Pechblende in der Sammlung

[Roadrunner]

Hallo Leute,
mir ist völlig bewusst, das die einfachen Messungen mit einem, noch dazu ungeeichtem, SBM 20 Zählrohr nicht als Maß aler Dinge anzusehen sind. Als Vergleich an sich reicht das Zählrohr meiner Meinung nach aber völlig aus.
Da das Zählrohr konstruktiv nur Gamma und harte Beta messen kann, wird natürlich auch nur ein Teil der gesamten Strahlung gemessen. Alpha und "weiche" Beta bleiben völlig außen vor.
Beide Messungen hab ich direkt neben den Stufen gemacht. In ca. einem Meter Abstand ist keine nennenswert erhöhte Strahlung messbar. Als ich vor zwei Monaten das erste mal gesucht habe hatte ich allerdings auch in einem Meter Abstand durch eine Metallkiste immer noch leicht erhöhte Messwerte (na ja bei fast 10 Kg uranhaltigem Gestein auch sicher kein Wunder )!
Diesmal hab ich es nicht so übertrieben, weniger aber qualitativ bessere Stücke.

Ich hab mal irgendwo gelesen, das im Verlauf der Zerfallskette erstens irgendwann ein Gleichgewicht innerhalb der Pechblende eintritt und zweitens die anfallenden Isotope je nach Beschaffenheit und Menge teilweise viel stärker gerade im Gammabereich strehlen als Uran an sich. 
Ist das Gleichgewicht irgendwann erreicht, soll die Strahlung im Vergleich nicht ganz so hart sein.
Zitat aus Bergbau in Sachsen Band 14 "Geologie und Uranbergbau im Revier Schlema-Alberode"
"Bergbaulich von wesentlicher Bedeutung waren insbesondere die uranführenden Karbonatgänge der spätvaristischen kku-Formation sowie der postvaristischen mgu- und biconi-Formation.
Dabei stellen die Quarz-Calcit-Pechblende-Gänge der kku-Formation mit einem Pechblende-Alter von ca. 275 Mio. Jahren die primären Uranerzgänge der Lagerstätte dar.
Die Dolomit-Pechblende-Gänge der mgu-Formation und die Arsenid-Gänge der biconi-Formation sind überwiegend teleskopierte kku-Gänge und enthalten neben neu gebildeter umgelagerter Pechblende korrodierte Relikte und Bruchstücke der primären kku-Mineralisation.
Ich denke mal letzteres erklärt die höheren Messwerte bei Pechblende in Anwesenheit von Sulfiden bei viel kleinerer Masse als die massive Pechblende.
Da man ja nur auf der Halde sammeln kann, weiß man teilweise nicht genau aus welcher Zeit und Entstehungsepoche die Stufe stammt, gerade wenn kaum oder keine Matrix vorhanden ist, welche auf die Formation hinweist.
Somit kann man dort Stufen finden, welche bei viel weniger Masse höhere Messwerte abliefern als andere Stufen. Zumindest waren das meine bisherigen Beobachtungen.
Bis dann
Roadrunner

[Walpurgin]

"Bergbaulich von wesentlicher Bedeutung waren insbesondere die uranführenden Karbonatgänge der spätvaristischen kku-Formation sowie der postvaristischen mgu- und biconi-Formation.
Dabei stellen die Quarz-Calcit-Pechblende-Gänge der kku-Formation mit einem Pechblende-Alter von ca. 275 Mio. Jahren die primären Uranerzgänge der Lagerstätte dar.
Die Dolomit-Pechblende-Gänge der mgu-Formation und die Arsenid-Gänge der biconi-Formation sind überwiegend teleskopierte kku-Gänge und enthalten neben neu gebildeter umgelagerter Pechblende korrodierte Relikte und Bruchstücke der primären kku-Mineralisation.

Das dürfte aber auf alle hydrothermal Lagerstätten des Erzgebirges zutreffen, oder ?

