Projekt RAMSES

Výzkum ultrastopových izotopů a jejich využití v sociálních a environmentálních vědách urychlovačovou hmotnostní spektrometrií (RAMSES)

Vybudování první AMS laboratoře v České republice
Rozšíření infrastruktury CANAM v rekonstruované budově v areálu urychlovačů ÚJF AV ČR v Řeži

Příjemce projektu: ÚJF AV ČR, v. v. i.
Partneři projektu:
Archeologický ústav AV ČR, Praha, v. v. i.
Fakulta jaderná a fyzikálně inženýrská ČVUT v Praze
(katedra jaderné chemie)

Urychlovačová hmotnostní spektrometrie (AMS), nejcitlivější metoda pro stanovení ultrastopových hladin izotopů (s detekčními limity až o šest řádů nižšími než při klasické radiometrické metodě pomocí detekce rozpadu), v České republice stále chybí, a to i přes značné prostředky investované do excelentního vědeckého a technologického výzkumu. Údaje o ultrastopových hladinách izotopů tak lze získat pouze v omezeném rozsahu v laboratořích AMS v zahraničí.

Tuto mezeru má překlenout vybudování nové laboratoře AMS v rámci projektu RAMSES, jehož cílem bude rozšířit výzkumnou infrastrukturu Centra urychlovačů a jaderných analytických metod (CANAM) v ÚJF AV ČR v Řeži. Nová laboratoř se zaměří na výzkum využívající izotopu uhlíku ¹⁴C, výzkum aktinidů a kosmogenních radionuklidů.

Měření ¹⁴C umožní dosáhnout následujících cílů: stanovení ¹⁴C pro radiouhlíkové datování v archeologii, klimatologii a paleoekologii do 50 000 let v minulosti, měření emisí ¹⁴C v okolí jaderných elektráren, ověření podílu uhlíku z fosilních zdrojů v motorových palivech, spalinách, potravinách, farmacii a kosmetických materiálech.

Oblasti zájmu aktinidového výzkumu se většinou týkají zdrojů aktinidů a jejich chování v životním prostředí a monitorování antropogenních činností, zejména v oblasti palivového cyklu jaderných elektráren, výroby a testování jaderných zbraní a nedovoleného obchodování s jadernými materiály (Záruky o nešíření jaderných zbraní a materiálů).

Stanovení kosmogenních radionuklidů ¹⁰Be a ²⁶Al bude použito jako radiometrické hodiny pro stanovení absolutního časového měřítka pro environmentální události kvartérního období v biologii, klimatologii, geografii a geologii, které poskytují znalosti potřebné pro rekonstrukci minulých environmentálních podmínek v globálním měřítku a stanovení rozsahů i typů lokálních i globálních procesů, jako jsou eroze, ukládání sedimentů, utváření půd a vývoj krajiny. Tyto dva izotopy jsou také jedinečným nástrojem pro určování stáří meteoritů.

Cílem projektu je umožnit a uskutečnit multidisciplinární výzkum a rozšířit výzkumná témata, která budou zkoumána v nové laboratoři AMS. Projekt zahrnuje i rekonstrukci objektu v areálu ÚJF v Řeži, instalaci nového AMS urychlovače středního výkonu (0,3 MW) a vybavení nových laboratoří. Dalším krokem bude aplikace popsaných i zdokonalených postupů pro přípravu vzorků pro stanovení ¹⁴C, dalších kosmogenních radionuklidů (¹⁰Be a ²⁶Al) a vybraných aktinidů pro multidisciplinární aplikace uvedené výše. K naplnění všech výše uvedených cílů bude laboratoř AMS spolupracovat se čtyřmi renomovanými laboratořemi AMS v zahraničí, které budou sloužit jako strategičtí partneři projektu.

Projekt reg. č. CZ.02.1.01/0.0/0.0/16_019/0000728: „RAMSES - Výzkum ultrastopových izotopů a jejich využití v sociálních a environmentálních vědách urychlovačovou hmotnostní spektrometrií“ je financován z prostředků MŠMT a Evropské unie - Evropských strukturálních a investičních fondů, Operačního programu Výzkum, vývoj a vzdělávání.

Klíčové aktivity:

Podpora výzkumu v oblasti stanovení ¹⁴C a radiouhlíkového datování
Podpora výzkumu v oblasti stanovení vybraných aktinidů a štěpných produktů
Podpora výzkumu v oblasti stanovení kosmogenních radionuklidů
Rozšíření a modernizace výzkumné infrastruktury
Rozvoj výzkumného týmu
Mezinárodní spolupráce
Projektový management

Vědecký obsah:

Stanovení dlouhodobých radionuklidů ¹⁴C, ¹⁰Be, ²⁶Al, aktinidů a štěpných produktů v hladinách nebo množstvích až o 10^-6 nižších ve srovnání s radiometrickou metodou detekce rozpadu

Aplikace měření ¹⁴C pro:

Radiouhlíkové datování v archeologii, paleoekologii a dalších oborech
Datování pomocí tzv. bombového píku pro ochranu životního prostředí a forenzní aplikace
Environmentální a geologické studie, detekce environmentálních změn ¹⁴C v ovzduší a v blízkosti jaderných elektráren
Environmentální úrovně ¹⁴CO₂ a ¹⁴C v ovzduší (referenční hodnoty pozadí)
Tzv. „zelený“ versus fosilní uhlík ¹⁴C v motorových palivech (HVO), léčivech, potravinách a chemickém průmyslu
Výzkum léčiv označených mikrodávkami ¹⁴C

Aplikace měření ¹⁰Be a ²⁶Al pro:

Studie geochemie a paleoklimatických změn (sedimenty, skály, ledovce,…)
Určení stáří meteoritů a jiných materiálů kosmického původu

Aplikace měření aktinidů a štěpných produktů pro:

Geochronologii, environmentální kontrolu a monitoring
Výzkum přirozeného výskytu aktinidů nebo jejich výskytu v důsledku lidské činnosti (výroba a použití jaderných materiálů)
Jaderný forenzní výzkum a analýzy pro Záruky o nešíření jaderných zbraní a materiálů

eu-msmt