Tomy Sobetzko, Dr. Rupprecht Maushart
3.1 Anwendungsbereiche und Messaufgaben
Kontaminationsmessgeräte dienen zur Feststellung von alpha-, beta- oder gammastrahlenden radioaktiven Substanzen auf Oberflächen jeglicher Art.
Man benutzt je nach Messaufgabe ortsbewegliche oder fest installierte Geräte.
Bauformen und Anwendungsbereiche von Kontaminationsmonitoren
Bewegliche Geräte zur Kontaminationskontrolle von Oberflächen:
- tragbare Handgeräte
- Handgeräte mit Wandhalterung
- fahrbare Fußbodenmonitoren
Fest installierte Geräte zur Kontaminationskontrolle von Personen (Haut und Kleidung):
- Hand-Fuß-Monitoren
- Ganzkörper-Kontaminationsmonitoren
- Wäsche-Monitoren (manuell, automatisch)
Die mit Abstand wichtigsten Gerätetypen sind tragbare Kontaminationsmonitoren (Handgeräte, Abb. 6) und so genannte Hand-Fuß- oder Personen-Kontaminationsmonitoren, die meist fest installiert sind (Abb. 7).
Abb. 6: Tragbarer Kontaminationsmonitor mit großflächigen Szintillationsdetektoren und Anzeige in Bq/cm2
Die Messaufgabe ist 2-fach: Man muss einerseits lokalisieren, d. h. feststellen, ob und wo radioaktive Kontaminationen vorhanden sind, und andererseits quantitative Angaben über die Höhe der Kontamination machen, um ein evtl. Überschreiten zulässiger Grenzwerte festzustellen.
Der Kontaminationsmonitor muss den Anforderungen des Messzwecks genügen. Seine Auswahl richtet sich daher nach der Strahlenart der nachzuweisenden Radionuklide. Dabei kommt dem Detektor eine entscheidende Rolle zu.
Abb. 7: Personenkontaminationsmonitor zur Erkennung und getrennten Anzeige von Hand- und Schuhsohlenkontaminationen
3.2 Detektoren
Da zur Bestimmung von Grenzwerten (Bq/cm2) eine Mittelung der Oberflächenkontamination über 300 cm2 erlaubt ist, benutzen Kontaminationsmonitoren bevorzugt Detektoren mit großflächigen, ebenen und dünnen Strahleneintrittsfenstern. Früher waren das überwiegend großflächige Proportionalzählrohre, die teilweise zum Betrieb eine eigene Zählgasversorgung benötigten.
Diese sind heute weitgehend von Szintillationszählern abgelöst worden.
3.3 Gerätetechnik
Moderne Monitoren haben heute große Datenspeicher und bidirektionale Kommunikation über RS 2332-Schnittstellen. Damit sind Programm- und Parametereingaben, Fernbedienung und Datentransfer zu einem PC oder Drucker möglich. Diese Eigenschaften werden besonders bei stationären Monitoren zur Registrierung der Messwerte in Verbindung mit Zeit- und Personenidentifikationsdaten genutzt.
Darüber hinaus sind zunehmend auch Kombinationsgeräte als universelle Monitorsysteme auf dem Markt, bei denen an eine tragbar oder stationär verwendbare Zentralelektronik die unterschiedlichsten Sonden – auch zur Dosisleistungsmessung – angeschlossen werden können.
3.4 Anzeige und Kalibrierung von Kontaminationsmonitoren
Oberflächenkontaminationen werden in der Einheit Bq/cm2 angegeben. Der primäre Messwert ist jedoch Impulse/sec. Um diesen in die geforderte Einheit umrechnen zu können, muss der Monitor – i. d. R. durch den Hersteller – kalibriert werden. Das Ansprechvermögen eines Detektors ist abhängig von Strahlungsart, Strahlungsenergie und vom Zerfallschema des betreffenden Radionuklids und daher von Radionuklid zu Radionuklid verschieden. In der Praxis lassen sich allerdings Radionuklidgruppen mit ähnlichen Kalibrierfaktoren zusammenfassen. Zusätzlich geht in den Kalibrierfaktor als wesentlicher Parameter die Größe der Kalibrierquelle ein.
Moderne Geräte sind bereits mit einer Anzeige direkt in Bq/cm2 versehen, wobei die verschiedenen Kalibrierfaktoren im Gerät gespeichert sind und vom Benutzer angewählt werden können (Abb. 6).
Kontrovers diskutiert wird derzeit auch die Frage, ob bei Monitorgeräten mit gespeicherten Kalibrierfaktoren der Benutzer den Faktor nach Belieben verändern kann und darf.
Auf dem Markt sind Kontaminationsmonitoren beider Ausführungen: solche mit fest im EPROM eingegebenen Faktoren, zu denen der Anwender keinen Zugriff hat; und solche mit vom Anwender frei programmierbaren Faktoren, wobei das Setzen oder Ändern der Faktoren gelegentlich durch Codewörter oder mechanische Schließvorrichtungen gesperrt werden kann.
Um den richtigen Kalibrierfaktor anwenden zu können, muss man das oder die vorhandenen Radionuklide kennen. Diese sind zwar im Labor von der Art des Umgangs her meist bekannt. Aber auch unbekannte Kontaminationen kommen vor, etwa in Kernkraftwerken oder Abfalllagern. Soweit es sich dabei um Gammastrahler handelt, lassen sich heute mit tragbaren Analysatoren die Spektren aufnehmen und daraus die Nuklide bestimmen. Auch für das Aufsuchen von Quellen oder Kontaminationen sind solche Geräte sehr nützlich. Manche Ausführungen erlauben auch eine alternative Messung der Dosisleistung (Abb. 8).
Aufspüren von Kontaminationen
Beim Aufspüren von Kontaminationen arbeitet man am besten "nach Gehör" über die akustische Einzelimpulsanzeige. Anschließend erfolgt dann die genauere Ausmessung verdächtiger Stellen.
Abb. 8: Dosisleistungsmessgerät mit integrierter Nuklidanalyse-Funktion, die auch beim Identifizieren von Kontaminationsbestandteilen sehr nützlich sein kann