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Pechblende in der Sammlung

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etalon:
Hallo Josef,


--- Zitat ---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?
--- Ende Zitat ---

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.



--- Zitat ---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.

--- Ende Zitat ---

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 ---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.


--- Ende Zitat ---

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.



--- Zitat ---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
--- Ende Zitat ---

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:

--- Zitat von: etalon am 05 Sep 17, 03:21 ---

--- Zitat ---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
--- Ende Zitat ---

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...

--- Ende Zitat ---

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 :o
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 ;D und eine schöne blasige hochglänzende Stufe ist schon was feines oder?
In diesem Sinne
Roadrunner

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