Fenntartható fejlıdés és atomenergia. Radioaktivitás, dózisfogalmak. Radioaktivitás. Radioaktivitás

Fenntartható fejlıdés és atomenergia 4. elıadás

A radioaktív sugárzás hatása az élı szervezetre A nukleáris technika nem energetikai célú felhasználása

Radioaktivitás, dózisfogalmak

2010/2011. tanév tavaszi félév

Dr. Aszódi Attila Igazgató, BME NTI

Fenntartható fejlıdés és atomenergia

Dr. Aszódi Attila, BME NTI

1


Radioaktivitás


2

Radioaktivitás

Az atom felépítése: – kb. 10-14 m átmérıjő atommag,

Adott rendszámú (azaz protonszámú) atommagban különbözı számú neutron lehet. Az ilyen azonos rendszámú, de eltérı tömegszámú atommagok egy adott elem izotópjai.

– és az azt körülvevı, a magnál 10 000-szer nagyobb, kb. 10-10 m átmérıjő elektronfelhı. A mag alkotóelemei a pozitív elektromos töltéső protonok, és a töltés nélküli neutronok. Az atom legfontosabb jellemzıje a rendszám: - rendszám = protonok száma, meghatározza az atom kémiai tulajdonságait.

Pl.: 11H: hidrogén (1 proton, 0 neutron) 1 2 H: deutérium (1 proton, 1 neutron) 1 3 H: trícium (1 proton, 2 neutron)

- tömegszám = protonok + neutronok száma a rendszám mellett ez határozza meg az atom magfizikai viselkedését. Fenntartható fejlıdés és atomenergia


3



4

Radioaktivitás

Az alfa-sugárzás • Az atommagot alfa-részecskék (két protonból és két neutronból álló héliummagok) hagyják el. • Az atom rendszáma tehát a bomlás során kettıvel, tömegszáma néggyel csökken. • Az alfa-sugárzás igen rövid hatótávolságú, akár egy vékony papírlap is könnyen elnyeli.

• A ma ismert 112 elemnek több, mint 2500 izotópja létezik. • Ezek közül 249 stabil, az összes többi magától elbomlik, azaz radioaktív. • A radioaktív bomlás során minden esetben egy vagy több részecskét sugároz ki a mag. • A leggyakoribb radioaktív sugárzások: az α−, β− és γ−sugárzás. Fenntartható fejlıdés és atomenergia


5


Béta-sugárzás Negatív béta-bomlás


6

Gamma-sugárzás • A látható fényhez hasonló, de annál nagyobb energiájú elektromágneses sugárzás.

Pozitív béta-bomlás

• egy neutron protonná alakul a magban

• egy neutron keletkezik egy protonból

• egy elektron kilép a magból

• pozitron lép ki a magból

• a rendszám eggyel nı, a tömegszám változatlan

• a rendszám eggyel csökken, a tömegszám itt is változatlan

• Ha az atom valamilyen bomlás után még gerjesztett állapotban marad, akkor ezt egy vagy több "adagban", gamma-sugárzás formájában adja le. • Nem változik sem a rendszám, sem a tömegszám. • A gamma-sugárzás áthatoló képessége igen nagy.



7



8

Sugárzások áthatolóképessége

Radioaktivitás Felezési idı: az az idı, ami alatt egy radioaktív izotóp adott számú atomjainak fele elbomlik: T1/2 Pl.: Legyen 10 000 darab trícium atomunk, melynek felezési ideje 12,3 év. Ekkor - 12,3 év múlva 5000 db, - 24,6 év múlva 2500 db, - 36,9 év múlva 1250 db

el nem bomlott trícium atomunk lesz.



9


Radioaktivitás

Aktivitás: az 1 másodperc alatt bekövetkezı bomlások száma

λ: bomlási állandó [1/s]

egy adott mintában.

Antoine Henri Becquerel francia fizikus

A~N → A=λN

N(t) 1 = = e −λT1/2 N(t 0 ) 2

Mértékegysége a Becquerel: 1 Bq=1 bomlás/másodperc. (régi mértékegység: Curie: Ci, 1mCi=37MBq !)

