Studies of electronic structure by x-ray Raman and emission spectroscopy : applications to MgB2 superconductors and high pressure physics

X-ray Raman scattering and x-ray emission spectroscopies were used to study the electronic properties and phase transitions in several condensed matter systems. The experimental work, carried out at the European Synchrotron Radiation Facility, was complemented by theoretical calculations of the x-ray spectra and of the electronic structure. The electronic structure of MgB2 at the Fermi level is dominated by the boron σ and π bands. The high density of states provided by these bands is the key feature of the electronic structure contributing to the high critical temperature of superconductivity in MgB2. The electronic structure of MgB2 can be modified by atomic substitutions, which introduce extra electrons or holes into the bands. X ray Raman scattering was used to probe the interesting σ and π band hole states in pure and aluminum substituted MgB2. A method for determining the final state density of electron states from experimental x-ray Raman scattering spectra was examined and applied to the experimental data on both pure MgB2 and on Mg(0.83)Al(0.17)B2. The extracted final state density of electron states for the pure and aluminum substituted samples revealed clear substitution induced changes in the σ and π bands. The experimental work was supported by theoretical calculations of the electronic structure and x-ray Raman spectra. X-ray emission at the metal Kβ line was applied to the studies of pressure and temperature induced spin state transitions in transition metal oxides. The experimental studies were complemented by cluster multiplet calculations of the electronic structure and emission spectra. In LaCoO3 evidence for the appearance of an intermediate spin state was found and the presence of a pressure induced spin transition was confirmed. Pressure induced changes in the electronic structure of transition metal monoxides were studied experimentally and were analyzed using the cluster multiplet approach. The effects of hybridization, bandwidth and crystal field splitting in stabilizing the high pressure spin state were discussed. Emission spectroscopy at the Kβ line was also applied to FeCO3 and a pressure induced iron spin state transition was discovered.Röntgensäteilyn tuottamista varten rakennetut suuret hiukkaskiihdyttimet, synkrotronisäteilylähteet, ovat modernin röntgenspektroskopian perusta. Synkrotronisäteilylähteistä saatava intensiivinen röntgensäteily on mahdollistanut useiden sellaisten spektroskooppisten menetelmien käytön, joiden hyödyntäminen perinteisillä röntgenputkilähteillä on käytännössä mahdotonta. Lähes aina röntgenspektroskooppisten mittaustulosten tulkinta vaatii sekä sirontaprosessin että aineen rakenteen mallintamista laskennallisen fysiikan keinoin. Kehittyneet laskennalliset menetelmät ovatkin kokeellisten menetelmien ohella merkittäviä modernin materiaalifysiikan työkaluja. Tässä väitöskirjatyössä on kehitetty synkrotronisäteilyn käyttöön pohjautuvia kokeellisia röntgenspektroskooppisia menetelmiä sekä käytetty niitä aineen elektronirakenteen tutkimiseksi. Kokeellinen työ on tehty yhteiseurooppalaisella synkrotronisäteilylähteellä (ESRF) Grenoblessa. Merkittävänä osana on ollut laskennallisten menetelmien soveltaminen ja kehittäminen röntgenspektrien mallintamiseksi. Kiinnostuksen kohteena ovat olleet muun muassa äskettäin löydetyn suprajohteen magnesiumdiboridin (MgB2) elektroniset ominaisuudet. Tämän suprajohteen valenssielektronien käyttäytymisestä on saatu uutta tietoa yhdistämällä kokeellisen ja laskennallisen tutkimuksen tulokset. Lisäksi tutkimustyössä sovellettua epäelastiseen röntgensirontaan nojautuvaa menetelmää on kehitetty antamaan entistä yksityiskohtaisempaa tietoa aineen elektronirakenteesta. Lisäksi tässä väitöskirjatyössä on tutkittu korkean paineen ja lämpötilan aiheuttamia muutoksia aineen ominaisuuksissa. Tutkittava näyte on puristettu yli miljoonan ilmakehän paineeseen ja elektronirakenteen muutoksia on luodattu synkrotronisäteilyä käyttäen. Korkea paine on tuotettu puristamalla pientä, tyypillisesti muutaman kymmenen mikrometrin kokoista näytehitusta kahden timantin välissä. Aine on vastaavan paineen alla esimerkiksi maapallon vaipan ja ytimen alueella yli 2000 km syvyydessä. Laskennalliset menetelmät ovat olleet avainasemassa röntgenspektreissä havaittavien muutosten ymmärtämisessä sekä näiden liitämisessä paineen kasvun aiheuttamaan elektronirakenteen muokkautumiseen. Tulosten pohjalta on saatu uutta, yksityiskohtaista tietoa paineen aiheuttamista muutoksista metallioksidien elektronirakenteessa sekä magneettisessa tilassa. Tutkimuksissa on lisäksi löydetty paineen indusoima magneettisen tilan muutos rautakarbonaatti (FeCO3) mineraalissa

