At gå fra at beskytte sundhed til at beskytte miljøet

For at forstå, hvordan radioisotoper bevæger sig gennem jord, videnskabsmænd brugte de samme billeddannelsesteknikker, der blev brugt til at spore isotoperne under medicinske tests, med fokus på transport på tværs af grænseflader. Forskningen brugte forskellige typer CAT-scanninger af grænseflader i en kolonne, der indeholdt perler i forskellige størrelser (på billedet øverst til venstre, hvide cirkler er 2-millimeter perler) for at forstå strømmen og ophobningen af radioaktive arter. Områder med højere radioaktivitet er angivet med de blå områder i nederste venstre billede. På time-lapse-billederne til højre, lokale (A) og globale (D) uensartede strømningsfænomener observeres (mm=millimeter, t=tid). I billedet nederst til højre, "E" angiver placeringen af filterpapir i kolonnen. Kredit:US Department of Energy

Bortskaffelse af affald fra atomvåbenproduktion er vigtigt for den nationale sikkerhed. Det er vigtigt at vide, hvordan technetium og andre isotoper opfører sig på lagerpladser under jorden. Tidligere undersøgelser af radionuklidmobilitet har været begrænset til efterfølgende destruktiv prøvetagning af jorden. Denne undersøgelse tilpassede to velkendte medicinske billeddannelsesteknikker til at udføre ikke-destruktiv analyse. SPECT (single-photon emission computed tomography) billeddannelse afslørede uensartet transport. X-ray computertomografi korrelerede porer og andre strukturelle træk.

Denne undersøgelse viste, at kombinationen af disse almindelige medicinske billeddannelsesteknikker giver tilstrækkelig opløsning til ikke-invasiv billeddannelse af transportprocesser i jord og sten. Det giver også indsigt i foretrukne strømningsveje og reaktiv transport. Dette arbejde kan føre til bedre forudsigelser i stor skala af frigivelse og transport af radioaktive isotoper. At forstå, hvordan isotoper bevæger sig, er afgørende for risikoanalyse af bortskaffelse af affald under jorden.

Eksisterende teknikker til at forstå radionuklidtransport i miljøet fanger ikke fuldt ud 3D-kompleksiteten af transport i jord- og affaldsformer. For at forstå koblede processers indflydelse på transport i miljøet, et hold ledet af forskere fra Clemson University kombinerede medicinske billeddannelsesteknikker for at overvåge dynamiske radionuklideksperimenter i blandinger af jord og glasperler. De brugte jord og glasperler som en model til at undersøge levedygtigheden af disse billeddannelsesteknikker til at studere den potentielle miljøtransport, hvis affaldsformerne fejlede eller blev brudt. De kombinerede almindeligt anvendt SPECT (single-photon emission computed tomography) med veletableret røntgencomputertomografi (CT). De tidsforløbne SPECT-billeder illustrerede både lokale og globale uensartede transportfænomener, og CT-data i høj opløsning tillod korrelationer af uensartethed med strukturelle træk i materialerne, såsom makroporer.

Disse kombinerede data kan effektivt bruges til at detektere brud, makroporer, og permeabilitetsvariationer såvel som uensartede strømningsveje. Direkte billeddannelse af koncentrationsændringer under transport kan give mulighed for test og forfining af modeller, der beskriver, hvordan radionuklider interagerer med geologiske og menneskeskabte materialer. Disse indsigter kan fremme vores grundlæggende forståelse af biogeokemiske processer i porøse medier, hvilket er vigtigt i storskala miljørisikoanalyser.

Sidste artikelOpbevaring af mineaffald – sikkerhed er ingen tilfældighed, FN finder

Næste artikelUdfordringen med at estimere Alaskas kulstoflagre i jorden