Titelaufnahme

Titel
SE Strahlenquellen – Der Einfluss globaler Marktwirtschaft auf die persönliche Strahlenbelastung
Weitere Titel
RE radiation sources - The effect of global market economy on personal radiation exposure
VerfasserRieger, Stefan
GutachterSchneckenleitner, Christian
Erschienen2014
Datum der AbgabeJanuar 2014
SpracheDeutsch
DokumenttypBachelorarbeit
Schlagwörter (DE)Seltene Erden / Seltenerdmetalle / natürliche Strahlenquellen / natürlich vorkommende radioaktive Materialien / Strahlenschutz / Strahlenbelastung / Umwelt / Gesundheit / Aktivitätsmessung / Nuklearmedizin / Radiologie / Radiologietechnologie / Isotope
Schlagwörter (EN)Rare Earth / Rare Earth Elements / natural radiation sources / natural radionuclides / natural occurring radioactive materials / radiation protection / radiation burden / environment / healthcare / activity measurement / nuclear medicine / radiology / radiological technology / isotopes
Zugriffsbeschränkung
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Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

Diese Arbeit behandelt das Thema der persönlichen Strahlenbelastung bei der Förderung und Verarbeitung von Seltenen Erden (SE), welche unter anderem in der medizinisch-technischen Industrie benötigt werden. Die Förderung von Seltenerdelementen (SEE) erfolgt über den Abbau von Mineralien, die mit den SE vergesellschaftet sind. Beim Abbau kommen Minenarbeiter mit natürlichen α-Strahlern wie Radon (Rn), Thorium (Th) oder Uran (U) in Verbindung, welche einen Strahlenwichtungsfaktor von 20 besitzen und bei Ingestion sehr starke biologische Wechselwirkungen im Gewebe verursachen. Die durchschnittliche Strahlenbelastung beträgt zwischen 2 und 5 Milisievert (mSv) pro Arbeitsjahr beziehungsweise pro 2000 Arbeitsstunden, wovon die lokale Belastung der bronchialen Äste mit 1mSv pro Jahr anzunehmen ist. Die Strahlenbelastung variiert jedoch je nach Anteil der α-Strahler in der Luft und erhöht sich mit derer Konzentration. Durch Missachten von Schutzmaßnamen, wie das Tragen von Atemschutzmasken, werden bis zu 9 mal mehr α-Strahler inhaliert, was kanzerogene Effekte, wie das Entwickeln eines Bronchus Karzinoms, erhöht. In China, wo über 90% der SEE produziert werden, sind Fälle bekannt, wo Minenarbeiter im Alter von Mitte 30 sterben – ein Zusammenhang der Inhalation von natürlich radioaktiven Nukliden wird vermutet.

Die Trennung der SEE von den Mineralien ist nur über stark chemische Trennverfahren, sowie Ionenaustauscher möglich. Auch hier sind zum einen α-Strahler vorhanden, zum anderen sind die Verwendung von Natronlaugen (NaOH) und konzentrierten Schwefelsäuren (H2SO4) nicht ungefährlich und können ebenfalls Nebenwirkungen und Schäden an Gewebe verursachen, wenn Personen mit diesen in Kontakt kommen oder gar inkorporieren. Als Folgen sind unter anderem Rötungen, Reizungen des gastrointestinalen Traktes, bis hin zu Nierenschäden möglich. Auch Rückstände, die in den ersten Arbeitsschritten zur Gewinnung von SEE anfallen, unterliegen bestimmten Sicherheitsvorkehrungen, da eine Kontamination der Umwelt nicht ausgeschlossen werden kann. Lagerstätten, die Rückstände mit einer sehr hohen Halbwertszeit lagern, erhöhen die natürliche Strahlenbelastung im nahen Umfeld um 0,02 mSv pro Jahr – im Vergleich beträgt die natürliche Strahlenbelastung einer Person in Österreich 4,61 mSv, wobei eine zusätzliche Belastung von bis zu einem (1) mSv als zumutbar gilt.

Zusammenfassung (Englisch)

This thesis deals with the personal radiation exposure resulting from the extraction and processing of Rare Earths (RE), which are also necessary for medical-technical industry. The extraction of Rare Earth Elements (REE) is possible by mining of with REE combined minerals. During the mining-process mineworkers get in touch with α-emitters like Radon (Rn), Thorium (Th) or Uranium (U), with a radiation weighting factor of 20. In case of ingestion, α-emitters cause a strong biological interaction with tissue. The personal radiation exposure mineworkers get during a year of work or 2000 hours of work amounts between 2 and 5 millisievert (mSv) from which the bronchial branches’ radiation absorbed dose amounts 1 mSv. The absorbed dose varies due the concentration of α-emitters in the air which means that a higher concentration leads to a higher dose. Disregarding protective measures, e.g. the use of filter masks, leads to a higher inhalation of α-emitters up to 9 times, which encourages carcinogenic effects like a bronchial carcinoma. Based on cases in china, where more than 90% of the REE-production takes place, mineworkers at the age of the mid 30s have died –it is expected that there is a correlation between natural occurring radioactive nuclides and the inhalation of these nuclides.

The separation of REE from their minerals is only possible by the use of strong chemical separation methods and ion exchangers. For one thing there exist α-emitters too and for the other thing the use of sodium hydroxide solution (NaOh) and concentrated sulfuric acid (H2SO4) is not hazard-free. They can cause side effects and tissue damage when getting in contact or further ingesting them. Consequences can be irritation of the skin, irritation of the gastro intestinal or pulmonal tract, right up to kidney damage.

Also residues which arise during the first working steps of REE-processing, are subjected to safety regulations because there is still a little chance of contaminate the environment. Deposits which contain residues with a long high half-life period lead to a higher radiation burden of 0.02 mSv a year in the vicinity

– in comparison the natural radiation exposure for a single person amounts 4.61 mSv in Austria, whereby an additional exposure up to 1 mSv is reasonable.