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Halbzeit beim AKD-PTB-Messvergleich von passiven H*(10)-Dosimetern

15.01.2007

Der Messvergleich findet vom Herbst 2005 bis zum Herbst 2007 statt und dient der Untersuchung des Langzeitverhaltens von passiven (oder artgleich eingesetzten aktiven) H*(10)-Dosimetern, die speziell zur Überwachung kerntechnischer Anlagen im Strahlungsfeld der natürlichen Umgebungsstrahlung eingesetzt werden. Grundlage für den Messvergleich ist ein Vertrag, der zwischen dem Fachverband für Strahlenschutz e. V. für den Arbeitskreis "Dosimetrie" (AKD) und der PTB geschlossen wurde, um die Forschung und Entwicklung auf dem Gebiet der Umgebungsdosimetrie zu fördern und zu intensivieren. Nachdem einige der Personendosismessstellen in Deutschland fusionierten, betrug die Zahl der Teilnehmer 10, darunter zwei Einrichtungen aus der Schweiz und eine aus Österreich. In der ersten Messperiode, die im April 2006 endete, wurden insgesamt 188 Dosimeter auf drei verschiedenen PTB-Messplätzen ausgebracht und davon 57 zusätzlich in PTB-Photonenfeldern bestrahlt.

Zur Dosisermittlung der Direktstrahlung durch Photonen und Neutronen von kerntechnischen Anlagen und Beschleunigern (in Forschung und Medizin) werden überwiegend Festkörperdosimeter eingesetzt. Soll der Dosisanteil, der zusätzlich zur natürlichen Umgebungsstrahlung von der Anlage herrührt, bestimmt werden, so muss die Nettodosis durch Subtraktion des Dosisanteils der natürlichen Strahlung von der Dosisanzeige des Ortsdosimeters berechnet werden, wobei die Richtlinie Emission Immission für die Ermittlung der Ortsdosis im Jahr eine untere Nachweisgrenze von 0,1 mSv für Photonenstrahlung und von 0,5 mSv für Neutronenstrahlung vorgibt. Es konnte jedoch bisher für die in der Routine eingesetzten Dosimetriesysteme noch nicht nachgewiesen werden, insbesondere nicht für die neuen H*(10)-Ortsdosimeter, dass diese Werte mit Festkörperdosimetern erreicht werden können. Denn die Messunsicherheit der Nettodosis wird maßgeblich bestimmt durch Langzeitänderungen der natürlichen Strahlung (durch kosmische und klimatische Einflüsse), aber auch des Dosimetriesystems (künstliche Erhöhung des Anzeigewertes durch Eigenaktivität des Detektormaterials, andererseits Abschwächung des Anzeigewertes durch Verlust der gespeicherten Dosisinformation).

In der Praxis können keine Erfahrungen über grundlegende Detektoreigenschaften gesammelt werden, weil die Gesamt-Ortsdosis und die Nettodosis am gleichen Ort nicht unabhängig gemessen werden können. Beim AKD-PTB-Messvergleich dagegen stellt die PTB Referenzwerte in Form von Monatsmittelwerten zur Verfügung. Der Anteil der natürlichen Umgebungsstrahlung wird - nach allen Komponenten aufgeschlüsselt - mit Hilfe der Detektoren auf dem Messplatz für Umgebungsstrahlung rund um die Uhr bestimmt. Zusätzliche Bestrahlungen eines Teils der Dosimeter werden in der PTB unter definierten Bedingungen durchgeführt, sodass die Nettodosis bestrahlter Dosimeter bekannt ist. Der Eigennulleffekt wird untersucht, indem einige Dosimeter während der Expositionszeit im Untergrundlaboratorium für Dosimetrie und Spektrometrie (UDO) eingelagert werden. Diese Dosimeter werden teilweise getrennt voneinander in Bleiabschirmungen gelagert, damit eine ungewollte Bestrahlung während Kalibriermessungen im UDO ausgeschlossen werden kann. Diese Dosimeter sind permanent einer Ortsdosisleistung von weniger als einem nSv/h ausgesetzt. Das Ansprechvermögen für kosmische Strahlung wird auf einer schwimmenden Plattform auf einem See in der Nähe der PTB ermittelt. Auf der See-Plattform sind die Dosimeter in einem fest installierten Plastik-Gehäuse untergebracht. Als Kontrollinstrument wird eine aktive H*(10)-Sonde verwendet, die dauerhaft auf der See-Plattform installiert ist.

Die Expositionsdauer aller Dosimeter an allen Messorten beträgt jeweils ein halbes Jahr. In regelmäßigen Kontrollen überprüft die PTB die Unversehrtheit des Aufbaus. Zudem sorgt die PTB für eine gleichmäßige Bestrahlung aller Dosimeter. Erste Auswertungen der Photonendosimeter ergaben, dass die Dosismittelwerte der Teilnehmer bei reiner Umgebungsstrahlung auf dem Freifeld maximal 30 % voneinander abwichen, bei Zusatzbestrahlungen und bei reiner kosmischer Strahlung wurden Differenzen von fast 50 % gefunden. Praktische Erfahrungen betrafen den Dosimeterversand (nicht vernachlässigbare Zusatzdosen durch Röntgen von Luftfracht) und die Stabilität der Halterungen (eine Aufhängung erwies sich nicht als ausreichend witterungsbeständig). Aus den gewonnenen Ergebnissen sollen die Messunsicherheiten und unteren Nachweisgrenzen der beteiligten Systeme sowohl für die Ortsdosis als auch für die Nettodosis ermittelt sowie eine mögliche Verbesserung des Messverfahrens zur Überwachung kerntechnischer Anlagen erarbeitet werden.

Abb.: PTB-Referenzmessfläche für Umgebungsstrahlung im Winter. Die im Rahmen des AKD-PTB-Messvergleichs exponierten Dosimeter hängen an Holzlatten, die zyklisch getauscht werden. Im Vordergrund befindet sich ein Messkopf des flächendeckenden deutschen Frühwarnsystems IMIS (zum Aufdecken nuklearer Unfälle), das vom BfS betrieben wird. Ferner ist im Hintergrund die kleine PTB-Wetterstation zu sehn. Weitere PTB-Referenzdetektoren befinden sich in unmittelbarer Nähe, die meisten sind wettergeschützt in einer Hütte untergebracht.