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Die Nullrate im Messraum war
42 CpM. Das ist relativ hoch für Neumarkt, aber in der Schule wird in
den Ferien halt mal nicht gelüftet. |
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Granit strahlt. Klar, weiß jeder. Aber wie stark ist die Belastung? Ich hab' das mal in ein Paar Messungen festgehalten. Der Marktplatz in Neumarkt ist mit Granitsteinen aus der nordöstlichen Oberpfalz gepflastert. Neumarkt selbst liegt im Oberpfälzer Jura, also auf Kalkstein. Hin und wieder gibt es gewaltige Sandvorkommen, woraus die örtliche Bauindustrie Gewinn zieht. Bei Messungen in der Landschaft sollte man darauf achten, dass die Objekte trocken sind. Wasser oder Feuchtigkeit verringern die Messrate, weil Wasser Alpha- und Betastrahlung absorbiert. Folgende Messungen wurden mit dem Inspector durchgeführt.
Der Mittelwert über die letzten drei Jahre beträgt etwa 36 CpM. Der Wert hängt in der Hauptsache vom Radongehalt der Luft und von der Höhenstrahlung ab. Im Juragebiet besteht der Untergrund aus Kalk, der keine radioaktiven Bestandteile enthält. Auch im Jura kann es aber durch Sand- und Lehmablagerungen, die stets Spuren von Uran und Thorium enthalten, zum Exhalieren von Radongas kommen. Das Radon in der Luft ist durch spezielle Messverfahren eindeutig nachweisbar. Die Radonbelastung der Umluft führt zwar zu Schwankungen der Hintergrundbelastung, ist aber ansonsten nicht direkt nachweisbar. Nur spezielle Messverfahren lassen einen Nachweis der Radonbelastung der Umluft zu.
Der Marktplatz in Neumarkt ist mit Granit gepflastert. Einen der Steine habe ich von Herrn von Philipsborn erhalten. Wie der dazu kommt? Ganz einfach, gewisse farbige Leute hatten ihm Proben zur Untersuchung gebracht ob die Steine auch nicht zu viel strahlen. Nun, hier das Ergebnis:
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Die Nullrate im Messraum war
42 CpM. Das ist relativ hoch für Neumarkt, aber in der Schule wird in
den Ferien halt mal nicht gelüftet. |
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Bachsand aus der großen Ohe und dem Ölbach bei Riedlhütte
Durch
das Auswaschen der Granit und Gneisformationen in den Hochlagen des Bayerischen
Waldes wird Schwermineralsand in den Bächen in Tal befördert und in den
Flussläufen dort abgelagert, wo die Fließgeschwindigkeit stark abgenommen hat.
Früher wurde das von den Goldwäschern ausgenutzt. Heute findet man zwar kein
Gold mehr, aber es lässt sich immer noch der Schwermineralanteil aus dem
Bachsand gewinnen. Etwa 10 Liter Sand aus dem Seebach unterhalb des Rachel sind
durch die Waschschüssel gewandert, um dieses Konservengläschen
Schwermineralsand zu gewinnen. Die Hauptbestandteile sind Ilmenit (schwarz)
Monazit (beige) und Granat (rot). Die Zählrate beträgt 229 brutto.
Radon ist als Edelgas stets in geringen Mengen in der Umgebungsluft enthalten. Als Folgeprodukt der Uran-Radium-Zerfallsreihe ist es allgegenwärtig. Die Konzentration ist in Gebieten mit uranhaltigen Mineralien im Untergrund immer höher als in Regionen mit z. B. Kalk.
Radongas ist in Wasser löslich. Nach längeren Trockenperioden zeigt sich ein Anstieg des Radongehalts der Umluft. Er ist über die Philionplatte direkt nachweisbar.
