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Neue Radon-Emanationsquellen für das EMPIR Projekt MetroRADON

19.12.2018

Das EMPIR-Projekt MetroRADON wird die metrologische Lücke bei der Darstellung und Weitergabe der Aktivität für 222Rn und 220Rn bei kleinen Aktivitätskonzentrationen in der Luft schließen. Dies ist eine notwendige Entwicklung für die nationale Umsetzung der Richtlinie 2013/59/EURATOM des Rates vom 5. Dezember 2013 durch das Strahlenschutzgesetz.

Es ist Ziel des ersten von der PTB geleiteten Workpackages von MetroRADON, 222Rn emanierende 226Ra-Quellen zu entwickeln, die diese niedrigen Aktivitätskonzentrationen (< 300 Bq/m3) zeitlich stabil zur Verfügung stellen. Zerfallende 222Rn-Gaststandards kommen hier, wegen der zu großen statistischen Unsicherheiten, nicht in Frage.

Im Rahmen von MetroRADON ist es gelungen, 226Ra-Quellen neben dem etablierten Auftropfen, auch durch Elektrodeposition und durch Ionenimplantation herzustellen (siehe Abbildung 1).

Die erfolgreiche Ionenimplantation fand im Rahmen einer Kooperation mit der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (Prof. Wendt) am Massenseparator RISIKO, mit einer Beschleunigungsspannung von 30 kV in Aluminium und Wolfram statt. Geringere Implantationsenergien bis hin zum „soft landing” sind in Planung.

Die online-Charakterisierung des Emanationsgrads und damit die Rückführung der Radonaktivität auf die Radiumaktivität konnte erstmals auch durch einen mobilen Aufbau mit Szintillationsdetektoren (LaBr3, CeBr3, SrI2) erreicht werden. Mit Hilfe dieser Detektorsysteme wird die Abhängigkeit der unterschiedlichen Quellentypen von den Umweltparametern in der Radonnormal-Kammer der PTB untersucht. Erste Ergebnisse der Untersuchung der Abhängigkeit der Quellen von der relativen Luftfeuchte (%rH) sind in Abbildung 2 dargestellt.

Diese neuen Radon-Emanationsstandards erweitert das Leistungsangebot der PTB als nationales Metrologie Institut und schärft ihr Profil in der Weitergabestrategie.

Rn-222 emanierenden Ra-226-Quelle

Abb. 1: 222Rn emanierenden 226Ra-Quelle: von links nach rechts, die Typen: Getropft (a), Elektrodeponiert (b) und Ionenimplantiert (c).

Abhängigkeit der Emanation von der relativen Luftfeuchte für die unterschiedlichen Quellentypen

Abb. 2: 222Rn emanierenden 226Ra-Quelle: Abhängigkeit der Emanation von der relativen Luftfeuchte (%rH) für die unterschiedlichen Quellentypen: Getropft (blau), Elektrodeponiert (grün), Ionenimplantiert (orange).