An automated pipeline for photometric calibration and measurements

Abstract. Measuring magnitudes from astronomical images can be slow and difficult when done by hand, especially if there’s a large amount of targets or images that need to be analysed. To aid in this effort, Autophotometer, an automatic pipeline for photometric measurements and calibrations was developed. Autophotometer was made with Python, and it uses Source Extractor and SCAMP from Astromatic. The photometric calibrations are performed using data from Pan-STARRS1 and 2MASS surveys. This master’s thesis describes the technical details of the pipeline and how it was used to study cataclysmic variables. Over 350 images of cataclysmic variables in multiple filters taken with the Nordic Optical Telescope were processed with the program to evaluate its performance and accuracy. Most of the resulting magnitudes had errors comparable to those in Pan-STARRS1 and 2MASS catalogues. The accuracies were sufficient to analyse the spectral energy distributions of the targets and identify different types of cataclysmic variables. Some issues were encountered, mostly caused by bad image quality or very dim targets. In few cases the astrometric calibration of the coordinates of the objects failed. In general the program is reliable and easy to use

Lunar and Martian meteorites

Abstract. Meteorites are material from the times of the formation of the solar system. Their study gives us information of the conditions of the early solar system, which is otherwise very difficult to obtain. Some meteorites tell us about the compositions of asteroid classes they correspond to. Martian meteorites are the only samples of the Martian terrain we have on Earth, at least until a probe or a manned flight brings back some rocks. I will first explain a little background information about meteorites in general. Then I will talk about different meteorite types and their numerous subtypes. Then I will go on to Martian meteorites and tell about their different classes, and how their origins were determined. After that I will talk about classification and recognition of lunar meteorites. Finally I explain how the ejection from Mars and Moon has been studied using simulations, and what the impact conditions must be to launch material into orbit

Consequence assessment of nuclear-powered vessel accidents and floating nuclear power plant transit accidents in the Arctic region

