Bachelorarbeiten
Einfluss ausgewählter Wurzelexsudate auf die Mobilität langlebiger Radionuklide in deutschen Referenzböden
Wurzelexsudate sind Stoffe wie organische Säuren, Zucker oder Aminosäuren, die von Pflanzenwurzeln in den Boden abgegeben werden. Sie spielen eine zentrale Rolle bei der Wechselwirkung zwischen Pflanzen und ihrer Umgebung.
Im Rahmen dieser Bachelorarbeit soll untersucht werden, wie typische Wurzelexsudate das Verhalten langlebiger Radionuklide im Boden beeinflussen. In kontrollierten Batch-Experimenten mit Referenzböden wird geprüft, ob bestimmte Exsudate zur Mobilisierung oder Immobilisierung der Radionuklide beitragen, etwa durch Komplexbildung, Redoxprozesse oder mikrobielle Aktivierung. Die Ergebnisse tragen zum besseren Verständnis von Rhizosphärenprozessen in kontaminierten Böden bei und sind relevant für Fragen der Standortbewertung und Altlastensanierung.
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Laboranteil: 80 %
Voraussetzungen:
Interesse an Umweltchemie, Radioökologie und Laborarbeit sowie Teilnahme an Grundvorlesung und Laborpraktikum Strahlenschutz
Geeignet für: Bachelor Chemie, Bachelor Physik
Charakterisierung eines Festkörperszintillations-Detektors (LaBr3, CeBr3, SrI2)
Die Inhalation des radioaktiven Edelgases Radon und seiner Folgeprodukte stellt – nach dem Rauchen – das größte Risiko dar, an Lungenkrebs zu erkranken. Die EU hat dieses Risiko in den Basic Safety Standards adressiert. In Deutschland erfolgt die Umsetzung des Schutzes vor Radon durch das Strahlenschutzgesetz und die nachgeordnete Verordnung. So wird daraufhin gewirkt, dass die Radon-222 Aktivitätskonzentration in Wohnhäusern im Mittel 300 Bq/m³ nicht überschreitet.
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Beschreibung
Im Rahmen des EMPIR Projekts (European Metrology Programme for Innovation and Research) MetroRADON werden an der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt neuartige Quellen zur Erzeugung konstanter Radonatmosphären für den Bereich < 300 Bq/m³ entwickelt. Dafür wird Radium-226 in einer solchen physikalisch-chemischen Beschaffenheit verwendet, dass Radon-222 in einer bekannten und konstanten Rate emaniert.
Um die Stabilität der neu entwickelten Emanationsquellen zu gewährleisten, wird zusätzlich ein online Messsystem implementiert, dass es erlaubt die Emanation von Radon aus der Quelle kontinuierlich zu überwachen. Dies geschieht auf der Basis gamma-spektrometrischer Messungen.
Ziel der angebotenen Bachelorarbeit ist es, das Ansprechvermögen eines Szintillators durch eine Kombination aus Monte-Carlo-Simulation (GEANT 4) und Messungen zu charakterisieren. Zusätzlich soll der Untergrund in verschiedenen Umgebungen gemessen werden.
Anschließend soll aus den generierten Ergebnissen berechnet werden, wie effizient – unter Berücksichtigung der ISO 11929 – das vorgegebene Nachweisverfahren mit dem jeweiligen Detektor unter gegebenen Voraussetzungen (z.B. limitierte Messzeit, verschiedene Messgeometrien) ist. Aus diesen Daten kann eine optimale Messgeometrie unter Berücksichtigung von Praktikabilität und Umsetzbarkeit ermittelt werden.
Da die experimentelle Arbeit an der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt, Braunschweig durchgeführt werden soll, ist eine Anstellung als Werkstudent für 2 Monate mit Vergütung möglich. -
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Laboranteil: 35%
Publizierbarkeit: 80%Voraussetzungen:
6. Semester B.Sc., Grundvorlesung und Laborpraktikum Strahlenschutz
Geeignet für: B.Sc. Phys.
Start: jederzeit
Bestimmung von Umrechnungsfaktoren von natürlich vorkommenden Radionukliden für in der Praxis verwendete Oberflächenkontaminationsmonitore
Zum Nachweis einer flächenbezogenen Aktivität in Höhe des Wertes einer Oberflächenkontamination bzw. eines effektiven Kontaminationswertes werden in der Regel Proportionalitätszählrohre bzw. dünnschichtige Plastik-Szintillationsdetektoren eingesetzt. Mit diesen Messsystemen wird die Strahlungsaktivität auf der Oberfläche von Gegenständen in Impulsen pro Sekunde (IPS) gemessen. Wenn das für die Strahlungsaktivität verantwortliche Radionuklid bekannt ist, können Flächenaktivitäten in Bq je Flächeneinheit (i. d. R. Bq/cm²) umgerechnet werden.
