Umstritten: Sammeln radioaktive Mineralien

[Peter Haas]

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

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

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

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Es gibt eine Form des Radioaktiven Zerfalls, wo auch Röntgenstrahlung frei wird: Der Elektroneneinfang (...)

Unterscheidung von Gamma- und Röntgenstrahlung:
Diese beiden Strahlungsformen werden in der Literatur nicht einheitlich unterschieden. Für die Gamma-Strahlung findet man eine Definition, nach der darunter Strahlung mit Wellenlängen kleiner oder gleich 1 pm zu verstehen ist, woraus eine untere Energieschwelle von etwa 1,2 MeV resultiert. Röntgenstrahlung umfasst einen viel größeren Energiebereich, der auch den gesamten Bereich der Gamma-Strahlung umfassen kann.  Umgekehrt betrachtet schließt die Gamma-Strahlung jedoch nur den kurzwelligen Röntgenbereich mit ein; der Begriff "langwellige Röntgenstrahlung" mag daher zwar einer strengen Definition entbehren, drückt aber verständlich genug aus, dass damit keine Gamma-Strahlung gemeint ist.
Die Definition über den Ursprungsort - aus dem Kern oder aus der Hülle - erscheint zwar auf den ersten Blick pragmatisch, erweist sich aber bei näherer Betrachtung ebenfalls als ungeeignet. Elektronische Übergangsprozesse in der Hülle können auch zur Emission von UV-Strahlung oder sichtbarem Licht führen, die zu Recht nicht als Röntgenstrahlung aufgefasst werden sollten. Ähnliches gilt für den K-Einfang: die in der Folge dieses Prozesses emittierte Strahlung müsste dann konsequenterweise als Gamma-Strahlung bezeichnet werden. In diesem Zusammenhang sei noch bemerkt, dass ich den eigentlichen Einfangprozess nicht für strahlungslos halte (immerhin verliert das eingefangene Elektron eine beträchtliche Menge an potentieller Energie - das müsste ich aber erst nachschlagen), und bei einer solchen Emission bestünde eine erhebliche Unklarheit darüber, ob sie schon aus dem Kern oder noch aus der Hülle kommt.
Persönlich favorisiere ich eine mechanistische Definition, nach der die Strahlungsformen über die Elementarprozesse beschrieben werden, die für ihre Emission verantwortlich sind. Röntgenstrahlung ist demnach die Strahlung, die emittiert wird, wenn ein äußeres Elektronen eine Lücke auf einer inneren Schale besetzt. Gamma-Strahlung wird emittiert, wenn Nukleonen aus angeregten Zuständen in den Grundzustand zurückkehren (Anmerkung: Zerfallsreaktionen führen primär zu einer energetisch vorteilhafteren Nukleonenzahl; die Umordnung der Nukleonen in die dadurch möglich gewordene stabilere Konfiguration führt unmittelbar im Anschluss zur Gamma-Emission). Eine weitere Ursache für Gamma-Emissionen sind Massendefekte: bei manchen Zerfallsprozessen entspricht die Summe der Massen der Produkte nicht der Summe der Massen der Edukte; die Massendifferenz wird gemäß E = m c^2 in elektromagnetische Strahlung umgewandelt. Auch diese Definition schließt jedoch nicht alle Möglichkeiten ein. So werden z.B. auch bei Materie-Antimaterie-Zerstrahlungen (die übrigens im allgemeinen außerhalb von Atomen stattfinden) Gamma-Photonen emittiert.

Bremsstrahlung:
Der Begriff Bremsstrahlung ist eindeutig definiert (vgl. z.B. DIN 25 401). Darunter versteht man die Strahlung, die beim Verzögern (Abbremsen) geladener Teilchen durch Materie freigesetzt wird - und zwar ganz unabhängig davon, welche Mechanismen dafür verantwortlich sind. Beim Stoß mit Elektronen in der Hülle können nur bestimmte Energiebeträge übertragen werden, weshalb nicht bei jedem Stoß eine Energieübertragung stattfinden muss. Sehr viel effizienter ist die Abbremsung in Metallen: die quasi freien Valenzelektronen halten sich dort im Zwischengitterraum auf; in einem solchen "Elektronengas" sind innerhalb bestimmter Grenzen  (sog. Bänder) alle Energiezustände erlaubt, weshalb Energie (fast) beliebig übertragen werden kann. Die Stöße finden hier außerhalb der Hülle statt !!

