturu sličnu sunđeru, koji se sastoji od samo 15% čvrstih materija, dok ostaje providan.
Ova jedinstvena arhitektura omogućava da se gas veoma lako difunduje. Kada gas prodre u scintilacione bočice i dođe u kontakt sa aerogelom, ovaj drugi pretvara energiju proizvedenu emisijom elektrona tokom raspada radionuklida u vidljivu svetlost. Ovaj bljesak svetlosti odmah hvata veoma osetljiv sistem detekcije koji može izmeriti svaki foton skoro trenutno.
Fino-zrnasta analiza ovih svetlosnih emisija pomogla je da se razvije inovativna metoda za razlikovanje i merenje čistih beta emisija različitih energija na mreži, kao što su tricijum i kripton-85 u okviru istog uzorka gasa. Ova otkrića su razvijena i potvrđena i teorijski i eksperimentalno zahvaljujući najsavremenijem eksperimentu sa radioaktivnim gasovima.
Efikasnost detekcije bila je 20% za tricijum i skoro 100% za kripton. Pored toga, pošto nije kontaminiran radioaktivnim gasovima, neorganski scintilator je za višekratnu upotrebu, čime se ograničava otpad, za razliku od drugih tehnika.
Ovaj novi pristup otkrivanju radioaktivnog gasa otvorio je put širokoj upotrebi senzora za praćenje civilnih nuklearnih aktivnosti. Mogao bi se proširiti i na druge radionuklide koji emituju beta koji su kritični za praćenje područja, kao što su ugljenik-14 (14 C), ksenon-133 (133 Kse) i argon-37 (37 Ar), što bi proširilo svoj obim na uključuju civilne, medicinske i vojne primene.
Ovo otkriće je napravljeno kao deo evropskog SPARTE projekta i dovelo je do nekoliko prijava patenata.
