Das globale U-236 Inventar

Das Uranisotop 236 U (Halbwertszeit 2.310 7 a) entsteht aus 235 U durch Einfang von thermischen Neutronen; in der Natur stammen diese aus (a,n)-Reaktionen an leichteren Nukliden, aus der Spontanspaltung von 238 U und der induzierten Spaltung von 235 U; an der Erdoberfläche liefert sie die kosmische Strahlung. Global existieren ca. 30 kg 236 U; typische Krustengesteine mit Uran- und Thorium-Gehalten von einigen mg/kg lassen 236 U/U Isotopen- Verhältnisse zwischen 110 -14 und 510 -14 erwarten. Bei der Verwitterung kann Uran gelöst werden und so sollte auch das gemittelte 236 U/U Verhältnis in Flusswässern in diesem Bereich liegen. AMS (accelerator mass spectrometry) ist die einzige Methode, mit der solch niedrige 236 U/U Verhältnisse gemessen werden können. Heute wird die Menge des natürlichen 236 U bei weitem vom anthropogenen 236 U übertroffen, das in Kernreaktoren erzeugt wird (eine Schätzung ergibt 106 kg 236 U). Dabei kann es auch zu Freisetzungen kommen, jedoch ist die Verteilung von anthropogenem 236 U kaum untersucht. 236 U/U Verhältnisse zwischen 10-6 und 10-3 wurden in Bodenproben aus der direkten Umgebung des Reaktors in Chernobyl gemessen; nahe Wiederaufbereitungsanlagen lagen die Werte zwischen 10-6 und 1.410 -4 . Bei oberirdischen nuklearen Testexplosionen wurde ebenfalls 236 U freigesetzt. Während die globale Verteilung der Plutoniumisotopen aus diesen Testexplosionen gut erfasst ist, ist die 236 U-Verteilung aufgrund schwierigerer Messbedingungen noch nicht bekannt. Im Rahmen des vorliegenden Projektes soll die 236 U-Verteilung in repräsentativen Umwelt-Pools gemessen werden. In erster Linie werden alpine Bäche und Flüsse untersucht (Annahme: die Isotopenverhältnisse des gelösten Urans liefern den Mittelwert aus dem jeweiligen Einzugsgebiet der Gewässer), sowie Bodenproben aus der Bach-/Flussumgebung (in solchen Proben wurde anthropogenes 236 U bereits nachgewiesen). Die Probenahmestellen folgen der Donau zum Schwarzen Meer; Mittelmeer und Atlantischer Ozean sollen ebenfalls beprobt werden. Damit sollte die Beschreibung des 236 U-Transports von der ursprünglichen fallout-Region über die Flüsse bis ins Meer und den Ozean möglich sein. Die Herausforderung dieses Projekts liegt einerseits in der schwierigen Messung der sehr niedrigen 236 U/U- Verhältnisse, andererseits in der Aufarbeitung großer Wassermengen. 236 U-Messungen werden im Beschleunigerlabor VERA seit 2002 durchgeführt; in verschiedenen Umweltproben wurden natürliche Isotopenverhältnisse, die mit keiner anderen Methode erfasst werden können, gemessen. Die Uran-Abtrennung aus großen Wasserproben (25 L) erfordert neue Aufarbeitungskonzepte; zur spezifischen Uran-Extraktion bzw. Abtrennung der Hauptmatrixelemente sollen Ionische Flüssigkeiten eingesetzt werden.

Das Uranisotop 236 U (Halbwertszeit 2.310 7 a) entsteht aus 235 U durch Einfang von thermischen Neutronen; in der Natur stammen diese aus (a,n)-Reaktionen an leichteren Nukliden, aus der Spontanspaltung von 238 U und der induzierten Spaltung von 235 U; an der Erdoberfläche liefert sie die kosmische Strahlung. Global existieren ca. 30 kg 236 U; typische Krustengesteine mit Uran- und Thorium-Gehalten von einigen mg/kg lassen 236 U/U Isotopen- Verhältnisse zwischen 110 -14 und 510 -14 erwarten. Bei der Verwitterung kann Uran gelöst werden und so sollte auch das gemittelte 236 U/U Verhältnis in Flusswässern in diesem Bereich liegen. AMS (accelerator mass spectrometry) ist die einzige Methode, mit der solch niedrige 236 U/U Verhältnisse gemessen werden können. Heute wird die Menge des natürlichen 236 U bei weitem vom anthropogenen 236 U übertroffen, das in Kernreaktoren erzeugt wird (eine Schätzung ergibt 106 kg 236 U). Dabei kann es auch zu Freisetzungen kommen, jedoch ist die Verteilung von anthropogenem 236 U kaum untersucht. 236 U/U Verhältnisse zwischen 10-6 und 10-3 wurden in Bodenproben aus der direkten Umgebung des Reaktors in Chernobyl gemessen; nahe Wiederaufbereitungsanlagen lagen die Werte zwischen 10-6 und 1.410 -4 . Bei oberirdischen nuklearen Testexplosionen wurde ebenfalls 236 U freigesetzt. Während die globale Verteilung der Plutoniumisotopen aus diesen Testexplosionen gut erfasst ist, ist die 236 U-Verteilung aufgrund schwierigerer Messbedingungen noch nicht bekannt. Im Rahmen des vorliegenden Projektes soll die 236 U-Verteilung in repräsentativen Umwelt-Pools gemessen werden. In erster Linie werden alpine Bäche und Flüsse untersucht (Annahme: die Isotopenverhältnisse des gelösten Urans liefern den Mittelwert aus dem jeweiligen Einzugsgebiet der Gewässer), sowie Bodenproben aus der Bach-/Flussumgebung (in solchen Proben wurde anthropogenes 236 U bereits nachgewiesen). Die Probenahmestellen folgen der Donau zum Schwarzen Meer; Mittelmeer und Atlantischer Ozean sollen ebenfalls beprobt werden. Damit sollte die Beschreibung des 236 U-Transports von der ursprünglichen fallout-Region über die Flüsse bis ins Meer und den Ozean möglich sein. Die Herausforderung dieses Projekts liegt einerseits in der schwierigen Messung der sehr niedrigen 236 U/U-Verhältnisse, andererseits in der Aufarbeitung großer Wassermengen. 236 U-Messungen werden im Beschleunigerlabor VERA seit 2002 durchgeführt; in verschiedenen Umweltproben wurden natürliche Isotopenverhältnisse, die mit keiner anderen Methode erfasst werden können, gemessen. Die Uran-Abtrennung aus großen Wasserproben (25 L) erfordert neue Aufarbeitungskonzepte; zur spezifischen Uran-Extraktion bzw. Abtrennung der Hauptmatrixelemente sollen Ionische Flüssigkeiten eingesetzt werden.