k örnyezetfizikai laborat órium

KKörnyezetfizikai örnyezetfizikai laboratlaboratóriumórium

2 Török Szabina

Magyar Tudományos Akadémia KFKI Atomenergia Kutatóintézet

Személyi erőforrás: a laboratórium kutatóiNév Foglalkozás Diploma éve Tudományos fokozat és éve

Török Szabina fizikus, jogász 1975, 2005egyetemi doktori:kém. tud. kand.:MTA doktora (fizika)

Alföldy Bálint fizikus 1997 PhD (fizika): 2004

Breitner Dániel geológus 2006 PhD (környezettudomány): 2011

Börcsök Endre matematika-fizika tanár 1997 egyéni tantervben ÓbudaiEgyetemen Alkalmazott Informatika

Osán János fizikus 1992PhD (környezetfizika és környezetbiofizika): 1997

Oláhné Groma Veronika (gyesen) meteorológus 2005 Ph.D abszolutoriumot szerzett

Balásházy Imre fizikus 1980egyetemi doktori: 1983fiz. tud. kand.: 1993MTA doktora (fizika) 2008

Farkas Árpád fizikus 1996 PhD (biofizika): 2008

Madas Balázs Gergelymérnök-fizikusegészségügyi mérnök

20072009 Doktorandusz, ELTE

Szőke István (k-cs) matematikus 2000 Ph.D. (biofizika): 2008Gergely Felicián biomérnök 2009 ?

Zagyvai Péter vegyészmérnök 1976 egyetemi doktori 1982 kémiai tudomány kandidátusa 1987

HallgatókNév egyetem évfolyam témavezetőjeKéri Annamária BME BSc Osán Jánosmeghirdetve BME MSc Madas Balázs Gergelymeghirdetve ELTE Környezettudományi Ph.D Török SzabinaBeleznai Péter SzIE Környezetmérnök M.Sc Zagyvai Péter (konzulens)Kókai ZsófiaMadas Balázs GergelyKudela GáborAna Belchior

BME TTKELTE TTKELTE ITKITN, Liszabon, Portugália

M.Sc.PhDPhDPhD

Zagyvai PéterBalásházy ImreBalásházy ImreBalásházy Imre

3 Török Szabina


Néhány tudománymetriai adat a Web of Science nyomán

- az elmúlt 10 évben (2002-2011) 81 Web of Science publikáció készült

- ezekre 583 független hivatkozás született

- azaz átlagosan 7.2 hivatkozás publikációnként

- a laboratóriumban 3 kutató Hirsch-indexe >10

- utolsó 5 évben 6 tudományos díj

4 Török Szabina


Milyen múltban megszerzett tudásból és Milyen múltban megszerzett tudásból és infrastruktúrából táplálkozikinfrastruktúrából táplálkozik aazz SKL SKL??

Kísérleti kutatásokKörnyezetfizika, nukleáris méréstechnikai tapasztalatokból, röntgenspekroszkópia, szerkezetvizsgáló módszerek, tomográfia, aktivációs analitikaSugárvédelem 50 éves kutatási múlt ebből szolgáltató tevékenység 1996-ben levált mint környezetvédelmi szolgálat Elméleti kutatásokKis dózisTüdő modellRákkeletkezési modellKörnyezetgazdasági számítások a villamos energia szektorra

5 Török Szabina


Legnagyobb ipari projektek

• Paksi környezetellenőrző rendszer• Budapest airport levegőminőség mérőhálózata• ÜH környezeti értékelésben az üzemanyagciklus

alternatívák értékelése• MEH megújuló energiastratégia bírálata• ESS Hungary telephely előzetes értékelése• ESS Scandinavia leszerelés• ALLEGRO telephely kiválasztási szempontrendszer

6 Török Szabina


ErőforrásokErőforrásokEszközökEszközök

Laboratóriumi háttérRöntgen-, γ- és α-spektroszkópia, fluoreszcens és abszorpciós tomográfia, besugárzó hely (reaktor, másodlagos standard gamma forrás, béta forrás, Po-210 alfa forrás gyártás a reaktorban besugárzott bizmutból), speciális részecskemérők (piaci és saját fejlesztés ), optikai mikroszkópia feladatorientált képfeldolgozó rendszerekkel He-3 alapú neutron spektrométer.speciális aeroszol monitorok (CPC, aethalometer, TEOM)További lehetőségek, FEG-(E)SEM + FIB, SR (DESY, ANKA,SOLEIL, SSL)

