Laborator de Spectrometrie Alfa si Gama

LocațiaColectivActivităţiColaborăriDotăriPublicații & Conferințe

Locaţia în cadrul Facultăţii de Ştiinţa şi Ingineria Mediului SALA A1.5

Responsabil laborator:
 Prof. Dr. Constantin Cosma
Colectiv de lucru
Prof. Dr. Constantin Cosma
Asist. Dr. Alida Gabor
Lect. Dr. Robert-Csaba Begy
Drd. Oana Alexandra Rusu (căs. Dumitru)
Drd.  Niţă Dan Constantin
Drd. Iurian Andra-Rada

Activităţi

  • Masurarea radiului din sol si materiale de constructie
  • Masurarea radiului din probe de apa prin spectrometria alfa
  • Calitatea apei si a solului (mǎsurǎtori NORM)
  • Masuratori de radioactivitate a materialelor de constructie
  • Studii asupra poluarii cu radionuclizi artificiali a mediului în urma unor accidente (ex. Fukushima)
  • Masuratori NORM si TENORM in zonele uranifere
  • Radionuclizi naturali in soluri si alte materiale geologice
  • Monitorizarea poluarii atmosferice
  • Dezvoltarea si testarea unor folii protectoare pentru prevenirea contaminarii detectorului alfa
  • Determinarea uraniului si thoriului din probe de mediu in scopuri de datare
  • Determinarea nivelului de eroziune pe terenuri cultivate si necultivate
  • Determinarea ratei de sediemntare in lacuri antropice si naturale

Domeniul de activitate al laboratorului:

In problemele de mediu tehnicile de masurare a radioactivitatii au un camp larg de aplicatii precum daterea sedimentelor, studiul colmatarii lacurilor, eroziunea solurilor, aplicatii in meteorologie si climatologie, trasori.

Studii asupra radioactivitatii naturale si artificiale prin spectrometrie gama

De-a lungul existentei noastre suntem supusi la hazarede multiple, riscul contaminarii radioactive starneste un profund ecou in publicul larg. Dintre metodele de identificare si cuantificare a poluantilor radioactive, spectrometria gama se remarca ca fiind o metoda caracterizata printr-o larga activitate, atat in ceea ce priveste tipurile de produsi radioactivi pentru care poate fi utilizata, cat si a tipului de probe (sol, sediment, apa, aer, biotic etc) cu o precizie foarte buna si cu un timp rapid de determinare (si o preparare simpla a probelor).
Pe langa problematica unei contaminari radioactive, studiul radioactivitatii naturale este important atat in soluri cat si in materiale de constructie fiindca efectul lor conduce la cresterea fondului de radiatii si la majorarea dozei naturale. Efectele dozelor joase inca nu sunt inca bine conturate.
Utilizarea radionuclizilor ca si trasori in diferite procese de eroziune si sedimentare sunt de asemenea de mare importanta, radionuclizi care pot fi determinati cu usurinta si mare precizie prin spectrometria gama.

Studii asupra radioactivitatii naturale si artificiale prin spectrometrie alfa

In ultimii ani in literatura de specialitate apar tot mai multe studii referitoare la aplicatiile spectrometriei alfa. Aceasta metoda analitica permite determinarea si cuantificarea radionuclizilor din probe de mediu la un nivel al concentratiei foarte scăzut. Spectrometria alfa prezinta unele avantaje fata de celelalte tehnici de masurare a  izotopilor radioactivi cu activitate scazuta, acestea incluzand o buna precizie, fonduri mici intrinseci detectorului, eliminarea de radiatii interferente prin separare chimica, abilitatea de a folosi izotopi emitatori de particule alfa ca si trasori, domeniul vast al aplicabilitatii metodei. Teoretic, orice proba care poate fi dizolvata poate fi analizata prin aceasta metoda.

Datare prin dezechilibre in seria U

Stabilirea varstei formatiunilor geologice acumulate in diferite medii depozitionale terestre, a celor aduse la suprafata din adancul marilor si oceanelor, precum si a celor din calotele glaciare sau din pesteri reprezinta o problema perseverent studiata. Interesele oamenilor de stiinta pentru plasarea cu exactitate pe scala geologica a diferitelor formatiuni sau evenimente geologice sunt multiple. Printre ele se număra dorinta de a intelege cat mai bine formarea si evolutia Pamantului, localizarea in timp a perioadelor marcate de transformări profunde la nivelul regnului vegetal si animal, reconstituirea mediului geografic in care a evoluat specia umana, explicarea glaciatiunilor etc.
Exista doua motive principale pentru datari geologice, arheologice si al altor sisteme din  mediul inconjurator :

  • O varsta precisa pentru un os sau un depozit sta la baza intelegerii noastre a semnificatiei sale prin stabilirea contextului sau arheologic sau geologic.
  • Intervalul de timp intre doua varste ale probelor care au fost depozitate in conditii diferite face posibila calcularea ratei de schimbare si poate indica procesul care a cauzat schimbarea.

