深入切爾諾貝利禁區(qū)

奧林巴斯手持式X射線（XRF）分析儀的應(yīng)用案例
 

1986年4月26日的早上，現(xiàn)烏克蘭境內(nèi)的切爾諾貝利核電站發(fā)生了一起核爆炸事故，引發(fā)了火災(zāi)、有毒氣體以及核泄漏。是迄今為止發(fā)生過(guò)的非常惡劣的核事故之一。

 

當(dāng)前的科研界希望可以尋找一個(gè)監(jiān)測(cè)方案，以監(jiān)控核電站周邊環(huán)境的輻射等級(jí)。來(lái)自英國(guó)布里斯托大學(xué)的Peter Martin教授及他的團(tuán)隊(duì)正在和奧林巴斯合作一個(gè)項(xiàng)目：在切爾諾貝利禁區(qū)中使用手持式X射線熒光（XRF）分析儀對(duì)禁區(qū)內(nèi)的輻射污染進(jìn)行檢測(cè)和清除。
 

 

什么是切爾諾貝利禁區(qū)？

切爾諾貝利禁區(qū)是指切爾諾貝利核電站周遭19英里內(nèi)區(qū)域。是受到核爆炸事故引發(fā)的核泄漏狀況最為嚴(yán)重的區(qū)域。

 

在1986年的核事故后，迅速的建立“切爾諾貝利禁區(qū)”。禁區(qū)的成立不僅限制了人員進(jìn)出危險(xiǎn)區(qū)域的頻率，同時(shí)也降低了輻射污染的傳播（攜帶放射性物質(zhì)的物品或人員）

 

現(xiàn)今，切爾諾貝利禁區(qū)可以允許一部分的人員進(jìn)出。同時(shí)它也是一些研究者比如Peter Martin教授的研究對(duì)象。這次我們也從Peter教授那了解到現(xiàn)在禁區(qū)的樣子：

 

“進(jìn)入切爾諾貝利隔離區(qū)的時(shí)候，就仿佛時(shí)間停止了一樣。那些金屬制品的表面都已銹跡斑斑，整個(gè)禁區(qū)仿佛變成了野生動(dòng)植物的家園，回到了自然野生的狀態(tài)。那些被舍棄的車(chē)輛就這樣被遺留在原先的公路上。整個(gè)場(chǎng)景都令人感到傷感。”

 

這片區(qū)域有很多廢棄物和建筑材料。在禁區(qū)內(nèi)，有很多破舊的不知從何而來(lái)的金屬部件、被遺棄的車(chē)輛、以及灑倒的汽油。在禁區(qū)的許多物事對(duì)眾人而言都是未知和不曾了解過(guò)的。但是，唯一一件能確認(rèn)的事情是，在這片區(qū)域內(nèi)，依然還殘留著非常嚴(yán)重的放射性污染。
 

 

這些研究者利用放射性計(jì)量學(xué)去評(píng)估輻射暴露， 整個(gè)團(tuán)隊(duì)配備了很多的儀器，每一個(gè)參與了這個(gè)項(xiàng)目的機(jī)構(gòu)（大學(xué)、隔離區(qū)還有切爾諾貝利核電站）都會(huì)用來(lái)測(cè)量他們受到的輻射，每個(gè)人接受的輻射劑量都需要被嚴(yán)格控制。

 

利用手持式XRF分析儀監(jiān)測(cè)切爾諾貝利放射性污染情況

切爾諾貝利項(xiàng)目的主要目的是測(cè)量和降低放射性污染，手持式XRF在這個(gè)項(xiàng)目中也發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。

 

“XRF在監(jiān)測(cè)放射性污染的過(guò)程中，可以對(duì)收集到的樣品進(jìn)行分析檢測(cè)。如果要致使電子設(shè)備失靈，需要達(dá)到一個(gè)非常極端的輻射值。在反應(yīng)堆核心以外的地方，電子設(shè)備都不會(huì)受到輻射的影響。在切爾諾貝利的中心， 現(xiàn)在他們正計(jì)劃移除核反應(yīng)堆上的石棺。目前這個(gè)地方的核輻射依然非常的大！”

 

Peter教授和他的團(tuán)隊(duì)在現(xiàn)場(chǎng)使用Vanta手持式XRF分析儀監(jiān)控不同的核電站中的物品、表面以及土壤中的放射性污染含量，這樣可以明確樣品中的元素組成并了解其中是否存在放射性的元素。手持式XRF熒光分析儀可以在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)進(jìn)行檢測(cè)，這也表示更少的樣品需要被郵寄到專(zhuān)門(mén)的實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行分析。他們的團(tuán)隊(duì)在5天的任務(wù)中，每天可以檢測(cè)100個(gè)樣品。

 

有一些樣品他們只需要ppm級(jí)別的精度， 而對(duì)于元素Cs，由于其對(duì)于測(cè)量放射性污染非常重要，所以需要測(cè)量到ppt級(jí)別。

 

他們測(cè)量的對(duì)象包括有：

 

• 帶有放射性的管道

• 散落的碎片、殘骸中的銫（Cs）、鈾（U）還有钚（Pu）

• 土壤中的重金屬污染

                                             

為了分析土壤，研究者會(huì)先挖一個(gè)約0.3m深的土坑。這是因?yàn)榇蟛糠值妮椛涠紩?huì)停留在地表的幾英尺中。而銫（Cs）一般會(huì)在地表下幾個(gè)厘米以內(nèi)，黏土?xí)�將輻射維持在其內(nèi)部，因?yàn)槠漯ば院芨摺?/p>

 

結(jié)合手持式XRF分析儀以及實(shí)驗(yàn)室分析方法監(jiān)測(cè)放射性污染

慶幸于Vanta的便攜性，手持式XRF分析儀是個(gè)非常實(shí)用的原位分析的工具，可以用來(lái)檢測(cè)如土壤、巖石、鋼筋、建筑材料、汽車(chē)以及散落在地面上的金屬碎塊等。禁區(qū)內(nèi)還有很多物品也是難以郵寄到實(shí)驗(yàn)室的，如廢棄的直升機(jī)和管道等。
 

 

在進(jìn)行了原地取樣后，一個(gè)小型樣品被帶回了英國(guó)進(jìn)行更加精確的檢測(cè)。但是，將一個(gè)樣品帶離隔離區(qū)的流程非常繁瑣，約耗費(fèi)了9個(gè)月的時(shí)間才將樣品成功帶離了烏克蘭。

 

即便如此， 仍然還是會(huì)有一些樣品滯留在機(jī)場(chǎng)。因?yàn)槟切┓派湫晕镔|(zhì)被認(rèn)為是危險(xiǎn)品。他們必須使用特殊的貨運(yùn)飛機(jī)進(jìn)行運(yùn)輸。除此以外 ，從隔離區(qū)帶走物品的是被禁止的行為，所以他們還需要另外取得特殊許可。一旦獲取了許可，物品會(huì)被寄到烏克蘭基輔，然后才能進(jìn)口到英國(guó)。

 

樣品準(zhǔn)備以及切爾諾貝利的輻射性物質(zhì)的處理

Peter教授的團(tuán)隊(duì)將收集的土壤使用樣本勺轉(zhuǎn)移到一次性培養(yǎng)皿中。之后他們將培養(yǎng)皿放置在一個(gè)平坦的表面，再使用分析儀進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試金屬樣品時(shí)，他們直接用設(shè)備對(duì)其進(jìn)行測(cè)量，比如像建筑材料、管道以及樓梯等。