7 Török Szabina


Röntgenfluoreszcens spektrométer

TotTotáálreflelreflexxiiósós feltétfeltét

Mintaváltó szekunder Mintaváltó szekunder targetos mérésekheztargetos mérésekhez

KKapillapillárisáris mi mikkroronyaláb nyaláb előállításáhozelőállításához

XYZXYZφφ mintaasztal mintaasztal

Léptető-Léptető- motormotorokok

KKameraamera

RöntgencsőRöntgencső

Röntgen-Röntgen-

detedetekktortorSokoldalú készülék

- szekunder targetos XRF

- totálreflexiós XRF

- mikro-XRFpontanalízis, vonalmenti és területi mérések, mikrotomográfia polikapilláris minilencse (60 µm)

egyszerű kapillárisok (30–100 µm)

8 Török Szabina


Környezetfizikai vizsgálatok néhány példájaKörnyezetfizikai vizsgálatok néhány példája

•Márciusi vulkáni hamu repülési magasságban•Szmog események idején BC (korom)

•Új projekt•RH hosszú T1/2 kation megkötésének mérése és modellezése agyagásványokon, makro- és mikroszkopikus módszerekkel

•Kísérletek a svájci PSI-tel közösen

•Cs(I), Co(II) [Ni(II)], Eu(III) [An(III)], Th(IV) [An(IV)], U(VI)

•szorpció mechanizmusának kutatása hulladék elhelyezés biztonsági analíziséhez

9 Török Szabina


(Mecsekérc, 1997)

Vizsgálati helyek

10 Török Szabina


Vizsgálati módszerek

Kombinált μ-XRF/XRD/EXAFS vizsgálat 20 μm-es

felbontással (HASYLAB L nyalábcsatorna (Hamburg),

Kombinált μ-XRF/XRD vizsgálat 5 μm-es felbontással

(ANKA FLUO nyalábcsatorna (Karlsruhe),

μ-XRF térképezés: elemkorreláció vizsgálat mikro skálán,

μ-XRD mérések kiválasztott pontokon a korrelációs vizsgálat

kiegészítéséhez,

μ-EXAFS a BAF minta ásvány fáziasinak megkötési

mechanizmusának megismerésére

11 Török Szabina


μ-XRF eredmények

szorbeált

A vizsgált elemek karakterisztikus röntgen intenzitásainak eloszlás diagramjai (HASYLAB, L nyalábcsatorna)

12 Török Szabina


Pozitív mátrix faktorizáció

K

K

K

Ca

Ca

Ca

Mn

Mn

Mn

Fe

Fe FeFe

Ni

NiNi

Rb

RbRb Rb

Sr

Sr

Sr

Sr

0,1

1

10

100

1000

10000

F1 F2 F3 F4

Inte

ns

ity

(cp

s)

K

Ca

Mn

Fe

Ni

Rb

Sr

Fak

tor

prof

ilok

Fak

toro

k el

oszl

ásté

rkép

e

13 Török Szabina


Pozitív mátrix faktorizáció

ib4_540c

ib4cr1

K Ca Mn Fe

Ni Rb Sr

F1 F2 F3 F4

Rtg-elemtérképek (HASYLAB, L nyaláb,1x1 mm2, 20 µm lépésköz

PMF faktorok eloszlástérképei

14 Török Szabina


μ-XRF eredmények

Ni

K

5 00

4 00

3 00

2 00

1 00

0-20 0 0 2 00 4 00 6 00 8 00 1 00 0 1 20 0

0

100

200

300

400

500

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Illite (%)

Ni-

K

in

ten

sit

y (

cp

s)

0

100

200

300

0 100 200 300 400 500 600 700 800

K-Ka intensity (cps)

Ni-

Ka

inte

nsi

ty (

cp

s)

15 Török Szabina


TEM eredmények

Delta-11 Ib-4 (510 m)

A vizsgálatokat Pekker Péter és Dódony István végezték a Bay Zoltán Nanotechnológiai Kutatóintézetben.

16 Török Szabina


Sugárvédelmi kutatásokSugárvédelmi kutatások•ESS target kiválasztásának környezeti szempontjai

•Target hulladékosztályának meghatározása, target opciók

•Jelenlegi opció szilárd target (W) He hűtéssel (5-8 évig)

•Fallback PbBi

•Biológiai vedelem optimálásához talajvizsgálat

17 Török Szabina


Miért numerikus modellezés? • emberen kísérletezni → etikai gondok• extrapoláció állatkísérletekből → nehézségekkel jár• extrapoláció in vitro tanulmányokból → nehézségekkel jár• a biológiai rendszer & a rák kialakulása meglehetősen bonyolult

Miért radon? • legnagyobb adatbázis• népesség sugárterhelésének több mint fele a Rn-tól származik• dohányzás után a 2. tüdőrák ok. tény. (EPA), népesség ~1%-a †• Magyarország a tüdőrák statisztika élén jár• Rn → alfa-bomló, lokális erős hatás → „könnyű” modellezni

SUGÁRBIOLÓGIA ÉS SUGÁRVÉD. ALAPKÉRDÉSE:az ionizáló sugárzás kis dózisainak biológiai hatása

érvényes-e az LNT hipotézis?

