Protactiniumgenerator

[stoppi]

--der Beitrag inkl. Bilder wurde entfernt. DG0MG--

[Henri]

Richtig cool finde ich auch die Bestimmung der HWZ von K-40 im Schülerversuch:

https://www.radioaktivitaet-zum-anfassen.com/app/download/5816668151/experiment-kalium-40-HWZ.pdf

Da denkt man ja zuerst auch: wie soll das gehen? 

Dein Generator und die "K-40 Methode" sind ja zwei verschiedene Herangehensweisen an die selbe Problemstellung und deshalb parallel betrachtet sehr schön aufschlussreich, finde ich.

Viele Grüße!

Henri

[Peter-1]

Hallo stoppi,

das klingt ja wirklich gut! Ein ganz tolles Experiment. Was mich nun interessieren würde ist ein Gammaspektrum. Das Pa 234 hat doch brauchbare Linien (theoretisch).
Bis auf das Lösungsmittel wäre es auch kein Problem für mich. Ist das Zeug teuer ?

Schöne Vorostergrüße
Peter

[NoLi]

Hallo Stoppi,

auch ich finde die Versuche mit Pa-234 und Rn-220 sehr einfach und aussagekräftig.

Allerdings gab es dieses schon als fertige Präparate für Schulversuche zur Radioaktivität im Lehrmittelbedarfshandel. Diese Angebote mussten aber auf Grund von Verschärfungen der Strahlenschutzverordnung und der Vorgaben über Sicherheit im Unterricht eingestellt und in den Schulen diesbezügliche vorhandene Exemplare als radioaktiver Abfall entsorgt werden, weil sie als "offene radioaktive Stoffe" zählen, deren Umgang mit Schülern absolut verboten ist (auch in Schülerlaboren außerhalb von Schulen)! Behördliche Ausnahmegenehmigungen außerhalb der Schulen (z.B. in Schülerlabore) kann es u.U geben, wenn ausschliesslich Schüler ab/über 18 Jahren daran teilnehmen.
Und bei "gebärfähigen Frauen" muß sichergestellt sein, dass keine Schwangerschaft vorliegt oder verdächtig ist!

Also Vorsicht.

Gruß
Norbert

[stoppi]

Danke für die Kommentare und Hinweise...

Hier nun die beiden Zerfallskurven: Einmal für eine vertikale Ausrichtung des Geiger-Müller-Zählrohrs und dann bei horizontaler Ausrichtung. Die typische Zerfallskurve tritt in beiden Fällen schön zutage und die Halbwertszeit von 70 Sekunden kann experimentell bestätigt werden.

[Henri]

Diese Angebote mussten aber auf Grund von Verschärfungen der Strahlenschutzverordnung und der Vorgaben über Sicherheit im Unterricht eingestellt und in den Schulen diesbezügliche vorhandene Exemplare als radioaktiver Abfall entsorgt werden, weil sie als "offene radioaktive Stoffe" zählen, deren Umgang mit Schülern absolut verboten ist (auch in Schülerlaboren außerhalb von Schulen)!

Hmmm... Pottasche, KCl, Grasschnitt mit Tschernobyl-Cs137, Maronenröhrlinge aus dem bayrischen Wald, Wildschwein-Steak - alles offene radioaktive Stoffe... Ein Glück, dass es die Freigrenzen-Regelung gibt 

Frage: die Freigrenze für U-238 beträgt ja 1 kBq. Könnte man den Versuch mit so einer geringen Menge noch sinnvoll machen?

Viele Grüße!

Henri

[stoppi]

Wenn ich mich nicht verrechnet habe, dann besitzt das U-238 in 1 g Uranylnitrat eine Aktivität von 7470 Bq. In meinem Protactiniumgenerator habe ich 2 g Uranylnitrat hineingegeben... 

Wie sieht es bei einer solch geringen Freigrenze aber mit Uranmineralien wie Autunit, Uranocircit etc. aus? Da haben doch wohl auch die meisten Stücke ein Gewicht von > 1g...

[etalon]

Wie sieht es bei einer solch geringen Freigrenze aber mit Uranmineralien wie Autunit, Uranocircit etc. aus? Da haben doch wohl auch die meisten Stücke ein Gewicht von > 1g...

Richtig, und haben aufgrund der Zerfallskette auch eine deutlich höhere Aktivität. Das Primärerz Uraninit hat so um die 157kBq/g. Allerdings sind diese natürlichen Ursprungs sowie unverarbeitet, und so lange sie nicht aufgrund ihrer Radioaktivität gesammelt werden, und solange sich für Dritte unter Annahme realistischer Expositionsszenarien keine Dosisbelastung von größer 1mSv/a ergibt, fallen sie nicht unter das Strahlenschutzrecht, und sind somit juristisch kein radioaktiver Stoff.

Grüße Markus

[NoLi]

Wenn ich mich nicht verrechnet habe, dann besitzt das U-238 in 1 g Uranylnitrat eine Aktivität von 7470 Bq. In meinem Protactiniumgenerator habe ich 2 g Uranylnitrat hineingegeben... 

Wie sieht es bei einer solch geringen Freigrenze aber mit Uranmineralien wie Autunit, Uranocircit etc. aus? Da haben doch wohl auch die meisten Stücke ein Gewicht von > 1g...

1 Gramm U-238 hat eine Aktivität von 12.400 Bq .
1 Gramm U-nat hat eine Aktivität von 25.000 Bq .

Eine "feste" Aktivitäts-Freigrenze für Uranmineralien und den Gebrauch in Lehr- und Ausbildungsveranstaltungen gibt es seit der derzeit gültigen Strahlenschutzverordnung vom 29.11.2018 nicht mehr. In der Anlage 3 Teil B (Genehmigungsfreier Umgang) Ziffer 8 wird die Dosisleistung in 10 cm Abstand von der berührbaren Oberfläche auf max. 1 µSv/h beschränkt, oder in Ziffer 9 für abgereichertes Uran in Form von Uranylverbindungen die maximale Menge auf max. 30 Gramm.

Norbert

[Peter-1]

Hallo stoppi,

was ist der Grund das U-salz in HCl aufzulösen und nicht in Wasser?

[stoppi]

Das weiß ich ehrlich gesagt auch nicht, Peter. Ich bin nur nach den im Internet zugänglichen "Rezepten" gegangen...

[Axton]

Moin Peter,

Ich hätte eine mögliche Erklärung für deine Frage.

Uranylnitrat hat folgende Formel: UO₂(NO₃)₂

Uran liegt hier sechswertig vor. Thorium und Protactinium kommen üblicherweise als vierwertige Ionen vor. Und die beiden können keine Salze bilden, welche ähnlich wie Uranylnitrat aufgebaut sind.

Ohne Salzsäure bestände folgendes Problem:
Das Thorium und Protactinium würden/könnten sowohl als unlösliches Dioxid als auch lösliches Nitrat vorliegen. Das Dioxid würde ausfallen und kann sich nicht in den organischen Lösungsmitteln (kurz org. Lömis) lösen.
Mit der Salzsäure verhindert man die Bildung des Dioxids. Denn Metalloxide lösen sich in Säuren und bilden oft gut lösliche Salze. Dieses könnte sich dann im org. Lömi lösen.

Ebenfalls ist es möglich, dass sich Protactinium(IV)-chlorid besser im org. Lömi löst als das Nitrat bzw selektiver.

So würde ich das mit meinem Chemie-Wissen erklären.

[Peter-1]

Hallo axton,

deine Erklärung klingt gut und es könnte tatsächlich so sein wie beschrieben.

Peter