Das Radon-Projekt
Radioaktivität in der Umwelt durch Radon
In Zusammenarbeit mit RUBION, dem zentralen Labor für Ionenstrahlen der Ruhr-Universität Bochum, führten Physik-Leistungsskursschüler Untersuchungen durch, bei denen im Bochumer Stadtgebiet die Radonkonzentration in der Erde und in der Luft gemessen wurde. Die Proben wurden aus verschiedenen Stadtteilen Bochums mit verschiedenen Verfahren analysisiert und ausgewertet.
Was ist Radon?
Radon ist ein radioaktives chemisches Element mit dem Elementsymbol Rn und der Ordnungszahl 86. Im Periodensystem steht es in der 8. Hauptgruppe und zählt damit zu den Edelgasen. Radon besitzt eine Reihe von Isotopen, welche in relativ kurzer Zeit zerfallen. Das stabilste Radon ist das Radon 222, welches eine Halbwertzeit von 3,82 Tagen besitzt und einen Alpha-Zerfall nach Polonium 218 vollzieht. Dieses Radon gehört der Uran-Radium Zerfallsreihe an, welche bei Uran 238 [U238] beginnt und bei Blei 206 [Pb206] endet. Somit lässt sich Schlussfolgern, dass ein vorhanden sein von Radon 222 bzw. Blei 206 oder anderen Zerfallselementen der Uran-Radium Reihe darauf hindeuten, dass eine Uranquelle in früherer Zeit vorlag (vgl. Bleimine BochumKornharpen). Radon ist somit ein natürlich vorkommendes Element, was weltweit nachweisbar ist. Darüber hinaus sendet es bei einem Zerfall AlphaStrahlung sowie Gamma-Strahlung aus.
Zur Beschaffung der Bodenproben wurde Erde aus verschiedenen Stadtteilen Bochums aus mindestens 20 cm Tiefe abgetragen und in PET-Flaschen gefüllt. Diese Entnahme der Bodenproben erfolgte zu einem festgelegten Zeitpunkt, damit wir einheitliche Messungen erhalten. Als erste Vorgehensweise der Messungen wurden innerhalb der Flaschen Kohletabletten platziert, da sie eine große grobporige Oberfläche besitzen, wodurch sich Gase dort sehr leicht anlagern. Diese Kohletabletten wurden 1 Woche in der Flasche konserviert. Das Radon sollte somit in einer handhablichen Form gespeichert werden. In der Theorie bindet das Carbonat der Kohlestofftablette das Radon, welches als Gas vorliegt. Dadurch lässt sich an der Kohlenstofftablette die Radioaktivität des Radons nachweisen. In der Praxis allerdings wurde die Kohlenstofftablette durch die Feuchtigkeit der Erde bzw. der Luftfeuchtigkeit gesättigt, wodurch kein weiteres Radon in der Kohlenstofftablette aufgenommen werden konnte. Infolge dessen haben wir die radonhaltige Luft mit Hilfe eines sogenannten „Alpha-Guards“ untersucht. Dieses von der RUBION zur Verfügung gestellte Gerät erlaubte es die radonhaltige Luft aus den Flaschen zu saugen und mit Hilfe eines eingebauten Geiger-Müller Zählrohrs konnte die Radioaktivität direkt gemessen werden.
Die so erhaltenen Messergebnisse haben wir nach dem Standort sortiert und in einer Excel-Tabelle protokolliert.
Gamma-Spektren der Bodenproben
Zusätzlich haben wir mit Hilfe eines Germanium-Detektors die kinetische Energie der verschiedenen Strahlungsprodukte gemessen und konnten somit Rückschlüsse auf die vorhandenen Zerfallsprodukte ziehen.
Die gleichen Messungen wurden 3 Wochen später gemacht, um eine Veränderung bzw. eine Zunahme der Radioaktivität festzustellen, als Nachweis, dass Uran im Boden bzw. Radon in der Luft befindlich ist.
Wenn nun diese Werte gegeneinander in einem Diagramm aufgetragen werden, lassen sich starke Veränderungen in Stadtteilen wie Linden, Gerthe und Stiepel erkennen, was auf einen hohen Anteil an Uran im Boden hindeutet.
Stadtteile wie Werne sowie einige Gegenden in Hiltrop weisen keine signifikanten Veränderungen auf, was darauf hinweist, dass sich Uranzerfall und Radonzerfall die Waage halten. Durch diese Langzeitwerte lässt sich Bochum grob in Gebiete mit relativ großer (ca. 7000 Bq/m ) bzw. kleiner Radioaktivität (ca. 31500 Bq/m³ ) einteilen.
Schüler-Wettbewerb zur Nachwuchsförderung
Die Ergebnisse dieser Untersuchung wurden am 14. Dezember 2012 im deutschen Röntgen-Museum in Remscheid einer zehnköpfigen Jury des Deutsch-Schweizerischen Fachverbandes für Strahlenschutz e.V. vorgestellt. Anlass war der Schülerwettbewerb der im Rahmen von dessen Programm zur Nachwuchsförderung regelmäßig zum Jahresende die besten eingesandten Schülerarbeiten prämiert. In diesem Zusammenhang belegten die Schüler Stefan Schlüter und Simon Wölfelschneider, sowie von Marvin Ahrens und Dennis Schreier, für ihre Ausarbeitungen und Präsentation einen glanzvollen 3. Platz. Insgesamt konnte sich die Lessing-Schule ein Preisgeld von 1500€ sichern, die Schüler erhielten jeweils einen iPod.
Im Rahmen der Zusammarbeit „SchoolGoesUni“ wurden die Grundlagen im Physik-Unterricht des Leistungskurses erarbeitet und Versuche an der Ruhr-Universität ausgeführt. Der erfolgreiche Abschluss der Unterrichtsarbeiten wurde mit 2 Credit-Points belohnt. Insgesamt wurden 8 Credit-Points vergeben und damit den Teilnehmern der Einstieg ins Physik-Studium erleichtert. Diese Zusammenarbeit soll den Schülern der Lessing-Schule weiterhin ermöglicht werden. Wenn ihr dabei mitmachen wollt, so wendet euch an Frank Schümann!