Umstritten: Sammeln radioaktive Mineralien

[Reaktor]

bitte nur nochmal eine spezifizierte Antwort zum Kalium als radioaktives Element und zu möglichen Isotopen liefern...damit wäre mir schon weitergeholfen.

"Natürliches Kalium enthält zu 0,0117% radioaktives K-40, das mit einer Halbwertszeit von 1,28x10^9 a in Ca-40 bzw. Ar-40 zerfällt." aus dem Jander-Blasius abgeschrieben

In "Anorganische Chemie" von L. Kolditz steht noch zu Kalium:
"Isotope: K-39 (39,23%), K-40 (0,01%), K-41 (6,76%)"

Hab keine Ahnung wie man die Zahlen hochstellt deshalb die etwas andere Schreibweise

Zum Thema muss ich sagen das ich ich radioaktive Mineralien sehr interessant finde und das auch recht unproblematischsehe wenn man das entsprechend lagert. Wenn man in Sachsen oder Thüringen groß geworden ist hat man wahrscheinlioch sowieso recht ordentlich radioaktiven Staub in der Lunge

[Krizu]

Es ist zwar richtig, dass zu den radioaktiven Elementen alle solchen mit einer Ordnungszahl über 82 (s. periodisches System der Elemente) sowie einige weitere Elemente, z.B. das Kalium gehören..ABER: in welcher Zerfallsreihe (Uran-Radium-Reihe?, Thoriumreihe? oder Uran-Aktinium-Reihe? soll sich denn das Kalium befinden??
Ich kenne auch kein 'strahlendes' Kaliummineral, dass ich mit meinem Geigerzähler erfassen könnte (weder Gamma, noch Alpha,- noch Betastrahler meiner Ansicht nach..)

Nur mal so an den Physiker gefragt.. : Müssen wir uns hier nicht einfach NUR bestimmte Isotope unter die Lupe nehmen bzw. nur auf Isotope (siehe Kalium) beschränken? Ich frage nur, ich bin kein Experte für radioaktive Elemente..

Hallo Peter,

dann oute ich mich mal als Physiker ;-)

Der Mensch hat  140g Kalium im Körper. Daraus resultiert der nicht schlechte Anteil von 4000Bq. Lege doch einfach eine 500g Dose KCl unter deinen Zähler  ;-)

Quelle:
http://www.environmental-studies.de/Radiooekologie/Radiocaesium/radiocaesium.html

Zu den natürlichen Radionukliden
http://www2.lfu.baden-wuerttemberg.de/lfu/abt3/strahlenschutz/radio95/kap_1.htm

Allerdings ist die Gammaernergie in MeV und nicht in keV, wie in Quelle 1 behauptet.


Das Technetium ist auch ein Beispiel für ein radioaktives (nicht natürliches) Element Z=43 ohne Bezug zu den Zerfallsreihen.

Es gibt in der Reihe der Isotope sogenannte "magische Zahlen" und besondere Stabilitäten. He ⁴ ₂ ist so ein Kern (imho doppelmagisch). Wenn nun ein Isotop weit weg von der Linie der stabilen Isotope ist oder eine ungünstige Kernkombination von Protonen und Neutronen hat, kann es durch Aussendung von z.B. Alpha- oder Beta-Strahlung zu stabilen Kernen kommen.  Ein Beispiel um aus einem Bereich der Instabilität zu Stabilität zu kommen sind die Zerfallsreihen. Die Elemente mit hohen Ordnugnszahlen sind so weit von der Stabilität weg, dass es ganze Reihe von Zerfällen stattfindet.

Jetzt ist das Kalium mit der extrem langen Zeitdauer von 1.3 Millarden Jahren gerade mal auf ein achtel seines ursprünglichen Wertes abgesunken und als "biologisches Element" von Bedeutung. Der Nachteil vom Kalium ist also, dass es im Körper natürlich vorhanden ist und aufgenommen wird, der Vorteil ist, dass dein Sylvin in der Vitrine keine radioaktiven Gase freisetzt, nur Gammastrahlen, und dass dein Körper Kalium ausscheiden kann. Bei Kaliummineralien kannst Du unter webmineral die errechneten Aktivitäten nachschlagen.

