Πυρηνικά Υλικά: Νέα τεχνολογία «διαβάζει» την ταυτότητα τους μέσα σε μόλις 30 λεπτά
Όταν στα σύνορα ή σε κάποιο λιμάνι εντοπίζεται ένα ύποπτο φορτίο με ραδιενεργά υλικά, ξεκινά ένας αγώνας δρόμου. Μέχρι σήμερα, η διαδικασία για να μάθουμε από πού προέρχεται αυτό το υλικό —και ποιος ευθύνεται για τη διακίνησή του— ήταν μια χρονοβόρα και δαπανηρή υπόθεση που απαιτούσε εξειδικευμένα εργαστήρια και μέρες αναμονής. Αυτό, όμως, φαίνεται πως αλλάζει οριστικά.
Ερευνητές από το Εθνικό Εργαστήριο του Λος Άλαμος (LANL) στις ΗΠΑ ανακοίνωσαν μια σημαντική τεχνολογική εξέλιξη στον τομέα της πυρηνικής ιατροδικαστικής. Πρόκειται για μια νέα μέθοδο που μπορεί να αναλύσει και να προσδιορίσει την προέλευση πυρηνικών υλικών σε λιγότερο από 30 λεπτά. Η εξέλιξη αυτή δεν είναι απλώς μια εργαστηριακή επιτυχία, αλλά ένα εργαλείο που ενδέχεται να θωρακίσει τα εθνικά σύνορα και να λειτουργήσει ως ισχυρό αποτρεπτικό μέσο ενάντια στην πυρηνική τρομοκρατία.
Το «δακτυλικό αποτύπωμα» του ατόμου
Στο επίκεντρο αυτής της καινοτομίας βρίσκεται το όργανο LALI-TOF MS (Laser Ablation Laser Ionization Time-of-Flight Mass Spectrometer). Σε απλά ελληνικά, πρόκειται για ένα φασματομέτρο μάζας που συνδυάζει την αφαίρεση υλικού με λέιζερ και τον ιονισμό του, επιτρέποντας την άμεση ανάλυση στερεών δειγμάτων.
Σύμφωνα με την Karla Erickson, επικεφαλής συγγραφέα της μελέτης και επιστήμονα στο LANL, η ομάδα κατάφερε να χρησιμοποιήσει αυτή την τεχνική για να αναλύσει δείγματα εικονικού πυρηνικού καυσίμου με πρωτοφανή ταχύτητα. «Μπορέσαμε να ταυτοποιήσουμε τη σύνθεση του δείγματος σε λιγότερο από μισή ώρα», ανέφερε χαρακτηριστικά, τονίζοντας πως η ανάλυση ήταν «εκπληκτικά περιεκτική», εντοπίζοντας ακόμη και υλικά που οι ερευνητές δεν γνώριζαν ότι υπήρχαν στο δείγμα.
Για να γίνει αντιληπτό το μέγεθος της διαφοράς, αρκεί να συγκρίνουμε τη νέα μέθοδο με τις παραδοσιακές πρακτικές. Μέχρι τώρα, η ανάλυση τέτοιων υλικών απαιτούσε τη διάλυσή τους σε ισχυρά οξέα. Αυτό όχι μόνο χρειαζόταν εξειδικευμένες εγκαταστάσεις για την προστασία από την ακτινοβολία, αλλά παρήγαγε και επικίνδυνα χημικά απόβλητα, ενώ τα αποτελέσματα μπορεί να έκαναν εβδομάδες να βγουν.
Πώς λειτουργεί η νέα μέθοδος
Η τεχνολογία LALI-TOF MS παρακάμπτει εντελώς την ανάγκη για χημική προετοιμασία. Το όργανο στοχεύει το ύποπτο υλικό με μια δέσμη laser, αφαιρώντας μικροσκοπικά σωματίδια. Στη συνέχεια, ένα δεύτερο laser ιονίζει αυτά τα σωματίδια, επιτρέποντας στο φασματομέτρο να «διαβάσει» την ακριβή στοιχειακή και ισοτοπική τους σύσταση.
Αυτό το «χημικό αποτύπωμα» είναι κρίσιμο. Κάθε παρτίδα πυρηνικού υλικού, είτε πρόκειται για ουράνιο είτε για πλουτώνιο, φέρει μοναδικά χαρακτηριστικά που προδίδουν την ιστορία της: από ποιο ορυχείο εξορύχθηκε, σε ποιον αντιδραστήρα εμπλουτίστηκε και πότε κατασκευάστηκε. Η δυνατότητα να διαβαστούν αυτά τα στοιχεία μέσα σε λίγα λεπτά σημαίνει ότι οι αρχές μπορούν να γνωρίζουν άμεσα αν έχουν να κάνουν με κλεμμένο υλικό από κάποια συγκεκριμένη εγκατάσταση ή με κάτι άλλο.
Ένα Όπλο στην Υπηρεσία της Εθνικής Ασφάλειας
Η Rebecca Chamberlin, υπεύθυνη του έργου στο Λος Άλαμος, υπογράμμισε τη σημασία της ταχύτητας σε καταστάσεις κρίσης. «Το Εργαστήριο προετοιμάζεται πάντα για το χειρότερο σενάριο», δήλωσε. Σε περίπτωση που βρεθεί πυρηνικό υλικό εκτός ρυθμιστικού ελέγχου, οι αρχές πρέπει να απαντήσουν άμεσα σε κρίσιμα ερωτήματα: Είναι εμπλουτισμένο; Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για όπλο; Από πού προήλθε;
Η νέα μέθοδος προσφέρει αυτές τις απαντήσεις σχεδόν σε πραγματικό χρόνο. Αυτό έχει τεράστια σημασία για την «απονομή ευθυνών». Αν οι χώρες και οι οργανισμοί γνωρίζουν ότι οποιοδήποτε υλικό διαφύγει από τον έλεγχό τους μπορεί να ταυτοποιηθεί και να συνδεθεί πίσω σε αυτούς μέσα σε λίγα λεπτά, δημιουργείται ένα ισχυρό πλέγμα λογοδοσίας.
Επιπλέον, η απλότητα της συσκευής, η οποία χαρακτηρίζεται ως όργανο «πάγκου», ανοίγει τον δρόμο για την ευρύτερη χρήση της. Δεν χρειάζεται πλέον να αποστέλλονται όλα τα δείγματα σε λίγα, κεντρικά εργαστήρια υψηλής ασφαλείας. Η ανάλυση μπορεί να γίνεται πλησιέστερα στο σημείο ενδιαφέροντος, εξοικονομώντας πόρους και, κυρίως, κρίσιμο χρόνο.
Το μέλλον της Πυρηνικής Ιατροδικαστικής
Η επιτυχία του LANL έρχεται να προστεθεί σε μια σειρά τεχνολογικών αλμάτων που στοχεύουν στη θωράκιση του πλανήτη από την πυρηνική απειλή. Η δυνατότητα ταυτόχρονης ανάλυσης σχεδόν όλων των στοιχείων του περιοδικού πίνακα σε ένα δείγμα, χωρίς την ανάγκη για πολύπλοκες διαδικασίες, καθιστά το LALI-TOF MS ένα εργαλείο-κλειδί.