2 = e λT1/2 ln 2 = λT1/2 λ= (ln2)/T1/2


10

Radioaktivitás

Bomlástörvény:

N(t) = N(t0)e-λt


Pl.: Egy 75 kg-os ember kálium-40-bıl származó aktivitása kb. 4500 Bq, vagyis másodpercenként kb. 4500 darab kálium-40-es atommag bomlik el a szervezetében (éves természetes sugárterhelésünk 6%-a származik a szervezetünkben elbomló kálium-40-tıl). Dr. Aszódi Attila, BME NTI

11



12

Dózisfogalmak

Dózisfogalmak • Egyenérték dózis: figyelembe veszi a sugárzás fajtájából adódó eltéréseket (α-sugárzás pl. jobban roncsol, mint a γ-sugárzás)

• Elnyelt dózis: a besugárzott anyag egységnyi tömegében elnyelt energia. Mértékegysége: 1 Gy = 1 J/kg (Gy=Gray).

H=D*wr

(régi mértékegység: rad: radiation absorbed dose: 1 rad=0,01 Gy) („nagyon” régi, nem használatos!: Röntgen: levegı dózis: 1 R = 2,58×10−4 C/kg

Mértékegysége: Sv (Sievert) Rolf Maximilian Sievert svéd orvos-fizikus

1 R = 0,0087 Gy≈ 0,01 Gy) (régi mértékegység: rem: roentgen equvivalent man: 1 rem=0,01 Sv)

• Dózisteljesítmény: idıegység alatt elnyelt dózis

• wr: minıségi tényezı:

D'=∆D/∆t Mértékegysége: Gy/s Louis Harold Gray brit fizikus Fenntartható fejlıdés és atomenergia


13

α: β, γ: n: p: Fenntartható fejlıdés és atomenergia

Dózisfogalmak

wr = 20 wr = 1 wr(E)= 2,5 – 20 wr = 2Dr. Aszódi Attila, BME NTI

14

Sugárözönben élünk

• Effektív dózis: figyelembe veszi a testszövetek eltérı érzékenységét

HE=wT*HT

Mindenkit folyamatosan ér radioaktív sugárzás!

Mértékegysége: Sv ΣwT=1) • wT: szöveti súlytényezı (Σ Testszövet vagy szerv Ivarszervek Csontvelı (vörös) Vastagbél Tüdı Gyomor Pajzsmirigy Bır Maradék Fenntartható fejlıdés és atomenergia

Ez lehet:

Súlytényezı, wT 0,20 0,12 0,12 0,12 0,12 0,05 0,01 0,05 Dr. Aszódi Attila, BME NTI

Természetes eredető 15


Mesterséges eredető Dr. Aszódi Attila, BME NTI

16

Természetes sugárterhelés

Sugárterhelésünk

A Föld népessége természetes forrásokból évente átlagosan 2,4 mSv sugárterhelést kap. Természetes

(2,4 mSv/év)

kozmikus külsı

0,3 mSv

kozmikus belsı

0,015 mSv

földkérgi külsı

0,5 mSv

földkérgi belsı

1,6 mSv

A természetes sugárzások a kozmikus térbıl (elsısorban a Napból), a földkéregbıl, és a saját szervezetünkbıl erednek. A természetes sugárzások adják összes sugárterhelésünk 85 %-át. Fenntartható fejlıdés és atomenergia


17



18

Mesterséges sugárterhelés Mesterséges eredető sugárterhelésünk az összesnek kevesebb, mint 15 %-a. A mesterséges sugárterhelés 97%-a orvosi eredető. Az atomreaktorok mőködése az összes terhelésnek kevesebb, mint 0,01 %-át adja, kevesebbet, mint a világítós számlapú órák. Köteles György: Sugáregészségtan, MEDICINA, 2002, ISBN: 9632427726 Fenntartható fejlıdés és atomenergia


