Protactiniumgenerator

Hier (https://stoppi-homemade-physics.de/radioaktivitaet/ionisationskammern/) habe ich gezeigt, wie man mit einer einfachen Ionisationskammer die sehr kurze und damit für den Physikunterricht besonders geeignete Halbwertszeit von Radon-220 bestimmen kann.

Mit dem sog. Protactiniumgenerator steht uns eine zweite Variante mit angenehm kurzer Halbwertszeit zur Verfügung. Protactinium-234 ist Teil der Uran-238 Zerfallsreihe und ein Betastrahler (E = 2.271 MeV) mit einer Halbwertszeit von nur 70 Sekunden.

Für 20 ml fertige Lösung benötigt man folgende Chemikalien/Teile:

  • 1 g Uranylnitrat
  • 3 ml (destilliertes) Wasser
  • 7 ml konzentrierte Salzsäure (37%ig, 12 molar)
  • 10 ml Methylisobutylketon oder 10 ml Isoamylacetat
  • 20 ml Polypropylengefäß
  • einen Geigerzähler für Betastrahlen

Das Uranylnitrat habe ich aus den USA von United Nuclear bezogen: https://unitednuclear.com/index.php?main_page=product_info&cPath=16_17_69&products_id=1334

Dabei ist für 20 ml fertige Lösung wie folgt vorzugehen:

  • 1 g Uranylnitrat in 3 ml Wasser auflösen
  • dann langsam 7 ml Salzsäure (37% Konzentration) dazugeben
  • zu dieser Lösung 10 ml Methylisobutylketon oder Isoamylacetat hinzuschütten
  • vor jeder Messung ausgiebig schütteln, damit das Protactinium sich im Methylisobutylketon löst

 

In den letzten Tagen habe ich mich nun dem Protactiniumgenerator gewidmet und die noch fehlende Salzsäure (30-33% Konzentration) besorgt. Hier nochmals die sehr einfache Anleitung für 30 ml fertige Lösung:

  • Zuerst löst man bei Verwendung von 30-33%iger Salzsäure 2 g Uranylnitrat in 3 ml Wasser. Ich habe destilliertes Wasser verwendet
  • Danach schüttet man langsam und vorsichtig 12 ml konzentrierte Salzsäure mit 30-33% Konzentration hinzu
  • Zuletzt kommen noch 15 ml Methylisobutylketon oder 15 ml Isoamylacetat dazu
  • Den 30 ml – Behälter aus Polypropylen verschließt man dann gut und sichert ihn gegebenenfalls noch mit Schrumpfschlauch

Das Uranylnitrat löst sich sehr gut in Wasser:

Hier habe ich bereits die Salzsäure hinzugefügt:

Man erkennt auf dem Bild sehr schön die beiden Schichten. Oben das Methylisobutylketon und unten die Salzsäure mit dem gelösten Uranylnitrat:

Hier die Zählraten für eine vertikale bzw. horizontale Ausrichtung des Geiger-Müller-Zählrohrs. Man erhält schöne Zerfallskurven mit einer Halbwertszeit um die 70 Sekunden:

 

Das Youtube-Video reiche ich noch nach…