Ich gebe Dir recht, als Mineraliensammler kommst Du eher an hohe Aktivitäten vom Uran und Thorium. Aber wenn Du einmal verschiedene Gesteine oder Sande untersuchst, findest Du an den unglaublichsten Stellen Uran und Thorium. Rekord bisher war mein Granit mit einem mir unbekannten Thoriumsilikat, gefolgt von verschiedenen Monaziten mit bis zu  20% Thoriumoxid (wenn ich der Analyse glaube).

Aber ich glaube wir kommen vom Thema der Mikromounts + Stufen ab.

MfG

Frank

[Krizu]

Hallo,

habe nochmal etwas gegooglet und gesurft.

Webmineral gibt als (amerikanischen?) Grenzwert zur Definitiion von radioaktiven Mienralien 70 Bq/g an. Somit würden Kalium-Verbindungen mit den weniger als 40 Bq/g nicht darunter fallen.

zum Vergleich reines UO2: 157.000 Bq/g (webmineral) andere Quellen sprechen von 50.000Bq/g für Natururan. Vermutlich muss man mal mit der Halbwertszeit und den Isotopenverhältnissen die Aktivität selber ausrechnen 

hth

Frank

[Peter Haas]

Ergänzende Bemerkungen zu einigen in der Diskussion angeschnittenen Themen:

Bremsstrahlung: Die Energie der beim Abbremsen von beta-Strahlung in Materie entstehenden Strahlung ist immer niedriger als die kinetische Energie der beta-Partikel. Partikel aus dem beta-Zerfall (meistens Elektronen, seltener Positronen) von Radionukliden besitzen keine besonders große kinetische Energie. Die Situation ist keinesfalls mit einem Elektronenmikroskop, bzw. einer EMPA-Quelle vergleichbar, bei der durch Beschleunigung in einem elektrischen Feld Energien erreicht werden, die zur Röntgenanregung (d.h. zur Entfernung von Elektronen aus inneren Bahnen) ausreichen. Beta-Partikel ionisieren Atome oder Moleküle nur durch Entfernung äußerer (weniger fest gebundener) Elektronen. Entsprechend ist auch das Bremsspektrum deutlich langwelliger - eventuell ist langwellige Röntgenstrahlung zu erwarten, jedoch ganz sicher keine Gamma-Strahlung.

Strahlungsmessung:  Da die Intensität jeder Strahlung mit dem Abstand zur Strahlungsquelle abnimmt - für Gamma-Strahlung ist die Intensität umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstands; bei Partikelstrahlung wird durch Absorptionseffekte eine noch stärkere Schwächung festgestellt - sind die Skalen von Strahlungsmessgeräten in der Regel für definierte Abstände vom strahlenden Objekt kalibriert. Mit der Bewertung eines Messergebnisses, das man erhält, indem man die Sonde direkt über die Oberfläche des Prüfgegenstands hält, sollte man daher vorsichtig sein: bei einer solchen Messanordnung  ist die Anzeige ist falsch positiv (bis zu mehreren Größenordnungen). 

Messung von beta-Strahlung: Die mit den handelsüblichen (um nicht zu sagen: billigen ...) Geräten messbare beta-Strahlung ist im allgemeinen keine Primärstrahlung, sondern überwiegend eine Sekundäremission, die durch Stoß von gamma-Photonen mit Gasmolekülen entsteht. Der überwiegende Anteil der primären beta-Strahlung durchdringt die Folie vor dem Zählrohr nicht.