19



20

A radioaktív sugárzások egészségügyi hatásai • Determinisztikus hatások: a sugárterhelést követıen rövid idın belül, kimutathatóan annak hatására következik be • Sztochasztikus hatások: jóval hosszabb idıskálán, csak statisztikailag kimutatható hatások

A sugárzás egészségügyi hatásai

– egyes rákos megbetegedések kockázatának növekedése – utódok genetikai rendellenesség valószínőségének növekedése Fenntartható fejlıdés és atomenergia


21

A radioaktív sugárzások egészségügyi hatásai



22


• Determinisztikus hatások jellemzıi: – adott küszöbdózis felett mindenképp jelentkezik, az alatt egyáltalán nem – a hatás súlyossága nı a dózissal – Fontosabb küszöbdózisok: • 0,1 Gy: lymphocita-szám • 1,0 Gy: általános tünetek; hányás, hasmenés • 3-10 Gy: többi szerv sérülése 0,1 Fenntartható fejlıdés és atomenergia


23



24



• Determinisztikus hatások: lokális sugársérülés ill. sugárbetegség. • Lokális sugársérülés:

• Sugárbetegség – 1000 mGy-nél nagyobb egésztest-dózis esetén – kizárólag determinisztikus hatás következménye.

– csak egyes szerveket, illetve testrészeket ér nagy besugárzás; – a sugársérülés mindig determinisztikus hatás következménye; – tünetek például: a fehérvérsejtek számának csökkenése, bırpír, átmeneti, vagy maradandó sterilitás, a szırzet hullása; – a különbözı szövetek "sugárállósága" nagyon eltérı: sérülékenyebbek a gyorsan osztódó és a nagymértékben differenciált sejtekbıl álló szövetek (nyirokszövet, a csontvelı, a bélhám és az ivarsejtek), ellenállóbbak az érzékszervek, az ideg és izomszövet, a bır és a csont. Fenntartható fejlıdés és atomenergia


• Lappangási szakasz: a tünetek enyhülnek, a sérült jól érzi magát. Minél nagyobb a dózis, annál rövidebb ez a szakasz. • Kritikus szakasz: A kezdeti tünetek súlyosabb formája, pontszerő bırbevérzések, véres széklet, az immunrendszer sérülése miatt fertızések lépnek fel. A 3-6. hét a legkritikusabb. • Lábadozási szakasz: a felépülés hónapokig is elnyúlhat. Fenntartható fejlıdés és atomenergia


26

Radiológiai balesetek Néhány eset az elmúlt évtizedek radiológiai balesetei közül

• Sugárbetegség

– Halálos dózis: 8 Gy. Ekkora dózis esetén a betegek szinte minden esetben elhaláloztak. – A 4-5 Gy dózist elszenvedık - orvosi ellátás nélkül - fele marad életben. Ezt az értéket hívjuk félhalálos dózisnak. (Orvosi kezeléssel a túlélés esélye megnövelhetı.)

●

●

●

●

●

• Nagy számú sugárbetegség a történelemben: – Hirosima és Nagaszaki: mintegy százezer ember, – 1986-ban Csernobilban 237 fı (ebbıl 28, max 50 halott). – 1987-ben Brazíliában 20 eset (ebbıl 4 halott). Dr. Aszódi Attila, BME NTI

• Kezdeti szakasz: néhány óra múlva hányinger, étvágytalanság, émelygés, fejfájás, rossz közérzet, esetleg hasmenés vagy láz.

