Prospektion von Thorium und Uran

Prospektionsmessungen mit einem tragbaren Gamma-Spektrometer mit NaI(Tl) oder BrilLanCe Detektoren sind eine schnelle Methode, um den Gehalt an Thorium und/oder Uran im Gestein oder in anderen Materialien in-situ zu bestimmen. Die quantitative Analyse des resultierenden Spektrums mit sehr vielen überlappenden Peaks ist mit dem Programm SODIGAM möglich.
Das folgende Beispiel zeigt ein Spektrum, das von einer Probe gemessen wurde, in der die Elemente Uran und Thorium im Aktivitätsverhältnis von etwa 4:1 enthalten sind.
 

Abbildung 1: NaI(Tl) Spektrum einer U/Th Probe nach 744 Sekunden Messzeit

Das Spektrum enthält eine grosse Zahl überlappender Peaks, von denen viele für eine quantitative Bestimmung von Uran bzw. Thorium geeignet sind. Das in einer bekannten Probengeometrie (in einem kalibierten Container) gemessene Spektrum wurde mit dem Programm SODIGAM analysiert.
In der folgenden Abbildung wird die Entfaltung von einem der komplizierten Multipletts gezeigt.

Abbildung 2:   SODIGAM Fit ans Multiplett um 238.6 keV (Kanal 91.6)

Der Peak bei 238.6 keV (Kanal 91) stammt vom ²¹²Pb, einer Tochter des ²³²Th und
der Peak bei 295.2 keV (Kanal 110) stammt vom ²¹⁴Pb, einer Tochter des ²³⁸U. 
Die quantitative Zuordnung von Nukliden zu den für die Prospektion analysierten Peakflächen wird im Folgenden gezeigt.
 

Der dem ²²⁶Ra zugeordnete Peak bei 186 keV enthält Peakflächenanteile von 57.56% vom ²²⁶Ra und 42.44% vom ²³⁵U. Die Anteile wurden mit der Annahme eines natürlichen ²³⁵U Gehalts von 0.72% berechet.
Die entsprechend korrigierte Aktivität vom ²²⁶Ra-Anteil beträgt A_Ra-226 = 6763.3 ± 384.0 Bq/kg.
Die Aktivität vom ²²²Rn und seiner Töchter ist etwas niedriger als die vom ²²⁶Ra, da ein Teil des Edelgases ²²²Rn beim Zerfall des ²²⁶Ra durch Alpha-Recoil freigesetzt wird und aus der Probe entweichen kann.

Der Gehalt an ²³⁸U und ²³²Th in einer Probe kann selbst nach kurzer Messzeit gleichzeitig und mit geringer Unsicherheit bestimmt werden.

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