Wynalazek naukowców UJ: z działem neutronowym w niebezpieczne substancje na dnie morza

Wynalazek opracował zespół dr. Michała Silarskiego i prof. Pawła Moskala z Instytutu Fizyki UJ. Naukowcy dowiedli, że dzięki wykorzystaniu działa neutronowego możliwe jest określenie, z jakich pierwiastków składają się substancje w obiektach, które leżą na dnie zbiorników wodnych.

Ostatnie badania nad wynalazkiem pozwoliły stworzyć koncepcję detektora, który wyeliminuje zakłócenia w odczycie, jakie powstają w stosowaniu tej metody w wodzie. Dzięki temu będzie można precyzyjnie określić skład pierwiastkowy zatopionej substancji i na tej podstawie ją zidentyfikować. W oparciu o te informacje będzie można ustalić, jak należy dalej postępować, jak zabezpieczyć i zneutralizować materiał niebezpieczny. Kluczową zaletą tej metody jest możliwość identyfikacji potencjalnie niebezpiecznego materiału w pełni zdalnie bez udziału nurka, co niweluje ryzyko, jakie wynika z kontaktu z amunicją konwencjonalną lub chemiczną. To też oznacza, że analizy badawcze można będzie prowadzić na większych głębokościach.

Detektor z UJ ma wykorzystywać działo neutronowe niewielkich rozmiarów. Całe urządzenie będzie nie większe od walizki.

- Może być ono zamontowane na podwodnej, zdalnie sterowanej sondzie, zdolnej do pracy również na większych głębokościach. Ważne jest jedynie, by taka sonda znalazła się blisko badanego przedmiotu, tak aby z możliwie minimalnej odległości skierować na niego wiązkę neutronów. To pozwoli rozpoznać pierwiastki wchodzące w skład zatopionych substancji, również tych, które są zamknięte w pojemnikach. Naszą metodą możemy wykryć na przykład węgiel, wodór, tlen, azot, siarkę, chlor, a także gazy bojowe zawierające arsen - mówi dr Michał Silarski.

Działo neutronowe w opracowanym rozwiązaniu to stosunkowo niewielki generator, który zderza jony deuteru z izotopem wodoru - trytem. "Emitowane z takiego generatora neutrony, przenikając przez zanurzony obiekt, wzbudzają atomy w badanej substancji, wskutek czego emitują one kwanty gamma. Te są rejestrowane w opracowanym na UJ detektorze. Ponieważ każdy pierwiastek charakteryzuje odrębny, specyficzny odczyt kwantów gamma, analiza ich całego spektrum i stosunków ilości pozwala dokładnie określić, jaka substancja jest ukryta w zatopionym pojemniku" - opisuje uczelnia.

Aby pozbyć się zakłóceń z odczytu pochodzącego z wody znajdującej się pomiędzy detektorem a badaną substancją, urządzenie wyposażono w specjalne rury wypełnione powietrzem, przez które kieruje się wiązkę neutronów.

- Wynalazek bazuje na autorskim rozwiązaniu systemu tzw. neutronowodów oraz tarczy anty-Comptonowskiej. Dzięki nim neutrony docierają do badanego obiektu bez zakłóceń spowodowanych wodą znajdującą się między urządzeniem a badaną substancją. Ponadto spektrum odczytu kwantów gamma możemy oczyścić z części zakłóceń powstałych w wyniku wzbudzenia wody. To w znaczący sposób precyzuje badanie i ułatwia identyfikację substancji. Można mówić o pewnym przełomie w tej dziedzinie, bowiem dotychczas to właśnie ze względu na zakłócenia odczytu z atomów wodoru zawartych w wodzie metoda identyfikacji obiektów podwodnych z użyciem wiązek neutronów nie upowszechniła się na świecie. Zastosowanie naszego rozwiązania może to zmienić - dodaje Michał Silarski.

Wystarczy około 10 sekund, by pobrać dane i na tej podstawie określić skład chemiczny badanej substancji. Urządzenie zadziała poprawnie, gdy znajdzie się kilkadziesiąt centymetrów od celu i nie musi ono przylegać do badanego obiektu.

- Badaliśmy w laboratorium próbki dna morskiego pobrane z okolic zatopionego niedaleko portu w Gdyni tankowca Stuttgart. Zidentyfikowaliśmy obecność ciężkiego paliwa - mazutu. Nasza metoda w zasadzie pozwoli zidentyfikować każdą substancję z katalogu tych, które uznaje się za niebezpieczne i które zalegają na dnie zbiorników wodnych - przekonuje dr Michał Silarski.

Według danych udostępnionych w raporcie Najwyższej Izby Kontroli "Zagrożenie katastrofą ekologiczną / Materiały niebezpieczne na dnie Bałtyku" tylko w polskich obszarach morskich znajduje się ponad 400 wraków statków, z czego ponad 100 zalega na dnie Zatoki Gdańskiej. Wraki to nie jedyny problem. Prawdziwym wyzwaniem dla środowiska naturalnego i zdrowia ludzi pozostaje zatopiona w Morzu Bałtyckim amunicja konwencjonalna oraz zbiorniki z silnie toksycznymi związkami chemicznymi - bojowymi środkami trującymi. Według różnych dostępnych danych i szacunków na dnie Bałtyku w rejonie Głębi Bornholmskiej wciąż znajduje się ponad 32 tys. ton amunicji chemicznej, a w rejonie Głębi Gdańskiej około 60 ton. A to tylko pozostałości z okresu II wojny światowej.

Paweł Szrot ostro o "Zielonej Granicy". "To porównanie jest uprawnione"