25



– A heveny sugárbetegség négy szakaszra osztható:

27

Goiânia, Brazília, 1987: 4 halott, orvosi besugárzó berendezés San Salvador, El Salvador, 1989: 1 halott, ipari mozgó forrás javításakor Tammiku, Észtország, 1994: 1 halott, ellopott Cs-137 forrás Isztambul, Törökország, 1998: 2 Co-60 forrás fémhulladéként egy roncstelepre került Fleurus, Belgium, 2006: 1 fı, 4 Gy, ipari besugárzó berendezés Co-60 forrással

Ok: sugárforrások ellenırizetlen hátrahagyása, hiányos vagy rosszul mőködı állami intézményrendszer, alacsony képzettség, alapvetı szabályok súlyos megszegése

A társadalmi elınyök miatt szükség van ezen technikákra, de a biztonsági kérdések kiemelten kezelendık. Fenntartható fejlıdés és atomenergia


28

Radiológiai baleset Goiâniaban: elızmények ●

● ● ● ● ● ● ●

●

1985 végén egy magán radiológiai klinika új épületekbe költözik, egy régi besugárzó berendezést a régi épületben felejtenek: – Izotóp Cs-137 (felezési idı: 30 év) – Aktivitás : 50,9 TBq (a balesetkor) – Kémiai forma: CsCl por – Tömeg 93 g (CsCl); 19,3 g (Cs-137) Az engedélyezı hatóságot nem értesítik. A régi épületeket részlegesen lerombolják. 1987 szeptember 13-án két ember behatol az elhagyott épületbe. Kiszerelik a forrást a terápiás besugárzó berendezésbıl. Haza viszik és megpróbálják szétszerelni. A próbálkozások során a céziumot tartalmazó kapszula felnyílik. Rizsszem mérető darabokat osztogatnak szét az ismerısöknek és rokonoknak a kéken világító anyagból. A berendezés maradékát eladják egy roncstelepen. Fenntartható fejlıdés és atomenergia


Radiológiai baleset Goiâniaban: intézkedések ●

●

●

●

●

●

29

Napokon belül megjelennek az érintetteken a sugárbetegség klasszikus tünetei (émelygés, hányás, hasmenés). Kezdetben valamiféle trópusi betegségre gyanakodnak az orvosok. Az egyik páciens beviszi a törött kapszula darabjait az orvosához. A páciensek égési sérüléshez hasonlító sebei miatt elkezdenek radiológiai balesetre gyanakodni. A radiológiai baleset ténye egy nappal késıbb (szeptember 29.) válik bizonyossá, amikor egy ismerıs radiológus egy bányászati cégtıl kölcsönkért detektorral méréseket végez. Lakosság szennyezettség-mérése, Érintett személyek dekontaminálása, Sugárbetegek orvosi kezelése, Szennyezett területek felderítése és elzárása, Ha lehetséges, szennyezıdött épületek, jármővek dekontaminálása Fenntartható fejlıdés és atomenergia

●

● ● ● ● ●

● ● ●

Ellenırzött személyek száma Szennyezıdött személyek száma – Szennyezıdött ruházat – Belsı és külsı szennyezıdés „Égési” sérülések Kórházi kezelésre szorult Csontvelı elégtelenség Akut sugárbetegség Elhalálozás

112 800 fı 271 fı 120 fı 151 fı 28 fı 20 fı 14 fı 8 fı 4 fı

30


Radiológiai baleset Goiâniaban: statisztikák ●


Determinisztikus

[mGy]

„Hétköznapi” dózisok, sztochasztikus

[mSv]

Hólyagosodás akut sugárterhelés következtében

Nagy mennyiségő radioaktív hulladék (3500 m3) Számottevı gazdasági kár Komoly pszichés megterhelés a lakosságnak Fenntartható fejlıdés és atomenergia


31



32



• Sztochasztikus hatások

• Sztochasztikus hatások

– valószínőségi, küszöbdózisok nélküli hatás

– a sztochasztikus hatásként megmutatkozó betegségek nem speciálisak, sugárterhelés nélkül is elıfordulnak, legfeljebb kisebb gyakorisággal! (Mo.: évente 33 000 daganatos elhalálozás, örökletes betegségek aránya 10,5%)

– az elnyelt dózissal arányos a változás bekövetkezésének a valószínősége, súlyossága nem. – A változások esetleg évtizedek múltán várhatók a sugárterheltekben, vagy ezek utódaiban.

