Tarttuvatko hiukkaset suodattimeen? Philson-Amanda Aden tutkii ilmanpuhdistimien hyötyjä säteilyvaaratilanteessa
Yksi vuosi voi tuoda mukanaan isoja muutoksia.
Tohtorikoulutettava Philson-Amanda Aden, 26, aloitti väitöstutkimuksen teon tammikuussa 2024 fysiikan laitoksella Jyväskylän yliopistossa. Se tuntui hänestä isolta ja tärkeältä askeleelta elämässä.
Hän oli saanut pro gradu -tutkielmansa päätökseen edellisenä syksynä. Siinä hän tutki itselleen mieluista aihetta: ilmanpuhdistimien tehokkuutta säteilyvaaratilanteessa syntyvien haitallisten, radioaktiivisten hiukkasten keräämisessä. Hän ilahtuikin mahdollisuudesta jatkaa väitöstutkimusta samasta aiheesta, soveltavana tutkimuksena. Silloin tutkimuksen tavoitteena on käytännön ongelmien ratkaiseminen uudella tutkimustiedolla.
Kiinnostus säteilyn tutkimiseen heräsi maisteriopintoihin kuuluneella säteilyturvallisuuden kurssilla, kertoo Aden. Gradun aihe löytyi lopulta Säteilyturvakeskuksesta (STUK). Yhdyshenkilönä ja työn ohjaajana oli Jyväskylän yliopiston työelämäprofessori Kari Peräjärvi.
Aihe oli ymmärrettävä, kansanläheinen ja merkityksellinen. Ajattelen, että tutkimuksella on vaikutusta käytäntöihin”, Aden sanoo.
Meneillään olevaan väitöstutkimukseen Aden laajensi tutkimustaan: Hän lisäsi tutkittavien ilmanpuhdistimien joukkoon suurella aktiivihiilisuodattimella varustetun ilmanpuhdistimen ja pidensi mittausaikoja vastaamaan säteilyvaaratilanteessa tehtävän suojelutoimen, sisällesuojautumisen, maksimikestoa. Uutena laitteistona mukaan tutkimukseen tuli differentiaaliliikkuvuusspektrometri (DMPS), jonka avulla tutkija pääsee seuraamaan hiukkasten kokojakaumaa mittaustilan ilmassa.
Radonin tutkiminen tuo tietoa muistakin aineista säteilytilanteessa
Väitöstutkimuksessaan Philson-Amanda Aden tutkii kolmea tavallista ilmanpuhdistinta, joita löytyy kuluttajallekin kaupan hyllystä. Niissä ilmaa suodatetaan joko sähköstaattisella suodattimella, aktiivihiilisuodattimella tai kuituihin perustuvalla HEPA-suodattimella.
Tavoitteena on selvittää, miten hyvin erilaiset puhdistimet keräävät säteilyvaaratilanteissa huoneilmaan pyrkiviä radioaktiivisia aineita. Miten hyvin ne puhdistavat ilmaa, kun säteilyvaaratilanteessa suojaudutaan sisätiloihin ja suljetaan ilmanvaihto?
Adenin tutkimuksissa kaasuna on radon, jota esiintyy luonnollisesti sisäilmassa. Maankuoressa syntyvä radon on radioaktiivinen aine, ja merkittävä suomalaisten saaman säteilyannoksen lähde.
Radonin ja hiukkasmaisten hajoamistuotteiden avulla voidaan arvioida säteilyvaaratilanteessa vapautuvien tietyn kokoluokan, radioaktiivisia aineista sisältävien hiukkasten käyttäytymistä.”
Ilmassa radon hajoaa vismutiksi, poloniumiksi sekä lyijyn isotoopeiksi, jotka myös ovat radioaktiivisia. Ne muodostavat ilmassa molekyyliryppäitä, jotka voivat edelleen kiinnittyä ilmassa oleviin hiukkasiin kuten pölyyn. Silloin niitä kutsutaan kiinnittyneiksi hajoamistuotteiksi.
Adenin väitöstutkimuksessa tehtyjen mittausten analyysivaihe on vielä kesken. Tuloksia voi ennakoida gradua varten tehdyistä mittauksista.
”Ne osoittivat, että ilmanpuhdistimet keräsivät tehokkaasti kiinnittyneitä hajoamistuotteita, mutta eivät niitä paljon pienempiä kiinnittymättömiä hajoamistuotteita, jotka ovat ultrahienoja aerosolihiukkasia”, Aden kertoo.
