Możliwości wykorzystania pomiarów 14C w badaniach nad czystymi technologiami węglowymi

• Autorzy: Chałupnik S. , Wysocka M. , Lubowicz A.

Warianty tytułu

EN

Possible applications of 14C measurements in investigations of CCT

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Radiowęgiel 14C, to promieniotwórczy izotop węgla, rozpadający się przez emisję promieniowania beta, a jego czas połowicznego rozpadu wynosi 5730 š 40 lat. Radiowęgiel 14C jest rozproszony równomiernie w atmosferze. Pod postacią dwutlenku węgla przedostaje się, w wyniku fotosyntezy, do organicznego obiegu węgla w przyrodzie. Tak długo jak żyje organizm, wymienia materię z materią z otoczenia. W związku z tym proporcje węgla radioaktywnego do stabilnego w materii żywej są podobne jak w atmosferze. Zawartość izotopu 14C w pozostałościach zawierających węgiel jest wykorzystywana do szacowania wieku przedmiotów metodą datowania radiowęglowego. Obecnie jego aktywność wynosi w przybliżeniu 0,225 Bq 14C/g węgla. Paliwa kopalne, ze względu na wiek, nie zawierają zupełnie radiowęgla 14C. Tym samym powstający podczas ich spalania dwutlenek węgla także nie zawiera tego izotopu. Tak więc zarówno gaz, jaki ma być składowany w utworach geologicznych, jak i gaz powstający w czasie podziemnego zgazowania, nie będą również zawierać 14C. Gaz glebowy, w którym dwutlenek węgla jest efektem procesów biologicznych (oddychanie organizmów żywych czy procesy rozkładu, czy fermentacji), będzie jednak zawierał ten izotop. W przypadku zarówno sekwestracji dwutlenku węgla w utworach geologicznych, jak i podczas prowadzenia podziemnego zgazowania węgla, pewne niebezpieczeństwo stanowi możliwość ucieczki tego gazu i jego niekontrolowany wypływ na powierzchnię, co może stanowić zagrożenie dla ludzi i środowiska. Dlatego ważnym elementem tego typu badań jest monitoring zawartości dwutlenku węgla w skałach i glebie w rejonie zbiornika dwutlenku węgla czy reaktora, w którym zachodzi zgazowanie. Mierząc stężenie 14C w gazie glebowym można stwierdzić, czy jest on pochodzenia biologicznego czy geologicznego (w tym także czy pochodzi ze spalania paliw kopalnych). Problemem, który podjęto się rozwiązać, było opracowanie metody wykonywania pomiarów stężenia 14C w gazach kopalnianych i powietrzu glebowym, bazując na możliwościach aparaturowych Laboratorium Radiometrii GIG.

EN

Radiocarbon 14C his is a radioactive nuclide of carbon, with half-life equals to 5730 š 40 years. This nuclide is produced in the atmosphere as a result of the interaction of nitrogen with cosmic radiation and therefore is homogenously spread in the air. It is necessary to point out very important issue, related to radiocarbon presence. Fossil fuels contain no radiocarbon 14C, due to its age. Therefore after combustion of such fuels resulting carbon dioxide contains no radiocarbon as well. It means, that CO2 introduced into the strata during sequestration or produced during coal gasification will have no traces of 14C. On the contrary the soil gas contains carbon dioxide, produced during biological processes (like respiration, fermentation etc.) and therefore 14C is present there. Measuring radiocarbon content in the soil gas it is possible to estimate the origin of the gas (geological or biological). On the other hand, it is very important to know if there is any escape of CO2 from underground gas reservoirs, created as a result of sequestration. Such information is crucial to ensure the safety of the population in areas located above geological reservoirs. The described method enables measurements of 14C in gas samples. The technique is based on the liquid scintillation counting of samples, made out of carbon dioxide adsorbent, mixed with a dedicated cocktail and measured afterwards in the low background liquid scintillation spectrometer Quantulus.

Słowa kluczowe

PL

technologie węglowe; paliwa kopalne; gaz glebowy

EN

coal technologies; fossil fuels; soil gas

• Wydawca: Główny Instytut Górnictwa
• Czasopismo: Prace Naukowe GIG. Górnictwo i Środowisko / Główny Instytut Górnictwa
• Rocznik: 2011
• Tom: nr 2
• Strony: 17--28
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz.

Twórcy

autor

Chałupnik S.

autor

Wysocka M.

• Główny Instytut Górnictwa

autor

Lubowicz A.

