Bremen 2000 – wissenschaftliches Programm

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STR: Strahlenphysik und Strahlenwirkung - Radioökologie

STR 1: Radioökologie

STR 1.7: Fachvortrag

Mittwoch, 22. März 2000, 18:00–18:15, N3130

Lasermassenspektrometrische Bestimmung von ⁴¹Ca in Beton — •Peter Müller¹, Klaus Blaum¹, Susanne Diel¹, Christopher Geppert¹, Andreas Kuschnick¹, Andrea Nähler², Norbert Trautmann² und Klaus Wendt¹ — ¹Institut für Physik — ²Institut für Kernchemie, Johannes Gutenberg-Universität, Mainz

Beim Rückbau von Kernreaktoren ist die Bestimmung der Aktivität durch das langlebige Radionuklid ⁴¹Ca (τ_1/2=10⁵a) in dem den Reaktorkern umgebenden Beton von Interesse. Es entsteht durch Neutroneneinfang aus ⁴⁰Ca. Eine radiometrische Bestimmung des ⁴¹Ca ist aufgrund seiner Zerfallseigenschaften schwierig. Wir stellen eine Methode zum direkten Nachweis von ⁴¹Ca mittels Lasermassenspektrometrie vor. Dabei werden die Betonproben zunächst mit hoher Effizienz chemisch aufgeschlossen und die isolierte Ca-Fraktion in einem Graphitofen atomisiert. Im resultierenden kollimierten Atomstrahl werden die Atome mit schmalbandiger kontinuierlicher Laserstrahlung zweistufig resonant angeregt und anschließend mit dem Licht eines dritten Lasers photoionisiert. Zusammen mit einem nachfolgenden massenselektiven Nachweis der erzeugten Photoionen in einem Quadrupolmassenspektometer wird eine Selektivität von >10⁹ für ⁴¹Ca gegenüber stabilem Calcium erreicht. Die durch Untergrundeffekte limitierte Nachweisgrenze liegt bei einer relativen ⁴¹Ca Häufigkeit von 5·10⁻¹⁰ bzw. bei einer Aktivität von typisch 100 mBq pro Gramm Beton. Durch Anwendung einer dreistufig resonanten Anregungsleiter lässt sich die Selektivität noch erhöhen und damit die Nachweisgrenze deutlich verringern.