Ανάπτυξη και υλοποίηση τεχνικών επιτόπιας φασματοσκοπίας-γ για εφαρμογές στο θαλάσσιο περιβάλλον
Authors: Ανδρουλακάκη Ευφροσύνη 
Published: September 2021

Η παρακολούθηση των επιπέδων ραδιενέργειας στο περιβάλλον είναι απαραίτητη από πλευράς ακτινοπροστασίας λόγω των αρνητικών επιπτώσεων της ακτινοβολίας στον ανθρώπινο οργανισμό. Η φασματοσκοπία-ακτίνων γ είναι μια τεχνική ευρέως διαδεδομένη που χρησιμοποιείται για την παρακολούθηση των επιπέδων ραδιενέργειας στο περιβάλλον (χερσαίο και θαλάσσιο). Η τεχνική αυτή βρίσκει άμεση εφαρμογή στην παράκτια ζώνη σε προβλήματα που σχετίζονται με τους κανονισμούς ακτινοπροστασίας (μοντέλα υπολογισμού δόσεων/ χωρικής διασποράς ραδιονουκλιδίων) αλλά και σε ένα ευρύ πεδίο σημαντικών ερευνητικών προβλημάτων που αφορούν διαφορετικούς επιστημονικούς κλάδους (Γεωφυσικές εφαρμογές, Υδρογεωλογία, Ωκεανογραφία). Το μεγάλο ενδιαφέρον που υπάρχει γύρω από μετρήσεις ραδιενέργειας στο θαλάσσιο περιβάλλον αναδεικνύει την ανάγκη ανάπτυξης μιας μεθόδου που να παρέχει τη δυνατότητα της χαρτογράφησης μεγάλων περιοχών σε μικρό χρονικό διάστημα. Η παραδοσιακή εργαστηριακή ανάλυση είναι μια χρονοβόρα μέθοδος που απαιτεί ειδικές εγκαταστάσεις και τεχνογνωσία για την επεξεργασία των δειγμάτων και την εξαγωγή των τελικών αποτελεσμάτων. Για το λόγο αυτό, τα τελευταία χρόνια παρατηρείται αύξηση του ενδιαφέροντος για την ανάπτυξη ανιχνευτικών συστημάτων για μετρήσεις ραδιενέργειας, μέσω της in situ φασματοσκοπίας ακτίνων-γ στο θαλάσσιο περιβάλλον. Παρά τα πλεονεκτήματα της in situ μεθόδου, η γενικευμένη εφαρμογή της περιορίζεται κυρίως από τη δυσκολία εύρεσης αξιόπιστης μεθόδου για τον προσδιορισμό της ανιχνευτικής απόδοσης ενός συστήματος για μετρήσεις στο θαλάσσιο περιβάλλον, ενώ ειδικά για μετρήσεις στο θαλάσσιο ίζημα η ανάλυση παρεμποδίζεται από αρκετές πρόσθετες παραμέτρους (σε σύγκριση με επιτόπιες μετρήσεις στο υδάτινο περιβάλλον), που σχετίζονται κυρίως με τις φυσικές ιδιότητες του ιζήματος και τη γεωμορφολογία του περιβάλλοντος. Ο κύριος στόχος της παρούσας διατριβής είναι η ανάπτυξη μιας μεθοδολογίας για ποσοτικές in situ μετρήσεις στο θαλάσσιο περιβάλλον, η οποία δύναται να παρέχει ακριβή αποτελέσματα όταν εφαρμόζεται σε διαφορετικά περιβάλλοντα. Αναφορικά με τις in situ μετρήσεις στο υδάτινο περιβάλλον, στα πλαίσια της παρούσας διατριβής, αναπτύχθηκε μεθοδολογία ανάλυσης, βασισμένη στην τεχνική Full Spectrum Analysis (FSA), των φασμάτων που λαμβάνονται χρησιμοποιώντας το υποθαλάσσιο ανιχνευτικό σύστημα ΚΑΤΕΡΙΝΑ. Η μεθοδολογία FSA εφαρμόστηκε για την ανάλυση φασμάτων στο θαλασσινό νερό, ποντίζοντας το σύστημα ΚΑΤΕΡΙΝΑ σε τρεις διαφορετικές περιοχές της Μεσογείου. Αναφορικά με τις in situ μετρήσεις στον πυθμένα της θάλασσας (θαλάσσιο ίζημα), η διαδικασία ποσοτικού προσδιορισμού της συγκέντρωσης των ραδιονουκλιδίων προϋποθέτει τη γνώση της ανιχνευτικής απόδοσης του συστήματος, η οποία εξαρτάται από τα χαρακτηριστικά του ιζήματος (που μπορεί να ποικίλουν σε μεγάλο βαθμό ακόμη και στην ίδια περιοχή μελέτης). Στο πλαίσιο της παρούσας διατριβής μελετήθηκαν οι βασικές παράμετροι που επηρεάζουν την ανιχνευτική απόδοση του συστήματος ΚΑΤΕΡΙΝΑ. Η μελέτη βασίστηκε αποκλειστικά στο MC προσομοιώσεις, λαμβάνοντας υπόψη τις φυσικές ιδιότητες των ιζημάτων (χημική σύσταση, υγρή πυκνότητα, περιεκτικότητα σε νερό) και διαφορετικές γεωμετρίες μέτρησης. Επιπλέον, διεξήχθησαν συγκρίσεις με αντίστοιχα πειραματικά αποτελέσματα, ποντίζοντας το σύστημα ΚΑΤΕΡΙΝΑ σε τέσσερα διαφορετικά περιβάλλοντα (στη Μεσόγεια και τη Μαύρη Θάλασσα), με σκοπό την αξιολόγηση των θεωρητικών υπολογισμών.