Frage zu Pechblende

[edlerstein]

Ich habe eine Stufe Pechblende (Fundort leider nicht bestimmt) einem Strahlungsexperten zur Messung vorgelegt. Er hat eine für Pechblende ungewöhnlich erhöhte Gammastrahlung festgestellt. Welches andere radioaktive Mineral könnte da beteiligt sein?

[Nathan]

Hallo Ursula,
da gibt es viele Mineralien. Gerade ohne Fundort kann man da keine Aussagen treffen. Ich würde allerdings sagen, dass die Strahlung allein von der Pechblende ausgeht. Uran-/Thorium-(...) Glimmer sind meist als Alphastrahler beschrieben, wobei auch von Ihnen eine nicht zu unterschätzende Menge Gammastrahlung abgegeben wird. Je nach FO ist auch die abgegebene Strahlung unterschiedlich.
Gruß
Philipp

[Fabian99]

Hallo,

da gab es eine grosse Diskussion auf Wikipedia. Die Strahlung von Pechblende ist etwa 10x höher als die von reinem Uran. Die Ursache liegt in den Tochternukliden mit kurzer Halbwertszeit.

https://de.wikipedia.org/wiki/Wikipedia_Diskussion:WikiProjekt_Minerale#Angaben_zur_Radioaktivit.C3.A4t

LG

[Embarak]

Hallo,

Bei der Summenformel UO₂ ist schon mal ein höherer U-Anteil zu erwarten.
Bei gehaltvollem Erz ist stärkere Strahlung bei Pechblende nichts Ungewöhnliches.
Die relativ kurzlebigen Zwischenprodukte der Zerfallsreihe hat Fabian99 schon aufgeführt.
Siehe ->Wiki->Uran-> Isotope und die 3 natürliche Zerfallsreihen

"ungewöhnlich erhöht" ist allerdings nicht sehr präzise.
Wieviel wurde mit was für einem Gerät in welchem Abstand gemessen?
Mit einem Foto ließe sich möglicherweise auch etwas zum Fundort sagen.
Gruß
Norbert

[Gamma]

Hallo, ich melde mich auch mal zu Wort. Bin der jenige der die riesige Stufe Pechblende gemessen hat.
Interessant ist vorallem das die Gamma Anteile im Verhältnis zur Teilchenstrahlung recht hoch sind.
Im Vorfeld muss ich gestehen das ich von Mineralogie so gut wie keine Ahnung habe. Interessant ist für mich alles was mit Radioaktivität zusammen hängt. 
Soweit ich das beurteilen kann besteht die etwa 10 Kg schwere Stufe fast vollständig aus Erz. Meine erste Vermutung war das die im inneren entstehenden Elektronen auf dem Weg nach aussen abgebremst werden und Gamma Quanten entstehen. Bei genauerer Analyse stellte sich aber heraus das die Energie der Gamma Strahlung für Bremsstrahlung aus Elektronen viel zu hoch ist.
Für eine spezifische Aktivitätsbestimmung hat sich leider noch keine Zeit gefunden. Einen ersten Eindruck vermittelte ein Graetz x5c plus welcher in etwa 35 cm Abstand rund 1,1 mSV/h zeigt. Vielleicht ist es ja auch gängig bei einem Stück dieser Größe....  mich irritiert nur das unlogische Verhältnis zur alpha und beta Strahlung.


Liebe Grüße
Marcel

[cmd.powell]

Hallo

Die Annomalie für die Alpha-Strahlung erklärt sich meiner Meinung nach schon daher, das diese in Luft nur maximal 10 cm weit kommen. Wenn Du erst in 35 cm Entfernung den Detektor stehen hast, sollte also auch keine Alphastrahlung mehr dort ankommen. Die Beta-Strahlung könnte auch schon merklich abgeschwächt sein, allerdings kommt die in der Luft über 5 Meter weit, stark abhängig vom strahlenden Nuklid.

[Nathan]

Hallo Marcel,
wie groß war denn der Nulleffekt?
Gruß
Philipp

[Embarak]

Hallo,
@Marcel, willkommen im Forum !

...Die Beta-Strahlung könnte auch schon merklich abgeschwächt sein, allerdings kommt die in der Luft über 5 Meter weit, stark abhängig vom strahlenden Nuklid.

