Trinitit - ein besonderes Material

[DL3HRT]

Trinitit ist ein besonderes Material, welches auch unter geschichtlichen Aspekten äußerst interessant ist. Es entstand am 16. Juli 1945 im Feuerball der ersten vom Menschen ausgelösten Atomexplosion, dem Trinity Test.

Im Prinzip handelt es sich bei Trinitit um Sand des Testgeländes, der durch die Explosion aufgewirbelt und in geschmolzenem Zustand wieder zurück auf den Erdboden gefallen ist. Die Oberseite hat daher stets eine glatte, glasartige Struktur, während in die Unterseite Sandkörner und kleine Steinchen eingeschmolzen sind (siehe 2. Foto). Ein weiteres Merkmal sind viele eingeschlossene Luftblasen, wodurch das Material eine sehr geringe Dichte hat. Ein Teil des Trinitits erstarrte erst, nachdem sich der erste Fallout abgelagert hatte. In diesem Fall ist die Oberfläche meist bräunlich gefärbt und etwas rauer (siehe 3. Foto). "Sauberes" Trinitit hat eine grünliche Färbung, die auf das verdampfte Eisen des Stahlturms, der die Bombe trug,  zurückzuführen ist.

Trinitit ist schwach radioaktiv, da ein Teil der Spalt- und Aktivierungsprodukte immer noch vorhanden sind. Am höchsten ist die Aktivität von Cäsium-137 und Americium-241. Cs-137 ist ein direktes Spaltprodukt der Explosion, während es sich bei Americium-241 um ein Aktivierungsprodukt handelt, welches über mehrere Stufen aus dem Plutonium-239 des Kernbrennstoffs entstand. Weiterhin lassen sich Barium-133 und Europium-152 messen. Beides sind ebenfalls Aktivierungsprodukte. Europium kommt im Sand des Testgeländes vor und Barium war im Sprengstoff des Zünders enthalten.

Vor kurzem hatte ich endlich die Gelegenheit, eine etwas größere Menge (160g) im Gammaspektrometer zu untersuchen. Ich habe einen ganzen Tag in die Messung investiert. Das Ergebnis könnt ihr im Anhang sehen. Die nachweisbaren Nuklide sind entsprechend ihrer Gammaenergie eingeblendet. Die X-Achse zeigt die Energie in keV und die Y-Achse die Häufigkeit der Ereignisse in cps (Impulse pro Sekunde). Das Spektrum ist "as is", also ohne Rauschfilter oder sonstige Bearbeitung. Lediglich das Hintergrundspektrum wurde abgezogen. Bei dem etwas breiteren Peak bei 200 keV handelt es sich um den Rückstreupeak des Kalium-40, welches natürlich auch im Sand zu finden ist.


Trinitit wird gelegentlich bei Ebay angeboten ("Trinitit", "trinitite", "atomic glass") oder ist bei Mineralien-/Meteoritenhändlern zu finden. Äußerst interessant ist die Geschichte, wie mehrere 100 kg des Material vom Atomtestgelände entwendet wurden (Link zur Story). Ich sag's mal so: "Den Russen wäre das nicht passiert" 

Bevor jetzt jemand Panik bekommt, weil es sich um Material aus dem Feuerball einer Atomexplosion handelt:

   
• Mit dem FAG FH40F2 steigt die Gamma-Dosisleistung von 0.15 µSv/h (Umgebung) auf 0.25 µSv/h an, wenn die Probe direkt am Gerät anliegt.
• Ein großes russisches SBM-19 Zählrohr (ca. 80 .. 90 Impulse pro Minute bei Umgebungsstrahlung) zeigt ca. 140 .. 150 Impulse pro Minute an.

Die Strahlung der Probe ist damit schwächer, als die von 1 kg Kaliumchlorid. Mit dem Geigerzähler ist das Material wirklich unspektakulär, da bringt ein großer Granitstein fast ebensoviel. Und die Aktivität von Cäsium-137 ist in getrockneten Pilzen deutlich höher als die vom Trinitit. Erst mit einem Szintillator kann man die schwache Strahlung so gut messen, wie im Spektrum gezeigt. Nicht umsonst die lange Messzeit von einem Tag.

[Staasucher]

  Ist zwar nur verbrannter Sand.... Einfach Ausgedrückt
Aber da hätt ich gerne e Stück... Muss ich gleich mal suchen

[Staasucher]

Da ich eh am Mineralien Fotografieren war hab ich das mal mit abgelichtet
Orginalgrösse etwa 1x2cm

[DG0MG]

Da ich eh am Mineralien Fotografieren war hab ich das mal mit abgelichtet

Nun wär halt mal interessant, ob Du mit einem Deiner Geigerzähler etwas messen kannst, z.B mit dem ANRI.

[Staasucher]

Hab das schonmal getestet, war der Meinung das wenn auch nur sehr schwach was messbar war.
Aber wer weiss was da angezeigt hat
Werd das morgen nochmal testen

[DL3HRT]

Wie viele Einzelaufnahme verwendest du für ein Foto? In welchen Schritten wird dabei der Fokus verändert?