Radiological consequence assessment of atmospheric releases of radioactive materials due to accidents on Nuclear-Powered Vessel (NPV) and during a transit of Floating Nuclear Power Plant (FNPP) were performed. The assessment was performed using a probabilistic approach for open sea locations in the Gulf of Finland and near the Norwegian coast in the Barents Sea, and coastal locations nearby the city of Tromsø and the Kara Strait on the Northern Sea Route. The dose rates and radiation doses to emergency workers and people close to the accident site were estimated, and needed protective actions were evaluated. The decision support system JRODOS was used to model the dispersion and deposition of radioactive substances in atmospheric release and to estimate dose rates and the doses to people and emergency workers. The modelling applied previously published radionuclide inventories and release fractions, and NOMADS weather data from the year 2021. The results showed that for the NPV accidents, external dose rate of 100 μSv/h, effective dose of 100 mSv, and thyroid equivalent dose of 100 mSv are exceeded nearby the accident locations. Thus, in case there is habitation in the vicinity of the scene, different protective actions are needed downwind from the accident location to protect people. It was estimated that the recommendation to limit being outside is needed up to 10 km, sheltering indoors up to 3 km and evacuation up to 2 km. Furthermore, the iodine prophylaxis for adults may be needed up to 5 km, and rough estimate revealed that iodine prophylaxis for children and pregnant females is needed up to 10 km. Based on the analyses, emergency workers should wear Personal Protective Equipment (PPE) up to about 5 km from the accident site due to the elevated external dose rates. Furthermore, the emergency workers should take iodine prophylaxis if the air contains radioactive iodine, working hours should be recorded, and alarming external dose rate meters and dosimeters should be used. In prolonged situations, the shift work arrangements should also be considered up to 1 km to limit total working time. It is not likely that the higher Operational Intervention Levels (OIL) of 1000 or 10000 μSv/h are exceeded in the considered NPV accident. In the FNPP transit accident, the effective and thyroid equivalent doses remain below 0.1 mSv and 1 mSv, respectively. Furthermore, the external dose rate of 1 μSv/h was not exceeded in any of the analyzed release scenarios. It was concluded that it is highly unlikely that any of the protective actions would be needed for the people or emergency workers due to the considered atmospheric releases from the considered FNPP transit accident. Note that the results given are dependent on initial assumptions and are likely to change with assumptions. Työssä arvioitiin ydinkäyttöisen aluksen (NPV) onnettomuuksien ja kelluvan ydinvoimalaitoksen (FNPP) kuljetusonnettomuudesta aiheutuvan radioaktiivisen ilmakehäpäästön seurauksia. Seurausarvio tehtiin hyödyntäen tilastollisia menetelmiä Suomenlahdella ja Barentsinmerellä Norjan rannikolla sekä Tromsøn ja Karan salmen alueilla Pohjoisella merireitillä. Annoslaskennan perusteella arvioitiin päästön aiheuttamaan ulkoista annosnopeutta sekä pelastushenkilöstön ja väestön mahdollista säteilyaltistusta. Lisäksi arviointiin mahdollisien suojelutoimien tarvetta. Päästön leviämis- ja laskeumamallinnus sekä annoslaskenta suoritettiin käyttäen JRODOS -ohjelmistoa. Mallinnuksessa hyödynnettiin aiemmin julkaistuja tietoja laivareaktoreiden radionuklidi-inventaarille ja päästöosuuksille sekä globaalia NOMADS-säädataa vuodelta 2021. Tulokset osoittivat, että NPV-onnettomuuksissa ulkoinen annosnopeus ylitti 100 μSv/h ja efektiivinen ja kilpirauhasen ekvivalentti annos ylittivät 100 mSv onnettomuuspaikan läheisyydessä. Jos alueella on asutusta, tuulen alapuolella onnettomuuspaikan lähellä tarvitaan erilaisia suojelutoimenpiteitä ihmisten suojelemiseksi. Arvioitiin, että suositus ulkona olon rajoittamisesta tarvitaan 10 km:iin, sisälle suojautumiseen 3 km:iin ja evakuoimiseksi 2 km:iin saakka. Lisäksi joditabletteja tarvitaan aikuisille 5 km:iin sekä lapsille ja raskaana oleville 10 km:iin saakka. Arvioiden perusteella säteilytyöntekijöiden tulisi käyttää henkilökohtaisia suojavarusteita noin 5 km etäisyydelle saakka onnettomuuspaikasta korkean ulkoisen annosnopeuden takia. Lisäksi hätätyöntekijöiden tulisi ottaa joditabletti, jos päästö sisältää radioaktiivista jodia, työtunnit tulisi kirjata ja ulkoisen annosnopeuden mittareita ja dosimetrejä tulisi käyttää. Pitkittyneissä tilanteissa työaikaa alle 1 km etäisyydellä tulisi rajoittaa hyödyntäen työvuoroja. On epätodennäköistä, että päästön seurauksena ylittyisi korkeammat ulkoisen annosnopeuden toimenpiderajat (1000 tai 10000 μSv/h). Havaittiin, että FNPP-onnettomuudessa efektiivinen annos jää alle 0,1 mSv:n ja kilpirauhasen ekvivalentti annos jää alle 1 mSv:n. Analyysin perusteella, ulkoisen annosnopeuden arvo ei ylittynyt 1 μSv/h minkään analysoidun päästön seurauksesta. Voidaan todeta, että on epätodennäköistä, että FNPP-onnettomuuden seurauksena mikään asetetuista annosrajoista tai ohjeellisista toimenpiderajoista ylittyisi laitoksen ulkopuolella

