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Nukleargeophysiker säubern die europäischen Küstenregionen

Natürliche Radionuklide, die eine charakteristische Gammastrahlung emittieren, sind in allen in der Natur vorkommenden Materialien vorhanden. Je nach ihrer Konzentration in Sedimenten können Nukleargeophysiker die darin enthaltenen Materialien im Hinblick auf ihre Herkunft, ihre Korngröße und manchmal auch ihre Geschichte identifizieren. Das patentierte System MEDUSA ist ein neues Hilfsmittel der Nukleargeophysik für die Umweltüberwachung und einsetzbar für unterschiedlichste Anwendungen vom Bergbau über Erosionsuntersuchungen bis zum Küstenschutzmanagement.

Klimawandel und Umwelt

Die Fusion von Kernphysik und Geowissenschaften führte zum Entstehen der Nukleargeophysik, einer neuen wissenschaftlichen Disziplin, in der Verfahren und Techniken, die in der Kernphysik entwickelt wurden, in den Geowissenschaften Anwendung finden. Diese Techniken werden traditionell in vielen Bereichen der Geowissenschaften eingesetzt, beispielsweise zur Datierung und in Instrumenten für Bohrlochmessungen. Heute scheint die Charakterisierung von Sedimenten, die auf der Korrelation von physikalischen Eigenschaften von Sedimenten und geochemischen Größen basiert, ein auf diesem Gebiet weithin angewandtes Verfahren zu sein. Bei MEDUSA handelt es sich um eine neue und bereits patentierte Technologie, bei der Verfahren der radiometrischen Sedimentologie zur Sedimentcharakterisierung auf der Basis einer Serie von Radionuklid-Konzentrationswerten, die auch als "radiometrischer Fingerabdruck" bezeichnet werden, zur Anwendung kommen. Das System besteht aus einem für Gammastrahlen hochempfindlichen Detektor zur Aufnahme von Gammastrahlungsspektren, die nach weiterer Analyse und Konvertierung schließlich Informationen über die Zusammensetzung von Sedimentproben liefern. Das gesamte MEDUSA-System ist mit nur rund 5 kg Gewicht sehr leicht und kann daher problemlos in Schiffen, Fahrzeugen und sogar Flugzeugen installiert werden. Im Vergleich mit anderen Verfahren zur geochemischen Charakterisierung von Proben bietet MEDUSA eine ganze Reihe von Vorteilen. So wurde beispielsweise die Empfindlichkeit des Detektors um den Faktor 15 gesteigert. Zugleich ist MEDUSA extrem schnell: Für die Erfassung statistischer Informationen bei Messkampagnen benötigt das System zwischen einer Sekunde und 10 Sekunden und eignet sich somit bestens für die rasche Auswertung von Proben aus einem großen Areal. Dabei nutzt es die inhärenten Eigenschaften des Sediments, die in situ mit passiven Messgeräten und somit bei minimalen Auswirkungen auf die Umwelt gemessen werden können. MEDUSA hat sich als leistungsfähige Technologie für die Fernerkundung bewährt. Zu ihren möglichen Anwendungen gehören die Messung und Analyse der Verteilung von Radionukliden in Bohrkernen und die In-situ-Charakterisierung von Sedimenten. Gegenwärtig wird das System zur Überwachung von Umweltgefahren in Küstenzonen eingesetzt. Erosion, Überflutung, Sedimentaufschüttung und die Wiederherstellung von Dünen sind nur einige der vielen Themenkreise, die im Zusammenhang mit dem Schutz von Küstenzonen in den nächsten Jahrzehnten an Bedeutung gewinnen dürften. MEDUSA ist außerdem zur Beurteilung der mittelfristigen (einige Monate) und langfristigen (einige Jahrzehnte) Entwicklung von Ökosystemen in Küstenregionen einsetzbar. Zur Entwicklung und Validierung von Modellen zur Simulation der Entwicklung von Strandprofilen und Küstenlinien kann das System in einer Vielzahl von praktischen Situationen eingesetzt werden. Dazu zählen beispielsweise die Überwachung der Ausbreitung von Erdaushub, der (wie im Fall des Hafens von Rotterdam) auf See ausgebracht wird, die Kartierung der Kieselstein-, Sand- und Schlammgehaltverteilung am Boden von Flüssen und Ästuaren und die Kartierung von Deponien für Bergbaurückstände an Land.

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