Angebote für Abschlussarbeiten – Institut für Radioökologie und Strahlenschutz

Bachelorarbeiten

Auswertung von Anemometermessungen an der Schachtanlage Asse

In der Schachtanlage Asse wurde durch eine Erkundungsbohrung ein nicht befahrbarer Bereich des Grubengebäudes gastechnisch zugänglich, wo ein vom bewetterten Grubengebäude abweichender Luftdruck gegeben ist. In diesen Hohlraum wurde kontrolliert eine mittels Anemometer gemessene Menge an Atmosphäre zugegeben. Aufgezeichnet wurden die zeitlichen Verlaufskurven der Stoffmenge und des barometrischen Drucks sowie weitere Parameter. Weitere Messungen unter Beteiligung des Kandidaten sind möglich, Gestaltungsmöglichkeit auch denkbar. Neben der Berechnung von Hohlraumvolumina ist das generelle Ziel ein tieferes Verständnis der Hohlraumstruktur und der atmosphärischen Wegsamkeiten.

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Präsenzanteil Asse: 20 %

Voraussetzungen:

Kandidat*in (m/w/d) sollte beherrschen
Klassische Thermodynamik, Elemente Differentialgleichungen
Keine Angst vor Auswerteumgebungen und Scriptsprache
Programmieren von Vorteil z.B. Python, Java, Mathlab, Mathematica, R, Root
Bereitschaft, auch mit MS-Officesoftware zu arbeiten, ggf. LaTeX, Linux

Geeignet für: Bachelor Physik oder Bachelor Physik Lehramt

Start: jederzeit

Bewerbungen bitte an:

Prof. Clemens Walther
walther@irs.uni-hannover.de
Tel.: 0511 762 3312

bei inhaltlichen Fragen:

Dr. Klaus Föhl
klaus.foehl@bge.de
Tel.: 05336 89-2179

Bestimmung von Umrechnungsfaktoren von natürlich vorkommenden Radionukliden für in der Praxis verwendete Oberflächenkontaminationsmonitore

Zum Nachweis einer flächenbezogenen Aktivität in Höhe des Wertes einer Oberflächenkontamination bzw. eines effektiven Kontaminationswertes werden in der Regel Proportionalitätszählrohre bzw. dünnschichtige Plastik-Szintillationsdetektoren eingesetzt. Mit diesen Messsystemen wird die Strahlungsaktivität auf der Oberfläche von Gegenständen in Impulsen pro Sekunde (IPS) gemessen. Wenn das für die Strahlungsaktivität verantwortliche Radionuklid bekannt ist, können Flächenaktivitäten in Bq je Flächeneinheit (i. d. R. Bq/cm²) umgerechnet werden.

Beschreibung
Der nuklid-, aber auch gerätespezifische Umrechnungsfaktor ist in vielen Standardgeräten gespeichert. Die Umrechnung basiert auf Kalibrierfaktoren, die für jedes Radionuklid ermittelt werden müssen. Sie hängen nuklidspezifisch von

der Strahlungsart,

der Strahlungsenergie und

dem Zerfallsschema des jeweiligen Nuklids

sowie gerätespezifisch von

der Detektorempfindlichkeit,

der Messgeometrie und

der Selbstabsorption in der Strahlungsquelle

ab.

Übliche Messeinsätze sind Oberflächenkontaminationsmessungen für die Freigabe von mobilen und immobilen Gegenständen, die möglicherweise mit radioaktiven Stoffen kontaminiert sind. Für die handelsüblichen Monitore gibt es entsprechende Umrechnungsfaktoren für künstliche Radionuklide,

und die spezifische Oberflächenaktivität in Bq cm^-2 kann über die gemessene Impulsrate in s^-1 direkt ermittelt werden. Für natürlich vorkommende Radionuklide liegen diese Daten allerdings noch nicht qualitätsgesichert vor. Ausnahmen gibt es für einzelne Gerätetypen wie beispielsweise für Hand-Fuß-Kontaminationsmessgeräte (Bericht "Erfassung von Personenkontaminationen in Höhe der Grenzwerte der Flächenkontamination nach Anlage IX StrlSchV ..." des Forschungszentrums Jülich; 2578, September 1992, ISSN 0366-0885).