[Sebastian]

Natürlich. Uran ist sehr Redoxsensitiv und demenstprechend immer wieder umgelagert.
Gruss Sebastian

[Fabian99]

Hallo,

du meinst bestimmt das Säkulare Gleichgewicht https://de.wikipedia.org/wiki/S%C3%A4kulares_Gleichgewicht.
http://www.wise-uranium.org/rccu.html
ist ein Rechner zum Zerfall der Isotope und Tochterisotope. Nach 200ka bis 1Ma ist das Gleichgewicht errreicht und endet bei ca 1E9a.

Umlagerungen können passieren, aber das Gleichgewicht stellt sich geologisch schnell ein. Die Aktivität inkl der Töchter ist um einen deutlichen Faktor >5 höher als bei reinem Uran.

LG

[Roadrunner]

Natürlich. Uran ist sehr Redoxsensitiv und demenstprechend immer wieder umgelagert.
Gruss Sebastian

Und wird somit immer wieder angereichert und quasi gereinigt, oder?
Übrig bleiben Bereiche mit ebenfalls angereicherten, sagen wir mal "Fremdisotopen" aus der Zerfallskette und somit anderem oder höherem Strahlungslevel. Oder sehe ich das falsch?
Bis dann
Roadrunner

[Sebastian]

Ja so könnte man es nennen. Ein großes Problem bei der Datierung der Erzgänge. Ich denke trotzdem nicht das dein Ansatz großen Einfluss hat.
Gruß Sebastian

[Roadrunner]

Ja so könnte man es nennen. Ein großes Problem bei der Datierung der Erzgänge. Ich denke trotzdem nicht das dein Ansatz großen Einfluss hat.
Gruß Sebastian

--------
War ja auch nur ein Gedankenspiel um das Phenomen der manchmal höheren Dosis bei kleinen Stufen zu erkären. Im Endeffekt weiß man ja nie genau wieviel und vor allem was dort an Strahlenden Isotopen wirklich drin ist.
Deshalb ist zumindest ein einfacher Zähler immer angebracht um wenigstens eine Ahnung von der Intensität der Stufe zu bekommen.
Bis dann
Roadrunner

[Fabian99]

Hallo Leute,

nochmal: Nach 500.000 bis 1.000.000 Jahren ist das Gleichgewicht der Isotope erreicht - umgelagert wie es will! Und bleibt konstant bis >1.000.000.000 Jahre

LG

[Roadrunner]

Ist ja gut ich hab es verstanden .
Ich werfe nur nochmal ein, das der Umlagerungsprozess teilweise auch bis in jüngste Zeit fortbestand und nicht vor 1 Mio Jahren aufhörte, gerade bei der Lagerstätte Schlema-Alberoda.
Dank uns Menschen ist es nun damit erst einmal vorbei, da wir das Zeug nahezu komplett abgebaut haben. Nun lagert sich der klägliche Rest in unseren künstlichen Lagerstätten(Halden) um. Die Nachwelt soll ja auch noch etwas davon haben oder sehe ich das falsch?
Bis dann
Roadrunner

[Josef 84,55]

Hallo Markus,

schön, dass Du als Fachmann Dir die Zeit nimmst hier zu schreiben.

Arbeiten professionelle Dosisleisungsmessgeräte wirklich im Geiger-Müller Bereich oder doch im Proportionalbereich? Ich stelle es mir sehr schwierig vor ein Geiger-Müller-Zählrohr energieliniar zu bekommen, die Möglichkeiten dazu sind denke ich sehr begrenzt. Schirmung, Messvolumen und Dichte/Art des Zählgases, eventuell noch Materialien die gewollt Sekundärstrahlung erzeugen? Aber warum ein System derart verbiegen, wenn es doch Detektoren gibt, die das mit viel weniger Aufwand schaffen? Robustheit? Günstiger zu bauen?
Zumindest der FAG FH40 F2 wahr bis vor ein paar Jahren Eichbar, der Ludlum wurde 2006 von offizieller Stelle mit Ra226 kalibriert, trotzdem halte ich den Messwert des FH40 außerhalb der in der Bedienungsanleitung angegebenen +/-30%. Vielleicht sind die Geräte einfach zu alt, eine Vergleichsmessung schadet aber nicht.

