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Forschungszentrum Jülich – Forschen in Jülich 2_2013

2|2013 Forschen in Jülich 19 vierten Kerne Gammastrahlung aus, die für jedes Element charakteristisch ist. Re- sultat ist ein Spektrum mit Signalen, de- ren Lage und Höhe über Art und Menge der vorhandenen Elemente Auskunft gibt. In der Folgezeit bauten Mauerhofer und sein damaliger Doktorand John Kett- ler, heute am Institut für Nuklearen Brenn- stoffkreislauf der RWTH Aachen tätig, ei- ne entsprechende Untersuchungsanlage auf, zunächst für 100-Liter-Fässer und anschließend mit Doktorand Andreas Ha- venith für 200-Liter-Fässer. Zu dieser An- lage gehört eine käufliche Neutronen- quelle. Das stabförmige Gerät bestrahlt die Probe mit Neutronen – elektrisch neutrale Bausteine von Atomkernen, die in der Natur nicht ungebunden vorkom- men. Weitere Komponenten der Anlage sind eine Graphitkammer, um die Neu- tronen zu verlangsamen und zu reflektie- ren, sowie ein Detektor, um die prompte Gammastrahlung der Probe zu messen. ZUM PATENT ANGEMELDET Den meisten Grips und die meiste Zeit investierte das Team um Mauerhofer in die Entwicklung einer Software, die aus dem erhaltenen Gammaspektrum Zah- lenwerte über die Elementzusammenset- zung liefert. Das neue Auswertungsver- fahren haben die Wissenschaftler zum Patent angemeldet. Die gesamte Unter- suchungsmethode tauften sie auf den Namen MEDINA, kurz für „Multi-Element Detection based on Instrumental Neu- tron Activation“. Mauerhofer kennt die Bedenken, die sich beim Gegenüber normalerweise einstellen, wenn es um den geplanten Einsatz von MEDINA zur Elektronik- schrott-Analyse geht. „Ja, man muss Strahlenschutzmaßnahmen ergreifen“, bestätigt er. Doch, so sagt er weiter, sei- en ähnliche Maßnahmen auch erforder- lich, wenn in Arztpraxen und medizini- schen Laboren geröntgt oder mit radioaktiven Substanzen umgegangen wird. „Zudem ist die Radioaktivität des Untersuchungsmaterials schon eine hal- be Stunde nach der Messung nicht mehr höher als die natürliche Radioaktivität beispielsweise in einer Kartoffel“, so Mauerhofer. Er ist überzeugt, dass MEDINA viel ef- fizienter ist als klassische Analysever- fahren: „Diese benötigen viel Personal und Zeit – ganz zu schweigen von den Chemikalien und der Energie, die zur nass-chemischen Probenaufbereitung nötig sind.“ Vor allem aber entfällt mit MEDINA das Problem der aufwendigen Probenahme, wie sie für die momentan eingesetzten Verfahren erforderlich ist. Mit Hilfe von MEDINA könnte der Elekt- ronikschrott dagegen künftig auf einem Förderband automatisch auf Wertstoffe hin gleichsam durchleuchtet werden. Da- mit dieses Szenario Realität wird, benöti- gen die Wissenschaftler die Unterstüt- zung der Industrie. Denn MEDINA muss so angepasst werden, dass es die Anfor- derung der Recyclingbranche an die Nachweisgrenzen und die Zuverlässig- keit der Analysen erfüllt. Technologie- transfer-Expertin Mahr ist optimistisch: „Das Interesse der Branche ist vorhan- den und mit einem Unternehmen führen wir bereits sehr konkrete Gespräche über eine gemeinsame Weiterentwick- lung.“ :: Dr. Frank Frick FORSCHUNG IM ZENTRUM | Innovationen Salzgitter endgelagert werden. Sie ent- halten neben radioaktiven auch giftige Elementen wie Blei, Cadmium und Quecksilber. Für deren Endlagerung ha- ben die Aufsichtsbehörden Grenzwerte festgelegt, die es einzuhalten gilt – da- her die Suche nach einer sicheren und kostengünstigen Analysemöglichkeit. Mauerhofer traute einer ihm bekann- ten Messmethode – der Prompten-Gam- ma-Neutronenaktivierungsanalyse – die Lösung der Aufgabe zu. Dabei aktiviert ein Strahl von Neutronen kurzzeitig die Atomkerne im Untersuchungsmaterial. In- nerhalb von höchstens einer billionstel Sekunde – also prompt – senden die akti- Dr. Andrea Mahr sondiert den Markt für die neue Technologie. Dr. Eric Mauerhofer hat das Messverfah- ren MEDINA entwickelt und will es nun fit für die effiziente Elektronikschrott- Analyse machen. 300g Gold 100g Palladium

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