Zespół dr. Michała Silarskiego i prof. Pawła Moskala z Instytutu Fizyki UJ opracował koncepcję detektora, który określi skład chemiczny zalegających na dnie substancji za pomocą niewielkiego działa neutronowego i opracowanego systemu informatycznego.

Całe urządzenie będzie nie większe od walizki. „Może być ono zamontowane na podwodnej, zdalnie sterowanej sondzie, zdolnej do pracy również na większych głębokościach” - zaznaczono w informacji prasowej uczelni. Wystarczy około 10 sekund, by pobrać dane i na tej podstawie określić skład chemiczny badanej substancji. Urządzenie zadziała poprawnie, gdy znajdzie się kilkadziesiąt centymetrów od celu, nie będzie musiało przylegać do badanego obiektu.

Jak ocenił dr Silarski, cytowany w komunikacie, metoda "w zasadzie pozwoli zidentyfikować każdą substancję z katalogu tych, które uznaje się za niebezpieczne i które zalegają na dnie zbiorników wodnych”. Dzięki niej naukowcy mogą wykryć na przykład węgiel, wodór, tlen, azot, siarkę, chlor, a także gazy bojowe zawierające arsen. „Badaliśmy w laboratorium próbki dna morskiego pobrane z okolic zatopionego niedaleko portu w Gdyni tankowca Stuttgart. Zidentyfikowaliśmy obecność ciężkiego paliwa – mazutu” - dodał naukowiec.

Z raportu NIK z 2020 r. wynika, że w polskich obszarach morskich znajduje się ponad 400 wraków statków, z czego ponad 100 zalega na dnie Zatoki Gdańskiej. Oprócz wraków, w Morzu Bałtyckim pozostaje zatopiona amunicja konwencjonalna oraz zbiorniki z silnie toksycznymi związkami chemicznymi - bojowymi środkami trującymi, które są prawdziwym zagrożeniem dla środowiska naturalnego i zdrowia ludzi. „Według różnych dostępnych danych i szacunków na dnie Bałtyku w rejonie Głębi Bornholmskiej wciąż znajduje się ponad 32 tys. ton amunicji chemicznej, a w rejonie Głębi Gdańskiej około 60 ton” - podano w informacji uczelni.

Kluczową zaletą nowej metody jest możliwość identyfikacji potencjalnie niebezpiecznego materiału w pełni zdalnie, bez udziału nurka. Niweluje to ryzyko, jakie wynika z kontaktu z amunicją konwencjonalną lub chemiczną.

Działo neutronowe to stosunkowo niewielki generator, który zderza jony deuteru z izotopem wodoru - trytem. „Emitowane z takiego generatora neutrony, przenikając przez zanurzony obiekt, wzbudzają atomy w badanej substancji, wskutek czego emitują one kwanty gamma” - wyjaśniono w komunikacie. Te są rejestrowane w opracowanym na UJ detektorze. Ponieważ każdy pierwiastek charakteryzuje odrębny, specyficzny odczyt kwantów gamma, analiza ich całego spektrum i stosunków ilości pozwala dokładnie określić, jaka substancja jest ukryta w zatopionym pojemniku.

Aby pozbyć się zakłóceń z odczytu pochodzącego z wody znajdującej się pomiędzy detektorem a badaną substancją, urządzenie wyposażono w specjalne rury wypełnione powietrzem, przez które kieruje się wiązkę neutronów. Jakość odczytu danych zależy od tego, na ile blisko od badanej substancji uda się ustawić detektor, przy czym nie jest konieczny kontakt bezpośredni.

Wynalazek bazuje na autorskim rozwiązaniu systemu tzw. neutronowodów oraz tarczy anty-Comptonowskiej. „Dzięki nim neutrony docierają do badanego obiektu bez zakłóceń spowodowanych wodą znajdującą się między urządzeniem a badaną substancją. Ponadto, spektrum odczytu kwantów gamma możemy oczyścić z części zakłóceń powstałych w wyniku wzbudzenia wody. To w znaczący sposób precyzuje badanie i ułatwia identyfikację substancji” - tłumaczy dr Silarski.

Jego zdaniem można mówić o pewnym przełomie w tej dziedzinie, bowiem dotychczas to właśnie ze względu na zakłócenia odczytu z atomów wodoru zawartych w wodzie metoda identyfikacji obiektów podwodnych z użyciem wiązek neutronów nie upowszechniła się na świecie. „Zastosowanie naszego rozwiązania może to zmienić” – uważa naukowiec.

Obecnie zespół Centrum Transferu Technologii CITTRU Uniwersytetu Jagiellońskiego poszukuje partnera technologicznego, z którym wprowadzi na rynek nowe rozwiązanie.

Nauka w Polsce

amk/ agt/