Untersuchung der globalen Verteilung des Radionuklides 99Tc

Das Radionuklid Technetium-99 (99Tc) besitzt eine lange Halbwertszeit von 210.000 Jahren und wurde durch Kernwaffentests und insbesondere durch die europäischen Wiederaufbereitungsanlagen in die Umwelt emittiert, weshalb zu erwarten ist, dass es in Spurenkonzentrationen überall auf der Nordhalb- kugel vorhanden ist. Außer als Nebenprodukt der Kernkraft Industrie, fällt 99Tc zunehmend auch als Abfall aus der Anwendung als medizinischer Tracer an. Die stabilste chemische Verbindung von Tc ist äußerst wasserlöslich und verhält sich daher sehr mobil in der Umwelt, weshalb 99Tc als besonders bedenklich für die Endlagerung von nuklearem Abfall eingestuft wird. Die hohe Wasserlöslichkeit macht 99Tc allerdings auch zu einem hervorragend geeigneten Tracer, um Meeresströmungen zu verfol- gen, die ihrerseits einen großen Einfluss auf unser Klima haben. Die chemische Form von Tc hängt je- doch stark von den chemischen Bedingungen der jeweiligen Umgebung, z.B. dem pH-Wert, und vermut- lich auch von der Emissionsquelle ab. Die Verteilung von 99Tc im Nordatlantik, wo es in gelöster Form von den Wiederaufbereitungsanlagen eingeleitet wurde, ist gut untersucht, wohingegen kaum Daten zu der globalen Verteilung von 99Tc in anderen Gebieten, die mit globalem Fallout belastet sind, existie- ren. Daher ist wenig über das allgemeine Ausbreitungsverhalten bei anderen Umweltbedingungen be- kannt. Der Grund dafür ist, dass der Spurennachweis von 99Tc über seine Aktivität wegen der langen Halbwertszeit große Probenvolumina erfordert (mehrere Hundert bis 1000 L Meerwasser) und die Messempfindlichkeit massenspektrometrischer Verfahren in der Regel durch Untergrund mit der glei- chen Masse begrenzt ist. Zudem besitzt 99Tc kein stabiles Isotop, welches in der Massenspektrometrie zur Normierung der Messergebnisse benötigt wird, um auf die ursprüngliche Konzentration in der Pro- be rückschließen zu können. In dem beantragten Projekt soll die ultra-sensitive Nachweismethode Be- schleuniger Massenspektrometrie verwendet werden, um erstmalig einen umfangreichen Datensatz an Umweltkonzentrationen von 99Tc zu erhalten; inklusive Tiefenprofile aus dem Pazifischen Ozean um das Migrationsverhalten von 99Tc aus Kernwaffen Fallout zu studieren. Um das derzeitige 99Tc Level in Österreich zu ermitteln, werden Fluss- und Erdproben aus dem Wiener Stadtgebiet analysiert. Zur Normierung der Messergebnisse wird den Proben eine bekannte Menge eines zweiten Tc Isotopes zu- gefügt und erstmalig mit AMS bestimmt. Um das Problem der Unterdrückung von Untergrund gleicher Masse zu lösen, werden zwei unterschiedliche Ansätze verfolgt: die Verwendung eines Gas-gefüllten Magneten an der Technischen Universität München, der bereits die notwendige Untergrundunterdrü- ckung erreicht und ein neuartiger Aufbau für Ion-Laser-InterAction-Mass Spectrometry (ILIAMS) der Universität Wien. Letztere ist eine innovative Technik, die die Verwendung niederenergetischer Be- schleuniger Systeme ermöglicht. Diese sind häufiger verfügbar, so dass damit der Probendurchsatz zur 99Tc Analyse erhöht und die Datenlage über die 99Tc Verteilung in der Umwelt verbessert werden könn- te. Beides wird dringend benötigt um mögliche Änderungen des 99Tc Levels in der Umwelt zu überwa- chen. Im Rahmen des Projektes, wird ILIAMS für den Nachweis von 99Tc weiterentwickelt und Möglich- keiten zur Untergrundunterdrückung werden getestet.