W Instytucie Problemów Jądrowych w Świerku przyznano wyróżnienia za osiągnięcia w 2010 roku. W zakresie badań stosowanych nagrodzono cykl prac poświęconych ocenie ciekłych scyntylatorów jako detektorów neutronów w ochronie granic. Prace prowadzone przez dra Łukasza Świderskiego pokazały, że detektory gazowe oparte na izotopie helu dotychczas stosowane w wykrywaniu materiałów rozszczepialnych mają szanse być zastąpione bardziej dostępnymi ciekłymi scyntylatorami.

Pomimo wysiłków społeczności międzynarodowej, zagrożenie atakami terrorystycznymi z użyciem materiałów rozszczepialnych musi być traktowane z całą powagą. Materiały potencjalnie niebezpieczne można wykryć rejestrując wysyłane przez nie promieniowanie. Największe szanse dają obserwacje neutronów – obojętnych elektrycznie cząstek elementarnych, które wraz z naładowanymi protonami tworzą wszystkie jądra atomowe.

Neutrony są emitowane podczas rozpadów jądrowych zachodzących samoistnie lub w sposób wymuszony w materiałach używanych do produkcji ładunków nuklearnych i t.zw. brudnych bomb. Ze względu na słabe oddziaływanie neutronów z typową materią bardzo trudno jest ukryć ich promieniowanie jakimikolwiek osłonami. To właśnie daje szansę wykrycia podejrzanych ładunków.

Dr Łukasz Świderski (IPJ) prezentuje próbkę ciekłego scyntylatora. 
Foto. Marek Pawłowski, IPJ

Do wykrywania neutronów stosuje się powszechnie detektory wypełnione helem – przede wszystkim jego izotopem o liczbie masowej 3. Neutrony są z pewnym niewielkim prawdopodobieństwem wychwytywane przez jądra helu, jednak wzbudzone w wyniku wychwytu jądra szybko się rozpadają. Produkty rozpadu – jądra izotopów wodoru – są już naładowane elektrycznie i dość łatwo jest je rejestrować.

Wszystko byłoby bardzo proste gdyby nie cena i dostępność helu 3. W wyniku rosnącego zapotrzebowania w dużej mierze generowanego przez produkcję detektorów neutronów, helu 3 jest coraz mniej i staje się on coraz droższy.
Polscy naukowcy wcześniej przewidzieli „kryzys helowy” i rozpoczęli badania nad alternatywnymi sposobami rejestracji neutronów.

„Zainteresowaliśmy się dostępnymi na rynku detektorami opartymi na ciekłej substancji czynnej” mówi prof. Marek Moszyński, lider grupy badającej własności detektorów promieniowania pracującej w Instytucie Problemów Jądrowych w Świerku. „Szczególne nadzieje wiązaliśmy ze scyntylatorami domieszkowanymi izotopem boru o liczbie masowej 10” – dodaje. Bor, podobnie jak hel, jest w stanie wychwytywać neutrony o określonych energiach i dawać o tym znać poprzez rozpad na łatwo obserwowalne fragmenty.

Pomiary i badania rozpoczął w Świerku kilkuosobowy zespół młodych badaczy.
„W przypadku ciekłych scyntylatorów największym problemem jest rozpoznanie sygnału pochodzącego od neutronów, gdyż podobny sygnał generuje w detektorze także promieniowanie gamma” - wyjaśnia kierujący pracami dr Łukasz Świderski. „Nie musi ono pochodzić od niebezpiecznego ładunku, ale od innych źródeł np. od podróżnego, który kilka dni wcześniej był poddawany diagnostyce z wykorzystaniem radioizotopów” – dodaje naukowiec. 
Wielomiesięczne żmudne badania polegały na doborze osłon eliminujących niepożądane efekty i analizie sygnałów uzyskanych w różnych warunkach dla różnych widm promieniowania. „Nasze pomiary pokazują, że jest duża szansa na szersze wykorzystanie detektorów ciekłych do detekcji neutronów” - zapewnia dr Świderski. Wyniki zostały opublikowane przez grupę z IPJ w cyklu pięciu artykułów i zaprezentowane na najbardziej prestiżowych konferencjach. Wzbudzają one duże zainteresowanie badaczy i producentów.

„Wyróżniliśmy prace dra Świderskiego i współpracowników jako najważniejsze osiągnięcie IPJ w 2010 r. w zakresie badań stosowanych” – mówi dyrektor Instytutu prof. Grzegorz Wrochna. „Systematycznie budujemy nasze kompetencje badawcze i wytwórcze w dziedzinie wykorzystywania technologii jądrowych do zapewnienia bezpieczeństwa obywateli. Opracowujemy nowe konstrukcje, zgłaszamy patenty, współpracujemy z odpowiedzialnymi za bezpieczeństwo służbami. Udało nam się przyciągnąć i wykształcić sporą grupę młodych, zdolnych i pracowitych naukowców, którzy wkrótce powinni podjąć funkcje liderów własnych grup badawczych. Ale zdajemy sobie sprawę, że na takich ekspertów z otwartymi rękami czekają instytuty, uczelnie i firmy w najbardziej atrakcyjnych miejscach na świecie. Zapewnienie im atrakcyjnych warunków w kraju nie jest możliwe bez stabilnego finansowania badań nad technologiami jądrowymi."

Instytut Problemów Jądrowych im. Andrzeja Sołtana w Świerku (IPJ) zajmuje się badaniami podstawowymi z dziedziny fizyki subatomowej (fizyka cząstek elementarnych i jądrowa, fizyka plazmy gorącej itp.) oraz stosowaniem metod fizyki jądrowej i produkcją urządzeń dla rozmaitych gałęzi nauki i gospodarki, w tym medycyny.

IPJ nie jest producentem wspomnianych w tekście scyntylatorów i detektorów.
W IPJ prowadzone są badania pozwalające ustalić i rozszerzyć zakres ich stosowalności.

•  Strona Instytutu Problemów Jądrowych w Świerku.
  http://www.ipj.gov.pl/