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Analysis of isotopic uranium and plutonium ratios in the ocean by accelerator mass spectrometry
Andreas Wiederin
Art der Arbeit
Diplomarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Physik
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Lehramtsstudium UF Physik UF Mathematik
Betreuer*in
Robin Golser
DOI
10.25365/thesis.63435
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-21748.19106.836664-0
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Die Umweltkonzentrationen von 239Pu, 240Pu und die Isotopenverhältnisse 239Pu/240Pu, 236U/238U und 233U/236U in Meerwasserproben von zwei Positionen und in verschiedenen Tiefen im Nordostpazifik wurden in der VERA AMS Anlage in Wien analysiert. Alle für die vorliegende Studie gemessenen 240Pu/239Pu Verhältnisse sind mit einer Kombination aus globalem Fallout mit einem Isotopenverhältnis von 0.178+/-0.014 (Krey et al. 1976) und troposphärischem Fallout von den Pacific Proving Grounds mit Verhältnissen im Bereich von 0.24 bis 0.34 (Buesseler 1997) kompatibel. Das Tiefenprofi der Station CL-21 weist anstelle des typischen Maximums in einigen Hundert Metern Tiefe nahezu konstante 239Pu und 240Pu -Konzentrationen ab einer Tiefe von 800m auf.
Die komplexe Bathymetrie mit markanten Seebergen, aktiven Unterwasservulkanen und die hohe seismische Aktivität in der Region könnten den vertikalen Plutoniumfluss beeinflussen, insbesondere durch erhöhte Konzentrationen von biogenen und anderen Partikeln, die das partikelreaktive Plutonium an sich binden.
Die 236U/238U Tiefenprofile haben ihr Maximum nahe der Oberfläche, gefolgt von einer stetigen Abnahme mit der Tiefe. Die 233U/236U Tiefenprofile von den Stationen CL-21 und CL-20 in der vorliegenden Arbeit sind die ersten, die jemals für eine Ozeanwassersäule erstellt wurden. Die gemessenen Uranverhältnisse passen zu einer annähernd konstanten 238U-Konzentration in der Wassersäule, während der anthropogene Einfluss wie erwartet mit der Tiefe abnimmt.
Die Isotopenverhältnisse an beiden Stationen sind kompatibel mit den in (Hain et al. 2020) Veröffentlichten für globales Fallout der Kernwaffentests und stützen die Hypothese großer thermonuklearer Waffentests als Hauptquellefür 233U im Pazifik.
Abstract
(Englisch)
The environmental concentrations of 239Pu, 240Pu and the isotopic ratios 236U/238U
and 233U/236U in seawater samples from various depths at two locations in the eastern North Pacific were analyzed at the VERA AMS facility in Vienna. All 240Pu/239Pu ratios measured
for the present study were compatible with a combination of global fallout with
an isotopic ratio of 0.178+/-0.014 (Krey et al. 1976) and tropospheric fallout from
the Pacific Proving Grounds with ratios in the range of 0.24 to 0.34 (Buesseler
1997). The depth profile from station CL-21 exhibits almost constant 239Pu, 240Pu concentrations below 800m depth instead of the subsurface maximum typical for open seawater. The complex seafloor topography with prominent seamounts, active underwater volcanoes, and the high seismic activity in the region may influence the vertical flux of plutonium most likely by through scavenging by increased concentrations of biogenic and other particulate matter.
The 236U/238U depth profiles show a maximum near the surface, followed by a
steady decrease with depth. The 233U/236U depth profiles from stations CL-21
and CL-20 in the present study are the first ever obtained for an ocean water
column. The isotopic uranium ratios measured are consistent with decreasing influence of the anthropogenic isotopes 233U and 236U with depth and a constant 238U concentration in the whole water column. The ratios at both stations are compatible to those published in (Hain et al. 2020) for global fallout and support the hypothesis of large thermonuclear weapons tests as the main source for 233U in the Pacific Ocean.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
Accelerator Mass Spectrometry 239Pu 240Pu 240Pu/239Pu 236U/238U 233U/236U Environmental samples Northeastern Pacific Ocean Depth Profiles Actinide chemistry
Schlagwörter
(Deutsch)
Beschleuniger-Massenspektrometrie 239Pu 240Pu 240Pu/239Pu 236U/238U 233U/236U Umweltproben Nordost-Pazifik Tiefenprofile Aktiniden-chemie
Autor*innen
Andreas Wiederin
Haupttitel (Englisch)
Analysis of isotopic uranium and plutonium ratios in the ocean by accelerator mass spectrometry
Paralleltitel (Deutsch)
Analyse von Isotopenverhältnissen für Uran und Plutonium im Ozean mittels Beschleuniger-Massenspektrometrie
Publikationsjahr
2020
Umfangsangabe
vii, 136 Seiten : Illustrationen, Diagramme
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Robin Golser
AC Nummer
AC16149035
Utheses ID
56269
Studienkennzahl
UA | 190 | 412 | 406 |