Strumenti e tecnologie in dotazione Laboratorio CRGR

Il Laboratorio esegue la caratterizzazione radiologica di campioni di varia natura per mezzo di tecniche distruttive e non distruttive, in relazione alle necessità di approfondimento richieste dal committente.

Le tecniche non distruttive consentono la caratterizzazione del materiale tal quale, senza particolari manipolazioni preliminari, offrendo una sensibilità generalmente inferiore alle tecniche distruttive, ma una maggiore velocità di esecuzione.

• Tomographic Gamma Scanner (TGS) - Sistema per la caratterizzazione radiologica di manufatti contenenti radionuclidi gamma emettitori, che permette la caratterizzazione radiologica di rifiuti radioattivi condizionati e non condizionati, operando tipicamente su fusti fino a 1500 kg e capacità di 220, 400 e 500 litri. Il sistema può essere impiegato su varie tipologie di rifiuti adottando impostazioni, configurazioni e geometrie differenti in relazione al risultato desiderato.
• Spettrometria gamma Multi-Group Analysis (MGA) - Sistema per la caratterizzazione radiologica e la determinazione di composizioni isotopiche in campioni contenenti radionuclidi alfa-emettitori, quali uranio e plutonio, sfruttandone le emissioni gamma.
• Spettrometria gamma a basso fondo (LabSOCS) - Sistema per la caratterizzazione radiologica di materiali nucleari ed in particolare di campioni contenenti radionuclidi gamma emettitori, costituito da un singolo rivelatore coassiale HPGe di tipo p, in configurazione Ultra Low Background ad elevata efficienza, alloggiato all’interno di un pozzetto a basso fondo, in mattoni di piombo di spessore di 10 cm, con liner di rame posto all’interno del pozzetto stesso. Il rivelatore è tarato mediante un database di efficienze generato con codici di calcolo di tipo Monte Carlo.
• In Situ Object Counting System (ISOCS) - Sistema di misura trasportabile, adatto per la caratterizzazione radiologica di materiali e rifiuti contenenti radionuclidi gamma emettitori. È costituito da un singolo rilevatore al germanio dotato di una schermatura in piombo modulare, la cui risposta a una serie di sorgenti puntiformi o distribuite, all’interno di matrici predefinite, è caratterizzata usando un codice di calcolo di tipo Monte Carlo.
• Small Samples Neutron Counter (SSNC) - Sistema trasportabile per la caratterizzazione radiologica di campioni di piccole dimensioni contenenti uranio e plutonio mediante tecniche neutroniche passive. È costituito da una doppia schiera di rivelatori a ³He, collegati a un Neutron Coincidence Counter il cui software di analisi può modificarsi ottimizzarsi all’occorrenza.
• Spettrometria Raman - Sistema di misura basato sulla rivelazione della radiazione elettromagnetica diffusa dal campione in analisi, a seguito di radiazione monocromatica incidente generata da un laser.

Le tecniche non distruttive sono eseguite presso il Laboratorio. All’occorrenza, le tecnologie trasportabili possono essere trasferite presso il committente per le analisi in situ. Tali tecnologie sono normalmente coadiuvate da strumenti portatili per l'analisi qualitativa preliminare di campioni e campi di radiazione. Nel rinvenimento di campioni radioattivi, la strumentazione portatile consente innanzitutto di verificare i campi di radiazione intorno al campione rinvenuto, dando all'operatore le informazioni necessarie a fini della gestione in sicurezza dell'oggetto da trattare. Le informazioni ottenibili sono di tipo quantitativo (ad esempio mediante l’impiego di dosimetri) e di tipo qualitativo (ad esempio mediante l’impiego di contatori, misuratori di contaminazione, identificatori di radionuclidi o altri dispositivi atti a fornire una prima stima dell'attività del campione).

Per tali finalità, il Laboratorio dispone, attualmente, di:

• dosimetro telescopico con rivelatore Geiger-Muller;
• dosimetro telescopico per radiazioni X;
• dosimetri personali attivi;
• dosimetro gamma e neutroni/contatore per gamma e neutroni;
• dosimetro gamma e neutroni/spettrometro gamma/contatore per gamma e neutroni;
• contaminametri alfa, beta, gamma/dosimetri gamma;
• contatore di neutroni/Plutonium monitor;
• spettrometro neutronico/contatore di neutroni/dosimetro neutronico.