Environmental Radiation Monitoring in Finland Annual : Report 2019

YHTEENVETO Tämä raportti on yhteenveto ympäristön säteilyvalvonnan tuloksista Suomessa vuonna 2019. Tuloksia raporttiin ovat toimittaneet Säteilyturvakeskuksen lisäksi Ilmatieteen laitos ulkoilman kokonaisbeeta-aktiivisuudesta. Ympäristön säteilyvalvontaohjelma sisältää ulkoisen annosnopeuden jatkuvan ja automaattisen monitoroinnin, ulkoilman radioaktiivisten aineiden ja kokonaisbeeta-aktiivisuuden monitoroinnin sekä radioaktiivisen laskeuman, pinta- ja talousveden, jätelietteen, maidon ja elintarvikkeiden radioaktiivisuuden säännöllisen analysoinnin. Lisäksi ohjelmaan sisältyy ihmisen kehossa olevien radioaktiivisten aineiden analysointi sekä sisäilman radonin monitorointi. Tämä raportti sisältää myös yhteenvedot Itämeren radioaktiivisuusvalvonnan tuloksista ja ympäristön säteilyvalvontaan kuuluvien osaohjelmien aihekohtaisista selvityksistä. Vuoden 2019 tulokset osoittavat, että ympäristössä olevat keinotekoiset radioaktiiviset aineet ovat pääosin peräisin vuoden 1986 Tšernobylin onnettomuudesta ja ilmakehässä 1950- ja 1960-luvuilla tehdyistä ydinkokeista. Vuoden 2019 aikana ulkoilmassa havaittiin jodin isotooppia 131I Kotkassa tammikuun lopulla. Koboltin isotooppia 60Co havaittiin maalis- ja huhtikuun vaihteessa Ivalossa ja Kotkassa. Useita voimalaitosperäisiä fissio- ja aktivaatiotuotteita havaittiin Kotkassa ja Helsingissä myöhemmin huhtikuussa, voimalaitosperäisiä radionuklideja havaittiin myös heinäkuun puolivälissä Imatralla, Kotkassa ja Helsingissä. Syyskuussa Imatralla kerätystä näytteestä havaittiin vielä 60Co:tä. Havaintojen alkuperää ei voitu varmuudella selvittää. Kaikkien vuoden aikana havaittujen keinotekoisten radioaktiivisten aineiden määrät olivat äärimmäisen pieniä eikä niillä ole vaikutuksia ihmisten terveyteen. Ulkoinen säteilyn valvontaverkko toimi hyvin. Mittausasemien tuloksista kerättiin ulkoisen säteilyn valvontatietojen hallintajärjestelmä USVAan yli 97 % kaikkien mittausasemien tuottamista mittauksista. Puuttuvat tiedot aiheutuivat laitehäiriöistä tai tietoliikenneongelmista. Vuoden 2019 aikana valvontaverkon GM-anturit hälyttivät kaksi kertaa. Kummankaan hälytyksen aiheuttaja ei selvinnyt. Spektrometriverkko hälytti kerran, mihin oli todennäköisesti syynä jodi-isotooppihoitoa saanut potilas. Laskeuma- ja talousvesinäytteiden tritiumpitoisuudet olivat pieniä, yleensä 1 – 2 Bq/l. Elintarvikkeista yhdessä sieninäytteessä havaittiin yli 600 Bq/kg ylittävä 137Cs:n aktiivisuuspitoisuuden ylitys. Tätä pitoisuutta ei tulisi ylittää, kun saatetaan markkinoille luonnonvaraista riistaa, metsämarjoja ja -sieniä sekä järvikaloja. Jätelietteessä havaittiin Tšernobylin onnettomuudesta peräisin olevaa 137Cs:a, luonnon radioaktiivisia aineita ja sairaalasta käytettyjä radioaktiivisia aineita. Radionuklideja käyttävien sairaalojen syöpäklinikoiden ja isotooppiosastojen potilaiden eritteet kulkeutuvat jätevesipuhdistamoon ja näkyvät siten jätelietteissä. Ympäristön keinotekoisten radioaktiivisten aineiden aiheuttama säteilyaltistus vuonna 2019 oli alle 0,02 mSv, mikä on pieni suomalaisten vuotuiseen keskimääräiseen annokseen 5,9 mSv verrattuna. Vuoden 2019 tulokset osoittavat, että vuoden aikana ympäristöön ei tapahtunut sellaisia radioaktiivisten aineiden päästöjä, joilla olisi haittavaikutuksia ihmisen terveydelle tai ympäristölle Suomessa Sisäilman radonin (222Rn) pääasiallinen lähde on maaperän uraanipitoinen kiviaines. Korkeita radonpitoisuuksia esiintyy niissä rakennuksissa, joiden perustusrakenteet eivät ole riittävän tiiviitä estämään radonpitoisen maaperän huokosilman pääsyn sisätiloihin. Tehokkaimmin radonia torjutaan rakennusvaiheen toimenpiteillä, eli rakentamalla alapohjarakenteet tiiviiksi ja asentamalla lattialaatan alle radonputkisto. Kansalliseen radontietokantaan vuonna 2019 kirjattujen asuntojen radonpitoisuuksien mediaani oli 111 Bq/m3. Mittauksia, joissa radonpitoisuus oli pienempi kuin 200 Bq/m3 (uusien rakennusten suunnittelun viitearvo) oli 68 % mittauksista. Vuonna 2019 yli 20 %:ssa STUKin radonmittauspurkeilla tehdyissä asuntomittauksissa radonpitoisuudet olivat suurempia kuin viitearvo 300 Bq/m3. Asuntojen radonpitoisuudet olivat hieman edellistä vuotta suurempia. Korkeammat radonpitoisuudet voivat olla osoitus siitä, että STUK onnistui välittämään radontietoa ongelma-alueille. Kansallisesta radontietokannasta saadut pitoisuudet yliarvioivat radonpitoisuuksia, koska tunnettujen korkeiden radonpitoisuuksien alueilla asuntoja mitataan enemmän kuin matalien radonpitoisuuksien alueella. Sisäilman radonista aiheutuvan annoksen arviointitapa muuttui vuoden 2018 lopussa. Uudella arviointitavalla saadaan radonin kodeissa aiheuttaman annoksen arvioksi 4 mSv vuodessa, kun aiemmin käytössä olleella tavalla annokseksi arvioitiin 1,6 mSv vuodessa. STUK julkaisi erikseen päivitetyn arvion suomalaisten keskimääräisestä vuotuisesta säteilyannoksesta, jossa huomioidaan muuttunut sisäilman radonista aiheutuvan annoksen arviointitapa.SAMMANDRAG Denna rapport är ett nationellt sammandrag