Väitös: Röntgen paljastaa materiaalien salaisuudet teollisuuden ja ydinjäteturvallisuuden tueksi (Yliharju)
Väitöskirjatutkija Janne Yliharju tutki, voidaanko kolmiulotteista kaksoisenergiaröntgenkuvausta hyödyntää veden kulkeutumisen seuraamiseen bentoniittisavessa. Lisäksi hän arvioi aiemmin kehitetyn röntgenpohjaisen vesipitoisuuden mittausmenetelmän toimivuutta korkeissa lämpötiloissa ja tarkasteli Jyväskylän yliopiston kemian laitoksella kehitettyjen suodattimien rakenteellista kestävyyttä.
Uutta tietoa materiaalien kosteuskäyttäytymisestä
Väitöstutkimus osoittaa, että kaksoisenergiaröntgenkuvantaminen kykenee tuottamaan materiaalikohtaista tietoa veden ja bentoniitin massajakaumien muutoksista. Tämä tarjoaa merkittävää lisäarvoa perinteiseen röntgenkuvantamiseen verrattuna.
- Myös aiemmin kehitetyn vesipitoisuuden mittausmenetelmän todettiin toimivan luotettavasti huoneenlämpöä korkeammissa lämpötiloissa. Tämä parantaa ymmärrystä bentoniitin käyttäytymisestä olosuhteissa, joissa lämpötila vaihtelee esimerkiksi ydinjätteiden loppusijoituksen yhteydessä, selventää väitöskirjatutkija Janne Yliharju Jyväskylän yliopistolta.
Tulokset tukevat yhteiskunnan kriittisiä ratkaisuja
Bentoniitti on keskeinen materiaali ydinjätteiden loppusijoituksessa, jossa sen tehtävä on eristää jäte ympäristöstä. Yliharjun tulokset syventävät tietoa siitä, miten bentoniitin kosteus ja tiheys muuttuvat veden ja lämpötilan vaikutuksesta.
- Tätä tietoa voidaan hyödyntää loppusijoituksen pitkäaikaisturvallisuuden arvioinnissa niin mallinnuksen kuin kokeellisten havaintojen kautta, sanoo Yliharju.
Lisäksi tutkimuksessa arvioidut kemian laitoksella kehitetyt suodattimet osoittautuivat rakenteeltaan kestäviksi, mikä tukee niiden soveltuvuutta kriittisten raaka-aineiden talteenottoon esimerkiksi teollisuuden jätevesistä.
- Suodattimien kestävyys on ratkaisevaa, kun tavoitteena on kehittää pitkäikäisiä ja taloudellisia ratkaisuja resurssien riittävyyden parantamiseksi, täsmentää Yliharju.
Kaksoisenergiaröntgenkuvantamisella laaja potentiaali
Vaikka kaksoisenergiaröntgenkuvantamisen sovellusmahdollisuudet ovat laajat, menetelmän tarkkuuteen vaikuttavat monet käytännön tekijät. Väitöstutkimus syventää ymmärrystä menetelmän suorituskyvystä konkreettisen esimerkin kautta.
- Monien materiaalien, kuten bentoniitin ja puupohjaisten tuotteiden, ominaisuudet ovat vahvasti sidoksissa niiden kosteuteen. Kosteusvaihteluiden vaikutusten ymmärtäminen on tärkeää, kun suunnitellaan järjestelmiä, joissa materiaalien vesipitoisuus voi muuttua, kertoo Yliharju.
Väitöskirja on tehty Jyväskylän yliopiston fysiikan laitoksella Moniskaalainen materiaalien karakterisointi -ryhmässä, jossa tutkitaan monenlaisten materiaalien rakennetta eri mittakaavatasoilla ja erityisesti röntgen- ja neutronitekniikoita hyödyntäen.
Janne Yliharjun väitöskirja "4D X-ray Tomographic Methods for Industrial Applications - Water Transport in Bentonite and Characterisation of 3D-printed Filters” tarkastetaan perjantaina 17.4.2026 klo 12:00 Jyväskylän yliopiston Ylistönrinteen auditoriossa YAA303. Vastaväittäjänä toimii professori Florian Fusseis (RWTH Aachen University) ja kustoksena apulaisprofessori Paavo Penttilä (Jyväskylän yliopisto). Väitöstilaisuuden kieli on englanti.
Väitöskirja on luettavissa verkossa osoitteessa: https://jyx.jyu.fi/jyx/Record/jyx_123456789_109585?sid=264857196