Bei dünnen Schichten kommt, durch die geringere Eigenabsorption, mehr Betastrahlung zum Detektor und der Effekt der zu hohen Dosisleistung verstärkt sich dadurch.

Wieso sollte das so sein? Es stimmt zwar, dass Betateilchen aus tieferen Schichten zunehmend abgeschirmt werden, allerdings emittiert das Stück bei gleicher Material- und Dichtezusammensetzung in beiden Fällen aus gleichen Schichttiefen gleich viele Teilchen (bei ausreichender Statistik). Das heißt also umgekehrt, dass bei sehr dünnen Belägen durchaus weniger Teilchen emittiert werden können, als bei massiven Schichtdicken.

Bei gleicher Menge/Dichte kommen aus einer kompakteren Probe natürlich weniger Teilchen und Photonen. Die Eigenabsorption ist aber auch Energieabhängig und somit ändert sich das Verhältniss von gut schirmbaren Teilchen zu Photonen und auch das Verhältniss von energieärmeren zu höher energetischen Photonen. Bei einer kompakteren Probe fehlen daher vor allem die besser schirmbaren Anteile.

Gerade da liegt die Stärke der Geigerzähler, indem man schnell eventuell kontaminierendes Material erkennen kann.

Wie erkennt das denn der Geigerzähler? 

Nein, dazu bräuchte er noch einen Radiometer - und erkennt es dennoch nicht.

Eine andere kleine aber massive Pechblendestufe ca. 1,5mm³ kommt gerademal mit 24000 imp/Min daher (138 Mikro Sievert)!

Das halte ich für das angegebene Volumen für extrem sportlich!  

Ein heißes Teilchen!  -  cm³

Grüße Josef

[etalon]

Hallo Josef,

Arbeiten professionelle Dosisleisungsmessgeräte wirklich im Geiger-Müller Bereich oder doch im Proportionalbereich? Ich stelle es mir sehr schwierig vor ein Geiger-Müller-Zählrohr energieliniar zu bekommen, die Möglichkeiten dazu sind denke ich sehr begrenzt. Schirmung, Messvolumen und Dichte/Art des Zählgases, eventuell noch Materialien die gewollt Sekundärstrahlung erzeugen? Aber warum ein System derart verbiegen, wenn es doch Detektoren gibt, die das mit viel weniger Aufwand schaffen? Robustheit? Günstiger zu bauen?

Ja, die arbeiten wirklich im Geiger-Müller-Bereich, also als Auslösezählrohr. Die Energielinearisierung wird zum Teil durch die Bauform und verwendeten Materialien bei der Zählrohrherstellung, aber hauptsächlich in Form von Filtern aus verschiedenen Materialien (Hartpapier, Zinn, Alu, Blei, Kunststoff) und deren räumliche Anordnung um das Zählrohr erreicht. Dabei wird sich quasi der Vorgang zu nutze gemacht, dass für gewisse Bereiche des Zählrohres eine partielle Aufhärtung der Strahlung stattfindet. Das so hin zu bekommen, dass sich daraus eine Linearisierung der Energiekennlinie des Zählrohres ergibt, ist quasi die Hauptentwicklungsarbeit eines Gamma-Dl-Messgeräteherstellers und das, was professionelle Messgeräte so teuer macht. Ich habe hier irgend wann mal ein paar Sätze zu diesem Thema zusammen geschrieben. Dort sind auch Vergleichskurven eines Zählrohrs mit und ohne energielinearisierende Filterung zu sehen (guck mal im MA-Lexikon nach).

Welche Detektoren haben denn eine gleiche Efficiency über einen vergleichbar großen Energiebereich? Ich kenne da keinen. Zusätzlich ist es natürlich so, dass ein GMZ natürlich relativ einfach herzustellen ist, und gegenüber anderen Detektorarten sehr robust gegenüber mechanischen und thermischen Einflüssen ist, sowie recht kostengünstig in der Herstellung und der zum Betrieb notwendigen Elektronik ist.

