K. Hain mit Masterstudent M. Kern haben am Vienna Environmental Research Accelerator Spurenkonzentrationen von 233U und 236U nachgewiesen

© M. Martschini, University of Vienna

Science
03/09/2020

Wiener Physiker können Quelle von Uran-Emissionen identifizieren

Physiker der Uni Wien können feststellen, aus welchen Quellen Uran, dessen Isotope radioaktiv sind, stammt.

Forscher haben eine neue Methode entwickelt, mit der sich Quellen von Uran-Emissionen identifizieren lassen. Je nachdem, ob das Uran durch die zivile Nuklearindustrie oder bei Atomwaffentests freigesetzt wurde, variiert das Verhältnis von zwei Uranisotopen, berichten Wiener Physiker im Fachjournal „Nature Communications“. Dieser „Fingerabdruck“ eignet sich auch als Umweltindikator in Ozeanen.

Bereits seit einigen Jahren wird das aus nuklearen Wiederaufbereitungsanlagen oder Reaktorunfällen stammende 236U als Anzeiger (Tracer) verwendet, um etwa Wassertransportprozesse in Meeresströmungen nachzuvollziehen, die einen starken Einfluss auf das Klima haben. Durch die Beobachtung der Ausbreitung von 236U vom Ursprung der Emission aus können die Wissenschafter auf den Wassertransport in den angrenzenden Meeren schließen. Stammt das Uran aber aus mehreren Quellen, wie das zum Beispiel im Arktischen Ozean der Fall ist, ist ein einzelnes Isotop für die Verfolgung der Meeresströmungen nicht ausreichend.

Bohrkerne aus Korallen aus Pazifik

Die Isotopenphysiker der Universität Wien suchten daher nach einem zweiten anthropogenen Uranisotop, das aus Kernwaffen stammt, aber kaum in konventionellen Kernkraftwerken produziert wird. „Aus kernphysikalischer Sicht erschien uns 233U ein vielversprechender Kandidat zu sein“, erklärte Isotopenphysiker Peter Steier von der Uni Wien in einer Aussendung.

Die Wissenschafter untersuchten am Vienna Environmental Research Accelerator (VERA) winzige Mengen der beiden Uranisotope 233U und 236U in verschiedenen Proben. Dabei handelte es sich um Bohrkerne aus Korallen aus dem Pazifik und einem Torfmoor aus dem Schwarzwald sowie Proben aus der Irischen See und der Ostsee. Der Nachweis der extrem niedrigen Konzentrationen von 233U von bis zu einem Femtogramm (Billiardstel Gramm) pro Gramm Probe gelang erst nach einer umfangreichen Erweiterung der VERA-Anlage.

Hinweis auf 233U-Bombe

Bei den Analysen fand sich in Proben aus der Irischen See ein zehnmal niedrigeres 233U/236U-Verhältnis als in den Proben aus dem deutschen Torfmoor. Der Grund: Während das Meer zwischen Irland und Großbritannien stark von Einleitungen der Wiederaufbereitungsanlage Sellafield betroffen ist und sich daher größere Mengen von 236U fanden, hatten sich im Moor die globalen Auswirkungen von Waffentests in Form von 233U akkumuliert. In den Daten des Korallen- und des Torfmoorbohrkerns zeigten sich sogar verschiedene Phasen der atmosphärischen Kernwaffentests, berichten die Forscher.

Die in den Moor-Proben festgestellte Gesamtmenge von 233U kann allerdings nicht die bisher bekannten Beiträge zum globalen Waffen-Fallout erklären. Dies deute auf einen Beitrag der einzig bekannten 233U-Bombe hin, welche auf einem Testgelände in Nevada (USA) gezündet wurde, erklärte Erstautorin Karin Hain von der Uni Wien.