[Krizu]

Bremsstrahlung:
Der Begriff Bremsstrahlung ist eindeutig definiert (vgl. z.B. DIN 25 401). Darunter versteht man die Strahlung, die beim Verzögern (Abbremsen) geladener Teilchen durch Materie freigesetzt wird - und zwar ganz unabhängig davon, welche Mechanismen dafür verantwortlich sind. Beim Stoß mit Elektronen in der Hülle können nur bestimmte Energiebeträge übertragen werden, weshalb nicht bei jedem Stoß eine Energieübertragung stattfinden muss. Sehr viel effizienter ist die Abbremsung in Metallen: die quasi freien Valenzelektronen halten sich dort im Zwischengitterraum auf; in einem solchen "Elektronengas" sind innerhalb bestimmter Grenzen  (sog. Bänder) alle Energiezustände erlaubt, weshalb Energie (fast) beliebig übertragen werden kann. Die Stöße finden hier außerhalb der Hülle statt !!

Hallo,

beim Stoß mit einem Hüllenelektron muss meines Wissens nach nicht ein definierter Energiebetrag übertragen werden, da Du die Elektronen ins Kontinuum beförderst.  Wenn die Mechanismen im Metall und Isolator so verschieden sind, dürfte es eigentlich keine standartfreie EDX geben. Bei Oxiden ist die gesamte Elektronendichte (abgesehen von B2O3) geringer als in den Metallen (höhere Dichte).

Vielleicht sollten wir aber - bevor wir hier gesteinigt wergen ;-) -  das Thema per PN weiter vertiefen. Ich bin sehr daran interessiert.

MfG

Frank

[McSchuerf]

Da komme ich z.B. nicht mehr mit. Das ist mir auch trotz Abi zu hoch..

Kleine Anregung / Tipp:
Ich plädiere für ein 'Physiker- oder Chemiker-Spezial-Unterforum (gibt es auch bei MinMax).

Gruß Peter

[Peter Haas]

beim Stoß mit einem Hüllenelektron muss meines Wissens nach nicht ein definierter Energiebetrag übertragen werden, da Du die Elektronen ins Kontinuum beförderst.  Wenn die Mechanismen im Metall und Isolator so verschieden sind, dürfte es eigentlich keine standartfreie EDX geben. Bei Oxiden ist die gesamte Elektronendichte (abgesehen von B2O3) geringer als in den Metallen (höhere Dichte).

Nur ein paar Stichworte, um die Diskussion nicht ausufern zu lassen:

- Stoß mit Hüllenelektronen: OK - aber es gibt Energieschwellen, unterhalb derer gar nichts läuft
- Metalle und Isolatoren: Die Röntgenanregung wird in jedem Fall durch Stoß mit inneren Elektronen der Hülle initiiert - insofern sind die Mechanismen identisch. Beim Metall kann zusätzlich durch äußeren Photoeffekt (Elektronengas -> Kontinuum) Energie absorbiert werden; die freigesetzten Elektronen kommen meines Wissens im Detektor gar nicht an. Bandübergänge der quasifreien Elektronen sind eher niederenergetisch.
- B2O3: Ist als Polymer anzusprechen (Makromolekül mit ausschließlich kovalenten Bindungen), weshalb abweichende Eigenschaften zu erwarten sind

Gruß
Peter

[Schluchti]

So, entgegen meiner ursprünglichen Absicht habe ich nun doch einige kleine uranhaltige Mineralstufen meiner Sammlung hinzugefügt.

Dabei handelt sich einerseits um Uranocircit (wollte den auf der Halde nicht liegenlassen) und um Pechblende auch in kleineren Stücken (die hatte ich zunächst gar nicht als solche erkannt, weil sie sich neben Schwarzschiefer auf der Unterseite der Stufe getarnt hatte).