Zumindest der FAG FH40 F2 wahr bis vor ein paar Jahren Eichbar, der Ludlum wurde 2006 von offizieller Stelle mit Ra226 kalibriert, trotzdem halte ich den Messwert des FH40 außerhalb der in der Bedienungsanleitung angegebenen +/-30%. Vielleicht sind die Geräte einfach zu alt, eine Vergleichsmessung schadet aber nicht.

Naja, eine Eichfähigkeit sagt ja erst mal noch nichts über den Energiebereich aus, den dieses Messgerät dann abdeckt. Ich kann jedes Zählrohr mit z.B. Cs-137 bei 662keV kalibrieren. Dann stimmt der angezeigte Wert des Messinstruments aber auch nur, wenn die gemessene (Gamma-)Strahlung ausschließlich von Cs-137 kommt. Da in den natürlichen Zerfallsreihen aber allerlei Nuklide mit vielen (wenn auch meist schwachen) Gammaenergien vorhanden sind, wäre ein solch kalibriertes Gerät nicht in der Lage, einen realistischen Messwert anzuzeigen, da ja eine andere Efficiency hinterlegt ist.

Zitat
Bei dünnen Schichten kommt, durch die geringere Eigenabsorption, mehr Betastrahlung zum Detektor und der Effekt der zu hohen Dosisleistung verstärkt sich dadurch.

Zitat
Wieso sollte das so sein? Es stimmt zwar, dass Betateilchen aus tieferen Schichten zunehmend abgeschirmt werden, allerdings emittiert das Stück bei gleicher Material- und Dichtezusammensetzung in beiden Fällen aus gleichen Schichttiefen gleich viele Teilchen (bei ausreichender Statistik). Das heißt also umgekehrt, dass bei sehr dünnen Belägen durchaus weniger Teilchen emittiert werden können, als bei massiven Schichtdicken.

Bei gleicher Menge/Dichte kommen aus einer kompakteren Probe natürlich weniger Teilchen und Photonen. Die Eigenabsorption ist aber auch Energieabhängig und somit ändert sich das Verhältniss von gut schirmbaren Teilchen zu Photonen und auch das Verhältniss von energieärmeren zu höher energetischen Photonen. Bei einer kompakteren Probe fehlen daher vor allem die besser schirmbaren Anteile.

Nein, es ist genau anders herum. Nehmen wir mal an, Du hast bei gleicher Fläche einmal eine Schichtdicke von 1mm und einmal eine Schichtdicke von 3mm aus gleichem Material und Dichte, dann detektieren wir bei gleicher Messanordnung sagen wir bei der 1mm-Schicht 100cps. Diese 100cps kommen aber auch aus dem ersten mm der eigentlich 3mm messenden Schicht. Allerdings kommen hier noch aus den restlichen zwei mm ja auch Teilchen/Photonen, natürlich entsprechend abgeschwächt und aufgehärtet, aber es werden trotzdem mehr Ereignisse detektiert als nur bei der 1mm dicken Schicht.

nochmal: Nach 500.000 bis 1.000.000 Jahren ist das Gleichgewicht der Isotope erreicht - umgelagert wie es will! Und bleibt konstant bis >1.000.000.000 Jahre

Naja, das ist so nicht ganz richtig. Da es sich bei den Zerfallsreihen um unterschiedliche Elemente handelt, haben diese auch unterschiedliche chemische Eigenschaften. Daher ist es bei entsprechenden Umweltbedingungen schon möglich, dass manche der Tochternuklide (oder Mutternuklide) herausgelöst werden oder angereichert werden. Damit ist das radiologische Gleichgewicht gestört. Das ist auch nach einer Umlagerung der Fall. Das radiologische Gleichgewicht bleibt, einmal erreicht und nicht chemisch gestört, konstant, bis von dem Mutternuklid nichts mehr übrig ist (das wäre bei den primordialen Zerfallsreihen deutlich länger als 1 Ga, sonst würden wir diese Elemente heute nicht mehr in der Natur finden). Daher funktioniert das mit dem radiologischen Gleichgewicht auch nur, wenn die HWZ von Mutter- und Tochternuklid deutlich unterschiedlich sind. Sonst ist die Zeitspanne, bis ein radiologisches Gleichgewicht sich einstellen kann zu lange bevor sich alle Kerne des Mutternuklids umgewandelt haben...

