Forschungszentrum Karlsruhe - Wissenschaftliche Berichte - FZKA 6728
Inkorporationsüberwachung auf Transurane durch Messung der Aktivitätskonzentration in der Raumluft mit festinstallierten Aerosolsammlern
H. Doerfel
Zusammenfassung
Zur routinemässigen Inkorporationsüberwachung auf Transurane werden im
Forschungszentrum Karlsruhe Aerosolsammler eingesetzt, die an repräsentativen
Stellen in allen Bereichen mit potentiellen a-Kontaminationen
installiert sind. Die Sammler saugen die Raumluft mit Durchsatzraten zwischen
15 m3/h und 70 m3/h über ein Aerosolfilter mit einem
Durchmesser von 20 cm. Die Filter werden arbeitstäglich oder wöchentlich
gewechselt und in dreistufigen Proportionalzählersystemen zur Bestimmung der gesammelten
a-
und b-Aktivität
ausgewertet. Hierbei wird zur Diskriminierung der von der natürlichen Aktivität
verursachten Untergrundkomponente die sogenannte Pseudokoinzidenz-Technik
angewandt. Die untere Nachweisgrenze des Messverfahrens hängt von der Luftdurchsatzrate
der Aerosolsammler, der Abklingzeit zwischen Beaufschlagung und Auswertung
sowie von der Messzeit bei der Auswertung der Aerosolfilter ab. Bei der
Standard-Luftdurchsatzrate von 25 m3/h, einer Abklingzeit von
mindestens 6 Tagen und einer Filter-Messzeit von etwa 1000 s entspricht die
untere Nachweisgrenze einer a-Aktivitätskonzentration in Höhe von 1,8 mBq/m3.
Nach den Vorgaben der neuen Strahlenschutzverordnung bzw. den Vorgaben der entsprechenden Richtlinien müssen die Verfahren zur Inkorporationsüberwachung auf Transurane in der Lage sein, eine jährliche Aktivitätszufuhr in Höhe von 31 Bq Pu-239 nachzuweisen. Bei Zugrundelegung einer durchschnittlichen Atemrate von 1,2 m3/h und einer jährlichen Arbeitszeit in den Kontrollbereichen von 2000 h entspricht dies einer a-Aktivitätskonzentration in Höhe von 13 mBq/m3. Eine Aktivitätskonzentration in dieser Höhe kann mit der Raumluftüberwachung im Prinzip ohne Schwierigkeiten nachgewiesen werden.
Bei der Bestimmung der täglichen Aktivitätszufuhr wird die Aufenthaltszeit der einzelnen Beschäftigten in den überwachten Bereichen sowie der Maximalwert der in den betreffenden Bereichen an dem betreffenden Tag jeweils gemessenen Aktivitätskonzentration zugrundegelegt. Mit diesem Verfahren kann bei täglicher Überwachung eine repräsentative Abschätzung der jährlichen Gesamtzufuhr gewährleistet werden, wobei die einzelnen Tageswerte allerdings eine hohe Unsicherheit aufweisen.
In Hinblick auf die Zufuhrbestimmung ist die Raumluftmessung wesentlich empfindlicher als die Messung der Aktivitätsausscheidung im Urin. Demgegenüber bietet die Ausscheidungsmessung den Vorteil, dass sie eine direkte Information über die individuelle systemische Dosis liefert. Insgesamt gesehen sind daher beide Verfahren von großer Bedeutung für die Inkorporationsüberwachung auf Transurane im Forschungszentrum Karlsruhe.
Incorporation monitoring for Transuranium radionuclides by measuring the room air activity concentration using stationary aerosol samplers
Abstract
In the
Research Centre Karlsruhe aerosol sampling devices are applied for routine
monitoring of the staff for incorporation of Transuranium radionuclides. The
sampling devices, being installed at representative locations in all areas with
potential a-contamination, collect the aerosols
from the air on 20 cm diam. filters with air flow rates ranging from 15 m3/h
up to 70 m3/h. The filters are changed in a daily or weekly mode and
evaluated with three-stage proportional counting systems using the
pseodo-coincidence technique for discrimination of the natural backbround. The
lower detection limit of the method depends on the air flow rate, the delay
time in between the collection and the evaluation of the filters, and on the
counting time of the proportional counting system. For the standard collection
and evaluation parameters (i.e. air flow rate 25 m3/h, delay time at
least 2 days, counting time around 1000 s) the lower detection limit
corresponds to an a
activity concentration of 1.8 mBq/m3.
According
to the requirements of the new German Radiation Protection Regulations, the
sensitivity of the procedures for routine incorporation monitoring for
Transuranium radionuclides should ensure to detect an intake by inhalation of
31 Bq Pu-239 per year. Assuming standard parameters (i.e. average breathing
rate 1,2 m3/h, 2000 hrs working time per year in controlled areas)
the new requirement corresponds to a lower detection limit of 13 mBq/m3,
in terms of room air concentration of Pu-239, which in principal can be reached
easily by the room air monitoring procedure.
The
estimation of the daily intake is based on the time spent by the individual
workers in the controlled areas and on the maximum room air concentration
measured on that day in the respective areas. This procedure results in a
reasonable estimate of the annual intake. The individual results, however, may
differ significantly from the actual intake..
With
respect to the estimation of intake, room air monitoring is much more sensitive
than urinary excretion monitoring. On the other hand, urinary excretion
monitoring may provide direct information on the systemic exposure of the
individuals. So on the whole, both monitoring procedures are very important for
routine incorporation monitoring for Transuranium radionuclides in the Karlsruhe
Research Centre.