Nun habe ich mir einen kleines "atomares Endlager" im Keller mit folgendem Aufbau gebastelt:

Alle Stufen in Klarsichtkästchen gedost und mit Klebeband die Stöße versiegelt. Damit sollte erstmal jeglicher Staub und ein Großteil des Radon drinnenbleiben. 

Dann eine größere luftdichte Frischhaltedose von innen nach allen Seiten mit 1mm starken Walzblei vom Dachdecker ausgekleidet (den Deckel aus Blei klemme ich dann vor dem schließen der Dosen wie eine Spange von oben über die Bleiseitenwände). Darauf dann der luftdichte Deckel.

Die messbare Gammastrahlung reduziert sich bei gleichem Abstand zu den Stufen durch das Blei ganz erheblich, auch wenn der Kasten immer noch etwas stärker als normal knistert.

Dann habe ich noch aus dem restlichen Blei eine "Röhre" für die Frischhaltedose gebastelt in der die reingeschoben wird, so daß da die großen Flächen alle nochmal geschirmt sind (d.h. alle ausßer die beiden kleinen Stirnflächen).

Das Ding steht jetzt im Keller in einem alten Schrank. Durch die Schranktür kann man kaum noch eine erhöhte Aktivität messen.

Wäre schön, wenn ihr mal Eure Meinung zum Sinn oder Unsinn einer solchen Verwahrung schreiben würdet.   

   
 

[Krizu]

Hallo,

es gibt einige einfache Grundregeln:

u.A.
* A wie Abschirmung (Hast Du mit der Dose gegen Alpha und vermutlich einen grossen Teil der Betas gemacht
* A wie Abstand (Ab in den Keller) Doppelter Abstand = viertel Dosis
* D wie Dauer (Nimm die Dose nicht stundenlang in die Hand oder in die Hosentasche) - war auch irgendwie mal ein A im Lehrgang 

Bei radioaktiven Materialien gilt auch noch:
* Sauberkeit! Keinen Staub machen oder versuchen einzuatmen, zu essen, rauchen trinken usw.
Wenn die Stufe erstmal in der Dose ist, ist die Gefahr geringer.

Vielleicht ein Vorschlag:
Lass Dir doch eine schöne Holzdose machen, die kannst du mit Blei auskleiden und bist fertig zur Aufbewahrung. Notfalls Samt über das Blei  ODer giesse Dir kleine 5mm Platten und verlöte die passend...

MfG

Frank

[geomueller]

Hallo Schluchti,

wenn du meinst dich vor radioaktiver Strahlung schützen zu müssen hast du im Prinzip alles richtig gemacht. Man könnte auch das Plumbum durch aufgemahlenen Schwerspat ersetzen. Die wohl einfachste Lösung ist einen doppelwandigen (also kleines Gefäß in großes Gefäß) Holzkasten oder Wustbüchse zu nehmen und den Zwischenraum mit aufgemahlenem Schwerspat auszufüllen. Vor zig Jahren hatte ich mir mal sowas gebaut.

Aber alles in allem finde ich solche Vorsichtsmaßnahmen für total überzogen. Die Gefahr die von einer kleinen Menge an Sammlungsstufen ausgeht ist vernachlässigbar. Wichtig ist meiner Meinung nach nur das die Sücke in Dosen untergebracht werden um herumfliegende Partikel zu vermeiden und das radioaktive Minerale nicht in Kinderhände gehören. Unters Kopfkissen sollte man sie auch nicht gerade legen

Gruß Jürgen

[Krizu]

Hallo,

wenn ich jetzt noch die Zahlen ohne den Aktenordner im Kopf habe, liegt die im Strahlenschutz zulässige Strahlendosis durch berufliche Belastung ohne Überwachung etc cbei 2.8mSv. Die Stufen von Schluchti machen 300µS/h. Also nach 9 Stunden Kontakt die Jahresdosis.

Da finde ich etwas Sorgfalt bei der Lagerung angebracht.

