Väitös: Röntgenin avulla voidaan parantaa ydinjäteturvallisuutta
Tuore väitöstutkimus osoittaa, että kehittyneet röntgenkuvantamismenetelmät tarjoavat uusia mahdollisuuksia materiaalien rakenteen, kosteuden ja kestävyyden tutkimiseen eli ilmiöihin, jotka ovat keskeisiä niin teollisuudessa kuin yhteiskunnan kriittisissä järjestelmissä.
Jyväskylän yliopistossa tehty fysiikan väitöstutkimus tuo uutta tietoa siitä, miten kosteus liikkuu materiaaleissa ja miten materiaalit kestävät erilaisia olosuhteita. Keskeinen tutkimuksen kohde liittyy veden kulkeutumiseen bentoniittisavessa, joka on tärkeä materiaali ydinjätteiden loppusijoituksessa.
Väitöskirjatutkija Janne Yliharju osoittaa, että kaksoisenergia-röntgenkuvantaminen kykenee tuottamaan tarkkaa tietoa siitä, miten veden ja bentoniitin massajakaumat muuttuvat materiaalissa.
Kolmiulotteisessa kaksoisenergiaröntgenkuvauksessa kohde kuvataan kahdella eri röntgensäteilyn energialla. Menetelmä auttaa erottamaan paremmin eri materiaalit toisistaan, ei vain rakenteita kuten tavallisessa röntgenkuvauksessa. Näin voidaan saada tarkempaa tietoa materiaalin koostumuksesta ja esimerkiksi veden jakautumisesta sen sisällä.
"Tämä parantaa ymmärrystä bentoniitin käyttäytymisestä olosuhteissa, joissa lämpötila vaihtelee esimerkiksi ydinjätteiden loppusijoituksen yhteydessä", selventää Yliharju.
Tulokset tukevat yhteiskunnan kriittisiä ratkaisuja
Bentoniittia käytetään ydinjätteiden loppusijoituksessa, jossa sen tehtävä on eristää jäte ympäristöstä. Yliharjun tulokset lisäävät tietoa siitä, miten bentoniitin kosteus ja tiheys muuttuvat veden ja lämpötilan vaikutuksesta.
"Tätä tietoa voidaan hyödyntää loppusijoituksen pitkäaikaisturvallisuuden arvioinnissa niin mallinnuksen kuin kokeellisten havaintojen kautta", sanoo Yliharju.
Lisäksi tutkimuksessa arvioitiin Jyväskylän yliopiston kemian laitoksella kehitettyjä suodattimia. Ne osoittautuivat kestäviksi, mikä tukee niiden soveltuvuutta kriittisten raaka-aineiden talteenottoon esimerkiksi teollisuuden jätevesistä.
"Suodattimien kestävyys on ratkaisevaa, kun tavoitteena on kehittää pitkäikäisiä ja taloudellisia ratkaisuja", täsmentää Yliharju.
Kaksoisenergiaröntgenillä laaja potentiaali
Vaikka kaksoisenergiaröntgenkuvantamisen sovellusmahdollisuudet ovat laajat, menetelmän tarkkuuteen vaikuttavat monet käytännön tekijät. Väitöstutkimus syventää ymmärrystä menetelmän suorituskyvystä konkreettisen esimerkin kautta.
"Monien materiaalien, kuten bentoniitin ja puupohjaisten tuotteiden, ominaisuudet ovat vahvasti sidoksissa niiden kosteuteen. Kosteusvaihteluiden vaikutusten ymmärtäminen on tärkeää, kun suunnitellaan järjestelmiä, joissa materiaalien vesipitoisuus voi muuttua", Yliharju toteaa.