av övervakningen av strålning i miljön i Finland 2019. Resultaten som redovisas i rapporten kommer förutom från Strålsäkerhetscentralen, även från Meteorologiska Institutet som har övervakat den totala betaaktiviteten i utomhusluften. Programmet för övervakning av strålning i miljön omfattar fortlöpande automatisk övervakning av den externa dosraten, övervakning av radioaktiva ämnen och den totala betaaktiviteten i utomhusluften samt regelbunden analys av radioaktivt nedfall och radioaktivitet i yt- och hushållsvatten, avloppsslam, mjölk och livsmedel. I programmet ingår dessutom analys av radioaktiva ämnen i människokroppen och radon i inomhusluften. Denna rapport innehåller också sammandrag av övervakningen av radioaktiviteten i Östersjön och särskilda utredningar från program gällande övervakningen av strålning i miljön. Resultaten för år 2019 visar att de artificiella radioaktiva ämnena i miljön härrör främst från olyckan i Tjernobyl år 1986 och från kärnvapenprov i atmosfären på 1950- och 1960-talet. Under 2019 observerades jodisotopen 131I i Kotka i slutet av januari. Koboltisotopen 60Co observerades i månadsskiftet mars–april i Ivalo och Kotka. Senare i april observerades flera fissions- och aktiveringsprodukter från kraftverk i Kotka och Helsingfors, radionuklider från kraftverk observerades även i mitten av juli i Imatra, Kotka och Helsingfors. I provet som samlades in i Imatra i september observerades ännu 60Co. Ursprunget för dessa observationer har inte kunnat utredas med full säkerhet. De totala mängderna av samtliga artificiella radioaktiva ämnen som uppmättes under året var extremt små och de har ingen som helst påverkan på människornas hälsa. Övervakningsnätverket för extern strålning fungerade bra. Av mätstationernas resultat samlades till övervakningssystemet för extern strålning, USVA, över 97 procent av alla mätstationernas mätdata. Orsaken till att data saknades var antingen apparatfel eller störningar i datatrafiken. Under 2019 larmade övervakningsnätets GM-detektorer två gånger. Orsaken till larmen kunde inte fastställas. Spektrometernätet larmade en gång; troligtvis var orsaken en patient som fått nukleärmedicinsk behandling. Tritiumhalterna i nedfalls- och hushållsvattenproven var låga, vanligtvis 1 – 2 Bq/l. I en svampprov som mätts i livsmedel observerades ett överskridande på över 600 Bq/kg av 137Cs. Detta är den rekommenderade gränsen för utförande av kött från i naturtillstånd levande vilt, skogsbär och -svampar och för insjöfiskar på marknaden. I avloppsslam upptäcktes 137Cs som härstammar från Tjernobylolyckan, radioaktiva ämnen från naturen och radioaktiva ämnen använda i sjukhus. Avföring och urin från patienter vid cancerkliniker och på isotopavdelningar vid sjukhus som använder radionuklider hamnar på avloppsreningsverket och syns därigenom i avloppsslammet. Stråldosen från artificiella radioaktiva ämnen i miljön var 2019 under 0,02 mSv, vilket är lågt jämfört med den genomsnittliga stråldosen som finländarna får under ett år, 5,9 mSv. Resultaten för 2019 visar också att det under året inte inträffade några sådana utsläpp av radioaktiva ämnen till miljön som skulle ha haft någon skadeverkan på människors hälsa eller på miljön i Finland. Radon (222Rn) i inomhusluften härstammar oftast från uranhaltigt stenmaterial i marken. Höga radonhalter förekommer i byggnader vars grundkonstruktion inte är tillräckligt tät för att förebygga att radonhaltig jordluft tränger in i huset. Det effektivaste sättet att bekämpa radon är genom åtgärder under byggtiden; genom att bygga en tät konstruktion i det nedre bjälklaget och montera ett radonrörverk under golvplattan. Den genomsnittliga radonhalten i inomhusluften i bostäder som registrerades i den nationella radondatabasen 2018 var 199 Bq/m3, medianvärdet var 110 Bq/m3. Medianvärdet för radonhalten i inomhusluften i bostäder som registrerades i den nationella radondatabasen 2019 var 111 Bq/m3. I 68 procent av mätningarna låg radonhalten under 200 Bq/m3 (referensvärdet för planeringen av nya bostäder). År 2019 överskred radonhalten referensvärdet 300 Bq/m3 i över 20 procent av de mätningar i bostäder som gjordes med STUKs radondosor. Radonhalterna i bostäder var något högre än året innan. Högre radonhalter kan vara ett tecken på att STUK lyckades förmedla radoninformation till problemområden. Halterna som fåtts från den nationella radondatabasen överskattar radonhalterna, eftersom det görs fler mätningar i bostäder i sådana områden där man vet att radonhalten är hög än i områden med låga radonhalter. Bedömningsmetoden för dosen från radon i inomhusluften ändrades i slutet av 2018. Med den nya bedömningsmetoden blir uppskattningen av dosen från radon i inomhusluften i hemmen 4 mSv per år, då den uppskattade dosen enligt den tidigare bedömningsmetoden var 1,6 mSv per år. STUK publicerade separat en uppdaterad bedömning av finländarnas genomsnittliga årsdos, där den nya bedömningsmetoden för dosen från radon i inomhusluften beaktas.SUMMARY This report is a national summary of the results of environmental