Konservierung durch Haarspray: Haarspray enthält organische Polymere mit ionisierbaren funktionellen Gruppen, die durch elektrostatische Wechselwirkungen fest an der gegensinnig geladenen Haaroberfläche adsorbiert werden. Ionisierbare funktionelle Gruppen sind immer auch Orte erhöhter Elektronendichte und daher mit einem hohen Absorptionsquerschnitt für ionisierende Strahlung. Organische Polymere sind allgemein wenig stabil gegen energiereiche Strahlung. So bewirkt z.B. selbst bei einem relativ inerten Material wie Poly(ethylen) der UV-Anteil des Tageslichts eine schnelle Alterung, der man durch Zusätze geeigneter Inhibitoren entgegenwirkt (Zusätze in der Größenordnung von einem Gewichtsprozent sind durchaus üblich). Werden besonders anfällige Polymere - wie die aus Haarsprays -  energiereicher Strahlung - z.B. gamma-Strahlung - ausgesetzt, verläuft die Alterung besonders schnell: das Material verliert seine Elastizität, wird extrem spröde und bietet auf den Sammlungsstücken keinen Schutz mehr vor der Ablösung feinster Partikel. Ein weiteres Risiko besteht darin, dass solche Polymere GASDURCHLÄSSIG sind, selbst Radon wird zum größten Teil nicht zurückgehalten.

[McSchuerf]

Hallo Krizu und Reaktor,

danke für Eure erschöpfenden Erklärungen. Das hilft mir weiter!..

Gruß Peter

[betadecay2000]

eventuell ist langwellige Röntgenstrahlung zu erwarten, jedoch ganz sicher keine Gamma-Strahlung.

M.W.n unterscheidet man Gamma- und Röntgenstrahlung auch nicht unbedingt nach der Wellenlänge (Energiegehalt), sondern nach dem Ursprung der Strahlung:

Von Gammastrahlung redet man, wenn es sich um Strahlung handelt, die vom Atomkern ausgeht.


Exkurs: Warum entsteht bei Radioaktivität häufig auch Gammastrahlung?

Infolge eines Radioaktiven Zerfalls (Gammastrahlung entsteht dann, wenn nach einer Kernumwandlung -z.B. Alpha- , Nukleonen sich in einen angeregten Zustand befinden, sprich, sich auf ein höheren Energieniveau befinden als normal. Wenn man sich den Atomkern auch als Schalenmodell vorstellt, kann man sich das so vorstellen, daß sich nach der Umwandlung ein (oder mehrere) Nukleonen, auf höheren Bahnen (Energieniveaus) befinden, wenn sie dann wieder in einen niedrigeren Energiezustand zurückfallen, wird die überschüssiger Energie als Elektromagnetische Strahlung ausgesandt (da die Massen -und damit auch die Energien- der Kernbauteilchen wesentlich größer sind, als die der Elektronen, wird bei einer Änderung des Energieniveaus wesentlich höhere Energie abgegeben, somit wird hier sehr harte Strahlung (Gamma) ausgesendet - Statt wie bei den analogen Ereignissen in der Elektronenhülle Licht, UV oder Röntgen).
Die Gamma-Umwandlung folgt meistens praktisch sofort auf die Alpha-, Beta-, oder sonst. Umwandlung (z.B. Spontanspaltung).
Wenn der Kern danach über längere Zeit, mit meßbarer Halbwertszeit, spricht man auch von metastabilen Kernen, in dem angeregten Zustand bleibt, spricht man auch von Kernisomerie, Gekennzeichnet werden solche Isotope durch ein m: z.B. Pa-234m .

Wenn die Strahlung von einen Ereignis herrührt, welche in der Elektronenhülle (z.B. Brensstrahlung)  seinen Ursprung hat, spricht man von Röntgenstrahlen.

Es gibt eine Form des Radioaktiven Zerfalls, wo auch Röntgenstrahlung frei wird: Der Elektroneneinfang, wo im Gegensatz zum Beta (Minus)-Zerfall ein Elektron (meistens aus der inneren Schale, der K-Schale, daher wird er auch oft als K-Einfang bezeichnet und mit K abgekürzt), vom Kern eingefangen wird (mit der Folge, daß sich ein Proton in ein Neutron verwandelt und der Kern um eine Ordnungszahl tiefer rutscht), dieses Ereignis ist zwar strahlungslos, aber da die entstandene Lücke durch Elektronen aus höheren Bahnen wieder aufgefüllt wird, und diese dabei Energie abgeben, entsteht meist Röntgenstrahlung, die Strahlung kann aber u.U. auch noch im UV-Bereich liegen.
Da aber hier die Strahlung ihren Ursprung in der Elektronenhülle hat und nicht im Kern, spricht man hier z.B. von Röntgenstrahlung!
Auch K-40 kann neben Beta auch durch diese Art zerfallen.