Das sehe ich auch so. Kenne zwar das Graetz x5c plus nicht, lese aber, daß es die Äquivalentdosisleistung anzeigt, also die 3 Strahlungsarten nicht trennt.
Bleibt als Hinweis nur der Abstand von 35 cm.
In den vereinfachten Darstellungen der 3 natürlichen Zerfallsarten sind zwar fast nur α und  β aufgeführt, doch wird beim Zerfall
der Nuklide auch γ-Strahlung von hoher Reichweite emittiert, die beim α- und β-Zerfall vom Kern abgegeben wird.

Das Problem bei radioaktiven Mineralien ist, daß ein Gemenge aller am Zerfall beteiligten Nuklide mit unterschiedlicher Strahlung, HWZ und Energie vorliegt.
Messergebnisse gereinigter Isotope lassen sich leichter interpretieren. 

Ich hatte meine stärker strahlenden Mineralien in Plexiglasbehältern mit 1 cm Wandstärke gelagert, die früher im Labor für die
Komplettabschirmung von ³²P gesorgt hatten, welches eine β-Reichweite in Luft von 6,5 Metern hat.
Von meinen Mineralien kam aber immer noch die Hälfte der counts durch. Konnte also nur γ sein. Hatte mich ebenfalls überrascht.

Anmerkung am Rande: Eine 10kg-Pechblende ist schon sehr heftig. Liegt hoffentlich nicht in der Wohnung...
Trägt man ihn ein Jahr in der Aktentasche spazieren, kommt man auf satte 9,6 SV/a.   
Zum Glück ist er dazu zu schwer...

Ein Foto wäre schön. Jetzt interessiert mich der Fundort schon.

Glück auf
Norbert

[Nathan]

Hallo Norbert,
das gleiche Problem hatte ich auch. Dann habe ich die Stufen in einen Metallkasten gelegt und schon waren die Werte fast normal.
Gruß
Philipp

[Gamma]

Hallo und vielen Dank für die Antworten.

Ich habe die 3 Strahlungsarten getrennt erfasst. Wollte euch die Details ersparen da nicht jeder auf einer radioaktiven Wolke schwebt wie ich 
Das Graetz x 5 c plus besitzt die Messgröße H*(10).
Es bedeutet es zeigt die Umgebungsdosisleistung gegen ein Phantom gemessen 10 mm im Gewebe. Beta oder gar Alpha Teilchen werden also nicht erfasst da sie nicht so tief eindringen können.
   
Die Beta und Alpha Teilchen habe ich mit einem Berthold LB und dem Herfurth minicont ermittelt. Alles leider nur unspezifiziert in Zerfällen pro Zeit ausgedrückt. Aber , .....  eben im Verhältnis enorme hochenergetische Gammastrahlung. Bei meinen anderen Pechblenden ist dies nicht der Fall, hier dominiert eindeutig erwartungsgemäss die Alpha und Beta Strahlung. Hab die Stufe schon in der Wohnung, natürlich an einer Stelle wo kein regelmässiger oder gar dauerhafter Aufenthalt erfolgt. Das geöffnete Fenster ist nahe und damit bereitet das entstehende Radon kaum Probleme.
Der Nulleffekt in meiner Gegend liegt etwa bei 0,28 µSV/h in Gebäuden da hier Naturgemäss das Radon fast schon ein Problem ist. Zwischen 480 und 900 Bq/m³ Luft ist an der Tagesordnung. 
Ich mache mal ein Foto von der Blende......

Beste Grüße
Marcel

[Embarak]

Hallo,

Ich habe die 3 Strahlungsarten getrennt erfasst. Wollte euch die Details ersparen ....
....Das Graetz x 5 c plus besitzt die Messgröße H*(10).
Es bedeutet es zeigt die Umgebungsdosisleistung gegen ein Phantom gemessen 10 mm im Gewebe. Beta oder gar Alpha Teilchen werden also nicht erfasst da sie nicht so tief eindringen können.   
...Die Beta und Alpha Teilchen habe ich mit einem Berthold LB und dem Herfurth minicont ermittelt...

Ha, da wird's doch erst interessant ! 
Musste allerdings erstmal über die »neuen« Äquivalentdosis-Messgrößen und die Umgebungs-Äquivalentdosis H*(10)
und die als Phantom bezeichnete ICRU-Kugel nachlesen,
die berechnet, nicht gemessen ist und real nicht existiert. (Näheres für Interessierte hier.)
Hatte mich gefragt, wie Du mit nur einem Gerät zu Deinen Ergebnissen gekommen warst.
Mit den beiden anderen Geräten gibt es einen Sinn.
Vielen Dank für die Infos. Wieder was gelernt. 