Grüße Markus

[Fabian99]

nochmal: Nach 500.000 bis 1.000.000 Jahren ist das Gleichgewicht der Isotope erreicht - umgelagert wie es will! Und bleibt konstant bis >1.000.000.000 Jahre

Naja, das ist so nicht ganz richtig. Da es sich bei den Zerfallsreihen um unterschiedliche Elemente handelt, haben diese auch unterschiedliche chemische Eigenschaften. Daher ist es bei entsprechenden Umweltbedingungen schon möglich, dass manche der Tochternuklide (oder Mutternuklide) herausgelöst werden oder angereichert werden. Damit ist das radiologische Gleichgewicht gestört. Das ist auch nach einer Umlagerung der Fall. Das radiologische Gleichgewicht bleibt, einmal erreicht und nicht chemisch gestört, konstant, bis von dem Mutternuklid nichts mehr übrig ist (das wäre bei den primordialen Zerfallsreihen deutlich länger als 1 Ga, sonst würden wir diese Elemente heute nicht mehr in der Natur finden). Daher funktioniert das mit dem radiologischen Gleichgewicht auch nur, wenn die HWZ von Mutter- und Tochternuklid deutlich unterschiedlich sind. Sonst ist die Zeitspanne, bis ein radiologisches Gleichgewicht sich einstellen kann zu lange bevor sich alle Kerne des Mutternuklids umgewandelt haben...

Hallo Markus,

So eine Diskussion gab es schon mal auf Wikipedia.
https://de.wikipedia.org/wiki/Wikipedia_Diskussion:WikiProjekt_Minerale#Angaben_zur_Radioaktivit.C3.A4t
leicht andere Nuancen, aber ähnlich :-)

Schaut man sich die Uran-238 Reihe an, die eine deutlich höhere Aktivität als die U235-Reihe hat, kommt man auf folgende Tabelle
(ich hatte mir mal die Mühe gemacht, die Mengen und Aktivitäten von Natururan durchzurechnen :-9 )
die letzten langen Halbwertszeiten liegen beim U234. Alles andere liegt bei unter 1602Jahren (Radium 226). Daher sind die Tochtermengen schnell im Gleichgewicht und in der Menge sehr gering.

Lg

[etalon]

Hallo Fabian,

ich habe jetzt nicht die ganze Diskussion durchgelesen, daher weiß ich nicht, wie sie aus ging. Möchte aber gerne mein Verständnis der Dinge darlegen.

Deine Tabelle ist sicher richtig, und dass sich ein radiologisches Gleichgewicht relativ schnell einstellt, wenn die HWZ sehr auseinander liegen auch. Aber grundsätzlich ist ja so, dass im radiologischen Gleichgewicht befindliche Systeme mit der Aktivität des Mutternuklids (mit der längsten HWZ) zerfallen. Es können ja nicht mehr Tochternuklide zerfallen, als nachgebildet werden. Da die Tochternuklide eine kürzere HWZ haben, haben sie automatisch eine höhere spezifische Aktivität. Da die Aktivität in der Zerfallskette aber wie eben geschrieben an der Aktivität der Mutter hängt, ändern sich entsprechend der HWZ-Verhältnisse die vorhandenen Stoffmengen. Da sind wir uns soweit einig.