– Egy daganatos megbetegedésrıl még a kapott dózis ismeretében sem bizonyítható be, hogy a sugárzás az egyetlen kiváltó ok! (Ld. „csernobili kamionsofırök”)

– Kis dózisokra nem ismerjük Meredekség: 5% / Sv Fenntartható fejlıdés és atomenergia


33



34

Halálozási statisztikák Magyarországon (2001) Halálozás a 2001. év során:

132 183

Ebbıl daganatok miatt:

33 757

hörgı, légcsı, tüdı vastagbél emlı gyomor végbél ajak, szájüreg, garat prosztata fehérvérőség csont, kötıszövet, bır

Keringési betegség miatt: Öngyilkosság miatt: Közlekedési baleset miatt: Fenntartható fejlıdés és atomenergia


A nukleáris technika nem energetikai alkalmazása

7 902 3 014 2 342 2 166 1 838 1 737 1 372 1 104 894

67 423 3 979 1 352 35



36

Nukleáris technika a mindennapi gyakorlatban

Ipar • • • •

Füstjelzıkben, vastagságmérésre, sőrőségmérésre, folyadékok vízszintjének mérésére, • hegesztési varratok vizsgálatához.

• Ipar – Építıipar – Élelmiszeripar – Mezıgazdaság

• Orvostudomány – Sterilizálás – Diagnosztika és terápia

• Kutatás – Régészet – Mővészettörténet

• Egyéb alkalmazások Fenntartható fejlıdés és atomenergia


37


Mezıgazdaság

• Mikroorganizmusok elpusztítása, csírázásgátlás többnyire Co-60 forrással (γ-sugárzó) • nyers zöldségek, gyümölcsök, hús, főszerek (Magyarországon 700 t/év), parafadugók • a burgonya csírázásának megakadályozása • 1993: 50 élelmiszer-besugárzó állomás a világon, évente 500 000 tonna besugárzott élelmiszer • A világon elsıként Magyarországon importáltak és értékesítettek besugárzott élelmiszert (vöröshagymát) 1986-ban

– a burgonya csírázásának megakadályozására, – különbözı növények genetikai módosítására, hogy ellenállóbb és jobban termı egyedeket tenyésszenek ki.


38

Élelmiszeripar

A mezıgazdaságban radioaktív sugárforrásokat alkalmaznak például:



39



40

Mezıgazdasági és ipari besugárzók ●

●

●

●

A besugárzandó termékeket nagy mérető dobozokba győjtve viszik be a besugárzó helyiségbe. A dobozokat automatikus szállítórendszer mozgatja a központi forrástartó állvány körül. A forrástartó állvány általában rúd alakú Co-60 forrásokat tartalmaz (“ceruzák”) Nagy mennyiségben történik így egyszer használatos orvosi eszközök sterilizálása Fenntartható fejlıdés és atomenergia

Járványmegelızés Kártevı rovarok irtása: sugárzással sterilizált egyedeket engednek ki a természetbe, így mérséklik a populáció szaporodását. Ezzel a módszerrel: • gyakorlatilag kiirtották a trópusi gyümölcs-szállítmányokat tönkretevı gyümölcslegyeket, • néhány afrikai országból már teljesen kiirtották az évente több millió ember halálát okozó maláriát terjesztı maláriaszúnyogokat.


41


Képalkotó eljárások


42


• Fıként röntgen-, gamma- és neutronsugárzás • Példa: orvosi alkalmazások

• Alkalmazási területek:

Patkány képe neutron- (balra) és röntgen-sugárzás (jobbra) segítségével

• orvosi diagnosztika • ipar • régészet • robbanószerkezetek keresése Fenntartható fejlıdés és atomenergia

• stb.


