Nestetuikelaskennan käyttökohteet nyt ja tulevaisuudesssa
Säteily on jokapäiväinen osa elinympäristöämme. Ihmiset altistuvat päivittäin ionisoimattomalle säteilylle esimerkiksi mikro- ja radioaaltojen vaikutuksesta. Elimistölle haitallista ionisoivaa säteilyä esiintyy ympärillämme esimerkiksi maaperässä ja juomavedessä. Ympäristön turvallisuuden kannalta on tärkeää valvoa ionisoivan säteilyn määrää. Tätä valvontaa suorittavat säteilyturvakeskukset ympäri maailmaa.
Ionisoiva säteily on lyhyen aallonpituuden säteilyä, jolla on riittävän suuri energia irrottamaan atomeista elektroneja, tai tuhoamaan molekyylejä. Säteilyn imeytyessä ihmiskudoksiin se voi vaurioittaa DNA:ta, joka lisää terveyshaittojen kuten syöpäriskin todennäköisyyttä. Ionisoivaa säteilyä voidaan tuottaa tarkoituksellisesti esimerkiksi lääketieteellisiin tarkoituksiin, ja sitä esiintyy myös luonnossa hiukkassäteilynä. Tämä säteily syntyy radioaktiivisen hajoamisen seurauksena esimerkiksi vedessä esiintyvän tritiumin tai maaperän radonin hajoamistuotteena. Suomalaisten keskimääräisestä vuotuisesta säteilyannoksesta yli puolet on peräisin huoneilman radonista.
Kuinka säteilyä havaitaan?
Suurina pitoisuuksina säteilyä on mahdollista havaita ympäristöstä kannettavilla säteilynilmaisilla, kuten Geigermittareilla. Kannettavat säteilyilmaisimet eivät kuitenkaan kykene mittaamaan luotettavasti pieniä säteilyannoksia, koska ne eivät poissulje riittävästi taustasäteilyä ja tällöin menetelmäherkkyys jää matalaksi. Matalataustaisella nestetuikelaskimella voidaan luotettavasti mitata hyvin pieniä hiukkassäteilymääriä.
Mikä on nestetuikelaskin?
Nestetuikelaskin on radioaktiivisuuden mittaamiseen käytetty laite, jolla mitattavat näytteet liuotetaan nestetuikeaineeseen. Nestetuikeaineet ovat orgaanisia liuottimia, joissa on läsnä jokin tuikemolekyyli, joka absorboi näytteen hajoamisenergiaa. Tuikemolekyylit tuottavat energiatilan muutoksen seurauksena valohiukkasia, eli fotoneita. Mittalaitteella havaittujen hajoamistapahtumien perusteella voidaan tulkita energiaa, säteilyn intensiteettiä tai näytteeseen liuenneen radioaktiivisen materiaalin määrää. Instrumentin mittakammio pyritään eristämään muusta ympäristöstä esimerkiksi lyijyvuorauksen avulla, jotta taustasäteily ei pääse vaikuttamaan mittakammiossa havaittuihin hajoamistapahtumiin. Lyijyn lisäksi instrumenteissa on myös muita taustasäteilyä poissulkevia ominaisuuksia.
Turkulainen analyysilaitteita valmistava teknologiayritys Hidex Oy on kehittänyt uuden matalataustaisen nestetuikelaskimen (Ultra Low Level Analyzer). Tämä huipputason nestetuikelaskin on kehitetty mittaamaan erityisen matalia radioaktiivisuustasoja esimerkiksi ympäristönäytteistä.
Nestetuikelaskimen käyttökohteet?
Yleisempiä käyttökohteita nestetuikelaskimille ovat ympäristömittaukset. Ympäristömittauksilla saadaan tietoa vesistöjen, maaperän tai ilman radioaktiivisuudesta. Nestetuikelaskennan avulla voidaan selvittää esimerkiksi ydinteollisuuden vaikutuksia elinympäristöömme.
Yhteiskunnan ympäristötietoisuuden kasvaessa syntyy analyysimenetelmille uusia käyttökohteita. Nestetuikelaskennassa esimerkkinä tällaisesta käyttökohteesta voidaan esittää biopolttoaineiden radiohiiliajoitusta. Radiohiiliajoituksella tarkoitetaan näytteen iän määrittämistä siinä esiintyvän radiohiilen, eli 14C-atomien perusteella. Tällä menetelmällä biopolttoaineiden markkinointia valvovien tahojen on mahdollista todentaa polttoaineiden alkuperän uusiutuvuus. Tällä hetkellä radiohiiliajoitusta tehdään pääosin massaspektrometrian avulla. Biopolttoaineita valmistavien tahojen on perinteisesti lähetettävä näytteitään massaspektrometriaan erikoistuneisiin laboratorioihin. Näytemäärien kasvaessa analyysi- ja logistiikkakulut nousevat. Nestetuikelaskimen avulla tuotantolaitoksen operaattorit voivat suorittaa analyyseja omatoimisesti, joka johtaa nopeammin saatavilla oleviin tuloksiin ja pienentää ulkoisen analytiikan kustannuksia.
Lähteet:
Tirkkonen J. 2023: Nestetuikelaskimen suorituskyvyn verifiointi – Theseus, Turun ammattikorkeakoulun opinnäytetyö
Säteilyturvakeskus 2020. Ionisoiva säteily. Viitattu 29.3.2023 https://www.stuk.fi/aiheet/mita-sateily-on/ionisoiva-sateily