Bin schon gespannt auf's Bild.

Norbert

[Geomartin]

Hallo,

ich koennte mir zwei Dinge vorstellen:

Geometrie: Pechblende ist, so absurd es klingt, nicht nur ein Strahler, sondern auch Abschirmer. Durch die hohe Dichte schirmt es sehr effektiv Alpha und Betastrahlung ab. Jene Alpha Strahlung, die man messen kann, wird nur von den obersten Schichten der Stufe emmitiert, wahrscheinlich weniger als ein mm. Die Strahlung von tieferen Lagen wird von der Pechblende selbst abgefangen. Damit ist es eine Frage von Oberflaeche zu Volumen, wie gross das Verhaeltnis von Alpha zu Gammastrahlung ist. Bei einem duennen, aber grossflaechigen Kluftbelag ist das messbare Verhaeltnis A/G Strahlung groesser als bei einem gleich schweren, kompakten Stueck, bzw umgekehrt.

Zweite Moeglichkeit: Ungleichgewicht in der Zerfallsreihe. Stuecke aus Oxidationszonen bzw aus noch aktiven Vererzungssystemen koennen im Ungleichgewicht sein, das heisst die Zerfallsprodukte von Uran koennen an bzw abgreichert sein, je nach geochemischen Milieu. In einer alten, stabilen Lagerstaette befindet sich das Uran in einem festen Verhaeltnis zu seinen Zerfallsprodukten. Das kann man sich zu Nutze machen, und ueber die Messung der Gammastrahlung der Zerfallsprodukte nach entsprechender Kalibrierung den Urangehalt im Gestein bestimmen. Macht man oft bei sedimentaeren Uranlagerstaetten, das wird dann meist als U3O8e angegeben (e - equivalent). In Lagerstaetten, welche sehr jung bzw noch aktiv in der Bildung sind, ist das nicht gegeben, da sich Uran geochemisch anders verhaelt als viele seiner Zerfallsprodukte. Diese koennen auf diese Weise getrennt werden, und so kann es Bereiche mit sehr starker Gammastrahlung mit nur wenig Uran geben und umgekehrt, je nachdem. Eine Firma aus Sued-Australien hat In den USA wurde daher vor einigen Jahren ein neues Bohrlochtool entwickelt, welche den Uran-235 Gehalt direkt messen kann. Dieses Tool sendet Neutronen aus, welche (wenn vorhanden) U-235 Kerne spalten. Dann werden die zurueckkommenden Spaltneutronen gemessen und darueber der Gesamturangehalt bestimmt (nennt sich PFN - Prompt Fission Neutron)

Glueck Auf!

Martin

[Fabian99]

Hallo,

die Alphastrahlung sollte nach wenigen 10µm komplett abeschirmt sein, siehe die Diskussion um Strahlungshöfe in CaF2.
Dem ersten Teil deiner Ausführungen, Geomartin, stimme ich voll zu.

Ja, die Betastrahlung kann einiges an Bremsstrahlung, gerade in schweren Medien erzeugen.
Der Prozeß sollte aber nicht sehr effektiv sein (wiki sagt weniger als 1%), sonst würden Röntgenröhren nicht wassergekühlt.

Ja, mit exakten Methoden kann ein Ungleichgewicht an Lagerstätten festgestellt werden.
ABER nehme einmal diesen Rechner http://www.wise-uranium.org/rccb.html
und schau dir die Entwicklung der Aktivitäten an. nach 10 Mio Jahren ist fast alles im Gleichgewicht, oder? Da muss dann wirklich eine Auslaugung oder ähnliches stattfinden. Ob das diese Messung wirklich hergibt?!

LG

[Gamma]

@Geomartin, die Variante das die Blende selbst die Teilchenstrahlung schirmt und die kurzwellige Gamma-Strahlung vom gesammten Block zu Buche schlägt erscheint mir einfach aber genial.  Da hätte ich selbst drauf kommen müssen   
@Fabian99 es handelt sich nicht um Bremsstrahlung, das dachte ich auch zunächst. Wäre es welche hätte sie eine nur geringe Energie, ich denke zwischen 20 und 40 keV. Ein Geigermüller Zählrohr kann das je nach Model prinzipiel nicht erfassen.

Anbei noch ein paar Fotos

[Gamma]

Und noch zwei