radiation monitoring in Finland in 2019. In addition to the Radiation and Nuclear Safety Authority, results to the report has been provided by the Finnish Meteorological Institute with regard to the total beta emission activity of outdoor air. The environmental radiation monitoring programme includes the continuous and automatic monitoring of the external dose rate, monitoring of the outdoor air radioactive substances and total beta activity as well as the regular radioactivity analysis of the radioactive fallout, surface and household water, waste, milk and foodstuffs. In addition, the programme includes the analysis of radioactive substances within the human body and monitoring of the radon in indoor air. This report also includes summaries of the results of the Baltic Sea radioactivity monitoring and topical investigations of the sub-programmes part of environmental radiation monitoring. The 2019 results demonstrate that the artificial radioactive substances in the environment mostly originate from the Chernobyl disaster in 1986 and nuclear tests conducted in the atmosphere in the 1950s and 1960s. During 2019, the iodine isotope 131I was detected in outdoor air in Kotka at the end of January. The cobalt isotope 60Co was detected at the turn of March and April in Ivalo and Kotka. Several fission and activation products originating from power plants were discovered in Kotka and Helsinki later in April, and in mid-July radionuclides of power plant origin were also detected in Imatra, Kotka and Helsinki. In addition, 60Co was detected in a sample collected in Imatra in September. The origins of the observations could not be established with certainty. The amounts of all the artificial radioactive substances observed during the year were extremely small and they do not have any impact on human health. The external radiation monitoring network worked well. Of the measuring station results, the external radiation monitoring data management system USVA collected more than 97% of the measurements produced at all measuring stations. Missing data was caused by equipment malfunctions or telecommunication problems. In 2019, the GM sensor of the monitoring network issued two alarms. It was not possible to find out the cause of either alarm. The spectrometer network issued one alarm, probably due to a patient who received iodine isotope treatment. The tritium contents in fallout and household water samples were small, in total 1 – 2 Bq/l. In food samples, a 137Cs activity concentration exceeding 600 Bq/kg was found in one mushroom sample. This concentration should not be exceeded when putting wild game, berries, mushroom and lake fish on the market. 137Cs from the Chernobyl disaster, natural radioactive substances and radioactive substances used at hospitals were observed in waste. Secretions from patients in the cancer clinics and isotope wards of hospitals using radionuclides migrate to wastewater treatment plants and are thus evident in waste. The radiation exposure caused by artificial radioactive substances in the environment in 2019 was under 0,02 mSv, which is low compared to Finns’ overall average dose of 5,9 mSv. The 2019 results demonstrate that there were no releases of radioactive substances into the environment during the year that would have any detrimental impact on human health or the environment in Finland. The primary source of radon (222Rn) in indoor air is the rock material containing uranium in the soil. High radon concentrations occur in buildings whose foundations are not sufficiently well sealed to prevent the entry of radon-carrying soil air. Radon is most effectively prevented by measures taken at the construction stage, i.e. by building the base floor structures to be leak-tight and installing radon piping under the floor slab. The median of radon concentrations of housing units recorded in the national radon database in 2019 was 111 Bq/m3. Measurements with radon concentration of under 200 Bq/m3 (design reference value of new buildings) constituted 68% of the measurements. In 2019, over 20% of measurements in housing units made with STUK’s radon measurement boxes were higher than the reference value of 300 Bq/m3. Radon concentration values of housing units were slightly higher than in the previous year. The higher radon concentration values may be a sign of the fact that STUK managed to convey radon information to the problem areas. The concentration values from the national radon database overestimate the radon concentration values, because more measurements are carried out in the known areas of high radon concentration than in areas of low radon concentration. The radon dose assessment method in indoor air changed in late 2018. Applying the new assessment method, the radon dose value in homes is 4 mSv per year while the previous method estimated the dose at 1,6 mSv annually. Separately, STUK published an updated assessment of the average annual radiation dose of Finns with consideration of the changed dose assessment method of radon in indoor air