Das Ziel der Bachelorarbeit ist die Ermittlung von Umrechnungsfaktoren bei der Anwendung von Standardmessgeräten (z. B. CoMo170, LB124) mindestens für die natürlich vorkommenden Radionuklide (U-238+, Ra‑226+, Pb‑210+, Ra-228+, Th‑228+). Die Aufgabenstellung wird wie folgt gegliedert:

Literaturrecherche zu gängigen Methoden zur Messung von Oberflächenkontaminationen mit Proportionalitätszählrohren/ dünnschichtigen Plastik-Szintillationsdetektoren

Erarbeiten einer methodischen Herangehensweise für die Ermittlung der Umrechnungsfaktoren für natürlich vorkommende Radionuklide

Herstellen von geeigneten Kalibrierpräparaten (evtl. nur Nuklidgemische aus NORM-Proben möglich; die Materialien können teilweise von NCC zur Verfügung gestellt werden; Beschreibung der Präparate (Strahlungsarten, Strahlungsenergien, Zerfallsschema)

Auswahl und Charakterisierung der verwendeten Messtechnik

Praktische Ermittlung der nuklidspezifischen Umrechnungsfaktoren

Qualitätssicherung; Ermittlung der geräte- und präparatspezifischen Messunsicherheiten
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Laboranteil: 75%

Voraussetzungen: Vorlesungen: Physik IVA: Kernphysik, SuR sowie Strahlenschutzpraktikum

Geeignet für: Bachelor Physik, Bachelor Chemie, Fächerübergreifender Bachelor

Vergütung: Möglich

Start: jederzeit

Kontakt:

Prof. Clemens Walther (walther@irs.uni-hannover.de)

Dr. Klaus Flesch (Klaus.flesch@nuclear-cc.de), Nuclear Control & Consulting GmbH/Niederlassung Braunschweig

Veränderung der Risikowahrnehmung in Bezug auf ionisierende Strahlung durch Messung von Radioaktivität in Umwelt- und Alltagsproben

Radioaktivität in Alltag und Umwelt ist ein für viele Menschen weitgehend unbekanntes oder zumindest nur diffus greifbares Problem, was dazu führt, dass Laien die Gefahren (und Quellen) von Radioaktivität häufig falsch einschätzen. Im Rahmen von Schulbesuchen, sowie bei öffentlichen Veranstaltungen bietet das IRS häufig ‚hands-on‘ Einheiten zur Messung von Radioaktivität in Alltags- und Gebrauchsgegenständen. Diese Messungen führen Regelmäßig zu „a-ha“ Erlebnissen, indem Sie das Phänomen Radioaktivität erfahrbar machen.

Beschreibung

Spannend wäre es die Effekte in der Wahrnehmungsänderung (vor und nach der Unterrichtseinheit) mit einem geeigneten Verfahren zu messen, beispielsweise über die Entwicklung geeigneter Fragebögen vor und nach Durchführung der Unterrichtseinheit. Teil der Arbeit wäre des Weiteren die Durchführung der Unterrichtseinheiten in Schulen (oder auf öffentlichen Veranstaltungen) zu begleiten und die erhobenen Daten im Anschluss qualitativ und quantitativ auszuwerten.
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Laboranteil: ca. 1 % Schulbesuche + Literatur-/Büroarbeit

Voraussetzungen (idealerweise): Physik IVA: Kernphysik, SuR sowie Strahlenschutzpraktikum

Geeignet für: Fächerübergreifender Bachelor, Master Lehramt

Start: ab sofort

Bewerbungen bitte an

Prof. Dr. Clemens Walther
walther@irs.uni-hannover.de
Tel.: 0511 762 3312

bei inhaltlichen Fragen:

Dr. Wolfgang Schulz
schulz@irs.uni-hannover.de
Tel.: 0511 762 17912

Kalibration von und Messung durch ein handgehaltenes Röntgenfluoresezenzspektrometer für die semi-quantitative Element-Bestimmung historischer Farbpigmente

Historische Farbpimente enthalten häufig Schwermetalle, deren Verwendung in der heutigen Zeit als problematisch eingestuft wird. Besonders problematisch sind aufgrund ihrer hohen Toxizität bei Kontakt mit Wasser Arsen-haltige Farbstoffe, wie sie besonders im 18. und 19. Jh für lichtbeständige Grüntöne verwendet wurden. Bibliotheken mit einem großen Bestand von Büchern aus dieser Zeit stehen daher vor dem Problem ihre Bestände entsprechend überprüfen und hinsichtlich der Gefährdung beurteilen zu müssen.