Wenn man den Ursprung als Kriterium für die Unterscheidung von Röntgen- und Gamma zugrundelegt, überschneiden sich die Röntgen- und Gammaspektren. Daß Gamma aber dennoch meist wesentlich energiereicher ist als Röntgen liegt daran, daß man es im Atomkern mit ganz anderen Massen (und damit auch Energien)  zu tun hat als bei den Elektronen.


Viele Grüße,

Markus

[Krizu]

Ergänzende Bemerkungen zu einigen in der Diskussion angeschnittenen Themen:

Bremsstrahlung: Die Energie der beim Abbremsen von beta-Strahlung in Materie entstehenden Strahlung ist immer niedriger als die kinetische Energie der beta-Partikel. Partikel aus dem beta-Zerfall (meistens Elektronen, seltener Positronen) von Radionukliden besitzen keine besonders große kinetische Energie. Die Situation ist keinesfalls mit einem Elektronenmikroskop, bzw. einer EMPA-Quelle vergleichbar, bei der durch Beschleunigung in einem elektrischen Feld Energien erreicht werden, die zur Röntgenanregung (d.h. zur Entfernung von Elektronen aus inneren Bahnen) ausreichen. Beta-Partikel ionisieren Atome oder Moleküle nur durch Entfernung äußerer (weniger fest gebundener) Elektronen. Entsprechend ist auch das Bremsspektrum deutlich langwelliger - eventuell ist langwellige Röntgenstrahlung zu erwarten, jedoch ganz sicher keine Gamma-Strahlung.

Also da kann ich nicht mit Dir konform gehen. Die Bremstrahlung erreicht im Grenzwert die Eletronenenergie. Wenn ich den Meier-Kuckuck noch richtig in Erinnerung habe, ist die Beta-Energie eines Verfalls auch nicht gleichmäßig verteilt und liegt im Bereich um 1MeV, grenzwertig höher. Die Bremsstrahlung entsteht durch Abbremsung (Es sind Elektronen und Kern für Energie- und Impulssatz nötig!). Alles was mit Elektronen und Schalen zu tun hat ist die charakteristische Strahlung. Zur Energie der charakteristischden Strahlung: Die K\alpha des Urans liegt bei 98keV, die Absorptionskante bei 116keV (Du must das K-Elektron ja ins Kontinuum bringen).  Also werden diese inneren Linien garantiert und locker angeregt. Zum Vergleich der Energien: REM bis 30keV, medizinische Röhre meist 80keV, TEM typisch 200keV bis zu MeV.

MfG

Frank

[Krizu]

M.W.n unterscheidet man Gamma- und Röntgenstrahlung auch nicht unbedingt nach der Wellenlänge (Energiegehalt), sondern nach dem Ursprung der Strahlung:

Von Gammastrahlung redet man, wenn es sich um Strahlung handelt, die vom Atomkern ausgeht.

Ok, schöne Definition!

MfG

Frank

[McSchuerf]

Ich darf auch nochmal zu Ergänzung an folgenden Link in unser aller Atlas erinnern..

