Naukowcy opracowują nową metodę identyfikacji obiektów podwodnych

Zespół kierowany przez dr Michała Silarskiego i profesora Pawła Moskal z j Instytut Fizyki Uniwersytetu Jagiellońskiego opracował koncepcję detektora, który będzie określał skład chemiczny substancji zalegających na dnie za pomocą małego działa neutronowego i autorskiego systemu komputerowego.

Całe urządzenie będzie wielkości walizki. „Można go zamontować na zdalnie sterowanej sondzie podwodnej, która może działać na większych głębokościach” – czytamy w komunikacie prasowym uniwersytetu. Zebranie danych i na ich podstawie określenie składu chemicznego badanej substancji zajmuje zaledwie około 10 sekund. Urządzenie będzie działać poprawnie w odległości kilkudziesięciu centymetrów od celu, nie będzie konieczności dotykania badanego obiektu.

Według dr Silarskiego metoda „pozwoli w zasadzie na identyfikację wszystkich substancji znajdujących się w katalogu substancji niebezpiecznych, które znajdują się na dnie zbiorników wodnych”. Naukowcy mogą za jego pomocą wykrywać substancje takie jak węgiel, wodór, tlen, azot, siarka, chlor, a także gazy bojowe zawierające arsen. „W laboratorium zbadaliśmy próbki dna morskiego pobrane z okolic zatopionego tankowca Stuttgart w pobliżu portu Gdynia. Stwierdziliśmy obecność ciężkiego oleju opałowego – mazutu” – dodaje Silarski.

Rok 2020 Raport Najwyższej Izby Kontroli wynika, że ​​na polskich obszarach morskich znajduje się ponad 400 wraków statków, z czego ponad 100 ma miejsce na dnie Zatoki Gdańskiej. Oprócz wraku znajdują się w nim także zatopiona amunicja konwencjonalna i zbiorniki z wysoce toksycznymi związkami chemicznymi morze Bałtyckie – trujące środki bojowe, stanowiące realne zagrożenie dla środowiska naturalnego i zdrowia ludzi. „Według różnych dostępnych danych i szacunków na dnie Morza Bałtyckiego, w głębinach Bornholmu, znajduje się nadal ponad 32 tys. ton amunicji chemicznej, a w głębi Gdańska około 60 ton” – mówią naukowcy.

Główną zaletą nowej metody jest możliwość zdalnej identyfikacji potencjalnie niebezpiecznych materiałów, bez udziału nurka. Eliminuje to ryzyko wynikające z kontaktu z amunicją konwencjonalną i chemiczną.

Działo neutronowe to stosunkowo niewielki generator, który zderza jony deuteru z izotopem wodoru – trytem. „Emitowane przez generator neutrony wnikają w zanurzony obiekt i wzbudzają atomy badanej substancji, w wyniku czego emitują kwanty gamma” – podaje uczelnia.

Rejestruje je detektor opracowany na Uniwersytecie Jagiellońskim. Ponieważ każdy pierwiastek ma oddzielny i specyficzny odczyt zakresu kwantowego, analiza całego jego widma i stosunków ilościowych pozwala dokładnie określić, jaka substancja kryje się w zatopionym pojemniku.

Aby wyeliminować interferencję wody pomiędzy detektorem a badaną substancją, urządzenie wyposażono w specjalne rurki wypełnione powietrzem, przez które kierowana jest wiązka neutronów. Jakość odczytu danych zależy od tego, jak blisko można umieścić detektor od badanej substancji, ale bezpośredni kontakt nie jest konieczny.

Wynalazek opiera się na oryginalnym rozwiązaniu układu prowadnic neutronów i ekranowania anty-Comptona. „Dzięki nim neutrony docierają do badanego obiektu bez zakłóceń powodowanych przez wodę pomiędzy urządzeniem a badaną substancją. Co więcej, możemy oczyścić widmo odczytu kwantów gamma z niektórych zakłóceń spowodowanych wzbudzeniem wodą. Dzięki temu badanie jest znacznie dokładniejsze i łatwiej jest zidentyfikować substancję” – mówi dr Silarski.

Dodaje, że jest to postęp w tej dziedzinie, gdyż dotychczas, ze względu na interferencję atomów wodoru zawartych w wodzie z odczytem, ​​metoda identyfikacji obiektów podwodnych za pomocą wiązek neutronów nie upowszechniła się. „Nasze rozwiązanie może to zmienić” – mówi.

Zespół poszukuje obecnie partnera technologicznego, który wspólnie zaprezentuje rynkowi nowe rozwiązanie.

PAP – Nauka w Polsce

amk/ agt/ kap/

tr. RL