Eine Möglichkeit diesen Nachweis zu führen besteht in der Verwendung der handgehaltenen Röntgenfluoreszenzspektrometrie, da diese innerhalb weniger Sekunden zerstörungsfreier Messzeit das Vorkommen von Arsen nachweisen oder ausschließen kann. Der (semi-quantitative) Nachweis von Arsen und anderen Schwermetallen in Farbpigmenten, ist jedoch aufgrund von Linienüberlagerungen und der starken Abhängigkeit von der Proben-/ und Messgeometrie nicht trivial.

Beschreibung

Im Rahmen der Abschlussarbeit soll daher eine umfassende Kalibration des Messgerätes auf eine zu entwickelnde standardisierte Messmethode erarbeitet und validiert werden. Im Vordergrund steht dabei der Zuverlässige Ausschluss von Arsen durch die Messmethode. Des Weiteren ist die Entwicklung einer geeigneten Kalibration für die Bestimmung der weiteren enthaltenen Schwermetalle wünschenswert.

Hierfür besteht eine Kooperation mit der Technischen Universitätsbibliothek.
Weitere Informationen

Laboranteil: Laborantiel 60% (Teils am IRS, teils in der TIB)

Voraussetzungen (idealerweise): Physik IVA: Kernphysik, SuR sowie Praktikum am IRS

Pflichtliteratur:
sites.udel.edu/poisonbookproject/

Geeignet für: Master Chemie, Physik
Start: ab sofort

Bewerbungen bitte an

Prof. Dr. Clemens Walther
walther@irs.uni-hannover.de
Tel.: 0511 762 3312

bei inhaltlichen Fragen:

Dr. Wolfgang Schulz
schulz@irs.uni-hannover.de
Tel.: 0511 762 17912

Charakterisierung eines Festkörperszintillations-Detektors (LaBr₃, CeBr₃, SrI₂)

Die Inhalation des radioaktiven Edelgases Radon und seiner Folgeprodukte stellt – nach dem Rauchen – das größte Risiko dar, an Lungenkrebs zu erkranken. Die EU hat dieses Risiko in den Basic Safety Standards adressiert. In Deutschland erfolgt die Umsetzung des Schutzes vor Radon durch das Strahlenschutzgesetz und die nachgeordnete Verordnung. So wird daraufhin gewirkt, dass die Radon-222 Aktivitätskonzentration in Wohnhäusern im Mittel 300 Bq/m³ nicht überschreitet.

Beschreibung

Im Rahmen des EMPIR Projekts (European Metrology Programme for Innovation and Research) MetroRADON werden an der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt neuartige Quellen zur Erzeugung konstanter Radonatmosphären für den Bereich < 300 Bq/m³ entwickelt. Dafür wird Radium-226 in einer solchen physikalisch-chemischen Beschaffenheit verwendet, dass Radon-222 in einer bekannten und konstanten Rate emaniert.
Um die Stabilität der neu entwickelten Emanationsquellen zu gewährleisten, wird zusätzlich ein online Messsystem implementiert, dass es erlaubt die Emanation von Radon aus der Quelle kontinuierlich zu überwachen. Dies geschieht auf der Basis gamma-spektrometrischer Messungen.
Ziel der angebotenen Bachelorarbeit ist es, das Ansprechvermögen eines Szintillators durch eine Kombination aus Monte-Carlo-Simulation (GEANT 4) und Messungen zu charakterisieren. Zusätzlich soll der Untergrund in verschiedenen Umgebungen gemessen werden.
Anschließend soll aus den generierten Ergebnissen berechnet werden, wie effizient – unter Berücksichtigung der ISO 11929 – das vorgegebene Nachweisverfahren mit dem jeweiligen Detektor unter gegebenen Voraussetzungen (z.B. limitierte Messzeit, verschiedene Messgeometrien) ist. Aus diesen Daten kann eine optimale Messgeometrie unter Berücksichtigung von Praktikabilität und Umsetzbarkeit ermittelt werden.
Da die experimentelle Arbeit an der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt, Braunschweig durchgeführt werden soll, ist eine Anstellung als Werkstudent für 2 Monate mit Vergütung möglich.
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Laboranteil: 35%
Publizierbarkeit: 80%

Voraussetzungen:

6. Semester B.Sc., Grundvorlesung und Laborpraktikum Strahlenschutz

Geeignet für: B.Sc. Phys.