Principalul obiectiv al geocronologiei este de a clasifica istoria Pamantului in secvente ale evenimentelor cu o durata cunoscuta. Principala matrice a dovezilor este cunoscuta in rocile terestre.
Metodele de datare bazate pe dezechilibrele din seriile uraniului au ca fundament masurarea activitatii uraniului si a urmasilor acestuia.
Aparitia diferitelor dezechilibre  in familiile uraniului permite datarea prin diferite metode (U-234 / U-238, Th-230 / U-234, Pa-231 / U-235) a speloetemelor, coralilor, resturilor de oase, sedimentelor carbonatice, fosfatice etc.
Determinarea raportului dintre U si Th utilizeaza frecvent metoda spectrometriei alfa. Aceasta metoda spectrometrica, aplicata cuplului Th-230/ U-234 ridica o problema de ordin tehnic; cei doi radioizotopi emit particule alfa cu energii foarte apropiate, astfel incat pentru masurarea lor prin spectrometrie alfa trebuie facuta o separare chimica.

Datarea prin Pb-210 şi Cs-137

Informatiile stocate in arhivele naturale sedimentare sunt folosite intr-o gama larga in aplicatii de mediu, ca de exemplu:

  • sesizarea modificarilor proceselor pedologice de eroziune, procese care pot fi consecinte ale exploatarii padurilor, recultivarii  acestora sau a schimbarii procedeelor in agricultura.
  • evidentierea istorica a schimbarilor in calitatea apelor din lacuri asociate cu probleme cum ar fi eutrofizarea sau ploile acide.
  • monitorizarea poluarii atmosferice cu metale grele, poluanti organici, emisii radioactive din instalatii nucleare si alte surse de contaminare.

Cunoasterea unei cronologii exacte a depunerii sedimentelor este de mare importanţă în interpretarea acestor informatii de arhiva.
Una dintre cele mai importante metode de datare a sedimentelor recente este metoda Pb-210. Acesta este un element radioactiv natural prezent in sol si sedimente, cu un timp de injumatatire de 22,3 ani. Rn-222 din sol (provenit din Ra-226), scapat in atmosfera in urma unor dezintegrari succesive in radionuclizi de viata scurta, da nastere Pb-210. Prin precipitatii si depuneri uscate, acesta se depune pe suprafata solului, de unde este transportat catre lacuri. Cantitatea de Pb-210 produs in atmosfera poate varia in functie de anotimp sau precipitatii pe un intreval de timp scurt, dar media anuala este considerata constanta. Datorita acestor proprietati a Pb-210, el se poate folosi in determinarea vitezei de acumulare a sedimentelor in lacuri, pe o perioada cuprinsa intre 0-150 ani.
In Romania, determinarea ratei de sediemntare prin metoda Pb-210, a fost aplicata de catre laboratorul nostru la doua lacuri importante, din punct de vedere turistic si economic cu origine diferita. Unul dintre acestea este L. Rosu, care s-a format prin alunecarea-prabusirea unui versant al Muntelui Ghilcos, in anul 1837. Problema, in cazul L.Rosu este ritmul alert al colmatarii naturale, care este influentat si de catre actiunile factorilor antropici. Al doilea lac a fost Lacul Sf. Ana care este localizat in masivul Ciomatu. Este un lac de origine vulcanica. In 1867 adancimea maxima  era 12 m, in 1907 a scazut la 8,5 m, si in 2006 a ajuns la 7 m. Acest proces este accelerat si de sedimentarea lacului. Se poate estima prin calcule simple ca lacul se va transforma in turbarie cam peste 250 de ani daca consideram o adancime medie de 5m.

Monitorizarea eroziunii solului

Procesul de eroziune a solului reprezinta astazi unul dintre cele mai agresive si dezastruoase fenomene din lume. O metoda ieftina si rapida pentru estimarea nivelului de eroziune in terenuri cultivate si necultivate este utilizarea radionuclizilor din mediu (Cs-137, Pb-210 şi Be-7), care se bazeaza pe compararea intre inventarul total al radionuclizilor, in diferite puncte, cu inventarul mediu dintr-o zona reprezentativa, numita “zona de referinta”, unde nu s-au manifestat fenomene de eroziune sau depunere. Masuratorile efectuate furnizeaza date integrate ale efectelor tuturor proceselor care conduc la redistributia solului si care nu pot fi obtinute folosind metodele traditionale. Ratele de eroziune sau depunere pot fi estimate folosind modele de conversie care matematic definesc relatia dintre cresterea sau descresterea inventarului radionuclizilor relativ la inventarul de referinta.