[Staasucher]

Meist um die 20 bis 30 Fotos...
Ich mach das sowohl am Mikroskop oder mit Makroobjektiv manuell nach Gefühl
Kantenanhebung zuschalten und dann im Display den Verlauf nach jedem Foto nachstellen bis alle Bereiche abgedeckt sind. Dabei ist die Richtung egal ob rauf oder runter...Keine Bereiche auslassen, lieber paar mehr als zu wenig Bilder machen.  Den Rest übernimmt dann eh das Stacking Programm.

[Zugpferd]

Heute ließ ich mein Trinitit über mehrere Stunden mit meinem MGP 101G messen.
Ja, er fand einen micro Peak bei Cs137

Müsste man hier nicht noch andere Nuklide messen können?
https://de.wikipedia.org/wiki/Trinitit#/media/Datei:Trinityglassactivity.png

[DL3HRT]

Müsste man hier nicht noch andere Nuklide messen können?

Natürlich, schau dir dazu mein Spektrogramm weiter oben in diesem Thread an. Dazu ist es aber zwingend erforderlich, dass die Messung in einer ordentlichen Bleiburg erfolgt. Damit meine ich nicht nur 1-2 cm Wanddicke sondern deutlich mehr. In der Regel braucht es auch sehr lange Messzeiten im Bereich von Stunden, damit die schwachen Europium-152 Peaks deutlich sichtbar werden. Für das obige Spektrum habe ich einen ganzen Tag vor einem 63mm x 63mm Kristall gemessen. Der hat eine deutlich höhere Empfindlichkeit als der Kristall deines Geräts.

Americium-241 sollte aber deutlich messbar sein es sei denn, dein Detektor ist da nicht mehr besonders empfindlich.

[NoLi]

Americium-241 sollte aber deutlich messbar sein es sei denn, dein Detektor ist da nicht mehr besonders empfindlich.

Besonders das Americium-241 ist interessant, entstand es doch nicht bei der Atomexplosion, sondern als Tochternuklid aus dem im Trinitit vorhandenen Plutonium-241, welches u.a. als "Verunreinigung" im Gesamtplutonium vorhanden war (reines Pu-239 konnte nicht hergestellt werden). 

Gerade in den Anfangsjahren war der Wirkungsgrad der Bomben (Spaltenergieausbeute zu Spaltmaterialmenge) nicht besonders hoch, ein recht hoher Prozentsatz des Spaltmaterials Plutonium oder Uran wurde bei der Explosion nicht gespalten, sondern ist verdampft und hat sich mit dem Umgebungsmaterial vermischt (so auch mit dem Trinitit).

Ist Am-241 messbar, enthält das Trinitit auch Plutonium! 

Gruß
Norbert

[Zugpferd]

...dass die Messung in einer ordentlichen Bleiburg erfolgt...

Da schwächelt dann das Handgerät, ich hatte keine Abschirmung drum, dafür habe ich auch mein stationäres System mit ordentlich Blei. Davon hatte ich auch mal ein Spektrum des Trinitits nur finde ich das gerade nciht, blöd wenn man sich neue Rechner anschafft... irgendwo ist das bestimmt noch.

...
Americium-241 sollte aber deutlich messbar sein es sei denn, dein Detektor ist da nicht mehr besonders empfindlich.

Andere Am241 Quellen messe ich gut, nur diesem geschmolzenen Sand entlocke ich kein 59keV Peak - so far -

[DG0MG]

Am höchsten ist die Aktivität von Cäsium-137 und Americium-241.

Hast Du das Steinchen mal mit einem Alpha-empfindlichen Detektor untersucht?

[Peter-1]

Hallo,

als Neuling im Forum möchte ich ein Spektrum von der 1. Atombombenexplosion hier zeigen. Die glasartige Probe konnte ich vor Jahren von einem Sammler erwerben. Deutlich ist der Peak von Am241 zu sehen, welcher auf das Vorhandensein von Plutonium schließen läßt.
Gruß Peter

[DG0MG]

Ich hab das mal an den schon bestehenden Trinitit-Thread angehangen.

Wie schon an DL3HRT auch an Dich die Frage, hast Du mal mit einem Alpha-empfindlichen Detektor gemessen?
Die Gamma-Aktivität ist ja kaum bemerkbar, im ersten Beitrag gibts eine Relation von Impulszahlen zwischen Gamma und Beta. Wie siehts bei Alpha aus?

[DL3HRT]

Ich hatte bereits vor einigen Jahren eine Messreihe mit verschiedenen Zählrohren durchgeführt (siehe Anhang). Alpha-Aktivität ist da, aber bei weitem nicht so groß, dass es einen vom Hocker haut. Der Fallout ist auf den geschmolzenen Sand gefallen und möglicherweise auch eingesunken. Nur die freiliegenden Partikel an der Oberfläche können Alphastrahlung nach außen abgeben.

Gemessen mit einem ZP1430 Fensterzählrohr ergaben sich ca. 110 cpm Alphastrahlung am aktivsten Stück.