Start: jederzeit

Masterarbeiten

Entwicklung einer einfachen und schnellen Methode zum Nachweis von Tritium und anderen Radionukliden in Umweltproben

Im Rahmen des Projektes TRANSENS soll für ein mobiles LSC-Gerät (Triathler) eine möglichst einfach zu beherrschende und schnelle Methode zur Bestimmung von Gesamt-Beta, sowie nach Möglichkeit von ³H in Umweltproben entwickelt werden. Hieran anschließend soll die Methode hinsichtlich charakteristischer Grenzen (Stichwort: Nachweisgrenze) charakterisiert und gegebenenfalls optimiert werden, sowie eine Anleitung zur reproduzierbaren Durchführung der Messung durch Laien entwickelt werden.

Weitere Informationen

Übersicht:

Die Analytik von reinen beta-Strahlern im Allgemeinen - und hier in besonderem Maße vom niederenergetischen Tritium - stellt eine der größten Herausforderungen in der radiochemischen Routineanalytik dar. Die Gründe hierfür liegen zum einen in der geringen Reichweite (insbesondere niederenergetischer) beta-Strahlung und zum anderen in der nicht-monoenergetischen Natur der Emission in Folge des beta-Zerfallsprozesses. Das hierbei emittierte Energiespektrum der Elektronen ist im Allgemeinen – anders als bspw. in der alpha- oder Gamma-Analytik – gleichzeitig immer nur für ein einziges Radionuklid auswertbar, weshalb dieses vor einer Messung mit bspw. LSC chemisch sehr aufwendig von allen weiteren Strahlern abgetrennt werden muss.

Hierdurch ist die heutzutage routinemäßig durchgeführt beta-Analytik – mit ihren hervorragenden Nachweisgrenzen! - im Allgemeinen für Laien ohne ausgewiesene Laborexpertise und ein gut ausgerüstetes Messlabor praktisch unzugänglich. Diese müssen sich folglich bei der Bewertung der Umweltkontamination in Ihrer Umwelt vollständig auf die Aussage von Experten und Behörden verlassen. Im Rahmen des Projektes TRANSENS versuchen wir Bürgerinnen und Bürger möglichst direkt in Messungen zur Radioaktivität in Ihrer Umwelt einzubeziehen. Während dies für die Gamma-Analytik bereits möglich ist, soll im Rahmen dieser Abschlussarbeit ausgelotet werden, ob mittels eines mobilen, vergleichsweise kostengünstigen Flüssigszintillationsgerät Messungen auch für Laien weitgehend selbstständig durchführbar gemacht werden können. Insbesondere stellt sich die Frage wie Umweltproben mit möglichst geringem Aufwand und Laborequipment aufbereitet werden können und ob es gelingt mit diesen Methoden Nachweisgrenzen zu erreichen, die immer noch deutlich unterhalb der als kritisch anzusehenden Grenzwerte für Tritium (sowie Gesamt beta/alpha) in der Umwelt liegen.

Weitere Informatione:
Laboranteil: 70%
Publizierbarkeit: 80%

Voraussetzungen:
6. Semester B.Sc., Grundvorlesung und Laborpraktikum Strahlenschutz

Start: ab sofort

Modellierung von Druckverlaufskurven an der Schachtanlage Asse

Eine bestehende einfache Modellierung des Luftdruckzeitverlaufs durch Differentialgleichungen soll erweitert werden. In der Schachtanlage Asse sind Hohlräume in nicht befahrbaren Bereichen des Grubengebäudes durch Erkundungsbohrungen erschlossen. Durch Messungen des Differenzdrucks zum befahrbaren Grubengebäude hin und auch Absolutdruckmessungen wird der zeitliche Verlauf des barometrischen Drucks aufgezeichnet.

Mögliche Aspekte sind realistischere Strömungsmodellansätze, zusätzliche Eingangsparameter sowie die gezielte Auswahl und eventuell Generierung von Signaturen im barometrischen Druckverlauf unter Tage.

Allgemeines Ziel ist ein Verständnis der atmosphärischen Hohlraumstruktur.