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Beschreibung
Der nuklid-, aber auch gerätespezifische Umrechnungsfaktor ist in vielen Standardgeräten gespeichert. Die Umrechnung basiert auf Kalibrierfaktoren, die für jedes Radionuklid ermittelt werden müssen. Sie hängen nuklidspezifisch von
- der Strahlungsart,
- der Strahlungsenergie und
- dem Zerfallsschema des jeweiligen Nuklids
sowie gerätespezifisch von
- der Detektorempfindlichkeit,
- der Messgeometrie und
- der Selbstabsorption in der Strahlungsquelle
ab.
Übliche Messeinsätze sind Oberflächenkontaminationsmessungen für die Freigabe von mobilen und immobilen Gegenständen, die möglicherweise mit radioaktiven Stoffen kontaminiert sind. Für die handelsüblichen Monitore gibt es entsprechende Umrechnungsfaktoren für künstliche Radionuklide,
und die spezifische Oberflächenaktivität in Bq cm-2 kann über die gemessene Impulsrate in s-1 direkt ermittelt werden. Für natürlich vorkommende Radionuklide liegen diese Daten allerdings noch nicht qualitätsgesichert vor. Ausnahmen gibt es für einzelne Gerätetypen wie beispielsweise für Hand-Fuß-Kontaminationsmessgeräte (Bericht "Erfassung von Personenkontaminationen in Höhe der Grenzwerte der Flächenkontamination nach Anlage IX StrlSchV ..." des Forschungszentrums Jülich; 2578, September 1992, ISSN 0366-0885).
Das Ziel der Bachelorarbeit ist die Ermittlung von Umrechnungsfaktoren bei der Anwendung von Standardmessgeräten (z. B. CoMo170, LB124) mindestens für die natürlich vorkommenden Radionuklide (U-238+, Ra‑226+, Pb‑210+, Ra-228+, Th‑228+). Die Aufgabenstellung wird wie folgt gegliedert:
- Literaturrecherche zu gängigen Methoden zur Messung von Oberflächenkontaminationen mit Proportionalitätszählrohren/ dünnschichtigen Plastik-Szintillationsdetektoren
- Erarbeiten einer methodischen Herangehensweise für die Ermittlung der Umrechnungsfaktoren für natürlich vorkommende Radionuklide
- Herstellen von geeigneten Kalibrierpräparaten (evtl. nur Nuklidgemische aus NORM-Proben möglich; die Materialien können teilweise von NCC zur Verfügung gestellt werden; Beschreibung der Präparate (Strahlungsarten, Strahlungsenergien, Zerfallsschema)
- Auswahl und Charakterisierung der verwendeten Messtechnik
- Praktische Ermittlung der nuklidspezifischen Umrechnungsfaktoren
Qualitätssicherung; Ermittlung der geräte- und präparatspezifischen Messunsicherheiten
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Laboranteil: 75%
Voraussetzungen: Vorlesungen: Physik IVA: Kernphysik, SuR sowie Strahlenschutzpraktikum
Geeignet für: Bachelor Physik, Bachelor Chemie, Fächerübergreifender Bachelor
Vergütung: Möglich
Start: jederzeit
Kontakt:
Prof. Clemens Walther (walther@irs.uni-hannover.de)
Dr. Klaus Flesch (Klaus.flesch@nuclear-cc.de), Nuclear Control & Consulting GmbH/Niederlassung Braunschweig
Kalibration von und Messung durch ein handgehaltenes Röntgenfluoresezenzspektrometer für die semi-quantitative Element-Bestimmung historischer Farbpigmente
Historische Farbpimente enthalten häufig Schwermetalle, deren Verwendung in der heutigen Zeit als problematisch eingestuft wird. Besonders problematisch sind aufgrund ihrer hohen Toxizität bei Kontakt mit Wasser Arsen-haltige Farbstoffe, wie sie besonders im 18. und 19. Jh für lichtbeständige Grüntöne verwendet wurden. Bibliotheken mit einem großen Bestand von Büchern aus dieser Zeit stehen daher vor dem Problem ihre Bestände entsprechend überprüfen und hinsichtlich der Gefährdung beurteilen zu müssen.
