Per capire come i radioisotopi si muovono attraverso i suoli, gli scienziati hanno utilizzato le stesse tecniche di imaging utilizzate per tracciare gli isotopi durante i test medici, concentrandosi sul trasporto attraverso le interfacce. La ricerca ha utilizzato diversi tipi di TAC delle interfacce in una colonna contenente perline di diverse dimensioni (nella foto in alto a sinistra, i cerchi bianchi sono perline di 2 millimetri) per comprendere il flusso e l'accumulo di specie radioattive. Le aree di maggiore radioattività sono indicate dalle regioni blu nell'immagine in basso a sinistra. Nelle immagini time-lapse a destra, si osservano fenomeni di flusso non uniforme locale (A) e globale (D) (mm=millimetri, t=tempo). Nell'immagine in basso a destra, la "E" indica la posizione delle carte da filtro nella colonna. Credito:Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti
Lo smaltimento dei rifiuti di produzione di armi nucleari è importante per la sicurezza nazionale. È fondamentale sapere come si comportano il tecnezio e altri isotopi nei siti di stoccaggio sotterranei. Precedenti studi sulla mobilità dei radionuclidi sono stati limitati al campionamento distruttivo a posteriori del suolo. Questo studio ha adattato due tecniche di imaging medico ben note per eseguire analisi non distruttive. L'imaging SPECT (tomografia computerizzata a emissione di fotone singolo) ha rivelato un trasporto non uniforme. La tomografia computerizzata a raggi X ha correlato i pori e altre caratteristiche strutturali.
Questo studio ha dimostrato che la combinazione di queste comuni tecniche di imaging medico offre una risoluzione sufficiente per l'imaging non invasivo dei processi di trasporto nel suolo e nella roccia. Fornisce inoltre approfondimenti sui percorsi di flusso preferenziali e sul trasporto reattivo. Questo lavoro potrebbe portare a migliori previsioni su larga scala del rilascio e del trasporto di isotopi radioattivi. Comprendere come si muovono gli isotopi è fondamentale per l'analisi dei rischi dello smaltimento dei rifiuti sotterranei.
Le tecniche esistenti per comprendere il trasporto dei radionuclidi nell'ambiente non catturano completamente la complessità 3-D del trasporto nel suolo e nelle forme di rifiuto. Per comprendere l'influenza dei processi accoppiati sui trasporti nell'ambiente, un team guidato da ricercatori della Clemson University ha combinato tecniche di imaging medico per monitorare esperimenti di radionuclidi dinamici in miscele di terreno e perle di vetro. Hanno usato terreno e perline di vetro come modello per studiare la fattibilità di queste tecniche di imaging per studiare il potenziale trasporto ambientale se le forme di rifiuto si guastassero o venissero violate. Hanno combinato la SPECT comunemente usata (tomografia computerizzata a emissione di fotone singolo) con la tomografia computerizzata a raggi X (CT) ben consolidata. Le immagini SPECT temporizzate hanno illustrato i fenomeni di trasporto non uniforme locale e globale, e i dati TC ad alta risoluzione hanno consentito correlazioni di non uniformità con le caratteristiche strutturali all'interno dei materiali, come i macropori.
Questi dati combinati possono essere utilizzati in modo efficiente per rilevare fratture, macropori, e variazioni di permeabilità, nonché percorsi di flusso non uniformi. L'imaging diretto dei cambiamenti di concentrazione durante il trasporto può consentire di testare e perfezionare i modelli che descrivono come i radionuclidi interagiscono con i materiali geologici e prodotti dall'uomo. Queste intuizioni potrebbero favorire la nostra comprensione fondamentale dei processi biogeochimici nei mezzi porosi, che è importante nelle analisi del rischio ambientale su larga scala.