• Główny Instytut Górnictwa

Bibliografia

• 1. Culp R., Noakes J. (2009): Evaluation of bio-based content ASTM method: Improvements revealed by liquid scintillation counting, accelerator mass spectrometry and stable isotopes for products containing inorganic carbon. LSC 2008 Int. Conf. on Advances in Liquid Scintillation Spectrometry, Davos, Switzerland. Eds J. Eikenberg, M. Jaggi, H. Beer, H. Baehrle. Radiocarbon, Tuscon, Arizona, USA, s. 269–278.
• 2. Edler R. (2009): The use of LSC technology for the determination of biogenic materials. LSC 2008 Int. Conf. on Advances in Liquid Scintillation Spectrometry. Radiocarbon, Tucson, Arizona, USA.
• 3. Environmental radionuclides, tracers and timers of terrestrial processes (2010): Radioactivity in the Environment, Ed. K. Froelich, Vol. 16, Series editor: M.S. Baxter. Vienna, Elsevier.
• 4. Hendriks C.C., Graus W., Van Bergen F. (2004): Global carbon dioxide storage potential and costs. Ecofys and TNO, EEP-020012004, 59.
• 5. IPCC (2005): IPCC Special Report on Carbon Dioxide Capture and Storage. Prepared by Working Group III of the Intergovernmental Panel on Climate Change, Eds B. Metz, O. Davidson, H.C. de Coninck, M. Loos, and L.A. Meyer. Cambridge, Cambridge University Press, s. 442.
• 6. Kristof R., Kozar Logar J.(2010): Quench in determination of bio-component in diesel by LSC 2010 Int. Conf. on Advances in Liquid Scintillation Spectrometry, Paris, France. Radiocarbon, Tucson, Arizona, USA (w druku).
• 7. Krzystolik P., Skiba J., Jura B. (2005): Monitoring of the parameters during sequestration of CO2 to the coal seams in the RECOPOL project (Upper Silesian Coal Basin, Poland). Proc. of the 21st World Mining Congress (ICAMC session). Teheran, s. 955–962.
• 8. Libby W.F. (1952): Radiocarbon Dating. Chicago, University of Chicago Press.
• 9. McCormac F.G., Kalin R.M., Long A. (1993): Radiocarbon dating beyond 50.000 years by liquid scintillation counting. LSC 1993 Int. Conf. on Advances in Liquid Scintillation Spectrometry. Radiocarbon, Tucson, Arizona, USA.
• 10. Meignen R.L., Buclez C., Allior C., Elain L., Mokili B.M. (2010): Liquid scintillation analysis of 3H and 14C with Hidex TDCR counter by comparison with common liquid scintillation counters. LSC 2010 Int. Conf. on Advances in Liquid Scintillation Spectrometry, Paris, France. Radiocarbon, Tucson, Arizona, USA (w druku).
• 11. Michczyńska D.J., Michczyński A., Pazdur A. (2007): Frequency distribution of radiocarbon dates as a tool for reconstructing environmental changes. Radiocarbon Vol. 49(2), s. 799–806.
• 12. Molnar M., Nagy S., Svingor E., Svetlik I. (2005): Refining the CO2 absorption method for low-level 14C liquid scintillation counting in Atomki. LSC 2005 Int. Conf. on Advances in Liquid Scintillation Spectrometry. Radiocarbon, Tucson, Arizona, USA.
• 13. Pazdur A. (2004): Bezwzględne skale czasu dla zdarzeń w historii Ziemi i Człowieka. Pomiary izotopów w środowisku – wykład inauguracyjny. Gliwice, Politechnika Śląska (niepublikowany).
• 14. Polański A. (1979): Izotopy w geologii. Warszawa, Wydaw. Geologiczne.
• 15. Stańczyk K. (2008): Czyste technologie użytkowania węgla. Katowice, Główny Instytut Górnictwa.
• 16. Stańczyk K., Kapusta K. (2007): Podziemne zgazowanie węgla. Karbo nr 2.
• 17. Stańczyk K., Smoliński A., Kapusta K., Wiatowski M., Świądrowski J., Kotyrba A., Rogut J. (2010): Dynamic experimental simulation of hydrogen oriented underground gasification of lignite. Fuel (w druku).
• 18. Tarkowski R. (2005): Geologiczna sekwestracja CO2. Studia, Rozprawy, Monografie nr 132. Kraków, AGH.
• 19. Vertti V.P. (2009): Optimizing the counting conditions for Carbon-14 for sample oxidizerliquid scintillation counting method. LSC 2008 Int. Conf. on Advances in Liquid Scintillation Spectrometry, Davos, Switzerland. Eds J. Eikenberg, M. Jaggi, H. Beer, H. Baehrle. Radiocarbon, Tuscon, Arizona, USA, s. 293–298.
• 20. Walanus A, Goslar T (2004): Wyznaczanie wieku metodą 14C. Skrypt Uniwersytetu Rzeszowskiego. Rzeszów, Wydaw. UR.lański A. (1979): Izotopy w geologii. Warszawa, Wydaw. Geologiczne.