Gammastrahlenspektroskopie in Österreich

Die Messung der künstlichen und natürlichen radioaktiven Strahlung mittels Gammaspektrometer ist Teil des hubschraubergeophysikalischen Messprogramms. Die Anwendungen liegen im Bereich der geologischen Kartierung und des Strahlenschutzes. Eine flächendeckende Kartierung der natürlichen Radioaktivität Österreichs liegt noch nicht vor. Dafür wäre es nötig, das Land in Profilen von höchstens 2 km Parallelabstand zu befliegen.

Links: Karte zur Verteilung der Kalium- Äquivalenzkonzentrationen
Verteilung der Kalium- (links) und Uran- (rechts) Äquivalenzkonzentrationen im Gebiet Weitra – Freistadt – Nebelstein (OÖ).
© Geologische Bundesanstalt

Die Geologische Bundesanstalt betreibt seit 1982 ein komplexes aerogeophysikalisches Messsystem. Neben verschiedenen Sensoren für die Messung der Bodentemperatur, der Bodenfeuchte sowie elektromagnetischer und magnetischer Parameter ist auch ein System für die Erfassung von Gammastrahlungs-Spektren im Bereich von 300 keV bis 3 MeV enthalten. Es besteht im Wesentlichen aus einem Verband von 9 einzelnen Natrium-Jodid-Kristallen mit je 4,2 l Volumen. Gammastrahlen, die den Detektorkristall treffen, erzeugen darin Lichtblitze, die im angeschlossenen Photomultiplier in weiterverarbeitbare Spannungsimpulse umgewandelt werden. Da die Intensitäten der erzeugten Lichtblitze und somit auch die Spannungsimpulse proportional zur Energie der eingefallenen Gammaquanten sind, ergibt sich die Möglichkeit der Identifikation von radioaktiven Nukliden über ihre charakteristischen Gammalinien. Üblicherweise wird jede Sekunde ein gesamtes Spektrum mit 256 Kanälen aufgezeichnet, wobei ein Kanal jeweils einen Energiebereich von ca. 12 keV umfasst.

Der Innenraum eines Hubschraubers. Rechts im Vordergrund eine große Box aus Metall mit Kabeln daran. Dahinter ein Sitz mit Tastatur davor. Im Hintergrund weitere Instumente.
Geophysikalische Messinstrumente im Hubschrauber des Österreichischen Bundesheeres.
© Geologische Bundesanstalt

Natürliche Radioaktivität

Verschiedene geologische Formationen enthalten charakteristische Zusammensetzungen der natürlichen radioaktiven Elemente Kalium, Uran und Thorium. Die Konzentration dieser Elemente kann über die Gammastrahlung emittierenden Isotopen K-40, Bi-214 und Tl-208 bestimmt werden. Durch eine flächenhafte Messung der Konzentration dieser Elemente können einzelne geologische Einheiten klassifiziert und gegeneinander abgegrenzt werden.

Aus der Sicht des Strahlenschutzes ist die terrestrische Strahlungsbelastung der Bevölkerung von Bedeutung. Die spektrometrische Erfassung der einfallenden Gammaquanten ermöglicht dabei die Differenzierung zwischen natürlicher Strahlung des Bodens und jenem Anteil, der durch anthropogene Kontamination der Erdoberfläche verursacht ist. Ein wichtiges Einsatzgebiet im Bereich des Strahlen- und Katastrophenschutzes ist die Suche nach radioaktiven Punktquellen, z.B. nach dem Absturz eines reaktorbetriebenen Satelliten.