Dr. Philipp Schumann

Promotion durchgeführt am:
Institut für Physik
Johannes Gutenberg-Universität
Staudinger-Weg 7
55099 Mainz

Diplom in Physik (November 2001)
Johannes Gutenberg-Universität Mainz


Ultraspurenbestimmung von Uran-236 in der Umwelt mittels hochauflösender Resonanzionisations-Massenspektrometrie

Betreuer: Dr. K. Wendt

Im Gemisch der natürlich vorkommenden Uran-Isotope besitzt 236U die geringe Häufigkeit von < 10-12 im Vergleich zu 238U. 236U wird überwiegend durch Neutroneneinfang von 235U-Atomen in Kernreaktoren gebildet. Im Inventar von kerntechnischen Anlagen kann daher das Isotopenverhältnis 236U/238U um viele Größenordnungen erhöht sein.

Mit dem hochempfindlichen Nachweis von 236U-Spuren ist eine mögliche anthropogene Uran-Kontamination mit Uran aus dem Kernbrennstoff-Kreislauf eindeutig von Natururan zu unterscheiden. Studien der Migration von Kernbrennstoff in der Umwelt wären damit über den direkten Nachweis von 236U möglich. Insbesondere könnte die Dynamik der Entstehung von löslichen und damit für lebende Organismen zugänglichen U(VI)-Spezies aus anthropogenen Uran-Quellen untersucht werden. Dies kann vor allem dort geschehen, wo Kernbrennstoff in Form von inerten U(IV)-Partikeln in größeren Mengen in die Umwelt abgegeben wurde, wie z.B. in der Umgebung des Tschernobyl-Unfallreaktors.

Das am Institut für Physik der Universität Mainz entwickelte Verfahren der hochauflösenden Resonanzionisations-Massenspektrometrie (HR-RIMS) zur selektiven Bestimmung langlebiger Radioisotope gewährleistet als einziges neben der experimentell sehr aufwändigen Beschleunigermassenspektrometrie die beim 236U geforderten Spezifikationen bezüglich Empfindlichkeit, Isobarenunterdrückung und Isotopenselektivität.

Das Verfahren soll im Verlauf des Promotionsvorhabens für den Nachweis von 236U angepasst werden. Dies beinhaltet vor allem ausführliche laserspektroskopische Studien an Uran und Untersuchungen zur effizienten Atomisierung von analytischen Proben. Weiterhin soll das Verfahren bezüglich Isotopenselektivität, Nachweiseffizienz, Präzision und Reproduzierbarkeit spezifiziert und zur Messung von realen analytischen Proben herangezogen werden.