Sposób pomiaru radioaktywności 14C

Pełna nazwa: Sposób pomiaru radioaktywności 14C z eliminacją składowej zliczeń pochodzącej z produktów sukcesywnego rozpadu 222Rn za pomocą spektrometrii ciekłoscyntylacyjnej

Istota wynalazku

Izotop węgla 14C, w którym jądro złożone jest z 8 neutronów i 6 protonów, obecny jest w całej żyjącej biosferze w skrajnie niskich ilościach. Na jeden atom węgla 14C przypada 1 000 000 000 000 atomów „zwykłego” węgla 12C (jądro złożone jest z 6 neutronów i 6 protonów). Natomiast w paliwach kopalnych, takich jak węgiel, ropa czy gaz ziemny, węgiel 14C nie występuje. Przy pomocy ciekłoscyntylacyjnej spektrometrii promieniowania β można wykonać pomiar niskich radioaktywności izotopu węgla 14C, co umożliwia identyfikację źródła pochodzenia materiału (nawet w przypadku identycznej struktury chemicznej!). Ze względu na niskie zawartości węgla 14C w typowych materiałach, jego pomiar bardzo łatwo może być zaburzony przez radioizotop 222Rn. 222Rn jest częścią szeregu promieniotwórczego, który rozpada się w następujący sposób: 222Rn → 218Po → 214Bi → 214Po → 210Pb. W przypadku konwencjonalnych pomiarów wymusza to sezonowanie próbek przez około 30 dni. Po tym czasie 222Rn rozpada się do zaniedbywalnie małych ilości. Wtedy dopiero po 30 dniach można przeprowadzić wiarygodny pomiar zawartości biokomponentów.
W wielu przypadkach okres 30 dni zwłoki oczekiwania na wynik jest do zaakceptowania przez zleceniodawców.

Wynalazek umożliwia przeprowadzenie precyzyjnego pomiaru udziału składowej 222Rn na wynik oznaczenia 14C poprzez rzadko stosowaną technikę pomiaru par rozpadów. Rozpady 214Bi i 214Po zachodzą w bardzo krótkim przedziale czasowym, w 97% przypadków mają miejsce w czasie mniejszym niż 800 μs (1 μs = 0.000 001 s). Takie charakterystyczne pary rozpadów służą do określenia zawartości 222Rn w badanym materiale. Unikatowa elektronika umożliwia przeprowadzenie pomiarów 222Rn oraz 14C jednocześnie na tym samym spektrometrze ciekłoscyntylacyjnym. Przy zmierzonej zawartości 222Rn można w określić precyzyjnie jego wpływ na wynik pomiaru 14C i w ten sposób dokonać korekty. Wynalazek umożliwia natychmiastowe wykonanie pomiarów metodą ciekłoscyntylacyjną bez 30 dniowej zwłoki.

Korzyści z zastosowania wynalazku

Wynalazek umożliwia przeprowadzanie tanich, dokładnych i szybkich oznaczeń biokomponentów w materiałach takich jak biopaliwa i biomateriały metodą ciekłoscyntylacyjnej spektrometrii α/β. Wyniki w odróżnieniu od konwencjonalnej spektrometrii promieniowania β mogą być uzyskane natychmiast bez konieczności odczekania 30 dni potrzebnych na rozpad 222Rn. Metoda jest również wykorzystywana do szybkiego datowania radioizotopem węgla 14C zabytków archeologicznych oraz osadów geologicznych. W tym przypadku również wyniki datowania mogą być uzyskane praktycznie natychmiast.

Obecnie wynalazek wykorzystywany jest rutynowo w pracach naukowo-badawczych zlecanych przez jednostki naukowe oraz przemysł.

Potencjał komercjalizacji

W polityce energetycznej Unii Europejskiej szczególnie promowane jest stosowanie biopaliw. Wyrazem tego jest między innymi wprowadzenie dyrektywy 2009/28/WE w sprawie promowania stosowania energii ze źródeł odnawialnych. Dyrektywa zobowiązuje Polskę w końcowym zużyciu energii brutto w 2020 roku do uzyskania 15% energii ze źródeł odnawialnych. Ścieżka ta jest realizowana w kraju głównie poprzez wykorzystanie biomasy i odpadów. W wyniku polityki Unii Europejskiej, mającej na celu zmniejszenie emisji CO2 pochodzącego ze spalania paliw kopalnych, rośnie zapotrzebowanie na pomiary zawartości biokomponentów w biopaliwach oraz biomateriałach. Obserwuje się, że zwiększające zapotrzebowanie na badania związane z oznaczaniem udziału biokomponentów w paliwach oraz materiałach przy pomocy metody 14C, co wskazuje na potencjał wynalazku.