Weitere Informationen

Präsenzanteil Asse: 20 % mindestens

Voraussetzungen:
Kandidat (m/w/d) sollte beherrschen:
Differentialgleichungen, klassische Thermodynamik, ggf. Strömungslehre
Programmierkenntnisse z.B. Python, Java, C++, shellscript, Mathlab, R, Root
Keine Angst vor Auswertealgorithmen und Optimierungsrechnungen
Bereitschaft auch mit MS-Officesoftware zu arbeiten, ggf. LaTeX, Linux

Geeignet für: Master Physik

Start: ab sofort

Bewerbungen bitte an:

Prof. Dr. Clemens Walther
walther@irs.uni-hannover.de
Tel.: 0511 762 3312

bei inhaltlichen Fragen:

Dr. Klaus Föhl
klaus.foehl@bge.de
Tel.: 05336 89-2179

Gasmessungen und deren Auswertung an der Schachtanlage Asse

In der Schachtanlage Asse kann die Atmosphäre von unzugänglichen Teilen des Grubengebäudes durch Erkundungsbohrungen beprobt werden. Neue Gasmessanlagen ermöglichen das kontinuierliche Monitoring von Anteilen dieser Atmosphäre, ergänzt durch die Messung physikalischer Parameter. Darüber hinaus werden punktuell Gasbeutelproben genommen für Analysen auf radioaktive Gase und eine umfassendere chemische Zusammensetzung. Der Kandidat soll am praktischen Einsatz der Geräte vor Ort mit beteiligt sein. Die als Zeitreihen gemessenen Rohdaten sind auszuwerten, untereinander sowie mit externen Datensätzen (z.B. Wetterdienstdaten) zu kombinieren.

Weitere Informationen

Präsenzanteil Asse: 20-40 % mindestens

Voraussetzungen:
Kandidat*in (m/w/d) sollte beherrschen:
Grundkenntnisse der Thermodynamik und Anorganischen Chemie
Kenntnis von Programmiersprache z.B. Python, Java, C++, shellscript, Linux
Berührung mit Auswerteumgebungen z.B. Mathlab, Mathematica, R, Origin
Bereitschaft auch mit MS-Officesoftware zu arbeiten, ggf. LaTeX

Geeignet für: Master Physik, ggf. auch Master Physik Lehramt oder Bachelor Physik

Start: Ab Frühjahr 2022

Bewerbungen bitte an:

Prof. Dr. Clemens Walther
walther@irs.uni-hannover.de
Tel.: 0511 762 3312

bei inhaltlichen Fragen:

Dr. Klaus Föhl
klaus.foehl@bge.de
Tel.: 05336 89-2179

Technik für Gasprobenahme an der Schachtanlage Asse

In der Schachtanlage Asse werden Einlagerungskammern durch ein Erkundungs- und Messprogramm untersucht, zusätzlich sind Hohlräume in nicht befahrbaren Bereichen des Grubengebäudes durch Bohrungen zugänglich. Aus diesen Bereichen sind mittels mehrerer Methoden Proben auch von Gasen zu nehmen.

Hierzu sollen verschiedene Techniken eingesetzt werden, welche jede ihre eigene auf den jeweiligen Einsatzzweck zugeschnittene Probennahmesonde erfordert. Der Kandidat wird in die Konzeption, Konstruktion und, sofern die Zeit reicht, auch in den Einsatz dieser Gerätschaften mit eingebunden.

Weitere Informationen

Präsenzanteil Asse: 30 %

Voraussetzungen:
Kandidat*in (m/w/d) sollte beherrschen:
Grundkenntnisse Thermodynamik, Anorganische Chemie, Radioaktivität
Bereitschaft, sich in die technische Konstruktion zu begeben, ggf. CAD
Berührungspunkte mit Gesetzen und Genehmigungsvorschriften
Bereitschaft auch mit MS-Officesoftware zu arbeiten, ggf. LaTeX, Linux

Geeignet für: Master Physik

Start: ab sofort

Bewerbungen bitte an:

Prof. Dr. Clemens Walther
walther@irs.uni-hannover.de
Tel.: 0511 762 3312

bei inhaltlichen Fragen:

Dr. Klaus Föhl
klaus.foehl@bge.de
Tel.: 05336 89-2179

Studien- und Abschlussarbeiten