MfG

Frank

[Robin]

Hallo,

Strahlenschutz --> 20 mSv max. (http://bundesrecht.juris.de/bundesrecht/strlschv_2001/__5.html)
"Die Grenzwerte der effektiven Dosis im Kalenderjahr betragen nach § 46 Abs. 1 für den Schutz von Einzelpersonen der Bevölkerung 1 Millisievert und nach § 55 Abs. 1 Satz 1 für den Schutz beruflich strahlenexponierter Personen bei deren Berufsausübung 20 Millisievert."

300µS/h.. stimmt das wirklich?

dieses Jahr habe ich in Frankreich ein Uraninit-reicherz Stück gemessen --> 45 µS/h ... und glaub mir, das war ein riesiges Block.
hoffe der Geigerzähler ist nicht falsch kalibriert

Gruß Robin

[Krizu]

Strahlenschutz --> 20 mSv max. (http://bundesrecht.juris.de/bundesrecht/strlschv_2001/__5.html)
"Die Grenzwerte der effektiven Dosis im Kalenderjahr betragen nach § 46 Abs. 1 für den Schutz von Einzelpersonen der Bevölkerung 1 Millisievert und nach § 55 Abs. 1 Satz 1 für den Schutz beruflich strahlenexponierter Personen bei deren Berufsausübung 20 Millisievert."

Hallo,

Das gilt für mit Dosimetern überwachte und geschulte Personen.  Ich kann am Mo mal genau nachlesen (muss ich wohl mal wieder).
Die 300µS sind "Hörensagen". Aber vielleicht sollte man das mal kurz durchrechnen. Auch am Mo auf der Arbeit 

MfG

Frank
(Schau nicht nach was 100g Paranüsse anrichten)

[geomueller]

Hallo alle,

also ich glaube es handelt sich nicht um 300µSv/h sondern um 300nSv/h oder vielleicht höchstens 3µSv/h. Irgendwie liegt hier eine Verwechslung vor, das kann aber nur Thomas (Schluchti) beantworten. Ich habe bei mir in der Vitrine je einen Uraninit, Autunit und Uranocircit, alles Kleinstufen aber sehr gut besetzt. Diese bringen es zusammen auf 1,5µSv/h, was bekräftigt das 300µSv/h für das Material was Schluchti beschrieben hat einfach nicht sein kann.

MfG Jürgen

[Schluchti]

Nun, also mein Geigerzähler zeigt die Dosisleistung in mR/h an. Wenn ich es recht in Erinnerung habe, war die Umrechung mR/h in µSv/h doch 1mR/h=10µSv/h. Oder? 

Wenn dieser Ansatzpunkt richtig ist, dann brachte es das Ausgangsstück von etwa 8x6 cm Reicherz auf Dolomit (woraus dann 7 Einzelstufen wurden) aus nächstmöglicher Nähe gemessen auf eine Dosisleistung von ca. 30-35 mR/h = 300-350 µSv/h. Habe keine Ahnung, ob da was mit meinem Geigerzähler  nicht stimmt, aber er lieferte eigtl. bisher immer nachvollziehbare Werte. 

Das Gangstück, wo ich mir diese Brocken Pechblende aus versehen abgeschlagen habe, weil dort Kupferkiese bis 0,5 cm im Dolomit saßen, hatte übrigens die Maße 50x30x30 cm. keine Ahung ob dort der Dolomit auch mit dem Erz besetzt war. 

Das war eine dumme Geschichte, weil ich den Brocken auf der Halde noch zerlegt habe, ohne etwas von der Anwesenheit der Pechblende zu ahnen und den Geigerzähler im Auto hatte. hab es erst bei der NAchkontrolle am Auto gemerkt. Bei Gelegenehit fahre ich dort nochmal vorbei und messe mal die Reststücken des Brockens aus.   

[Robin]

hmm ja stimmt

100 rem = 1 Sv --> 100 mR/h = 1 mSv/h
1 mR/h = 0.01 mSv/h = 10 µSv/h

welche Werte bekommst du bei andere Stücke? (Uranglimmer z.B.)
Oder die Hintergrundstrahlung?

Eigene Messungen:

großes Block Pechblende Reicherz: 45 uSv/h
1/2 Obstkiste Pechblende Reicherz + Autunit: 10 uSv/h
Flat Torbernit: 3 uSv/h
2 Handstufen und ca. 5 MM mit Pechblende Reicherz und Autunit: 2.5 uSv/h
10 MM von Wittichen: 0.35 uSv/h
Hintergrundstrahlung: 0.1 uSv/h

die Werte von geomüller kann ich nachvollziehen..