Hiukkastutkimus tuntuu salapoliisityöltä
Philson-Amanda Aden tekee väitöstutkimustaan Jyväskylän yliopistossa professori Paul Greenleesin ja Kari Peräjärven ohjauksessa ydinspektroskopian tutkimusryhmässä. Greenlees johtaa Jyväskylän yliopiston kiihdytinlaboratoriota fysiikan laitoksella.
Ilmanpuhdistintutkimuksen ohella väitöstutkimukseen kuuluu osuus, jossa Aden laatii prosessikaavion sille, miten tutkimuslaitokseen saapuneen säteilevän ympäristönäytteen – kuten kuitusuodattimelle kerätyn aerosolinäytteen tai sedimenttinäytteen – analyysi etenee.
”Sen tarkoituksena on kuvata, mitä näytteelle tehdään, miten sitä pitää käsitellä ja millaisia menetelmiä käytetään. Millaisilla menetelmillä saadaan tarkkaakin tietoa suodattimeen tarttuneen yksittäisen hiukkasen matkasta ja alkuperästä?”, Aden kertoo.
Tämä on vähän salapoliisityötä”, hymyilee Aden.
Näytteen tutkimisessa voidaan käyttää esimerkiksi gammaspektrometrian tai röntgentomografian menetelmiä, autoradiografiaa, mikroskopiaa tai elektronimikroskopiaa.
Aden pitää tärkeänä, että hänen omakin tutkimuksensa lisää säteilyturvallisuuteen liittyvää toimintavarmuutta.
”Säteilyturvallisuuden kannalta ennakointi on tärkeää, että osataan toimia tositilanteessa. Meillä on oltava ihmisiä, jotka osaavat käyttää laitteita, tulkita mittaustuloksia ja tehdä päätöksiä tulosten perusteella”, Aden korostaa.
Uusi DI-koulutusohjelma valmistaa teknologian ja turvallisuusajattelun osaajia
Turvallisuusajattelu ja riskienhallinta ovat keskiössä myös uudessa Jyväskylän yliopistossa alkavassa turvallisuusteknologian diplomi-insinöörikoulutuksessa.
Ensi vuonna alkava koulutus on ainutlaatuinen Suomessa. Se valmistaa turvallisuusteknologian diplomi-insinöörejä, jotka osaavat tarkastella luonnonilmiöihin perustuvia teknologioita turvallisuuden ja riskien arvioinnin näkökulmasta.
Miksi uusi koulutusohjelma on ainutlaatuinen?
”Perinteisesti alan koulutusohjelmat ovat keskittyneet teknologiseen näkökulmaan. Kuitenkin, turvallisuusnäkökulma määrittelee teknologian käyttöä koko ajan enemmän. Pelkkä teknologian hallinta ei enää riitä, vaan pitää ymmärtää myös sitä, miten ihmiset käyttävät laitteita”, sanoo turvallisuusteknologian diplomi-insinöörikoulutuksen tutkinto-ohjelmavastaava, fysiikan professori Pekka Koskinen Jyväskylän yliopistosta.
Koskinen korostaa, että yhtä lailla on ymmärrettävä, miten vaikkapa säteilyilmaisin toimii ja mikä on ihmisten toimintapsykologia laitteen käytössä.
Tärkeää on ymmärtää, millainen laitteiden käyttö on turvallista. Laitteiden käytöllä on monimutkaisia kerrannaisvaikutuksia. Tällaista teknologiaa ja turvallisuutta yhdistävää koulutusohjelmaa ei Suomessa vielä ole.”
Koskisen mukaan viesti yrityskentältä on vahva: teknologian ja turvallisuusajattelun yhdistelmän hallitseville osaajille on työmarkkinoilla kova kysyntä.
Uudesta DI-koulutuksesta valmistuneet voivat toimia teknologisen turvallisuuden asiantuntijana, johtajana ja kehittäjänä yrityksissä, tutkimuslaitoksissa, viranomaisorganisaatioissa ja kansainvälisissä yhteistyöhankkeissa.
”He osaavat kehittää teknologioita säteily-, kemikaali- ja bioturvallisuuden sekä teknisen turvallisuuden kehittämiseksi. He osaavat myös suojata kriittistä infraa, vahvistavat energiaturvallisuutta ja osaavat torjua kemiallisten aineiden, biologisten taudinaiheuttajien, radioaktiivisten aineiden, ydinaseiden ja ydinmateriaalien käytöstä koituvia uhkia.”
Koulutus järjestetään Jyväskylän yliopiston matemaattis-luonnontieteellisessä tiedekunnassa. Yhtä aikaa tiedekunnassa alkaa myös uusi tilastotieteen ja datatieteen diplomi-insinöörikoulutus.
