Projekt 07162/01

Anwendung einer neuen, einheitlichen Meßmethodik für die routinemäßige Langzeitbestimmung von Radon und Radon-Zerfallprodukten unter Feldbedingungen

Projektdurchführung

ALTRAC Radon-Meßtechnik
Dorothea-Viehmann-Str. 28
12524 Berlin

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Die Bestimmung der Aktivitätskonzentrationen von Radon (Rn) in der Raum-, Frei- und Bodenluft und von Radon-Zerfallsprodukten (RnZP) in der Atemluft erfolgt in der Praxis auf der Grundlage einer Vielzahl von Meßgeräten/Dosimetern, die in der Regel auf verschiedenen Meßprinzipien basieren. Unterschiede zwischen den einzelnen Meßergebnissen bis zum Faktor 2 und darüber sind keine Seltenheit. Mit dem Ziel der Erarbeitung einer einheitlichen meßtechnischen Basis für die Bestimmung von Rn in den o. g. Medien mit nur einer technischen Ausführungsform eines Dosimeters sowie dem Nachweis der Möglichkeit der passiven Bestimmung von RnZP mit einem personengebundenen Dosimeter sollte eine Marktdurchdringung erreicht werden.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDurch vergleichende Messungen mit zeitauflösenden elektronischen Referenzmeßgeräten wurden Doppelkammerdosimeter in ausgewählten Objekten des Bergbaus und der Wasserwirtschaft verschiedensten Bedingungen ausgesetzt. Zu den untersuchten Meßobjekten gehören 26 Schaubergwerke, fünf Wasserwerke und zwei Radon-Bäder. Die Expositionszeit betrug 12x1 Monat, wobei jeweils fünf Dosimeter parallel an einem Standort exponiert wurden. Ziel dieser Messungen war die Ermittlung der Varianz der Meßergebnisse der Dosimeter untereinander, sowohl im Bereich der Nachweisgrenze als auch in der Nähe der oberen Meßgrenze. In 15 der o. g. Objekte erfolgten Vergleichsmessungen mit elektronischen Referenzmeßgeräten über einen Zeitraum von vier Wochen mit dem Ziel der Überprüfung der Meßsicherheit der Doppelkammerdosimeter. In diesem Zusammenhang sollten auch der Einfluß von signifikanten Schwankungen der Aktivitätskonzentrationen von Rn und RnZP, des weiteren der Einfluß des freien Anteils an RnZP sowie des Gleichgewichtsfaktors auf den Meßeffekt von ALTRAC-Dosimetern untersucht werden. Die Vergleichsmessungen erfolgten über einen Zeitraum von vier Wochen. Darüber hinaus wurde die Praktikabilität der ALTRAC-Diffusionskammer zur Bestimmung von Rn in den o. g. Medien untersucht.


