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NaI-Detektor-Sekundärmesseinrichtung zur Herstellung von gasförmigen Rn-222-Aktivitätsnormalen

Kategorien:
  • Grundlagen der Metrologie
18.03.2004

Das Isotop 222Rn des natürlichen radioaktiven Edelgases Radon leistet mit seinen Folgeprodukten einen großen Beitrag zur Strahlenexposition der Bevölkerung und stellt nach dem Rauchen die zweithäufigste Ursache für Lungenkrebs dar. Messgeräte zur Bestimmung der Radonkonzentration werden mit Hilfe von gasförmigen 222Rn-Aktivitätsnormalen kalibriert. Für den Einsatz als eigenständige Messeinrichtung für die Herstellung von 222Rn-Aktivitätsnormalen, insbesondere als Ersatz für die aufwendige Primärmessmethode, wurde eine Messeinrichtung mit NaI-Detektor aufgebaut. Bei einem Ausfall oder bei notwendigen, zeitaufwendigen Umbaumaßnahmen der Primärnormalmessapparatur ist somit die Herstellung von Radonnormalen mit nur geringfügig erhöhter Messunsicherheit gewährleistet.

Eine radondichte Radium-Punktquelle wird zur ständigen Überwachung der Detektor-Nachweiswahrscheinlichkeit mindestens bei jeder Radonnormal-Herstellung zusätzlich gemessen. Diese Messungen haben ergeben, dass sich die Nachweiswahrscheinlichkeit jährlich um etwa 0,08 % verringert. Dies muss bei der Bestimmung der Aktivität des 222Rn berücksichtigt werden.

Für den späteren Einsatz wurden eine Reihe von Glasrundkolben und Edelstahlgefäßen beschafft und mit Hilfe der Primärnormalmesseinrichtung kalibriert. Hierzu wird die Eigenschaft des Radons ausgenutzt, bei Temperaturen von etwa -62°C und -71°C zu schmelzen bzw. zu sieden. Dadurch ist es möglich, Radon von der Primärmesseinrichtung nach der Messung in ein mit flüssigem Stickstoff (Schmelzpunkt: -210°C, Siedpunkt -196°C) gekühltes Gefäß zu überführen, das hierbei als Kältefalle wirkt. Dieser Transfer ist aber nur dann vollständig durchführbar, wenn der Druck innerhalb des Abfüllsystems nicht höher als etwa 0,1 mbar ist. Zudem ist auch die Transferdauer von Bedeutung. Während nach einer Transferzeit von 20 Minuten etwa 0,05 % des Radons nicht überführt werden können sind dies nach 60 Minuten weniger als 0,02 %. Versuche mit 133Xe (Schmelzpunkt -112°C, Siedepunkt -108°C) zeigen, dass bei diesem Edelgas ein vollständiger Transfer bei vergleichbarer Prozedur nicht möglich ist.

Somit können bei bekannter Aktivität des Radons, gemessen in der Primärnormalmesseinrichtung, die Kalibrierfaktoren für alle Gefäße mit der NaI-Detektor-Messeinrichtung bestimmt werden. Dies sind entweder 50-ml-Edelstahlzylinder oder 40-ml-Glasrundkolben. Auch eine Abfüllung in kleinere Gasampullen ist vorgesehen. Dazu soll ein Brenner mit einem speziellen Verteilerstück mit 4 Düsen zum Abschmelzen der dickwandigen Gasampullen, bei gleichzeitiger Kühlung mit flüssigem Stickstoff, eingesetzt werden.

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