Radon-Emanationsmessung

Radon-Emanationsmessungen können zur Suche und Erkundung von trockenen und wasserführenden Störungen (Klüften), Hohlräumen, Schächten etc. eingesetzt werden. Die Anwendbarkeit dieses Verfahrens für die vorgenannten Einsatzgebiete ergibt sich aus der Tatsache, dass der Radongehalt im Oberflächenbereich durch den Diffusionskoeffizi-enten und die Transportgeschwindigkeit von Bodengas- bzw. Grundwasserströmungen bestimmt wird.

Zur Zeit sind 3 Radon-Isotope mit natürlichem Ursprung bekannt:

  • Rn222 (Radontöchter der Uranreihe mit Halbwertzeit HWZ: 3,8 Tage)
  • Rn220 (Radontöchter der Thoriumreihe mit Halbwertzeit HWZ: 55 Sekunden)
  • Rn219 (Radontöchter der Actiniumreihe mit Halbwertzeit HWZ: 4 Sekunden)
Abb.1: Messprinzip der Radon-Emanationsmessung

Für die geophysikalische Messmethode ist das Rn222 das wichtigste Isotop (mit einem Diffusionskoeffizient in Luft von 0,1 cm²/s und einer Löslichkeit in Wasser von 510 cm³/kg (bei 105 Pa und 0°C), bzw. 230 cm³/kg (bei 105 Pa und 20°C). Beim Zerfall der Radonisotope wird ein Alphateilchen (a) emittiert. Die Energie dieses Teilchens reicht aus, um in einer Absorptionszelle (Teil des Messgerätes) ein gebundenes Elektron eines ZnS(Ag)-Salz-Moleküls in einen energetisch angereicherten Zustand zu überführen. Beim spontanen Rücksprung des aktivierten Elektrons wird ein Lichtblitz emittiert, der mit einem entsprechenden Detektor aufgenommen werden kann. Über einen Zähler wird die Anzahl der durch a-Umwandlungen erzeugten Lichtblitze als „counts per minute (cpm)“ erfaßt. Hieraus läßt sich der Radongehalt in der Bodenluft qualitativ ermitteln, wobei anhand der Asymmetrie der „Messkurve“ unter idealen Bedingungen die Fallrich-tung (Neigungsrichtung) einer Störung/Kluft abgeschätzt werden kann (siehe Abb.1). Die Messdaten werden entweder als Kurve (siehe Schemaskizze in Abb.1), als Plan, in dem anhand von Symbolgrößen die Radonkonzentration aufgetragen wird (siehe Abb.2), oder bei genügend dichter Beprobung als Isolinien-Plot dargestellt.

Abb.2:

Beispiel für die Darstellung von Radon-Konzentrationen (in „counts per minute“). Das Maximum bei X=88 m / Y=-7 m ist auf einen ehemaligen Schacht zurückzuführen.