übrigens habe ich nicht alles genannte zu Hause
(wäre schlimm)

Gruß Robin

[Granulit]

Auch wenn ich nicht alle Beiträge gelesen habe, werden meiner Meinung nach ein paar Aspekte zum Thema nicht berücksichtigt.
Beim Uranzerfall entsteht Radon, ein strahlendes Edelgas. Eine reine Abschirmung mit Blei oder Barium mindert zwar die Gammastrahlung, aber wenn das Ganze nicht gasdicht ist, hindert es das Radon nicht daran in den Raum zu diffundieren.

Dazu kommt, Radon ist ein Alpha-Strahler. Die Alpha-Strahlung ist um ein Vielfaches biologisch wirksamer als Gamma-Strahlung (man wichtet sie um den Faktor 20 (!) gegenüber der Gamma-Strahlung, d.h. 1 mGy entspricht bei Alpha-Strahlung nicht wie bei Gamma-Strahlung 1 mSv, sondern 20 mSv). Sie hat in Luft eine Reichweite von nur wenigen Millimetern und in dichteren Material noch geringer. Bereits ein Blatt Papier schirmt Alpha-Strahlung ab. Aus diesen Gründen ist meines Wissens nach (??) Alpha-Strahlung nicht mit einem gewöhnlichem Geigerzähler meßbar. Wenn Radon nicht gasförmig wäre, wäre das alles kein Problem.
Nur ist es aber eben gasförmig, diffundiert aus dem Mineral in die Luft, wird eingeatmet und die hochwirksame Alpha-Strahlung kann trotz ihrer sehr geringen Reichweite direkt an den Zellen des Lungengewebes wirken. Der typische Radon-Krebs ist darum ein Lungenkrebs.
Eine gasdichte Abschirmung und eine möglichst gute Belüftung der entsprechenden Räume wäre meiner Ansicht nach darum bei Uranhaltigen Mineralien viel wichtiger als irgendwelche Blei- oder Bariumkontainer.

[Schluchti]

Als Vergleichswert:

Grundaktivität im Erzgebirge bis max 0,1-0,4 µSv/h

Uranocircit etwa 1x0,5 cm kommt auf 3-4 µSv/h.

Übrigens messe ich immer mit aufgelegtem Zählrohr und die Stufen natürlich ohne Abdeckung. Also Zählrohr an Stufe, um  einen möglichst minimalem Abstand sicherzustellen.

Zudem wird zumindest von meinem Zählrohr auch mit Sicherheit ein Großteil der Betastrahlung mitgemessen, da das Meßfenster dort nur mit einer hauchdünnen Kunsstofffolie bedeckt ist und zudem sich dort auch ein "B" befindet, auf der Rückseite des Zählrohrs, ohne dieses Fenster dagegen ein "G". Es ist ein Meßgerät aus den 70er Jahren, welches in einer Uniklinik in Berlin im Einsatz war, um dort Patienten nach Therapien "auszumessen".  Es ist recht sensibel, hat aber einen recht großen Meßbereich von 0,1 µSv/h bis 2500 µSv/h.     

Ich denke, es wird auch auf die Größe der Einzelstücke ankommen bei der Messung, denn wenn kleinere Stufen einzeln sind, sind sie auch weiter verstreut und können nicht mehr so konzentriert gemessen werden, als auf engem Raum. Denn der Abstand von der Strahlenquelle ist ja noch eine der wesentlichsten Einflußgrößen. Ich könnte mir gut vorstellen, daß z.B. bei einem Flat Tobernit ohnehin nur die unmittelbar in der Nähe des Zählrohrs befindlichen Stufen einen maßgeblichen Einfluß auf die Messung haben könnten. 


Mmmh, da bin ich nun etwas unschlüssig. Man müßte mal eine Vergleichsmessung an ein und demselben Stück machen.

@Granulit: Deswegen auch die doppelte luftdichte Abschirmung.