Vorkommen und Umweltverhalten von Radioaktivitätsträgern in Bergbaurückständen verschiedenen Alters

Abundance and environmental impact of radionuclides in mining waste of different age




Dr. P. Schreck
Prof. Dr. Walter Gläßer

Institut für Geophysik und Geologie (IfGG), Leipzig
PD Dr. Hermann Kupsch
Institut für Interdisziplinäre Isotopenforschung (IIF), Leipzig

 

Hintergrund und Zielstellung:


Im Rahmen dieses von 2001 bis 2003 durchgeführten Kooperationsprojekts zwischen dem IfGG und dem IIF wurden verschieden alte Rückstandshalden des Metallbergbaus gammaspektrometrisch, geochemisch und mineralogisch untersucht. Weiterhin kamen abbildende Verfahren zur Lokalisierung und Identifizierung der Strahlungsträger zum Einsatz, so Kontaktautoradiographie, Phosphorimager, Mikroimager sowie Röntgendiffraktometrie. Gegenstand der Untersuchungen waren eine frühmittelalterliche Berge- und Schlackenhalde des Kupferschieferbergbaus (ca. 1200, Wimmelburg) im Mansfelder Land, eine spätmittelalterliche Schlackenhalde des Silberbergbaus (ca. 1550, Halsbach) im Erzgebirge und eine frühneuzeitliche Schlackenhalde der Kupfergewinnung (ca. 1890, Eckardshütte) bei Hettstedt im östlichen Harzvorland. Die Schwerpunkte der Projektarbeiten lagen auf der Ermittlung und Darstellung der Gesamtstrahlenbelastung der Halden, der Identifizierung der Strahlungsträger und der realitätsnahen Einschätzung der Umweltgefährdung durch diese Halden. Die folgenden Ergebnisse wurden ermittelt:



Die drei untersuchten Halden unterscheiden sich deutlich in ihrer Strahlungsemission:
Während auf der Halde Wimmelburg Durchnittswerte der Ortsdosisleistung (ODL)
von 0,36 _Sv/h gemessen wurden, betrugen diese auf der Halde Halsbach 0,79 _Sv/h und bei Eckardshütte 1,51 _Sv/h.


Anhand von Aufnahmen mit dem Phosphor/Microimager stellte sich heraus, dass sich die laterale Radionuklidverteilung in den Haldenmaterialien deutlich unterscheidet: Im Kupferschiefer ist Uran punktuell angereichert und liegt gebunden an die kohlige Substanz, an Sulfidminerale und schliesslich an fossile Einschlüsse (Fische) vor. Alte Schlacke zeigt eine inhomogene Verteilung der Radioaktivitätsträger, die Fliesstexturen folgt. Diese Schlacke ist teilweise bereits rekristallisiert. In der neuzeitlichen Schlacke sind die radioaktiven Partikel im Glasanteil hingegen homogen verteilt..

Obwohl von den Schlackehalden die höchste Strahlungsemission ausgeht, ist die Bindung der Radioaktivitätsträger äusserst stabil (Uran und Radium in der Glasphase). Selbst alte Schlacken zeigen kaum Korrosionserscheinungen. Die Schlacke kann somit über den betrachteten Zeitraum als verwitterungsresistent angesehen werden. Der Kupferschiefer hingegen unterliegt als Ganzes der Verwitterung, blättert auseinander, Sulfidminerale werden oxidiert, die kohlige Substanz zerstört und das Uran freigesetzt. Von den Kupferschieferhalden geht somit im Hinblick auf Radioaktivitätsträger die grössere Umweltgefährdung aus. .

Für alle untersuchten Halden ist die Nutzung einzuschränken und die Zugänglichkeit zu begrenzen. Von den drei untersuchten Halden ist eine (Halsbach) mittlerweile vollständig abgedeckt und begrünt; die Halden Wimmelburg und Eckardshütte jedoch sind weiterhin zugänglich. Hier sollte zumindest bei der Halde der Eckardshütte eine Absperrung vorgesehen werden..

 

Schliff
Radionuklidverteilung in einem Schlackedünnschliff, sichtbar gemacht mit dem „Micro-Imager“ der Firma Zinsser Elektronik