Tomy Sobetzko, Dr. Rupprecht Maushart
Zusammenfassung
Dieser Beitrag beschreibt für die wesentlichen Messaufgaben des Strahlenschutzes – Personendosimetrie, Ortsdosimetrie, Kontaminationsmessungen sowie Luft-, Abwasser- und Abfallkontrolle – die Verfahren und Geräte und gibt Hinweise für ihre praktische Anwendung.
1 Messgeräte zur Personendosimetrie
1.1 Messverfahren: Passive und aktive Dosimeter
In der Personendosimetrie sind immer noch die "klassischen" passiven Dosimeter im Gebrauch, die keine Anzeige des Messwertes am Gerät haben. Sie müssen zur Ermittlung des Messwertes ausgewertet oder mit einem Lesegerät abgelesen werden. Ein weiterer Nachteil: Sie haben keine Alarmschwellen und geben kein Warnsignal ab. Ihre Vorteile: Sie speichern eine gewisse Zeit lang den Messwert und sind verhältnismäßig preiswert. Aber dieser Vorteil schwindet zunehmend, da die aktiven elektronischen Dosimeter immer weiter entwickelt, immer weiter verbreitet und somit auch preisgünstiger werden.
Aktive Dosimeter oder Personenwarngeräte geben bei Überschreiten voreinstellbarer Schwellenwerte einen Warnton ab. Sie können verdeckt anzeigen, den Messwert also nur über ein Lesegerät ausgeben, oder selbstablesbar sein. Die Messwertanzeige kann in diesem Fall ständig sichtbar sein oder nur auf Knopfdruck erscheinen. Ihr vermeintlicher Nachteil: Sie sind nicht fälschungssicher. Man könnte, so jedenfalls bisher noch die Sicht der Behörden, den Messwert unbemerkt manipulieren.
Außer den eigentlichen Dosimetern, also Messgeräten für die Dosis, gibt es auch personelle Messgeräte für die Dosisleistung und eine Kombination von beidem. Weitere Vorteile der elektronischen Personendosimeter sind die Möglichkeiten der Messwertspeicherung und -datierung sowie, über entsprechende Rechnerprogramme, der Bilanzierung. Es gibt weiterhin die Möglichkeit, die Dosimeter auch als elektronischen Zugangsschlüssel für Kontrollbereiche zu nutzen.
1.2 Arten von passiven Dosimetern
Die verschiedenen heute in Gebrauch befindlichen Dosimeterarten unterscheiden sich durch die Art der Strahlendetektion. Die ältesten und lange Zeit auch einzigen Personendosimeter sind die Filmdosimeter. Sie werden heute zunehmend ergänzt oder völlig ersetzt durch die Festkörperdosimeter. Wie bei allen Dosis- und Dosisleistungsmessgeräten ist auch hier die Abhängigkeit der Messwertanzeige von der Energie oder Energieverteilung der zu messenden Gamma- oder Röntgenstrahlung ein für den Einsatz entscheidendes Kriterium.
1.2.1 Filmdosimeter
Als Maß für die aufgenommene Dosis dient hier die strahlungsbedingte Schwärzung des Films. Der entwickelte Film gilt für die Behörden als "Dokument" der Personendosis, das körperlich in den Schrank gelegt und aufbewahrt werden kann wie sonst keines der anderen Dosimeter.
Bei dem heute üblichen Messfilterverfahren wird der Dosimeterfilm in eine Plakette eingelegt, die zur Korrektur der Energieabhängigkeit Metallfilter verschiedener Stärke und Ordnungszahl enthält.
Abb. 1: Filmdosimeterplakette in Trageposition
Mittels einer entsprechenden Auswertetechnik kann so das Filmdosimeter bei Strahlendosen im Bereich der zulässigen Jahresexposition eine ganze Reihe von zusätzlichen Informationen über Strahlenenergie, Einfallsrichtung und -dauer der Strahlung oder gleichzeitige Kontamination liefern, die bei der Bestimmung der näheren Umstände der Strahlenexposition von großem Nutzen sein können. Auch die Möglichkeit, mit Filmdosimetern die besonders in der Radiologie vorkommenden niedrigen Strahlenenergien bis herab zu 10 keV noch zu erfassen, macht Filmdosimeter zu einem universellen und anwendungsübergreifend verwendbaren Dosimeter.
Andererseits sind der beschränkte Messbereich von ca. 0,4 mSv bis 1 Sv, die Genauigkeit der Messung v. a. an den Messbereichsgrenzen und die Lagerfähigkeit gegenüber den Eigenschaften moderner Festkörperdosimeter sehr ungünstig zu beurteilen.
Allerdings wird die Ära der Filmdosimeter jetzt rasch zu Ende gehen, da sich die Herstellung der speziellen Dosimeterfilme nach der weitgehend erfolgten Umstellung der medizinischen Röntgengeräte auf digitale Verfahren industriell nicht mehr lohnt.
1.2.2 Thermolumineszenz-Dosimeter (TLD)
In bestimmten Stoffen, z. B. Kalzium-Fluorid, entstehen durch Bestrahlung Gitterstrukturänderungen, die bei anschließendem Erhitzen des Stoffes zu einer Lichtemission (Glühkurven) führen. Die während eines Erwärmungszyklus abgegebene Lichtmenge ist ein Maß für die aufgenommene Dosis. Thermolumineszenz-Dosimeter werden, wie Filme, in Plaketten getragen. Die Auswertung erfolgt in einem Lesegerät oder "Reader", das heute meist mit einem Rechner gekoppelt ist. Thermolumineszenz-Dosimeter haben gegenüber Filmdosimetern den Vorteil, dass sie empfindlicher sind, einen größeren Messbereich umfassen und sich nahezu in beliebigen Größen und Formen herstellen lassen.
Thermolumineszenz-Dosimeter werden außerdem bevorzugt als Teilkörperdosimeter eingesetzt, um die Dosis speziell an Händen und Fingern während der Handhabung radioaktiven Materials zu erfassen.
1.2.3 Radiophotolumineszenz-Dosimeter (RPL)
In Phosphatgläsern einer bestimmten Zusammensetzung entstehen durch Bestrahlung Gitterstrukturänderungen,...