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Untertagelaboratorium UDO an einem neuen Standort

03.12.2012

Vom 30.04.1991 bis zum 31.03.2011, d. h. über einen Zeitraum von fast 20 Jahren, hat die PTB das Untertagelaboratorium für Dosimetrie und Spektrometrie (UDO) im Salzstock der Asse betrieben. Zunächst wurde das Labor auf der 925 m Sohle errichtet. Aufgrund der Verfüllung der Asse wurde UDO im Jahr 2004 dann auf die 490 m Sohle umgezogen. Das Labor zeichnete sich in beiden Standorten durch einen der niedrigsten Strahlungspegel weltweit aus (1 nSv/h bzw. ca. 1 % der Ortsdosisleistung über Tage). Dafür war neben der Abschirmung der Höhenstrahlung (auf Grund der Tiefe) vor allem das extrem aktivitätsarme Steinsalz, das das Labor umgab, verantwortlich.

Mit der Einstufung der Schachtanlage Asse II als kerntechnische Anlage im Sinne des Atomgesetzes und dem damit einhergehenden Betreiberwechsel im Januar 2009 war die Nutzung des UDO-Labors in der Asse nur noch eingeschränkt möglich. Im Frühjahr 2011 wurde UDO geschlossen.

Die Aufgaben, die die PTB im UDO wahrgenommen hatte, vor allem die Weitergabe der Strahlenschutzeinheit für die Ortsdosimetrie, d. h. der Umgebungs-Äquivalentdosis H*(10), bei niedrigen Dosisleistungen sowie die Bestimmung von Eigennulleffekten von Dosimetern, sind, nicht erst durch den Reaktorunfall in Fukushima, nach wie vor nachgefragt und von bleibender Bedeutung für die korrekte Messung von Dosis und Dosisleistungen. In den letzten 10 Jahren wurde deshalb ein Großteil der in Europa eingesetzten Dosimetriesysteme zur Umgebungsüberwachung im UDO untersucht und bei niedrigen Dosisleistungen, wie sie in der natürlichen Umwelt typisch sind, kalibriert. Die Kalibriereinrichtung für Photonenstrahlungsfelder im UDO war die weltweit einzige, die für Dosisleisungen von 100 nSv/h ("Umgebungsstrahlung") und darunter auf Primärnormale rückführbar war.

Daneben verfügte UDO seit 1998 über drei der empfindlichsten Gamma-Spektrometriesysteme in Europa. In einer Reihe interdisziplinärer Kooperationen wurden zahlreiche Proben mit diesen Spektrometern untersucht. Die kleinste dabei gemessene Aktivität war die einer 50V-Probe, mit wenigen radioaktiven Zerfällen pro Tag. Nach einer Messzeit von mehr 120 Tagen konnte die Halbwertszeit dieses Nuklides mit T½ = (2,29 ± 0,25) 1017 a (Anm.: 10 Millionen mal länger als das heutige Alter des Universums) genauer als jemals zuvor bestimmt werden (die Kenntnis dieser Halbwertszeit ist z. B wichtig für Doppel-Betazerfalls-Experimente). Messungen zur Aktivierung durch Neutronen wurden u. a. für Stahlproben aus Hiroshima (Grundlagen zum Dosimetriesystem 2002) und Tokaymura (nukleartechnischer Unfall, Japan 1999) durchgeführt. Untersuchungen des Plasmas des JET-Fusionsreaktors mittels Aktivierung (die ersten direkten Messungen geladener Teilchen im Plasma überhaupt) sowie Studien an Meteoriten und andere anwendungsorientierte Messungen fanden an diesen Spektrometern statt.

Nach der Untersuchung verschiedener Bergwerke erwiesen sich mehrere Salzlagerstätten im Norden Deutschlands für den Aufbau eines neuen Untertagelaboratoriums mit extrem niedrigem Strahlungspegel als geeignet. Nach sehr konstruktiven Vorgesprächen mit den Betreibern begann im Frühjahr 2012 die Errichtung eines neuen UDO-Labors auf der 430 m Sohle im Salzbergwerk Braunschweig-Lüneburg der European salt company (esco) in Grasleben (Nähe Helmstedt). Im September 2012 wurde das fast fertige Labor durch den 6. EURADOS-Vergleich von Dosimetern aus Europäischen Frühwarnsystemen zur Überwachung der Umweltradioaktivität und -dosisleistung eingeweiht. Die Abbildung zeigt einen Blick ins Innere von UDO II, wie diese Einrichtung in Anlehnung an das UDO-Labor in der Asse inzwischen genannt wird. Erste Messungen des Strahlungspegels im UDO II ergaben weniger als 2 nSv/h und eine geringe Rn-Aktivitätskonzentration der Luft. Es sind damit ähnlich gute Bedingungen wie im UDO in der Asse gegeben. Die letzten Arbeiten zur Infrastruktur im UDO II werden bis Ende 2012 abgeschlossen sein.

Die Möglichkeiten zur Untersuchung und Kalibrierung von Dosimetern bei niedrigen Dosisleistungen sind damit längerfristig wieder hergestellt. Den erforderlichen Stelleneinsparungen in der PTB in den letzten Jahren geschuldet, ist ein Wiederaufbau der hochempfindlichen Aktivitätsmesssysteme im UDO II dagegen nicht vorgesehen.

Abb. : Innenansicht des UDO II mit Photonen-Kalibriereinrichtung. Der Fußboden, aus aktivitätsarmem Edelstahl, ist auf das mit Salz verfüllte Holzständerwerk aufgebracht.

Literatur:

  1. H., Dombrowski und S. Neumaier:
    Traceability of the PTB low-dose rate photon calibration facility,
    Radiat. Prot. Dosim. 140, 223-233 (2010).
  2. H., Dombrowski; S., Neumaier und K., Zuber:
    Precision half-life measurement of the 4-fold forbidden beta decay of 50V,
    Phys. Rev. C 83, 054322 (2011).