Temat: Opracowanie koncepcji, budowa i testy stanowiska do uzyskiwania wzorcowych stężeń radonu (222Rn) w próbkach wody
(The conception, construction and testing of the set-up for obtaining water samples with the standard radon (Rn-222) concentrations)

Promotor: dr Jadwiga Mazur, tel.: 12 662 83 32
e-mail: Jadwiga.Mazur@ifj.edu.pl


Opis:

1. Zakres występujących stężeń radonu w wodach to: zakres od poniżej 1 Bq/dm3 (wody bezradonowe), od 1 Bq/dm3 do 9,9 Bq/dm3 (wody ubogie w radon) od 10 Bq/dm3 do 99,9 Bq/dm3 (wody nisko-radonowe), od 100 Bq/dm3 do 999,9 Bq/dm3 (wody radonowe) i od 1 000 Bq/dm3 do powyżej 10 000 Bq/dm3 (wody wysoko-radonowe i ekstremalnie radonowe). Pomiar stężenia radonu w próbkach wody nie jest trywialny, zarówno ze względu na dużą rozpiętość występujących wartości stężeń jak i ze względu na pobór próbki, mogący wprowadzić dodatkowe niepewności związane z ucieczką radonu z wody w trakcie pobierania próbki. Istnieją różne metody pomiaru stężenia radonu w wodzie (np. komory jonizacyjne, spektrometria ciekłoscyntylacyjna) zatem kluczową sprawą dla uzyskiwania wiarygodnych wyników jest przeprowadzanie porównań międzylaboratoryjnych. Pomiary takie wymagają dysponowania próbkami wody o wzorcowych stężeniach.

Zakres proponowanej pracy magisterskiej przewiduje kontynuację rozpoczętych w Laboratorium Ekspertyz Radiometrycznych IFJ PAN badań nad opracowaniem, uruchomieniem i testami stanowiska kalibracyjnego do wytwarzania próbek wody o określonym stężeniu radonu.

2. Praca będzie realizowana w Instytucie Fizyki Jądrowej im. Henryka Niewodniczańskiego w Laboratorium Ekspertyz Radiometrycznych (http://radon.ifj.edu.pl).

Praca obejmuje:

  • przeprowadzenie obliczeń czasów zbierania żądanych stężeń radonu w źródle radonu (Rn-222)
  • dokończenie projektu stanowiska do nasycania próbek wody radonem
  • teoretyczne obliczenie nasycenia wody gazowym radonem uwzględniając współczynnik rozpuszczania radonu w wodzie (zależność od temperatury)
  • kontrola uzyskanych stężeń radonu w próbkach wody metodą pomiaru za pomocą komory jonizacyjnej i licznika ciekło-scyntylacyjnego
  • przeprowadzenie oszacowania niepewności uzyskanych wyników

Laboratorium Ekspertyz Radiometrycznych IFJ PAN posiada profesjonalne wyposażenie oraz personel techniczny będące do dyspozycji magistranta w czasie wykonywania pracy.

Do uzyskiwania określonych stężeń radonu planowane jest zastosowanie wzorcowych źródeł radonu kanadyjskiej firmy PYLON (o aktywnościach 21,6 kBq i 52,3 kBq) pozwalających na uzyskiwanie szybkości: 2710 mBq/min. i 6580 mBq/min. ciągłego dostarczania Rn-222.

Kontrola stężeń radonu w uzyskanych próbkach wody będzie prowadzona dwoma metodami:

  • pomiar z zastosowaniem referencyjnego miernika stężenia radonu AlphaGUARD PQ 2000PRO wyposażonego w komorę jonizacyjną wraz z zestawem AquaKIT
  • pomiar z wykorzystaniem licznika ciekłoscyntylacyjnego (LSC) BetaScout/TriathlerTM

3. Praca wymaga przygotowania nowego stanowiska, zaplanowania pomiarów i weryfikacji uzyskanych rezultatów. W czasie pracy mogą pojawić się niezaplanowane "wyzwania" wymagające od magistranta zarówno umiejętności manualnych jak i pomiarowych. Magistrant pozna nowoczesną aparaturę stosowaną w pomiarach promieniotwórczości środowiska oraz techniki pomiarowe i obliczeniowe. Z uwagi na udział w pracy polegającej na zbudowaniu nowego stanowiska w oparciu o wcześniejsze obliczenia magistrant będzie miał możliwość uczestniczenia w pełnym eksperymencie naukowym - od pomysłu do realizacji i sprawdzeniu poprawności przyjętych założeń.

4. Praca będzie wykonywana m.in. dla potrzeb grantu Narodowego Centrum Badań i Rozwoju pt. "Technologie wspomagające rozwój bezpiecznej energetyki jądrowej", Zadanie 6. "Rozwój metod zapewnienia bezpieczeństwa jądrowego i ochrony radiologicznej dla bieżących i przyszłych potrzeb energetyki jądrowej". Zagadnienie to wchodzi także w zakres współpracy naukowej z National Institute of Ionizing Radiation Metrology ENEA-INMRI, (Rzym, Włochy) oraz National Institute of Radiological Sciences (NIRS), Chiba, Japonia.

5. Próbki wzorcowych stężeń radonu w wodzie są niezbędne w prowadzeniu porównań międzylaboratoryjnych, a także w codziennej pracy laboratoriów w celu kontroli zarówno biegłości jak i poprawności prowadzonych pomiarów. Ma to szczególne znaczenia w laboratoriach posiadających akredytację Polskiego Centrum Akredytacji, jak to jest w przypadku Laboratorium Ekspertyz Radiometrycznych IFJ PAN.

Międzynarodowa współpraca między IFJ PAN, NIRS i ENEA-INMRI dotyczy m.in. opracowania nowego typu detektorów (na bazie detektorów śladowych typu CR-39) do pomiarów stężenia radonu w wodzie i konieczne jest posiadanie wzorcowych próbek wody o znanym stężeniu radonu.