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Messungen des Gehalts natürlicher Radionuklide in Blei und Glas

15.01.2007

Blei ist einer der wichtigsten Werkstoffe für den Aufbau von Abschirmungen für Radioaktivitätsmessungen. Will man sehr kleine Aktivitäten messen, so muss das als Abschirmung des Detektorsystems eingesetzte Blei eine niedrige Eigenaktivität besitzen. Ein Problem dabei kann das natürliche Bleiisotop 210Pb sein. 210Pb ist ein Radionuklid aus der Uran- Radium-Zerfallsreihe und besitzt eine relativ lange Halbwertszeit von 22 Jahren. Da sich das radioaktive 210Pb chemisch nicht von den stabilen Bleiisotopen unterscheidet, ist 210Pb praktisch in jedem Blei mit typischen Gehalten von einigen hundert Becquerel pro Kilogramm Blei enthalten. Für den Einsatz als Abschirmblei bei der Messung kleinster Aktivitäten und einiger anderer industrieller Anwendungen sind diese Gehalte deutlich zu hoch. Daher misst die PTB schon seit mehr als 40 Jahren den 210Pb-Gehalt in Bleiproben für eigene Anwendungen und sehr oft auch für Industrieunternehmen. Eines dieser Industrieunternehmen erhielt 2005 den Auftrag zur Lieferung von dünnen Bleiplatten für ein Grundlagenexperiment im Bereich der Neutrinophysik. Insgesamt 2000 Tonnen Blei werden für den Aufbau des Detektors benötigt. Die PTB war in den Jahren 2005 und 2006 durch die Messungen des 210Pb- und des 210Po-Gehalts an über 50 Bleiproben an Entscheidungen zur Wahl des richtigen Bleis, der richtigen Legierung und der notwendigen Oberflächenbeschaffenheit beteiligt und hat damit sowohl das mittelständige Unternehmen als auch eine Forschungskollaboration unterstützt.

In neuster Zeit hat sich ein ähnliches Problem wie beim Blei bei einem anderen Werkstoff ergeben. Für bestimmte Anwendungen werden dünne Glasscheiben mit einem extrem niedrigen Anteil an Alphateilchen emittierenden Radionukliden benötigt. Zu den Anwendungen gehören zum Beispiel Scheiben für CCD-Sensoren bei Digitalkameras. Die PTB unterstützt durch Messungen an den Glasrohstoffen und dem Endprodukt ein größeres deutsche Unternehmen bei der Auswahl der richtigen Materialien und der Einhaltung der Qualitätsanforderungen.