.. einen größeren Teil dazu hatte ich wohl damals auch schon hierzu zusammengetragen..

http://www.mineralienatlas.de/lexikon/index.php/Radioaktivit%E4t

Gruß Peter

[popeye]

Hallöchen,
zu

sind die Skalen von Strahlungsmessgeräten in der Regel für definierte Abstände vom strahlenden Objekt kalibriert. Mit der Bewertung eines Messergebnisses, das man erhält, indem man die Sonde direkt über die Oberfläche des Prüfgegenstands hält, sollte man daher vorsichtig sein: bei einer solchen Messanordnung  ist die Anzeige ist falsch positiv (bis zu mehreren Größenordnungen). 

hätte ich noch eine Anmerkung:
Man muß sich immer vor Augen halten, was ich eigentlich messe:
messe ich Aktivität (= Zerfälle /Zeiteinheit,gemessen in Becquerel,1Bq=1Zerfall/sec) als Maß für die Stärke eines Strahlers (frühere Einheit Curie) oder
messe ich Energiedosis (gesamte adsorbierte Strahlungsenergie in einer bestrahlten Masseeinheit,gemessen in Gray , Gy,(1J/Kg-Energie/Masse)
messe ich Äquivalenzdosis (Energiedosis mal  Bewertungsfaktor der Strahlenart,gemessen in Sievert,Sv(ebenfalls 1J/Kg)-als Maß für die biologische Wirkung)
messe ich Ionendosis(elektrische Ladung der in Luftkammer erzeugten Ionen geteilt durch Masse der Luft,gemessen in Coulomb/Kg Luft-früher Röntgen)
messe ich Energie-,Dosis-,Ionenleistung (o.g.Werte pro Zeiteinheit).
Das heißt,
dass selbstverständlich die Aktivität des Strahlers völlig unabhängig vom Ort der Messung  ist,

dass  die Energiedosis und die Äquivalenzdosis ebenso wie die Ionendosis im bestrahlten ´Volumen/in der bestrahlten Masse/bestrahlten Gewebe selbstverständlich abhängig ist von der Entfernung zur Strahlenquelle, also im Quadrat des Abstandes abnimmt.
Also kommts darauf an, was ein "Strahlenmessgerät" eigentlich  misst bzw was damit gemeint ist.
Wenn damit "Bq eines Strahlers"gemessen werden sollen muß sich der Hersteller natürlich bei Handgeräten (also keine Messkammer , in die hinein die Probe gelegt wird und alle Zerfälle gezählt werden) auf Annäherungswerte stützen, d.h. die  gemessenen Zerfälle werden in einer bestimmten Entfernung vom Strahler gemessen und dann in der Annahme einer allseits gleichen Abstrahlung  auf der gedachten Kugeloberfläche mit dem Radius :Abstand von der Strahlenquelle: auf die Zerfälle  rückgerechnet. Wen ich dann zu nahe dran bin bekomme ich einen zu hohen Wert (immer ausgegangen von einem Gammastrahler).
Ciao
Tobias

[McSchuerf]

So ähnlich hatte ich das damals auch noch ergänzt..guckst Du hier..

http://www.mineralienatlas.de/forum/index.php/topic,683.0.html

 

[popeye]

Hallo  Mc Schuerf,
es kommt immer nur auf das  (entsprechend radioaktive) Isotop an, nicht der Cs-Gehalt ist  das Problem, sondern der
Cs45 Gehalt. Iod ist gesund, nicht aber das Isotop131 oder J123.
Tobias

[CARCHARIAS]

Moin!
Naja wenn es nicht zu heftig strahlt würde ich es einpacken.
Seekuhrippen und Haizähne aus m Mainzer Becken strahlen ja auch ein wenig
Sammele sei 20 Jahren und bis jetzt gehts mir noch gut
Gruß Carcharias!

[betadecay2000]

Hallo!

Cs45

Cs (Cäsium -Ordnungzahl 55-) 45 gibt es nicht als Isotop, ich gehe mal davon aus, daß Du Calcium (Ca) meinst, da ist das Isotop 45 wirklich nicht unbedingt bekömmlich (Beta-Minus-Strahler mit sehr schwacher Gammastrahlung -12keV- und 163 Tagen Halbwertszeit).

Calcium hat im übrigen eine abgeschlossene Protonenschale und ist daher recht stabil (6 stabile Isotope), das Isotop 48 gehört zu den sog. doppelmagischen Isotopen, mit abgeschlossener Neutronen und Protonenschale.

Viele Grüße,

Markus

[popeye]

Ups  , kann Dir offensichtlich kein s für`n a vormachen.     
Tobias