Erfolgt nach einer längeren Trockenperiode ein Regen, dann enthält der erste Niederschlag das ausgewaschene Radongas.
| Versuch: |
Nachweis von Radon in der Umluft |
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Zunächst wird der Nulleffekt auf der Philionplatte gemessen. Der Halter für die Philionplatte wird zusammengesteckt, dann die Platte mit einem Stück Fell gerieben und so auf ca. -20 kV aufgeladen. Man kann das mit dem Handrücken überprüfen. Die Platte wird auf den Halter mit der geriebenen Seite nach oben gelegt und für 5 Minuten der Luft exponiert. Danach wird unmittelbar die Bruttozählrate für eine Minute bestimmt. |
Aufbau: |
Ergebnis:
Je nach Radongehalt der Luft und je nach Luftmenge, die mit der Platte Kontakt hatte (Zugluft begünstigt den Effekt) erhält man erstaunliche Zählraten. Nulleffekt: 36 CpM Prüft man außerdem noch die Alpha-
und Betaanteile der Strahlung, so stellt man fest, dass bei der ersten
Messung viel Alphastrahlung dabei ist. Bei der zweiten Messung ist der
Alphaanteil gesunken und der Betaanteil hat zugenommen. |
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Erklärung:
Durch den Rückstoß, den beim Zerfall eines Radonkerns der Restkern Polonium durch das wegfliegende Alphateilchen erhält, verliert das Poloniumatom einzelne Elektronen seiner Hülle. Es wird positiv geladen. Solange es sich noch nicht an Aerosolteilchen der Luft (Staub, Rauch) angelagert hat, ist das Ion sehr beweglich und kann von der negativ geladenen Philionplatte (Polystyrol) angezogen und festgehalten werden. Polonium hat eine Halbwertszeit von ca. 3 Minuten und ist wie Radon ein Alphastrahler. Es zerfällt zu Blei Pb214. Mit einer Halbwertszeit von 27 Minuten zerfällt Pb214 zu Wismut Bi214. Wismut Bi214 ist wie Pb214 ein Betastrahler. Seine Halbwertszeit mit es zu Polonium Po214 zerfällt ist 20 Minuten. Das eingefangene Polonium ist wegen seiner kurzen Halbwertszeit schnell umgesetzt. Die Folgeprodukte sind etwas langlebiger. So kommt es, dass am Anfang ein höherer Alphaanteil festgestellt wird. Nach 20 Minuten sind fast 7 Halbwertsperioden vergangen und von dem ursprünglichen Polonium Po218 nur noch etwa 1% übrig. Der Anteil der Betastrahler Pb214 und Bi214 überwiegt. |
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Uran-Radium-Zerfallsreihe |
Im Frühjahr 1999 wurde ich zur Messung der Radonbelastung eines Wohnhauses im Raum Pyrbaum gerufen. Das Wohngebiet liegt auf einer Tonschicht über Kalkgestein.
Messungen mit der Philionplatte (siehe oben) ergaben leicht erhöhte Radonwerte im Keller des Anwesens, in dem sich auch das Schlafzimmer befand. Drastisch höhere Werte (1400 CpM) maß ich in einem nicht belüfteten Kellerraum des Hauses. In diesem Kellerraum befindet sich ein Revisionsschacht für den Wasseranschluss, der direkten Kontakt mit dem Mutterboden aufweist.
Abhilfe schaffte ein Lüftungskanal mit Ventilator, der die Raumluft in regelmäßigen Zeitabständen austauscht.
