Tartus gaaslahenduslaboris on ainete koostist laser-indutseeritud plasma spektroskoopia meetodil (LIBS) määratud veidi enam kui kümmekond aastat. „Me hakkasime sellega tegelema suhteliselt juhuslikult. Alguses keskendusime hoopis laserimpulssidega tekitatud gaaslahendusele. Kuna seal tekkis plasmat, siis uurisime selle spektrit ka. Huvi pärast vaatasime, kas on võimalik eristada erinevaid värvipigmente. See õnnestus väga hästi,“ meenutas gaaslahenduslabori vanemteadur Peeter Paris.

Meetod on universaalne. Ainete poolt ergastamisel kiiratava valguse alusel saab määrata ükskõik millise aine koostist. Hetkel on Tartu teadlastel käsil projekt, mille fookuses on eesti maavarade kiiranalüüs. „Keskendume praegu põlevkivile, aga oleme proovinud ka kivimite koostise leidmist, näiteks dolomiidi tavalisest paekivist eristamist,“ märkis vanemteadur. Arendustöö tulemusel saaks tulevikus määrata näiteks põlevkivi küttesisaldust vahetult konveierilindil, millest lähtudes saaks optimeerida soojuselektrijaamades ka põlevkivi põletamise protsessi.

Tartu gaaslahenduslaboris asuv plasma tekitamiseks kasutatav teadustööks sobiv laser võtab koos selle jahutussüsteemiga enda alla arvestava osa ruumist. Parise sõnul suudaksid aga sama töö tänapäeval ära teha oluliselt väiksemad lasereid. „Laseripea, mis selleks tööks kõlbab, kaalub kõige rohkem paar kilo. Toiteosa samuti väike, tänapäeval ei vaja see isegi vesijahutust ja seda on võimalik viia sõna otseses mõttes igale poole,“ laiendas vanemteadur. Analoogse seadmega on varustatud näiteks Marssi uuriv kulgur Curiosity.

Laserindutseeritud plasmaspektroskoopiat saaks kasutada aga ka maisemate vajaduste rahuldamiseks. Viimased kaheksa aastat on Paris koos Matti Laane ja teiste labori liikmetega kaasa löönud Prantsusmaale Cadarache'sse ehitatava tuumasünteesireaktori seinte diagnostikaks sobiva lahenduse arendamises. Kokku on Euroopas projekti selle osaga seotud otseselt umbes 7-8 töörühma, kokku paarkümmend inimest.

Rinda tuleb pista mitmete probleemidega. „Esiteks tuleb arvestada tuumasünteesi reaktori mõõtmetega. Laserkiirguse teekond reaktori seinani ja tekitatud plasma kiirguse tee sealt tagasi registreerivasse aparatuuri on suhteliselt pikk ja tee pole päris sirgjooneline, vaid see läheb juba ohutuse mõttes keerulisemaid teid pidi. Teine asi on, et LIBSi saab kasutada nn reaktori põhiimpulsside vaheajal, kui põhiplasmat seal pole. Peamine praegu huvipakkuv küsimus seostub reaktori kütusega – kergelt radioaktiivse triitiumi lisamise ja selle sisaldusega reaktori seintes. See on ohutusmeede,“ sõnas Paris. Kogu seintesse ladestunud triitiumi kogus ei tohi ületada Prantsusmaal kehtivaid eeskirju.

Arvestades, et tuumasünteesi teel energia tootmine on varasematel kümnenditel järjest edasi lükkunud, võib tekkida küsimus, kui optimistlik vanemteadur reaktori tööle hakkamise suhtes üleüldse on. „ITER saab kindlasti valmis ja hakkab tööle. Küsimus on pigem selles, kui hästi need materjalid seal vastu peavad. Tuumasünteesil tekib tugev neutronkiirgus ja see osa on hetkel veidi läbi uurimata, kui pikalt see reaktori seina materjalid tööle jäävad. See on see kõige suurem probleem,“ märkis Paris. Muus osas on tema sõnul varem tüli tekitanud küsimused suuresti lahendatud

Seejuures rõhutab Paris, et LIBSi saab kasutada ka maalähedasemates rakendustes. „Põhimõtteliselt ükskõik kus, kus tuleb materjale sorteerida. Põlevkivi kütteväärtuse hindamine on väga raske ja huvitav probleem, kuid kindlasti on Eestis ka teisi kohti, kus on nõksa lihtsam ja tooret tuleb laiali jagada näiteks kaheks komponendiks – aheraineks ja kasulikuks aineks,“ laiendas vanemteadur.

Paris nendib, et meetodi rakendamisest huvitatud ettevõtted peavad arvestama ajalise viivisega. „Probleem on selles, et meetodit tuleb iga konkreetse asja jaoks veidi põhjalikumalt uurida ja kohandada, teiseks tähendab see meie suurusele laboril umbes aastast tööd, kui 2-3 inimest teeb,“ sõnas vanemteadur.