43



44



• Robbanószerkezetek vizsgálata - a különbözı sugárzások alkalmazhatósága • Röntgen (középsı): fémek nagyon élesen látszanak, de a mőanyagok nem • neutron (alul): kevésbé anyagspecifikus, de nem annyira érzékeny Fenntartható fejlıdés és atomenergia


• A „mő-csıbomba” hagyományos fényképe • A bomba képe egy hordozható röntgen-forrással • A bomba képe egy Co-60 forrással • A bomba képe termikus neutronok segítségével

45

Nukleáris technika az orvostudományban


46

Izotópos nyomjelzés

• Diagnosztika – – – –


• Elvét Hevesy György dolgozta ki (1943 kémiai Nobel-díj) • Elv: a kémiai és biológiai folyamatok nem tudnak különbséget tenni adott elem radioaktív és stabil izotópja között • Módszer: a vizsgálandó elem radioaktív izotópját juttatjuk a szervezetbe, és ennek útját vizsgáljuk detektorral

Nyomjelzés Képalkotó berendezések Laboratóriumi vizsgálatok Hazánkban összesen 120 ezer vizsgálat évente

• Terápia – Besugárzó berendezések – Radiogyógyszerek

• Sterilizálás Fenntartható fejlıdés és atomenergia


47



48

Izotópos nyomjelzés

CT - Computed Tomography • 3D képalkotó eljárások

• I-131 : Pajzsmirigymőködés vizsgálata • Tc-99: – – – –

• A különbözı pozíciókból felvett képekbıl számítógéppel készítenek 3D ábrákat • Többféle sugárzás használható (fıként röntgen, gamma, neutron)

vesevizsgálatok, vérkeringés vizsgálata, máj vizsgálata, csontszcintigráfia.

• A vizsgálandó anyag határozza meg, melyik sugárzás használata célszerő

Csontok nyomjelzése Tc-99m-mel Fenntartható fejlıdés és atomenergia


49



50

CT - Computed Tomography

CT - Computed Tomography

• Régészeti CT-alkalmazások – paleontológia (kövületek vizsgálata)

• Orvosi CT-alkalmazások: – röntgen

– roncsolásmentes vizsgálatok (ld. felül: középkori fa ereklyetartó csontokkal)

– PET – gamma

CT felvételek Emu tojás Fenntartható fejlıdés és atomenergia


51



52

CT (Computed Tomography)

CT - Computed Tomography • Ipari CT-alkalmazások:

• Az izotóppal nyomjelzett szervrıl különbözı irányokból készítenek felvételt • A kapott eredményekbıl a számítógép kiszámítja az átvilágított testrész eredeti 3D képét

– hegesztések, varratok vizsgálata – roncsolásmentes vizsgálatok (pl. alkatrészek) – anyagvizsgálat (ld. ábra: betontömb CT-képe)



53

Pozitron-emissziós tomográf (PET) – pozitron-sugárzó izotópot juttatnak a vizsgálandó szövetbe (C-11, N-13, O-15, F-18, Ga-68) – A pozitron annihilációjakor két 511 keV-es γ-foton keletkezik, ezeket detektálják – A detektorok körben helyezkednek el, így nemcsak az izotóp mennyiségét, hanem az annihiláció helyét is tudják mérni, ebbıl megfelelı szoftverrel 3D kép rekonstruálható Dr. Aszódi Attila, BME NTI


54

Pozitron-emissziós tomográf (PET)

• Elv:



55

• Részecskegyorsító (tipikusan ciklotron) szükséges a pozitron-sugárzó izotópok elıállításához • Itthon Debrecenben egy, Kecskeméten egy, Budapesten két orvosi PET berendezés mőködik • Az ENSZ ajánlásai szerint 1 millió lakosra kellene jutnia egy ilyen eszköznek (10 db kellene az országba)



56

14C-kapszula

Helicobacter fertızés kimutatására

Sugárterápia • Daganatos sejtek, szövetek elpusztítása radioaktív sugárzással • Nehézség: egészséges szövetek megóvása • Besugárzás lehetséges:

• A Helicobacter pylori fertızés felelıs a gyomor- és nyombélfekélyek többségéért • A páciens 14C-tartalmú kapszulát vesz be. Ha a baktérium a gyomorban jelen van, akkor az a kapszula tartalmát lebontja. • A bomlástermék 10 perc múlva a tüdıben kiválasztódik. • Ekkor a páciens egy kis tasakba (légzési kártya) fújja ki a levegıt, amit a mérıkészülékbe helyeznek és megmérik a 14C aktivitást. • Magyarországon évi 20 000 vizsgálat! Fenntartható fejlıdés és atomenergia


