Vědci Ústavu jaderné fyziky AV ČR mají vůbec první laboratoř urychlovačové hmotnostní spektrometrie v České republice. Oficiální otevření laboratoře v Řeži u Prahy proběhlo dnes, za přítomnosti předsedkyně AV ČR Evy Zažímalové a ministryně pro vědu, výzkum a inovace Heleny Langšádlové. Metoda urychlovačové hmotnostní spektrometrie (Accelerator Mass Spectrometry – AMS) se využívá například k určování stáří archeologických předmětů, sledování vývoje klimatu nebo dodržovaní záruk o nešíření jaderných zbraní.
ASM poslouží například archeologům, klimatologům i řadě dalších vědců. Oproti jiným urychlovačům je výrazně citlivější. Jde o technologii, která v ČR dlouhodobě chyběla, nyní už je v provozu, řekl při dnešním slavnostním otevření laboratoře ředitel ÚJF AV ČR Petr Lukáš.
Takzvaná Laboratoř urychlovačové hmotnostní spektrometrie vznikala přibližně tři roky. Dobu dokončení ovlivnila i pandemie koronaviru. Podle ředitele ÚJF trvalo zhruba tři čtvrtě roku, než mohli přijet švýcarští montéři a technici urychlovač smontovat a uvést do provozu.
Tento speciální druh hmotnostní spektrometrie umožňuje stanovení dlouhodobých radionuklidů některých prvků, zejména beryllia (10Be), uhlíku (14C), hliníku (26Al), uranu (U), plutonia (Pu), a štěpných produktů (hlavně technecia 99Tc, a jodu 129I) v koncentracích až milionkrát nižších než měřením jejich radioaktivní přeměny. Uvedené radionuklidy vznikají jak přírodními procesy, hlavně účinkem kosmického záření, tak lidskou činností – zejména při využití jaderné energie pro výrobu elektrické energie – ale i ve zbraních hromadného ničení.
Aby bylo možné využít ji v co největším množství aplikací, je nová laboratoř AMS vybavena špičkovým urychlovačem MILEA (Multi-Isotope Low-Energy AMS system) vyvinutým ve spolupráci švýcarské firmy Ionplus AG a Švýcarského federálního technologického institutu v Curychu (ETH Zürich). MILEA umožňuje nejen stanovit výše uvedené radionuklidy, ale také měřit radionuklid vápníku (41Ca) a další vzácné radionuklidy.
Vzhledem k nízkému terminálovému napětí 300 kV je provoz urychlovače i ekonomicky výhodný.
Celkové náklady na stavbu laboratoře a pořízení technologií dosáhly podle Lukáše kolem 383 milionů korun. Peníze na její vznik získal ústav převážně z evropských dotací, pěti procenty se podílela Akademie věd.
Slavnostního zahájení se kromě předsedkyně Evy Zažímalové a ministryně Heleny Langšádlové zúčastnili další hosté z pracovišť AV ČR, vysokých škol a řady institucí zabývajících se kulturním dědictvím.
Nejznámější využití metody
Nejznámější je využití metody AMS k měření 14C pro radiouhlíkové datování v archeologii, výzkumu kulturního dědictví a dalších oborech, např. paleobotanice. Pro datování metodou AMS stačí i miniaturní vzorky s obsahem několika jednotek mikrogramů uhlíku a jejich analýzou lze určit stáří zkoumaných objektů až přibližně 60 000 let do minulosti. Významné je rovněž využití měření 14C pro určování stáří ledu, pohybu ledovců a sledování změn klimatu.
Pro datování událostí delšího stáří, dejme tomu po celé období čtvrtohor, lze použít měření 10Be a 26Al ke zjišťování náhlých geologických změn způsobených např. tektonickými zlomy, sopečnými erupcemi, kamennými lavinami, tsunami, dopady meteorů nebo zemětřesením. Tato měření umožňují i sledování vývoje klimatu, krajiny, určování stáří kamenných archeologických nálezů a datování meteoritů. Měření izotopů aktinoidů, hlavně 236U, a štěpných produktů, zejména 129 I, se uplatňuje při studiu znečišťování životního prostředí a také v oceánografických studiích.
Sledování izotopů U a Pu je důležité v jaderné forenzní analýze a při kontrole dodržování záruk o nešíření jaderných zbraní a materiálů. Možností využití metody AMS je však mnoho: od průmyslových aplikací až po hledání pozůstatků výbuchů supernov.
Ústav jaderné fyziky AV ČR má v Řeži u Prahy několik urychlovačů, patří k nim například kanadský cyklotron TR-24 sloužící pro výrobu a vývoj farmaceutických preparátů, jsou zde také moderní radiofarmaceutické laboratoře. Další urychlovač je používaný převážně pro špičkový materiálový výzkum.
Marcela Špičková