Eine Möglichkeit diesen Nachweis zu führen besteht in der Verwendung der handgehaltenen Röntgenfluoreszenzspektrometrie, da diese innerhalb weniger Sekunden zerstörungsfreier Messzeit das Vorkommen von Arsen nachweisen oder ausschließen kann. Der (semi-quantitative) Nachweis von Arsen und anderen Schwermetallen in Farbpigmenten, ist jedoch aufgrund von Linienüberlagerungen und der starken Abhängigkeit von der Proben-/ und Messgeometrie nicht trivial.
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Beschreibung
Im Rahmen der Abschlussarbeit soll daher eine umfassende Kalibration des Messgerätes auf eine zu entwickelnde standardisierte Messmethode erarbeitet und validiert werden. Im Vordergrund steht dabei der Zuverlässige Ausschluss von Arsen durch die Messmethode. Des Weiteren ist die Entwicklung einer geeigneten Kalibration für die Bestimmung der weiteren enthaltenen Schwermetalle wünschenswert.
Hierfür besteht eine Kooperation mit der Technischen Universitätsbibliothek.
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Weitere Informationen
Laboranteil: Laborantiel 60% (Teils am IRS, teils in der TIB)
Voraussetzungen (idealerweise): Physik IVA: Kernphysik, SuR sowie Praktikum am IRS
Pflichtliteratur: sites.udel.edu/poisonbookproject/
Geeignet für: Master Chemie, PhysikStart: ab sofort
Bewerbungen bitte an
Prof. Dr. Clemens Walther
walther@irs.uni-hannover.de
Tel.: 0511 762 3312
bei inhaltlichen Fragen:
Dr. Wolfgang Schulz
schulz@irs.uni-hannover.de
Tel.: 0511 762 17912
Veränderung der Risikowahrnehmung in Bezug auf ionisierende Strahlung durch Messung von Radioaktivität in Umwelt- und Alltagsproben
Radioaktivität in Alltag und Umwelt ist ein für viele Menschen weitgehend unbekanntes oder zumindest nur diffus greifbares Problem, was dazu führt, dass Laien die Gefahren (und Quellen) von Radioaktivität häufig falsch einschätzen. Im Rahmen von Schulbesuchen, sowie bei öffentlichen Veranstaltungen bietet das IRS häufig ‚hands-on‘ Einheiten zur Messung von Radioaktivität in Alltags- und Gebrauchsgegenständen. Diese Messungen führen Regelmäßig zu „a-ha“ Erlebnissen, indem Sie das Phänomen Radioaktivität erfahrbar machen.
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Beschreibung
Spannend wäre es die Effekte in der Wahrnehmungsänderung (vor und nach der Unterrichtseinheit) mit einem geeigneten Verfahren zu messen, beispielsweise über die Entwicklung geeigneter Fragebögen vor und nach Durchführung der Unterrichtseinheit. Teil der Arbeit wäre des Weiteren die Durchführung der Unterrichtseinheiten in Schulen (oder auf öffentlichen Veranstaltungen) zu begleiten und die erhobenen Daten im Anschluss qualitativ und quantitativ auszuwerten.
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Laboranteil: ca. 1 % Schulbesuche + Literatur-/Büroarbeit
Voraussetzungen (idealerweise): Physik IVA: Kernphysik, SuR sowie Strahlenschutzpraktikum
Geeignet für: Fächerübergreifender Bachelor, Master Lehramt
Start: ab sofortBewerbungen bitte an
Prof. Dr. Clemens Walther
walther@irs.uni-hannover.de
Tel.: 0511 762 3312
bei inhaltlichen Fragen:
Dr. Wolfgang Schulz
schulz@irs.uni-hannover.de
Tel.: 0511 762 17912
Masterarbeiten
Entwicklung einer einfachen und schnellen Methode zum Nachweis von Tritium und anderen Radionukliden in Umweltproben
Im Rahmen des Projektes TRANSENS soll für ein mobiles LSC-Gerät (Triathler) eine möglichst einfach zu beherrschende und schnelle Methode zur Bestimmung von Gesamt-Beta, sowie nach Möglichkeit von 3H in Umweltproben entwickelt werden. Hieran anschließend soll die Methode hinsichtlich charakteristischer Grenzen (Stichwort: Nachweisgrenze) charakterisiert und gegebenenfalls optimiert werden, sowie eine Anleitung zur reproduzierbaren Durchführung der Messung durch Laien entwickelt werden.
