BACHELORARBEIT - Metzsch, Daniel

langlebigsten Folgeproduktes ein und ist auch für die Berechnung von
Aktivitäten mit γ − Spektroskopie wichtig, da beispielsweise 238 U und 232 Th gar
keine γ − Strahler sind. Deren Berechnung erfolgt über die direkten Töchter.
Es soll in der vorliegenden Arbeit um die γ − spektroskopische Untersuchung
radioaktiver Naturproben gehen. Es wird sich dabei um Uran- und
Thoriumminerale handeln. Das Verfahren der γ − Spektroskopie wird im
nächsten Kapitel näher erläutert. Die, in den Spektren auftauchenden Peaks,
werden anhand der Kenntnis der Zerfallsreihen, betreffenden Nukliden
zugeordnet.
Nun bleibt die Frage, welche der Nuklide, die in den Zerfallsreihen auftreten,
werden tatsächlich im Spektrum zu sehen sein? Die Wahrheit ist, dass das nur
ein Bruchteil der möglichen Nuklide ist. Zum einen hat alles ein Ende, so auch
jede Zerfallsreihe. Das bedeutet, dass jede der vier Zerfallsreihen mit einem
schließlich stabilen Nuklid endet. Außerdem kommt die Neptuniumreihe nicht
mehr in der Natur vor. Diese Reihe ist inzwischen auf der Erde zerfallen.
Weiter sind natürlich nicht alle Nuklide der Zerfallsreihen γ − aktiv, was
Tabelle 2 zeigt. Der wohl wichtigste und vierte Grund liegt aber darin, dass
die einzelnen Glieder der Zerfallsreihen sehr verschiedene Halbwertszeiten
besitzen, die im Bereich von 10 10 a ( 232 Th) und 0,3μs ( 212 Po) liegen.
Radionuklide, die eine so große Halbwertszeit aufweisen, dass sie noch jetzt in
der Natur nachzuweisen sind, heißen primordial und, da sie nur sehr langsam
zerfallen, könnten sie evtl. für Abbruch der Zerfallsreihe sorgen. Die
verwendeten Proben liegen aber schon lang genug in der Natur herum, sodass
das kein Problem sein dürfte. Auch sollte es möglich sein, Uran- und
Thoriumminerale aufgrund ihrer γ − Spektren eindeutig zu unterscheiden.
Uran-Radium Actinium Thorium
234 Th, 234 Pa, 230 Th,
226 Ra, 214 Pb, 214 Bi,
210 Pb, 210 Tl, 234m Pa
alle außer
und 215 Bi
219 At
228 Ac, 228 Th, 224 Ra,
212 Pb, 212 Bi, 208 Tl
Tabelle 2:
γ − aktive Nuklide in den Zerfallsreihen nach
b. Zielsetzungen
en
Motivation soll also sein, herauszufinden, welche Nuklide sich
γ − spektroskopisch in Uran- und Thoriummineralien finden lassen, und somit
durch ihren Zerfall einen (geringen) Beitrag zur natürlichen Radioaktivität
leisten. Weiter soll untersucht werden, inwiefern sich aus diesen Gesteinen
Radioaktivität eluieren lässt. Dazu werden verschiedene Elutionsmittel benutzt.
Darunter ist Wasser, um die Situation auf Halden zu simulieren, auf denen Uran
in großem Maßstab gelagert wird. Auch verwendet wird halbkonzentrierte
Salz- und konzentrierte Schwefelsäure; das weniger zur Simulation von bspw.
saurem Regen, sondern mehr um ein Mal zu sehen, welche Nuklide sich unter
„Extremsituationen“ eluieren lassen.
Eine Quantifizierung der Proben soll ebenfalls stattfinden. Dabei soll z.B. die
Frage geklärt werden, wie viel Uran ein Uranmineral in Anbetracht der ständig
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