18 Török Szabina


??Kollektív

tulajdonságKollektív

tulajdonságEgyéni

tulajdonságEgyéni

tulajdonság

Dózis (mSv) Dózis (mSv)

A biológiai hatás valószínűsége

A biológiai hatás valószínűsége

Biztos(100%)

epidemiológia patológia??

100 1000

19 Török Szabina


Mechanisztikus biofizikai és tüdőrákkockázati modell: egység-úthossz modell, (sejthalál, transzformáció) jelzés-válasz modell (bystander), (sejthalál, transzformáció) inicializáció-promóció modell, (sejthalál, transzformáció, rákkockázat) szövet szintű modellezés ….

Biokinetikai és mikrodozimetriai modell:

légúti geometria, levegőáramlás, részecske depozíció, tisztulás, α-nyomok, hámszövet: sejtmagok és sejtek, α -találatok, dóziseloszlások

Sugárterhelés

Sejtszintű terhelés

A

B

fizikai modell

biofizikai modell

LNT hipotézis analíziseKockázatRákfejlődés elemzése

A radonterhelés modellezése

Cél:

20 Török Szabina

Magyar Tudományos Akadémia KFKI Atomenergia KutatóintézetSZÁMÍTÓGÉPES LÉGÚTI DEPOZÍCIÓS MODELLEK

Numerikus módszer

Alkalmazás• Tracheobronchiális kiülepedés

= 17,9 %

= 0.8 %

= 13 %

= 0.9 %

= 12.2 %

= 1.9 %

1 nm

m

21 Török Szabina

Magyar Tudományos Akadémia KFKI Atomenergia KutatóintézetSejttranszformáció valószínűségközvetlen hatás

Sejttranszformáció valószínűségközvetlen és bystander hatás

idő (h)

átla

gos

sejtt

rans

zf.

való

szín

űség

közvetlen hatás

idő (h)

közvetlen és bysander hatás

12,3 óra 12,3 óra

átla

gos

sejtt

rans

zf. v

alós

zínű

ség

idő (h)

közvetlen és bystander hatás

22 Török Szabina


Az ionizáló sugárzás mutagén hatásának szövetszintű modellezése

az ionizáló sugárzás sejtszintű hatásai - sok ismeret a válaszokról (DNS, fehérjék, sejten belüli kölcsönhatások) - nem természetes környezetben is megfigyelhetőek kölcsönhatások a sejtek között

a szövetben a kölcsönhatások még fontosabbak

közelebb vagyunk a szervezetszinthez is

fontos kérdés: hogyan manifesztálódnak a sejtszintű hatások szövetszinten?

23 Török Szabina


A sejtpusztulás szerepe a mutációk kialakulásában

a szövetszintű modellezés szükséges

sejtciklus-rövidülés hatása: a nem érzékeny sejtek dozimetriája is lényeges

egyfajta szomszédhatás: nagy dózisoknál is jelentős

1E-4 1E-3 0.01 0.1 110-1

100

101

102 nincs mutagén hatás csak DNS sérülések csak sejtciklus-rövidülés DNS sérülések és sejtciklus-rövidülés

Mut

áció

s rá

ta e

gy tú

lélő

sej

tre

vona

tkoz

óan

(d-1)

Egységnyi felületre jutó bomlások száma naponta (m-2d-1)

1E-3 0.01 0.1 1 Átlagos szövetdózis (Gy)

24 Török Szabina


TervekA környezeti radonterhelés sejtszintű eloszlásának modellezése:

a centrális légúti nyák tisztulás lokális sebességeloszlásának leírása (CFD modell)

a kiülepedésből és a tisztulásból származó egyensúlyi terheléseloszlás meghatározása a nagy bronchiális légutakban

A biológiai hatás szövetszintű modellezés:

a mutáció kialakulását leíró modell alkalmazása a vérképző rendszerre

a radon leányelemek mutáns sejtpopulációra gyakorolt hatásának vizsgálata a bronchiális légutak esetén

az LNT hipotézis elemzése az eredményeink fényében

25 Török Szabina


Tervek II

• Nagyvárosi légszennyezés forrásmegoszlásának pontosítása, szmog epizódok hatásának csökkentése

• Alternatív energia szcenáriók komplex értékelése MCDA módszerrel

• Radioaktív hulladék elhelyezés környezeti értékelésére alkalmas hazai referencia laboratórium megalapozása, mikro és makro kísérleti feltételek biztosítása

• CFD alkalmazhatósága a megújuló energia technológiákban

k örnyezetfizikai laborat órium

Documents