Aeroradiometrie

BGR Hubschrauber in der Hadelner Marsch Quelle: BGR

In der Aeroradiometrie wird die natürliche Radioaktivität (Gammastrahlung) der oberflächennahen Gesteine und Böden eines Messgebietes bestimmt. Die Messungen erfolgen mit einem Gammastrahlen-Spektrometer vom Flugzeug oder Hubschrauber aus. Aus den Messungen lassen sich Aussagen über Gesteins- und Bodeneigenschaften, insbesondere ihren Gehalt an natürlichen Radionukliden machen. Bei den natürlichen Radionukliden handelt es sich hauptsächlich um die Elemente Kalium, Uran und Thorium. Diese finden sich in Mineralien verschiedener Krustengesteine in unterschiedlichen Konzentrationen, z.B. in Granit, Gneis, Tonschiefer und Basalt, sowie in deren Verwitterungsprodukten. Eine Befliegung mit dem Gammastrahlen-Spektrometer liefert Informationen über die Verteilung der Radioelemente an der Erdoberfläche und ist ein wichtiges Hilfsmittel zur geologischen Kartierung. Die Ergebnisse werden in Form von Karten für die Gesamtstrahlung sowie für die Gehalte an Kalium, Uran und Thorium dargestellt.

Prinzipskizze der Gamma-Spektrometrie

Der Detektor für die Gammastrahlung besteht aus großen Natriumiodid-Kristallen, die beim Eintreffen von Gammaquanten schwache Lichtimpulse emittieren. Je nach strahlendem Element besitzen die Impulse ein charakteristisches Energieniveau (gemessen in Mega-Elektronenvolt, MeV), welches durch im Detektor eingebaute Photovervielfacherröhren für jeden Zählimpuls bestimmt wird.

Das von der BGR eingesetzte System besteht aus einem Paket von fünf Kristallen mit insgesamt 21 Liter Volumen und etwa 100 kg Gewicht. Der Detektor und die zugehörige Auswerteelektronik sind im BGR-Hubschrauber eingebaut. Das System zeichnet pro Sekunde ein komplettes Gammaspektrum mit 255 Kanälen im Bereich von 0 bis 3 MeV auf.

In der Datenprozessierung werden die aufgezeichneten Gamma-Spektren in Gehalte an Kalium (in %), Uran und Thorium (in ppm) an der Erdoberfläche umgerechnet. Im Sommer 2013 wurde das über Jahrzehnte erfolgreich eingesetzte System vom Typ GR-820 durch ein modernes Spektrometer vom Typ RS-500 mit Kristalldetektor RSX-5 ersetzt.

Anwendungen:

Messungen der natürlichen Radioaktivität über Ackerflächen. z. B. bei Messeinsätzen bei Münster, Bonn und Speyer sowie in der Eifel zwischen Düren und Simmerath.