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Das ist der Stoff aus dem die Pflastersteine sind. Riesige Halden davon lagern seit ca. 50 Jahren im Kupferschiefer-Revier um Mansfeld östlich dem Harz in Sachsen-Anhalt
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Versuch: |
Bestimmen der Strahlungsanteile der Schlacke | ||
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Der Timer
des Inspectors wird auf eine Minute eingestellt. Zunächst muss der Untergrund gemessen werden: 34 CpM. Dann werden in drei Messgängen |
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Brutto
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Netto
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| vermessen. Für die Berechnung der Nettowerte wird von den Bruttowerten jeweils der Untergrund abgezogen. | |
Ergebnis: Das Papier schirmt die Alphastrahlung ab. So entfallen 154 - 122 = 32 CpM auf den Alphaanteil. 122 - 18 = 104 CpM entfallen auf den Betaanteil, weil das Alublech diesen abblockt. Die restlichen 18 CpM gehen auf das Konto des Gammaanteils. Für diese letzte Messung ergibt sich die einfache Standardabweichung zu 7 CpM (=Wurzel aus Nettowert + Untergrund). Mit fast der dreifachen Standardabweichung ist selbst der Wert von 18 CpM noch signifikant. |
Tuffstein aus Italien und Granit aus Flossenbürg
Woraus wohl dieses Mäuerchen vor dem Hotel ist? Mal messen - Uhps! Über 200 CpM hatte das Ding. An einer Baustelle wurden ähnliche Steine verarbeitet, und ich habe mir einen schenken lassen.
| Versuch: | Untersuchung auf Radongehalt eines Gesteins |
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Zu Hause
packte ich einen quaderförmigen Abschnitt des Steins in radondichte
Folie. Dann wurde ein kreisförmiges Loch von 5 cm Durchmesser aus der
Folie herausgeschnitten. Ein weiteres Stück Folie wurde mit einem
runden Fleck dünner Aktivkohle bestreut und über das Loch
geklebt.
Den Inspector habe ich an den PC angeschlossen und mein Zederprogramm steuerte nun den Geigerzähler so, dass er jede Stunde für 30 Minuten gemessen hat. Die Messreihe dauerte ca 85 Stunden also gute drei Tage. Dabei wurde der Inspector aus dem Rechner mit Energie versorgt und in den Pausen ausgeschaltet. Ergebnis: Die Messwerte für 30 Minuten stiegen von
Anfangs 3400 auf bis über 4800 nach 3,5 Tagen. Die mit EXCEL
ausgewertete Messreihe sieht man links. Um die statistische Streuung
auszugleichen, wurde eine Trendlinie eingefügt. |
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Erklärung:
Ist Radon in dem Material vorhanden, dann lässt das einerseits den Schluss zu, dass Spuren von Uran enthalten sein müssen. In dessen Zerfallreihe taucht auch Radon auf. Zum Anderen ist der Radongehalt leicht nachweisbar, denn das Gas lagert sich gerne an Aktivkohle an. Mit dem Radon bleiben auch die Folgeprodukte Polonium, Blei, Wismut usw. gefangen und erhöhen damit lokal die Aktivität. Das geht bis zu einem Gleichgewichtszustand. Jetzt zerfällt genau so viel an Kernen, wie andererseits durch die Radonexhalation nachgeliefert werden. Die Kurve in der Grafik links oben
zeigt diesen Anstieg der Aktivität bis kurz vor dem Gleichgewicht. Sie
ist somit der Nachweis dafür, dass der Tuffstein Spuren von Uran
enthält. |
| Ähnliches lässt sich mit Granit vornehmlich aus der Gegend um Flossenbürg in der Oberpfalz durchführen. Links ist ein Stück mit dem Aktivkohlefleck präpariert abgebildet. Der Stein alleine strahlt mit 109 CpM. Der Kohlefleck weist 756 CpM auf. Der Stein hat zwar eine sehr geringe Eigenaktivität, exhaliert jedoch eine Menge Radon. |
In der Gegend von Schwarzenfeld wurde früher
Flussspat abgebaut. Ganz nebenbei gibt es an bestimmten Stellen eine besondere
Dreingabe. An den Spalten im tauben Gestein und zwischen den Flussspatgängen
haben sich Kristalle der besonderen Art abgelagert. Teilweise sind die
Autunitglimmer (die grünen Kriställchen im rechten Bild) noch sehr gut erhalten, teilweise jedoch schon verwittert.
Autunit fluoresziert im UV-Licht grünlich wie die Urangläser, und natürlich spricht auch der Geiger-Müller-Zähler an. Mit ähnlichen Mineralien stellte H. Becquerel seine Autoradiografien her.
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