– – – –

57

röntgen-, gamma-, proton-, neutron-sugárzás segítségével


Közvetlenül a daganatban keltenek α-sugárzást A daganatos szövetben bórt halmoznak fel Ezt neutronokkal sugározzák be (reaktor!) 10B + n 7Li + 4He reakcióból α-sugárzás keletkezik Kísérleti stádiumban van az eljárás

58

Radiogyógyszerek

BNCT – Bór neutronbefogásos rákterápia • • • • •


• Daganatos szövetek kezelése – Elv: a sugárzó anyagot közvetlenül a kezelendı területre juttatjuk – 131I : Pajzsmirigy terápiája, neuroendokrin tumorok terápiája – Speciális izületi sejtburjánzások kezelése

• Fájdalomcsillapítás – 90Y és 153Sm (β-sugárzók): csontfájdalmak csillapítására csont metasztázis esetén (csontáttét az emlı-, a prosztata- és a tüdırákos esetek 80%-ánál) Fenntartható fejlıdés és atomenergia


59



60

Régészet - Neutron Aktivációs Analízis

• Régészeti leletek eredetvizsgálata:

• A radioaktív anyagok nagyon kis mennyiségben is kimutathatók. • Radioaktív sugárzások segítségével stabil atommagok is radioaktívakká tehetık, így a lelet összetétele pontosan meghatározható.



– A legcélravezetıbb vizsgálati módszer: a kémiai összetétel meghatározása – Minden kerámiatárgy speciális, a készítés helyére jellemzı „kémiai ujjlenyomatot” visel, amelyet a nyersanyag tulajdonságai és az adott mőhelytechnika együttesen alakítja ki. Az „ujjlenyomat” meghatározói fıként a nyomelemek. – Olyan módszerre van szükség, amely:

61

Régészet - Neutron Aktivációs Analízis • Roncsolásmentes nyomelem-analitikai eljárás 3540 elem meghatározására, ppm, ppb tartományban. • A módszer elve: – a mintát neutron-besugárzásnak tesszük ki, majd a keletkezı radoinuklidok gamma emisszióját mérjük


• • • • •

sokelemes érzékeny roncsolásmentes átfogó képet ad a periódusos rendszerrıl sorozatvizsgálatra alkalmas

Neutron Aktivációs Analízis

Régészet - Neutron Aktivációs Analízis 1. Mintavétel (kb. 50mg porminta) 2. Mintaelıkészítés (tömegmérés, tokozás) 3. Besugárzás 4. Gamma spektrometriás mérés 5. Koncentráció számítás

• Elınyei: – – – –

sokelemes érzékeny roncsolásmentes a minta-elıkészítés egyszerő és gyors – mátrixhatás nincs – automatizálható

100 kW teljesítmény Φ th : 2 * 1012 ncm-2s-1 8 órás besugárzás


Régészet - NAA • Példa: a holt-tengeri tekercsek tartóedényének

• Példák:

vizsgálata a BME Oktatóreaktorában

– A rómaiak porcelánja a Terra sigillata – Dörzstálak a gázgyári római fazekasteleprıl és Aquincum polgárvárosából – Korai kelta pecsételt kerámiák a Keleti Alpok elıterében: mőhelytevékenység és kereskedelem Fenntartható fejlıdés és atomenergia

• A pusztába kivonult aszketikus népcsoport írta, másolta, használta a héber szentírás könyveit, más vallásos szövegeket, közösségi iratokat, majd a római légiók támadása elıl menekülve azokat saját, helyi készítéső agyagkorsókba zárva a település környékén lévı barlangokba rejtették. – Igazolható ez? - A településhez tartoznak, de a korsók készítésének helye nem tisztázott. – Vajon minden kerámiatárgy helyben készült? - NEM – A település és a barlangok kerámiaanyaga megegyezik? - IGEN – Mennyire volt zárt a közösség, van-e tárgyi emlékanyaga más népekkel való kapcsolatnak? - Még nem tudjuk.