Ergebnisse und Diskussion

Bei dem in der Bundesrepublik Deutschland geltenden Grenzwert für die Exposition infolge kurzlebiger RnZP von 8×1010 MeVh/m³, entsprechend 2000 Betriebspunktstunden, kann die Meßunsicherheit für das Doppelkammerdosimeter bei ortsdosimetrischen Messungen mit einer Mindestexpositionszeit von vier Wochen mit kleiner ± 35% angegeben werden. Dieses Ergebnis kann für alle untersuchten Bergwerke mit natürlicher Bewetterung verallgemeinert werden. In denjenigen Anlagen der Wasserwirtschaft, wo der freie Anteil an RnZP 10% übersteigt, erhöht sich auch die Meßunsicherheit. Bei personen-dosimetrischen Messungen in Bergwerken kann die Meßunsicherheit mit kleiner Faktor 2 angegeben werden. Aufgrund der insbesondere im Rahmen der Personendosimetrie nicht zufriedenstellenden Er-gebnisse wurden konkrete Schlußfolgerungen für die routinemäßigen Arbeiten zur Weiterentwicklung von ALTRAC-Meßsystemen gezogen. So wurden Ende 1997 die bereits 1995 begonnenen Untersuchungen zur Entwicklung eines personengebundenen elektronischen Dosimeters zur passiven Bestimmung der Epot forciert. Gegenwärtig wird durch ALTRAC auf der Grundlage der Registrierung der beta-strahlenden Radionuklide Pb-214 und Bi-214 ein völlig neuartiges passives, elektronisches Personendosimeter entwickelt. Ein erstes Funktionsmuster wurde 1998 erfolgreich im Bundesamt für Strahlenschutz getestet. Im April 1999 wird die Nullserie für Praxistests in Bergwerken und Anlagen der Wasserwirtschaft zur Verfügung stehen. Werden auch diese Untersuchungen mit einem positiven Ergebnis abgeschlossen, kann potentiellen Anwendern eine Weltneuheit angeboten werden.
Auf der Grundlage der im Rahmen des vorliegenden Projektes erzielten Untersuchungsergebnisse ergab sich die Notwendigkeit, ein neues Gehäuse für die seit 1992 eingesetzte Radon-Diffusionskammer AL-TRAC Typ B zu entwickeln. Die wesentlichen Gründe für die Neukonzeption eines Gehäuses waren zu kleine Gehäuseabmessungen sowie eine nicht optimale Bestrahlungsgeometrie des Kernspurdetektors bei der ursprünglichen Dosimeterkonfiguration. Darüber hinaus erwies sich die Diffusionsmembran als die Schwachstelle dieses Gehäuses. Diese Aussage kann auf alle kommerziell verfügbaren Radon-Diffusionskammern mit Glasfaserfiltern verallgemeinert werden.
Im Ergebnis von Untersuchungen in einem Speziallabor für Kunststoffe der BAYER AG wurde 1997 durch ALTRAC ein neuartiges Dosimeter (ohne Filter) entwickelt, bei dem das gesamte Gehäuse als Diffusionsmembran fungiert. Die Halbwertszeit für die Diffusion von Rn in das Gehäuseinnere beträgt ca. sieben Minuten. Auf diese Weise konnte sichergestellt werden, daß vergleichsweise kurzfristige Schwankungen der cRn noch erfaßt werden, der Einfluß von Thoron dagegen ausgeschlossen werden kann. Zusätzlich wurde durch das Einbringen von 20% Stahlfaseranteil in die Kunststoffmatrix des Gehäuses eine homogenere Bestrahlung des Detektors infolge einer signifikanten Senkung des elektrischen Widerstandes der Kunststoffoberfläche (<100W) erreicht.
Das Dosimetergehäuse selbst besteht nur noch aus zwei Teilen, woraus niedrigere Produktions- und Fertigungskosten resultieren. Auf diese Weise konnte der Einzelverkaufspreis für ein derartiges Dosimeter deutlich gesenkt werden, was zu einer erheblichen Verbesserung der Stellung von ALTRAC im Markt führte. Dieses neue Dosimeter kann auch für die Bestimmung der cRn in der Frei- und Bodenluft eingesetzt werden. Untersuchungen der Funktionsfähigkeit dieses Dosimeters mit dem Ziel der Bestimmung der Exhalationsrate von Radon auf der Oberfläche von Halden befinden sich in fortgeschrittenem Stadium. Auf diese Weise besteht die Möglichkeit der Ermittlung der Quellstärke von Halden auf der Grundlage langzeitintegrierender Messungen.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Auf den folgenden wichtigen Fachveranstaltungen wurden bereits Projektergebnisse präsentiert:
· WORKSHOP Strahlenschutzüberwachung von Arbeitsplätzen, Berlin, Juni 1998
· 30. Jahrestagung Fachverband für Strahlenschutz, Lindau, Oktober 1998
· Fachseminar Strahlenschutz für Mitarbeiter der Aufsichtsbehörden Sachsens, Dresden, 1998
· WORKSHOP Praktikabler Strahlenschutz in Wasserwerken, Chemnitz, März 1999


Fazit

Die im vorliegenden Projekt erzielten Ergebnisse zeigen, daß die durch ALTRAC bis Mitte der 90er Jahre entwickelte neue, einheitliche Meßmethodik zur langzeitintegrierenden Bestimmung der Aktivitätskonzentrationen von Rn und RnZP erfolgreich zur Lösung routinemäßiger Aufgabenstellungen, aber auch für neue Bestimmungsmethoden in der Strahlenschutzpraxis eingesetzt werden kann.
Weniger befriedigende Teilergebnisse wurden gründlich analysiert und die daraus resultierenden Erkenntnisse konsequent im Rahmen parallel laufender Entwicklungsarbeiten umgesetzt. Auf diese Weise können zwei neuartige kostengünstige Meßsysteme auf dem Markt zur Lösung komplexer Aufgabenstellungen auf dem Gebiet des Strahlenschutzes angeboten werden.