Naukowcy Narodowego Centrum Badań Jądrowych (NCBJ) opracowali i skonstruowali prototyp układu detekcyjnego do identyfikacji śladowych ilości radioizotopów w wodzie. To jeden z kluczowych elementów innowacyjnego systemu monitorowania radioaktywnych skażeń wody wodociągowej, który buduje międzynarodowy zespół ekspertów w ramach projektu FP7 Security Unii Europejskiej. Warszawa, jako pierwsze miasto na świecie, już na początku 2016 roku przetestuje takie rozwiązanie ochrony ludności cywilnej.

Prototyp układu detekcyjnego to jeden z elementów pracy polskich naukowców biorących udział w międzynarodowym projekcie „TAWARA RTM” (TAp WAter RAdioactivity Real Time Monitor) o wartości 3,6 mln euro (75% tej kwoty pochodzi z funduszy Unii Europejskiej w ramach projektu FP7 Security). Prace nad jego zaprojektowaniem i skonstruowaniem zakończono na początku września. W przeciągu najbliższych tygodni będzie on badany we Włoszech na Uniwersytecie w Padwie oraz w Instytucie ENEA w Rzymie.

„System składa się z trzech części. Pierwsza sonda, tzw. „detektor wczesnego ostrzegania”, wygeneruje sygnał alarmowy w przypadku wykrycia skażenia o dużej skali na etapie ujmowania wody. Jest to detektor gamma, którego rolą jest zapobiec rozprzestrzenianiu się dużej ilości materiału radioaktywnego na układ uzdatniania wody. Jako drugi zostanie zainstalowany detektor promieniowania alfa i beta, który charakteryzuje się wysoką wydajnością detekcji, ale nie identyfikuje izotopów odpowiadających za wystąpienie skażenia. Ta rola przypadnie ostatniemu detektorowi promieniowania gamma. Projektując go, skupiliśmy się przede wszystkim na osiągnięciu wysokiej wydajności detekcji oraz dobrej energetycznej zdolności rozdzielczej potrzebnej do identyfikacji izotopów. Ważnym czynnikiem było maksymalne zredukowanie wpływu promieniowania tła, zarówno zewnętrznego, jaki i wewnętrznego. Braliśmy również pod uwagę wymagania techniczne związane z obsługą detektora oraz jego koszt. Nasz wybór padł na bromek ceru, detektor scyntylacyjny, którego praca nie wymaga zapewnienia niskich temperatur. ”– tłumaczy dr Łukasz Świderski z Zakładu Fizyki Detektorów, NCBJ – „W sierpniu pomyślnie zakończyły się testy układu i na podstawie przeprowadzonych pomiarów dokonaliśmy wyboru optymalnych parametrów pracy i położenia detektora wewnątrz osłony oraz oszacowaliśmy czułość systemu pomiarowego”.

Po pozostałych testach na Uniwersytecie w Padwie oraz w Instytucie ENEA w Rzymie, gdzie zostanie zbadanie działanie systemu monitorowania wraz z dedykowanym oprogramowaniem, prototypowe urządzenie zostanie przewiezione do Warszawy. To właśnie w stolicy Polski, jako pierwszym mieście na świecie, zostaną przeprowadzone końcowe testy innowacyjnego systemu monitorowania radioaktywnych skażeń wody wodociągowej. Docelowym miejscem instalacji będzie ujęcie wody – Zakład Północny w Wieliszewie (MPWiK w Warszawie). Kampania testowa planowana jest na wiosnę 2016 roku.

„Efektem naszych prac będzie innowacyjny system pomiaru poziomu potencjalnych skażeń radioaktywnych w wodociągach. Powstanie więc kompleksowe rozwiązanie składające się z systemu monitorowania w czasie rzeczywistym oraz systemu spektroskopowego identyfikacji skażeń. Cieszymy się bardzo, że to Warszawa, jako pierwsze miasto na świecie, przetestuje to innowacyjne rozwiązanie już na początku przyszłego roku” – podkreśla prof. Marek Moszyński, NCBJ.

System do monitorowania poziomu skażeń radioaktywnych w wodociągach w czasie rzeczywistym ma niebagatelne znaczenie dla bezpieczeństwa mieszkańców miast. Ciągłość kontroli i szybkość działania może okazać się kluczowym czynnikiem np. w przypadku zagrożenia terrorystycznego. Dotychczasowe badanie jakości wody polega na standardowej kontroli – okresowym badaniu regularnie pobieranych próbek z ujęć wodnych.

„Zaletą systemu konstruowanego w ramach projektu TAWARA RTM jest możliwość monitorowania potencjalnych skażeń radioaktywnych na bieżąco w trybie ciągłym” – wyjaśnia prof. Grzegorz Wrochna, dyrektor NCBJ – „Sygnał alarmowy o przekroczeniu dopuszczalnego poziomu stężenia radioizotopów w wodzie pozwala zatrzymać dystrybucję wody przed dotarciem do użytkowników oraz szybką reakcję odpowiednich służb. Rozwiązanie to zabezpiecza również dalszą część instalacji wodociągowej przed kontaminacją. Pracująca w tym samym czasie druga część układu, w którego skład wchodzi układ detekcyjny zaprojektowany i testowany w NCBJ, określi rodzaj zanieczyszczenia poprzez spektroskopię promieniowania gamma i pozwoli podjąć odpowiednie środki zaradcze”.

Zaprojektowany i złożony w NCBJ układ detekcyjny jest częścią europejskiego projektu badawczego „TAWARA RTM” (TAp WAter RAdioactivity Real Time Monitor), w którym uczestniczą naukowcy z Uniwersytetu w Padwie i Uniwersytetu w Pizie, Włoskiej Krajowej Agencji Naukowo-Badawczej ENEA oraz firmy Scionix z Holandii (producent detektorów promieniowania jonizującego) i CAEN z Włoch (producent aparatury do rejestrowania sygnałów). Ze strony Polski w przedsięwzięciu o wartości 3,6 mln euro zaangażowane jest Narodowe Centrum Badań Jądrowych (NCBJ), Miejskie Przedsiębiorstwo Wodociągów i Kanalizacji (MPWiK) oraz firma prawnicza Wardyński i Wspólnicy sp. k.

Projekt TAWARA RTM będzie trwał do połowy 2016 r. Jeżeli wszystko będzie przebiegać zgodnie z oczekiwaniami to wypracowane wspólnie innowacyjne rozwiązanie będzie mogło być wdrożone w innych stacjach wodociągowych w Europie. Co więcej, całość systemu monitorującego będzie tak zaprojektowana aby w przyszłości można było ją rozszerzyć o możliwość identyfikacji zagrożeń chemicznych i biologicznych.