Radioaktive Quellen

Technische Universit¨t Berlin a Institut f¨r Atomare Physik und Fachdidaktik u Physikalisches Anf¨ngerpraktikum — a Projektlabor

P L

Physikalisches Anfängerpraktikum

ROJEKTABOR

Radioaktive Pr¨parate a im Projektlabor

Daniel Bemmerer, 1. Oktober 2004

Dieses Skript ist erh¨ltlich im Raum PN 234 und PN 236 a oder unter: http://pl.physik.tu-berlin.de/

Inhaltsverzeichnis

1 Einfuhrung ¨ 1.1 α-Emitter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2 β-Emitter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3 γ-Emitter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 Daten zu den verwendeten Pr¨paraten a 22 Na — β + – und γ-Emitter . . 2.1 Natrium 2.2 Kobalt 60 Co — γ-Emitter . . . . . . . . 2.3 Strontium 90 Sr — β − -Emitter . . . . . . 2.4 C¨sium 137 Cs — γ-Emitter . . . . . . . a 2.5 Thallium 204 Tl — β − -Emitter . . . . . . 2.6 Radium 226 Ra — α- und γ-Emitter . . . 2.7 Thorium 232 Th — α-Emitter . . . . . . 2.8 Americium 241 Am — α-Emitter . . . . . 3 Allgemeines zum Strahlenschutz 4 Konkrete Verhaltensregeln zum Strahlenschutz 4.1 α-Emitter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2 β-Emitter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3 γ-Emitter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Literaturhinweise 2 2 2 2 3 3 4 5 6 7 8 9 10 12 13 13 13 14 14

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¨ EINFUHRUNG

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Einfuhrung ¨

¨ Das Skript gibt einen kurz gefassten Uberblick uber die wichtigsten Eigenschaften der zur eit im ¨ Projektlabor verwendeten radioaktiven Pr¨parate. In Abschnitt 4 werden praktische Hinweise a zu Strahlenschutzmaßnahmen gegeben. F¨r weitergehende Angaben zu den radioaktiven Stoffen u und zum Thema Strahlenschutz wird auf die am Schluss dieses Skripts angegebene Literatur verwiesen.

1.1

α-Emitter

Bei umschlossenen α-Pr¨paraten ist zu beachten, dass die Energie der aus dem Pr¨parat ausa a tretenden Teilchenstrahlung zum Teil erheblich geringer ist als die hier angegebenen Energien1 , da in der wenige µm starken Umh¨llung des Pr¨parats gr¨ßenordnungsm¨ßig 1 MeV Energieu a o a verlust auftreten kann.

1.2

β-Emitter

Beim Nachweis von β + -Strahlung mit Detektoren, die auch f¨r γ-Quanten empfindlich sind u (insbesondere Szintillationsz¨hler und Geiger-M¨ller- ¨hlrohre) ist zu beachten, dass das 22 Naa u a Pr¨parat des Projektlabors auch γ-Strahlung emittiert und diese durch geeignete Abschirmmaßa nahmen vom Detektor fernzuhalten ist.

1.3

γ-Emitter

Bei der Angabe der wichtigsten γ-Linien wurden etwaige γ- und R¨ntgenemissionen mit einer o Quantenenergie von weniger als 200 keV in der Regel vernachl¨ssigt. a F¨r die in erster Linie γ-emittierenden Isotope l¨sst sich ein γ-Dosisfaktor angeben. Er u a erlaubt, f¨r Personen, die sich in der N¨he eines radioaktiven Pr¨parats aufhalten, die durch u a a aus dem Pr¨parat stammende, von ihnen aufgenommene Dosis an ionisierender Strahlung pro a eit — die sogenannte Dosisleistung — abzusch¨tzen. Die verwendeten N¨herungen gelten nur a a bei Abst¨nden von mindestens 1 m. a um Vergleich mit den so berechneten Werten sind die Dosisleistung beim Aufenthalt in einem in 10 km H¨he befindlichen Flugzeug und die aus der durchschnittlichen nat¨rlichen o u Strahlenbelastung eines Deutschen — summiert uber alle Strahlungsarten und alle Expositions¨ pfade — errechnete Dosisleistung angegeben. Um die Wirksamkeit von Abschirmmaßnahmen beurteilen zu k¨nnen, wird bei einigen γo 1 Emittern die Bleiwanddicke angegeben, die die Strahlung auf 10 der Intensit¨t, die sie ohne a Abschirmung am gleichen Ort h¨tte, verringert — die sogenannte ehntelwertsdicke. Bei der a Angabe der γ- ehntelwertsdicke wurde von dem h¨chstenergetischen γ-Quant, das eine nicht o vernachl¨ssigbare Intensit¨t hat, ausgegangen. Die Werte zur ehntelwertsdicke sind gerundet. a a

Die im Projektlabor vorhandenen α-Emitter geh¨ren zu erfallsketten, in deren Verlauf es zu einer Vielzahl o von α-, β- und γ- erf¨llen kommt. Die angegebenen α-Energien stellen deswegen nur eine Auswahl der wichtigsten a Energien dar.

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¨ DATEN U DEN VERWENDETEN PRAPARATEN

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2.1

Daten zu den verwendeten Pr¨paraten a

Natrium

22

Na — β + – und γ-Emitter

22 Na 11

Isotop Halbwertszeit erfallsarten Tochterkern Wichtigste β + -Endpunktsenergien Wichtigste γ-Energien

2.6019 a β+ Elektroneneinfang (EC) 22 Ne 10 0.5439 MeV 1.27453 MeV 0.51100 MeV

90.5 % 9.5 % stabil 90.5 % 100 %, aus β + – und EC erfall 2 · 90.5 %, aus e+ e− -Vernichtung (Folgeprozess des β + – erfalls)

β

+ 0.5439 MeV

90.5 %

22 11 Na 2.6019 a

EC

9.5 %

12000 10000 Ereignisse pro Kanal

0.511 MeV

γ 1.27453 MeV

8000 6000 4000 2000

Rückstreu-Peak

1.275 MeV

22 10 Ne stabil

0 0.0

0.2

0.4

0.6 0.8 1.0 !-Energie [MeV]

1.2

1.4

1.6

Art des Pr¨parats a Kaufzeitpunkt Aktivit¨t zum Kaufzeita punkt γ- ehntelwertsdicke in Blei γ-Dosisfaktor γ-Dosisleistung2 in 1 m Abstand Vergleichswert: Durchschnittliche Strahlenbelastung eines Deutschen

Stabf¨rmig, vero schlossen Oktober 1999 74 kBq 4 cm ΓH = 322 µSv m h GBq ˙ H = 0.012 µSv

h

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˙ H = 0.27

µSv h

Hier ist die bei ungen¨gender Abschirmung erheblich h¨here Dosis aus emittierter β + -Strahlung nicht ber¨cku o u sichtigt!

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