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
Magyar Tudományos Akadémia KFKI Atomenergia Kutatóintézet
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
Magyar Tudományos Akadémia KFKI Atomenergia Kutatóintézet
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
Magyar Tudományos Akadémia KFKI Atomenergia Kutatóintézet
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
Magyar Tudományos Akadémia KFKI Atomenergia Kutatóintézet
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
Magyar Tudományos Akadémia KFKI Atomenergia Kutatóintézet
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
Magyar Tudományos Akadémia KFKI Atomenergia Kutatóintézet
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
Magyar Tudományos Akadémia KFKI Atomenergia Kutatóintézet
(Mecsekérc, 1997)
Vizsgálati helyek
10 Török Szabina
Magyar Tudományos Akadémia KFKI Atomenergia Kutatóintézet
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
Magyar Tudományos Akadémia KFKI Atomenergia Kutatóintézet
μ-XRF eredmények
szorbeált
A vizsgált elemek karakterisztikus röntgen intenzitásainak eloszlás diagramjai (HASYLAB, L nyalábcsatorna)
12 Török Szabina
Magyar Tudományos Akadémia KFKI Atomenergia Kutatóintézet
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
Magyar Tudományos Akadémia KFKI Atomenergia Kutatóintézet
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
Magyar Tudományos Akadémia KFKI Atomenergia Kutatóintézet
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
Magyar Tudományos Akadémia KFKI Atomenergia Kutatóintézet
TEM eredmények
Delta-11 Ib-4 (510 m)
A vizsgálatokat Pekker Péter és Dódony István végezték a Bay Zoltán Nanotechnológiai Kutatóintézetben.
16 Török Szabina
Magyar Tudományos Akadémia KFKI Atomenergia Kutatóintézet
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
Magyar Tudományos Akadémia KFKI Atomenergia Kutatóintézet
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
Magyar Tudományos Akadémia KFKI Atomenergia Kutatóintézet
??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
Magyar Tudományos Akadémia KFKI Atomenergia Kutatóintézet
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
Magyar Tudományos Akadémia KFKI Atomenergia Kutatóintézet
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
Magyar Tudományos Akadémia KFKI Atomenergia Kutatóintézet
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
Magyar Tudományos Akadémia KFKI Atomenergia Kutatóintézet
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
Magyar Tudományos Akadémia KFKI Atomenergia Kutatóintézet
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