Das heißt aber auch, dass es bei chemischen Lösungs- oder Abscheidungsprozessen von Tochternukliden mit kurzen HWZ nur vergleichsweise wenig Stoffmenge benötigt, um die Zerfalskette aus dem radiologischen Gleichgewicht zu bringen. Wie schnell sich dann wieder ein radiologisches Gleichgewicht einstellt, hängt zum einen von der Fortdauer der chemischen Substitution, und zum anderen von der HWZ der Tochternuklide ab. Wenn diese genauso weit auseinander liegen, wie in Deinem Bsp. Ra-226 zu U-238 dann stellt sich das radiologische Gleichgewicht recht schnell ein, anderen Falls dauert es länger. Es ist in der Natur also durchaus möglich, dass durch anhaltende oder kürzlich erst begonnene chemische Prozesse die spezifische Aktivität einer Zerfallskette im (ehemals) radiologischen Gleichgewicht nachhaltig verändert wird, und zwar auf u.U. erheblich kürzeren Zeitskalen, als eine Wiedererlangung des radiologischen Gleichgewichts erfordert. Findet nun die Messung zu just diesem Zeitpunkt statt, dann kann es da zu erheblichen Schwankungen in der festgestellten Gesamtaktivität und einer sich daraus ergebenden Dosisleistung kommen.

Allerdings sehe ich als weitaus größere Messunsicherheit die Abweichung von nicht oder unzureichend kalibrierten Messgeräten an, welche in nicht vorgesehener Messanordnung betrieben werden. Da kommen sicher deutlich krassere, eigentlich in natura nicht vorhandene Aktivitätsverschiebungen zu stande, welche dann falsche Schlüsse zum Gefährdungspotential einer Stufe zur Folge hat...

Grüße Markus

[Fabian99]

Hallo Markus,

über den letzen Punkt brauchen wir nicht reden, da sind wir einer Meinung! Da kann ich die auch einige Stories von wiehernden Amtsschimmeln und der Strahlenschutzverordnung am REM erzählen. (Zählrohr bei max 30keV hinter 3cmAlu - wo ist der Fehler?)

Beim Punkt der Abscheidungsprozesse sind wir uns auch im Prinzip einig. Es bedarf aber einer - bei den Halbweltszeiten - fast kontiniuerlichen Abtrennung, ja auf einer Halde denkbar. Aber dann ist das Haldenmaterial eher abgereichert (es fehlt was) und der Produktstrom angereichert.  Abgesehen vom (Ba,Ra)SO4 ist mir kein entsprechendes Mineral bekannt. Eine Kristallisation zur Erhöhung der Aktivität aufgrund der kurzlebigen Isotope in den geringen Mengen halte ich für unwahrscheinlich - aber nicht unmöglich. Das Problem tritt in der Chemie als NORM auf, Naturally Occuring Radioactive Materials, https://en.wikipedia.org/wiki/Naturally_occurring_radioactive_material, wo dann ein Stoffstrom die Aktivität anreichern kann.

ABER da bedarf es einer gesicherten Massenbilanz und einer geeigneten Untersuchung! Auf die schnelle habe ich nichts gefunden - aber ich frage gleich mal einen Geologen...

LG

[Roadrunner]

Hallo Leute,
um ehrlich zu sein verstehe ich nur noch Bahnhof. Was habe ich da bloß wieder mit meinen Gedankenspielen angerichtet
Warum auch immer, hab ich mehrere Stufen Pechblende welche mit 20-30000 Imp/Min direkt in Probennähe abgehen. Die Nullmessung bei immer dem selben Messgerät ist 20-25 Imp/Min, somit sind die teilweise doch recht kleinen Stufen meiner Meinung nach recht "Heiß" oder sehe ich das falsch?
Warum nun manche Stufen bei vergleichsweise weniger Masse stärker abgehen, als andere bekommen wir sicher mit einfachen Untersuchungsmethoden nicht heraus. Meine Theorie ist eine Umlagerung und Anreicherung oder Abreicherung (je nachdem was halt zutrifft) die Pechblende quasi stärker oder schwächer strahlen lässt, wobei schwächer ja bei Pechblende auch nicht gerade das richtige Wort ist, bei den Werten die das Zeug bei mir anzeigt.
Egal wie man es sieht, das Zeug ist so oder so nicht ganz ohne und sollte immer mit Bedacht behandelt werden.
Aber geil ist es trotzdem und eine schöne blasige hochglänzende Stufe ist schon was feines oder?
In diesem Sinne
Roadrunner