In Romania, primele studii ale eroziunii solului cu ajutorul radionuclizilor (in special Cs-137) au inceput in 1996, in cadrul unui proiect realizat de Centrul de Cercetare-Dezvoltare pentru Combaterea Eroziunii Solului Perieni, jud. Vaslui, si coordonat de Agentia Internationala pentru Energie Atomica de la Viena. Laboratorul nostru a realizat primele aplicatii pentru determinarea ratelor de eroziune a solurilor cultivate şi necultivate din NV Romaniei, prin utilizarea radioizotopilor prezenţi în mediu, prin metoda Cs-137. Avem in perspectiva determinarea ratei eroziunii solurilor pe termen lung prin utilizarea Pb-210, precum si a proceselor de eroziune care apar pe parcursul unor perioade scurte de timp, datorate evenimentelor meteorologice intense sau unor scurte perioade de ploi abundente, cu ajutorul Be-7.

  • Prof. Univ. Dr. Janos Somlai, Universitatea Pannonia (Veszprem, Ungaria), Departamentul de Radiochimie si Radioecologie
  • Prof. Univ. Dr. Tibor Kovacs, Universitatea Pannonia (Veszprem, Ungaria), Departamentul de Radiochimie si Radioecologie
  • Prof. Univ. Dr. Marcel Dîrja, Facultatea de Horticultură, Universitatea de Ştiinţe Agricole şi Medicină Veterinară, Cluj-Napoca
  • Asis.Drd. Mihai Buta, Catedra de Ştiinţa Solului, Facultatea de Agricultură, Universitatea de Ştiinţe Agricole şi Medicină Veterinară, Cluj-Napoca
  • Ing. Drd. Cătinaş Ioana, Catedra de Ştiinţa Solului, Facultatea de Agricultură, Universitatea de Ştiinţe Agricole şi Medicină Veterinară, Cluj-Napoca
  • Dr. Dreve Simina, Institutul Naţional de Cercetare Dezvoltare pentru Tehnologii Izotopice şi Moleculare INCDTIM Cluj-Napoca
  • Prof. Univ. Dr. Onac Bogdan, Facultatea de Biologie si Geologie, Universitatea Babes-Bolyai Cluj-Napoca
  • Spectrometrie gamma de înaltă rezolutie
    Doua lanturi spectrometrice gama de inalta rezolutie cu detectori de germaniu hiperpur (detector ORTEC GEM HPeGe – FWHM de 1.85KeV la 1.33MeV cu fereastră de Al 1mm si detector ORTEC GMX HpeGe FWHM 1.92KeV at 1.33MeV cu fereastră de Be 0. 5 mm care permite inregistrarea si determinarea energiilor joase).
  • Spectrometrie alfa
    Spectrometru alfa ORTEC SOLOIST cu detector tip PIPS de marime 900mm2and 1200 mm2 . Cu o rezolutie de 19 keV si sistem de achiziteie a datelor  ASPEC-92.
  • Laborator de radiochimie
    ustensile si sticlarie de laborator

Anunțuri FSIM

Evenimente recente

  • ADMITERE FACULTATEA DE STIINTA SI INGINERIA MEDIULUI NIVEL MASTER, SESIUNEA IULIE 2017

    ADMITERE FACULTATEA DE STIINTA SI INGINERIA MEDIULUI NIVEL MASTER, SESIUNEA IULIE 2017

    Admitere Facultatea de Stiinta si Ingineria Mediului nivel master, sesiunea iulie 2017 Oferta educationala, nivel master, pe domenii si specializari Domeniul SIINTA MEDIULUI Gestiunea și protecția mediului – IF și  IFR Evaluarea riscului și securitatea mediului – IF și IFR …
  • ADMITERE FACULTATEA DE STIINTA SI INGINERIA MEDIULUI NIVEL LICENTA, SESIUNEA IULIE 2017

    ADMITERE FACULTATEA DE STIINTA SI INGINERIA MEDIULUI NIVEL LICENTA, SESIUNEA IULIE 2017

    Oferta educationala, nivel licenta pe domenii si specializari Domeniul STIINTA MEDIULUI Ştiinţa mediului, cu frecvenţă, română Ştiinţa mediului, cu frecvenţă, maghiară Ştiinţa mediului, cu frecvenţă, maghiară,  cu şcolarizarea la Sfântu Gheorghe Domeniul INGINERIA MEDIULUI Ingineria mediului, cu frecvenţă, română Ingineria …
  • Scoala Altfel: EDUCATIE PRIN STIINTA

    Scoala Altfel: EDUCATIE PRIN STIINTA

    Scoala Altfel: EDUCATIE PRIN STIINTA Programul propus de Facultatea de Știința și Ingineria Mediului răspunde unei nevoi actuale de informare și educație non-formală a elevilor, fiind în același timp gândit și în scopul promovării științei în rândul elevilor, a atragerii …