Le tecniche distruttive consistono in analisi di campioni effettuate in laboratorio previa distruzione del campione con metodi fisico-chimici. Tali tecniche di misura offrono una sensibilità superiore rispetto alle tecniche non distruttive, ma necessitano di una maggiore quantità di tempo e richiedono che i campioni analizzati siano sufficientemente rappresentativi di tutto il materiale che si necessita indagare.

• Liquid Scintillation Counting (LSC) - Sistema di misura da laboratorio per la caratterizzazione radiologica di soluzioni contenenti radionuclidi gamma e alfa-beta emettitori. Opera sia su campioni liquidi che solidi pretrattati (mineralizzati).
• Spettrometria alfa - Sistema di misura da laboratorio per la caratterizzazione radiologica di materiali contenenti radionuclidi alfa-emettitori. Opera su qualsiasi tipo di campione, previo trattamento preliminare: omogeneizzazione e preparazione, separazione chimica per isolare gli elementi di interesse, produzione della sorgente sottile mediante, ad esempio, l’elettrodeposizione in cella elettrolitica.
• Spettrometria di massa (ICP-MS) - Sistema di laboratorio per la determinazione qualitativa e quantitativa di elementi chimici, mediante analisi elementale di campioni liquidi e/o solidi, previo trattamento chimico. La tecnica è in grado di determinare la presenza di diverse sostanze inorganiche metalliche e non-metalliche, in concentrazioni inferiori a una parte per miliardo (1 ppb), sfruttando una torcia al plasma ICP, per la ionizzazione del campione, e uno spettrometro di massa, per la separazione e la rivelazione degli ioni prodotti.
• Gas cromatografia con spettrometria di massa (GC-MS) - Sistema di laboratorio per la determinazione qualitativa e quantitativa di sostanze organiche, in particolare per l’identificazione e la quantificazione di composti organici in campioni solidi, liquidi e gassosi, previo trattamento.
• Spettrofotometria UV Visibile – Sistema di spettrometria ottica nell'intervallo dal vicino infrarosso (NIR), al visibile (Vis) e ultravioletto (UV), che permette l’analisi della natura e struttura chimica del materiale a livello molecolare e atomico. La tecnica è basata sulla rivelazione della radiazione elettromagnetica trasmessa dal campione, a seguito di una radiazione ottica incidente da una sorgente nota. La radiazione incidente viene assorbita in corrispondenza delle transizioni elettroniche caratteristiche del materiale in esame e consente di identificare le specie atomiche e molecolari presenti nel campione solido, liquido e gassoso.
• Spettrometria ottica nell’infrarosso (Fourier Transform Infrared, FTIR) - Sistema basato sulla rivelazione della radiazione elettromagnetica assorbita dal campione in analisi, a seguito di radiazione infrarossa incidente da una sorgente nota. La radiazione incidente modifica il momento di dipolo elettrico delle molecole costituenti il campione, che assorbono energia alle lunghezze d'onda corrispondenti allo stretching e alle vibrazioni molecolari di campioni solidi, liquidi e gassosi. La spettroscopia Raman e la spettroscopia FTIR sono complementari: l'insieme delle due tecniche aumenta la confidenza nella determinazione delle specie molecolari presenti nel campione in esame.
• Contatore proporzionale – Sistema per misure gross alfa e gross beta, mediante contatore proporzionale gas-filled per lettura di Smear Test o piattelli opportunamente preparati con potenziale contaminazione alfa o beta. Tra le applicazioni rientra la valutazione di emissione gross alfa e gross beta di un campione solido o liquido precedentemente trattato o la misurazione in tempo reale dell’attività di un volume d’aria, se posto in linea con un idoneo sistema di pompaggio. Lo strumento è dotato di uno schermo in piombo dallo spessore di 50 mm per la riduzione del fondo ambientale.