65



66



• Példa: a koronázási palást egyes részeinek kormeghatározása

• Példa: a polgárdi tripus és a Seuso kincs kapcsolata

Hímzıfonalak összetétele: Palást Keresztpánt

Gallér

Au% Ag% Cu%

88,7 9,1 2,1

97,6 2,6 0,4

99,4 0,5 0,04

Folt 98,4 1,2 0,4

Szegı

Bojt

10,5 80,9 4

2,9 96,5 0,3

– A tripus (1,15 m magas ezüst háromláb) a Seuso kincs tárgyaihoz hasonlóan nagytisztaságú ezüstbıl készült (~90%). – Az ötvözı- és nyomelemek minısége és mennyisége is igen hasonló. – A 14 Seuso tárgyat tartalmazó réz üstön talált talajmaradvány összetétele gyakorlatilag azonos a polgárdi pincében vett talajmintáéval.

XI. századi a palást, vele egykorú a keresztpánt és a javítás Szt. Lırinc alakján XII. századi a gallér XIX. században került rá a paszománt és a bojt (aranyozott ezüst) (a kort mővészettörténeti módszerekkel határozták meg). Fenntartható fejlıdés és atomenergia


67



68

Régészet - mővészettörténet

Régészet - mővészettörténet Jan Vermeer: A gyöngysor (Nı gyöngysorral)

• Festmények eredetiségének vizsgálata (pl. Vermeer-hamisítvány leleplezése: ólomizotóparányának meghatározása). • Festmények, szobrok, múmiák sterilizálása, baktériumok, kártevık kiirtása. • Szabad szemmel nem látható részletek vizsgálata (átfestett részek vizsgálata aktivációval stb.). Fenntartható fejlıdés és atomenergia


69


Régészet - mővészettörténet


70

Fıbb ellenırzı kérdések 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Van Gogh: Patch of Grass

8. 9. 10. 11. 12. 13. 14.

Joris Dik et al.: Visualization of a Lost Painting by Vincent van Gogh Using Synchrotron Radiation Based X-ray Fluorescence Elemental Mapping; Anal. Chem. 2008, 80, 6436–6442

Az izotóp fogalma Radioaktív sugárzások fajtái (alfa, béta, gamma) Az exponenciális bomlástörvény, bomlási állandó, felezési idı, aktivitás Dózisfogalmak A természetes eredető sugárterhelés összetétele, mértéke A mesterséges eredető sugárterhelés összetétele, mértéke A radioaktív sugárzások determinisztikus hatásai, a hatások jellemzıi, a dózis-hatás görbe A lokális sugársérülés és a sugárbetegség ismertetése A halálos és félhalálos dózis A goiâniai radiológiai baleset részletei A radioaktív sugárzások sztochasztikus hatásai, a hatások jellemzıi, a dózishatás görbe Radioaktív sugárzások alkalmazása az iparban, mezıgazdaságban, élelmiszeriparban Ipari és mezıgazdasági besugárzók A sugárzás alkalmazása a járványmegelızésben

http://hasylab.desy.de/news__events/research_highlights/archive/visualizing_a_lost_painting_by_vincent_van_gogh/index_eng.html Fenntartható fejlıdés és atomenergia


71



72

Fıbb ellenırzı kérdések 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24.

Képalkotó eljárások alkalmazása Izotópos nyomjelzés Computed tomography – orvosi, régészeti, ipari alkalmazások Pozitron-emissziós tomográfia C-14 orvosi alkalmazása, a Helicobacter fertızés kimutatása Sugárterápia BNCT módszer elve Radiogyógyszerek alkalmazási példái Neutron aktivációs analízis elve Neutron aktivációs analízis régészeti alkalmazása



73

Fenntartható fejlıdés és atomenergia. Radioaktivitás, dózisfogalmak. Radioaktivitás. Radioaktivitás

Recommend Documents