Monitoring of radioactivity in the environment of Finnish nuclear power plants : Annual report 2019

This report describes the results of radiation monitoring carried out by the Radiation and Nuclear Safety Authority (STUK) in the environment of Fortum’s nuclear power plants in Loviisa and Teollisuuden Voima’s (TVO) nuclear power plants at Olkiluoto in 2019. STUK’s monitoring complements the monitoring of the radiation levels and radioactive substances in the environment of the plants conducted by the power plants. The monitoring is implemented by collecting samples from the land and marine environment in the vicinity of the power plants and of external air. In addition, the concentrations of radioactive substances in the bodies of inhabitants of the surrounding area of the power plant are monitored. The environmental samples are analysed in STUK’s laboratory. The analysis methods include gamma spectrometric and radiochemical analyses. In some of the collected samples, small quantities of radioactive substances originating from the power plant were found. There was no significant deviation from the environmental findings of the previous years in terms of the identified radioactive substances or their quantities. Radioactivity originating from the power plant observed in the environment is insignificant in terms of radiation exposure of the environment and people. The results of the release measurements reported by the nuclear power plants and the findings of the environmental monitoring carried out by the nuclear power plants themselves correspond to the findings of STUK’s environmental monitoring

Metal-ligand interplay in strongly-correlated oxides: a parametrized phase diagram for pressure induced spin transitions

We investigate the magnetic properties of archetypal transition-metal oxides MnO, FeO, CoO and NiO under very high pressure by x-ray emission spectroscopy at the K\beta line. We observe a strong modification of the magnetism in the megabar range in all the samples except NiO. The results are analyzed within a multiplet approach including charge-transfer effects. The pressure dependence of the emission line is well accounted for by changes of the ligand field acting on the d electrons and allows us to extract parameters like local d-hybridization strength, O-2p bandwidth and ionic crystal field across the magnetic transition. This approach allows a first-hand insight into the mechanism of the pressure induced spin transition.Comment: 5 pages, 3 figure