Branduolinės spektroskopijos metodų plėtojimas bei naudojimas, aplinkos radionuklidų ir radioekologinio monitoringo tyrimai

Branduolio spektroskopijos metodų plėtojimas ir taikymai yra pagrindinė branduolio fizikos tyrimų kryptis institute. Fizikos institutas yra vienintelė Lietuvoje mokslo įstaiga, kur eksperimentiniais branduolio fizikos metodais atliekami fundamentiniai ir taikomieji tyrimai. Plačiame taikymų diapazone ypač svarbią vietą užima aplinkos radioaktyvumo tyrimai.

Radioaktyviųjų virsmų fizika.

Tyrimų objektas yra maži efektai vykstant radioaktyviems virsmams (virsmo tikimybės, spinduliuotės spektro ir intensyvumo kitimas kintant branduolio išorės sąlygoms) ir jų eksperimentinis stebėjimas. Tiriami stebimų efektų ryšiai su branduolių tiipersmulkiosiomis sąveikomis, taip pat jų panaudojimas Mesbauerio spektroskopijos fundamentaliosioms problemoms (izomerinio poslinkio kalibravimui) spręsti.

Branduolio fizikos tyrimai ir su jais glaudžiai susiję taikymai medžiagų mikrostruktūrai tyrinėti sukoncentruoti Branduolinių tyrimų skyriuje. Čia daugeliui radionuklidų pirmą kartą buvo rasti nedideli radioaktyvaus skilimo spartos skirtumai kai radionuklidas yra skirtingose aplinkose. Tokiems tyrimams buvo pasiūlyti ir įgyvendinti nauji eksperimentiniai tyrimų metodai. Jie toliau plėtojami. Teoriškai ištirta įvairių veiksnių įtaka elektrono pagavimo ir vidinės konversijos tikimybių pokyčiams. Dabartiniu metu pagrindinis dėmesys yra sutelktas Mesbauerio izomerinio poslinkio kalibravimo problemoms spręsti tam panaudojant eksperimentinius būdus, pagrįstus elektrono pagavimo tikimybės pokyčio matavimu. Tuo tikslu atliekami eksperimentai. Ištirta ir apžvelgta izomerinio poslinkio kalibravimo tokiais būdais perspektyva visiems Mesbauerio branduoliams.

Branduolio mikroskopinė teorija.

Plėtojami algebriniai metodai branduolių sandarai, kolektyviniams sužadinimams ir klasterizacijai tirti.

Medžiagų mikrosandaros tyrimai.

Mesbauerio spektroskopija yra vienas svarbiausių Fizikos institute naudojamų branduolinės spektroskopijos metodų. Jos metodais atliekami sudėtingų puslaidininkių (binarinių junginių, kietų tirpalų ir kt.) ir feroelektrikų tyrimai. Vienas įdomiausių tiriamų reiškinių yra feroelektriniai faziniai virsmai ir jų įtaka Mesbauerio spektrui. Mesbauerio spektroskopija taip pat naudojama medžiagų ekspertizės ir lazerinės technologijos tyrimuose.

Branduolinės spektroskopijos metodų taikymai ir jų vystymas.

Alpha ir gama spektroskopijos metodai taikomi aktinidų izotopinei sudėčiai tirti, radioekologiniam monitoringui, radionuklidų balansui ekosistemose tirti, radioaktyviųjų medžiagų identifikavimui. Kuriami nauji gama spektrų analizės metodai. Pastaruoju metu medžiagų izotopinei analizei įdiegtas masių spektroskopijos metodas.

Branduolinės energetikos saugumo problemos.

Sprendžiamos problemos, susijusios su:

• neutronų srauto sąveikos su medžiaga modeliavimu;
• naudoto branduolinio kuro branduolinio saugumo įvertinimu;
• naudoto branduolinio kuro nuklidinės sudėties nustatymu;
• spinduliuotės dozės įvertinimu ir neutronų bei gama laukų apskaičiavimu;
• radionuklidų migravimo ir kaupimosi ekosistemoje įvertinimu.

Aplinkos radioaktyvumas.

Kosmogeninės ir dirbtinės kilmės radionuklidų, jų koncentracijų atmosferoje ir radioaktyviosios taršos tendencijų stebėjimas yra seniausias tradicijas turinti aplinkos radioaktyvumo tyrimų kryptis. Kai kurios tiriamos problemos liečia Černobylio branduolinės elektrinės katastrofos pasekmes (staigus radiacinės situacijos Lietuvoje pakitimas dėl miškų ir durpynų gaisrų labai užterštuose Baltarusijos ir Ukrainos rajonuose ir kt.).

Kitos nagrinėjamos problemos:

• radioakyvių traserių panaudojimas įvertinant ozono žemyneigius srautus;
• radionuklidų nešėjų tyrimai: jų fizinės ir cheminės formos, formų įtaka radionuklidų sklidimui aplinkoje, prasiskverbimui į biologinius objektus ir lokalizacijai;
• radioaktyviųjų inertinių dujų kaupimosi atmosferoje galimų geofizinių pasekmių prognozė;
• radioaktyviųjų medžiagų migracijos ir kaupimosi vandens sistemose problemos, taršos pernašos Lietuvos upėmis, teršalų kaupimosi bei savivalos Kuršių mariose ir Baltijos jūroje įvertinimas;
• radionuklidų pasiskirstymas dirvožemio gylyje;
• radioaktyviosios taršos atmosferoje, dirvoje, Drūkšių ežero vandenyje ir nuosėdose prie Ignalinos atominės elektrinės įvertinimas;
• gyventojų gaunamos spinduliuotės dozės įvertinimas.

Sukurti prietaisai ir siūlomos paslaugos:

Alpha, beta, gama ir masių spektrometrijos metodą taikome:
• medžiagų izotopinei analizei, aptikimo riba 1ppq;
• identifikuojant radioaktyviųjų atliekų prigimtį;
• atliekant ekspertizes gamtosaugos, teisėsaugos ir kitoms institucijoms.

Mesbauerio spektroskopijos metodą taikome:
• magnetinių nanostruktūrų tyrimuose;
• korozijos procesų tyrimuose;
• archeologijoje, nustatant keramikos amžių ir gamybos technologijų parametrus.