Menetelmän kehittäminen radioaktiivisten vesinäytteiden rauta- ja nikkelipitoisuuksien määrittämiseksi
Kurhela, Kristian (2021)
Kurhela, Kristian
2021
All rights reserved. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2021060113336
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2021060113336
Tiivistelmä
Ydinreaktoreiden eliniän loputtua niiden alasajon yhteydessä esiintyy useita riskejä ympäristölle. Aktivoituneet reaktorin rakenteet voivat vahingoittaa ja kontaminoida elinympäristöjä väärin käsiteltynä tai varastoituna. Ongelman välttämiseksi on lanseerattu DEMONI-hanke, joka kuuluu Kansalliseen Ydinjätehuollon Tutkimusohjelmaan. DEMONI-hankkeen tavoitteena on kehitellä menetelmiä, joiden avulla voidaan karakterisoida ydinreaktoreiden rakenteissa esiintyviä radionuklideja ja loppusijoittaa rakenteet oikeaoppisesti ympäristöä vahingoittamatta.
Opinnäytetyö on tehty Helsingin yliopiston kemian osaston radiokemian yksikölle ja on osa suurempaa DEMONI-hanketta. Työn tarkoituksena on kehitellä menetelmiä, joiden avulla pystytään mittaamaan aktivoituneen teräksen liuetessa veteen nikkeli- ja rautapitoisuuksia ja erityisesti niiden radioaktiivisien isotooppien, 55Fe ja 63Ni, aktiivisuuksia. Menetelmillä seurataan teräksestä vapautuvien metallien pitoisuuden muutosta vesissä ajan kuluessa. Hypoteesina oli, että metalleja liukenee veteen huomattava määrä.
Opinnäytetyön keskeisimmät menetelmänkehityskohteet olivat kolonniekstraktiokromatografian soveltuvuus tutkittaville vesinäytteille ja MP-AES-laitteiston soveltuvuus metallimäärityksissä. Näytteiden aktiivisuuksia tarkasteltiin nestetuikelaskennan ja gammaspektrometrian avulla.
EXC-menetelmä todettiin validiksi erottelumenetelmäksi tutkittaville näytteille. Saantoprosentiksi saatiin metalleille noin 80 %. MP-AES-laitteistolle kehiteltiin hyväksi todettu menetelmä, jolla voitiin havainnoida tutkittavien metallien pitoisuuksia luotettavasti pitoisuusalueella 0,5–5,0 mg/l.
Menetelmien havaittiin toimivan hyvin. Suurin haaste oli näytteiden hyvin alhainen rauta- ja nikkelipitoisuus ja jatkossa osanäytteiden koko tutkimusproseduuri tullaan muokkaamaan siten, että nämä metallit voidaan havaita osanäytteistä. Alustavien tulosten perusteella metallien liukeneminen aktivoituneesta teräksestä on huomattavasti vähäisempää ja hitaampaa, kuin etukäteen oletettiin.
Opinnäytetyö on tehty Helsingin yliopiston kemian osaston radiokemian yksikölle ja on osa suurempaa DEMONI-hanketta. Työn tarkoituksena on kehitellä menetelmiä, joiden avulla pystytään mittaamaan aktivoituneen teräksen liuetessa veteen nikkeli- ja rautapitoisuuksia ja erityisesti niiden radioaktiivisien isotooppien, 55Fe ja 63Ni, aktiivisuuksia. Menetelmillä seurataan teräksestä vapautuvien metallien pitoisuuden muutosta vesissä ajan kuluessa. Hypoteesina oli, että metalleja liukenee veteen huomattava määrä.
Opinnäytetyön keskeisimmät menetelmänkehityskohteet olivat kolonniekstraktiokromatografian soveltuvuus tutkittaville vesinäytteille ja MP-AES-laitteiston soveltuvuus metallimäärityksissä. Näytteiden aktiivisuuksia tarkasteltiin nestetuikelaskennan ja gammaspektrometrian avulla.
EXC-menetelmä todettiin validiksi erottelumenetelmäksi tutkittaville näytteille. Saantoprosentiksi saatiin metalleille noin 80 %. MP-AES-laitteistolle kehiteltiin hyväksi todettu menetelmä, jolla voitiin havainnoida tutkittavien metallien pitoisuuksia luotettavasti pitoisuusalueella 0,5–5,0 mg/l.
Menetelmien havaittiin toimivan hyvin. Suurin haaste oli näytteiden hyvin alhainen rauta- ja nikkelipitoisuus ja jatkossa osanäytteiden koko tutkimusproseduuri tullaan muokkaamaan siten, että nämä metallit voidaan havaita osanäytteistä. Alustavien tulosten perusteella metallien liukeneminen aktivoituneesta teräksestä on huomattavasti vähäisempää ja hitaampaa, kuin etukäteen oletettiin.