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Übersicht:
Die Analytik von reinen beta-Strahlern im Allgemeinen - und hier in besonderem Maße vom niederenergetischen Tritium - stellt eine der größten Herausforderungen in der radiochemischen Routineanalytik dar. Die Gründe hierfür liegen zum einen in der geringen Reichweite (insbesondere niederenergetischer) beta-Strahlung und zum anderen in der nicht-monoenergetischen Natur der Emission in Folge des beta-Zerfallsprozesses. Das hierbei emittierte Energiespektrum der Elektronen ist im Allgemeinen – anders als bspw. in der alpha- oder Gamma-Analytik – gleichzeitig immer nur für ein einziges Radionuklid auswertbar, weshalb dieses vor einer Messung mit bspw. LSC chemisch sehr aufwendig von allen weiteren Strahlern abgetrennt werden muss.
Hierdurch ist die heutzutage routinemäßig durchgeführt beta-Analytik – mit ihren hervorragenden Nachweisgrenzen! - im Allgemeinen für Laien ohne ausgewiesene Laborexpertise und ein gut ausgerüstetes Messlabor praktisch unzugänglich. Diese müssen sich folglich bei der Bewertung der Umweltkontamination in Ihrer Umwelt vollständig auf die Aussage von Experten und Behörden verlassen. Im Rahmen des Projektes TRANSENS versuchen wir Bürgerinnen und Bürger möglichst direkt in Messungen zur Radioaktivität in Ihrer Umwelt einzubeziehen. Während dies für die Gamma-Analytik bereits möglich ist, soll im Rahmen dieser Abschlussarbeit ausgelotet werden, ob mittels eines mobilen, vergleichsweise kostengünstigen Flüssigszintillationsgerät Messungen auch für Laien weitgehend selbstständig durchführbar gemacht werden können. Insbesondere stellt sich die Frage wie Umweltproben mit möglichst geringem Aufwand und Laborequipment aufbereitet werden können und ob es gelingt mit diesen Methoden Nachweisgrenzen zu erreichen, die immer noch deutlich unterhalb der als kritisch anzusehenden Grenzwerte für Tritium (sowie Gesamt beta/alpha) in der Umwelt liegen.
Weitere Informatione:
Laboranteil: 70%
Publizierbarkeit: 80%Voraussetzungen:
6. Semester B.Sc., Grundvorlesung und Laborpraktikum Strahlenschutz
Start: ab sofort
Messung und Modellierung der 222Rn Aktivitätskonzentration sowie weiterer Gase in der Grubenluft der Schachtanlage Asse
In der Schachtanlage Asse kann die Atmosphäre von unzugänglichen Teilen des Grubengebäudes durch Erkundungsbohrungen beprobt werden. 222Rn ist hier die dosisbestimmende α-Aktivität. Die 222Rn-Konzentration vor Ort soll gemessen und modelliert werden, dies anhand des zeitlichen Verlaufs von barometrischem Druck und Differenzdrücken zum befahrbaren Grubengebäude hin, welche durch Datenlogger aufgezeichnet werden. Darüber hinaus werden punktuell Gasbeutelproben genommen für Analysen auf weitere radioaktive Gase.
Ergänzend soll mit einem Massenspektrometer punktuell oder kontinuierlich auf Hauptgase und Spurengase analysiert werden. Die Zeitverläufe dieser Konzentrationen könnten in Analogie zu Radon modelliert werden.
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Präsenzanteil Asse: min. 20 %
Voraussetzungen:
Kandidat*in (m/w/d) sollte beherrschen
Differentialgleichungen, Grundkenntnisse von Thermodynamik und Chemie
Programmierkenntnisse z.B. Python, Java, C++, shellscript, Mathlab, R, Root
Keine Angst vor Auswertealgorithmen und Optimierungsrechnungen
Bereitschaft, auch mit MS-Officesoftware zu arbeiten, ggf. LaTeX, Linux
Geeignet für: Master Physik, ggf. auch Master Physik Lehramt
Start: ab sofort
Bewerbungen bitte an:
Prof. Clemens Walther
walther@irs.uni-hannover.de
Tel.: 0511 762 3312bei inhaltlichen Fragen:
Dr. Klaus Föhl
klaus.foehl@bge.de
Tel.: 05336 89-2179
