DE102020134049A1

DE102020134049A1 - Messsystem zum Messen radioaktiver Strahlung

Info

Publication number: DE102020134049A1
Application number: DE102020134049.4A
Authority: DE
Inventors: Tim Thomas; Michael Pronkin; Christian Henning Gundlach
Original assignee: Safetec Entsorgungs und Sicherheitstechnik GmbH
Current assignee: SAFETEC GMBH, DE
Priority date: 2020-12-17
Filing date: 2020-12-17
Publication date: 2022-06-23

Abstract

Es wird ein Messsystem zum Messen radioaktiver Strahlung in einem Raum 100 einer im Rückbau befindlichen kerntechnischen Anlage 110 beschrieben. Das Messsystem umfasst einen Detektor 10, der dazu eingerichtet ist, radioaktive Strahlung zu messen, eine erste Sende-Empfangsvorrichtung 20, die an dem Detektor 10 angebracht ist, eine Vielzahl zweiter Sende-Empfangsvorrichtungen 30, 31, 32, wobei jede zweite Sende-Empfangsvorrichtung 30, 31, 32 dazu eingerichtet ist, ein Funksignal von der ersten Sende-Empfangsvorrichtung 20 zu empfangen und/oder ein Funksignal an die erste Sende-Empfangsvorrichtung 20 zu senden, eine Positionsbestimmungsvorrichtung 40, die dazu eingerichtet ist, basierend auf Positionsdaten der zweiten Sende-Empfangsvorrichtungen 30, 31, 32 und Signaleigenschaften der Funksignale eine Position des Detektors 10 zu bestimmen und eine Ausrichtungsbestimmungsvorrichtung 42, die dazu eingerichtet ist, eine Ausrichtung des Detektors 10 zu bestimmen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Messsystem zum Messen radioaktiver Strahlung in einem Raum einer im Rückbau befindlichen kerntechnischen Anlage.
HINTERGRUND
Beim Rück- bzw. Abbau kerntechnischen Anlagen, wie beispielsweise Atomkraftwerken, fallen radioaktive Reststoffe an. Abgebaute Reststoffe müssen schadlos verwertet, geordnet beseitigt oder als radioaktiver Abfall entsorgt werden. Nach bisherigen Erfahrungswerten sind ca. 3% der Reststoffe als radioaktiver Abfall zu entsorgen und ca. 97% der Reststoffe ist nicht oder nur in einem vernachlässigbar geringen Maße radioaktiv. Letztere Reststoffe können konventionell als Nichtabfall außerhalb der Kerntechnik verwendet oder als Abfall einer ordnungsgemäßen und schadlosen Verwertung oder gemeinwohlverträglichen Beseitigung zugeführt, d.h. „freigegeben“, werden.
Insbesondere können Reststoffe, deren radioaktive Aktivität nachweislich unterhalb eins bestimmten Niveaus liegt, aufgrund behördlicher Entscheidung freigegeben werden. Danach ist der Reststoff kein radioaktiver Stoff im Sinne des Atomrechts mehr. Die Freigabe bewirkt die sogenannte Entlassung radioaktiver Stoffe und Gegenstände, von Gebäuden, Raumteilen, Bodenflächen, Anlagen oder Anlagenteilen aus der atom- und strahlenschutzrechtlichen Überwachung.
Zur Freigabe der Reststoffe unterlaufen diese ein rechtlich festgelegtes, detailliert geregeltes, umfassend dokumentiertes und mehrfach qualitätsgesichertes Freigabeverfahren. Hierdurch wird die radiologische Unbedenklichkeit der freigegebenen Reststoffe sichergestellt. In Deutschland ist die Freigabe in der Strahlenschutzverordnung geregelt. Die Regelungen basieren unter anderem auf europäischen Richtlinien (Richtlinie 2013/59/Euratom) sowie Empfehlungen der deutschen Strahlenschutzkommission SSK (Empfehlungen der SSK vom 12.02.1998, Bundesanzeiger vom 15.10.1998; Empfehlungen der SSK vom 06.12.2006, Bundesanzeiger vom 22.06.2007). Die Strahlenschutzverordnung listet die für die Freigabe einzuhaltenden Freigabewerte für alle wesentlichen Radionuklide auf. Mit den Ergebnissen der Entscheidungsmessung zur Freigabe wird die Einhaltung dieser Werte überprüft. Daneben formuliert die Strahlenschutzverordnung zahlreiche Vorgaben, die bei einer Freigabe einzuhalten sind.
Eine radiologische Unbedenklichkeit ist Voraussetzung für die Freigabe. Maßgebliches Kriterium hierfür ist das „10-Mikrosievert-Kriterium“ (siehe IAEA Safety Series No. 89, ISBN 92-0-123888-6). Dementsprechend darf ein radioaktiver Stoff nur dann freigegeben werden, wenn durch ihn im ungünstigsten Fall für Einzelpersonen der Bevölkerung nur eine zusätzliche Strahlenbelastung, ausgedrückt durch eine sogenannte effektive Dosis, im Bereich von 10 Mikrosievert im Kalenderjahr auftreten kann.
Demontierbare Anlagenteile einer kerntechnischen Anlage können in Freimessanlagen freigemessen werden. Insbesondere können demontierbare Anlagenteile kerntechnischer Anlagen aus dem Kontrollbereich in den umzäunten Überwachungsbereich der kerntechnischen Anlage gebracht und dort mit Hilfe einer Freimessanlage freigemessen werden.
Für im Kontrollbereich kerntechnischer Anlagen gelegene Gebäuden ist dies nicht möglich und die Freimessungen von Gebäudeflächen müssen vor Ort erfolgen. Dazu werden die Wände der freizumessenden Räume von Hand mit Farbemarkierungen in eine Vielzahl von Sektoren aufgeteilt und entsprechend beschriftet. Dies ist insbesondere bei großen bzw. verwinkelten Räumen sehr aufwendig. Die markierten Sektoren werden dann einzeln gemessen und die Messergebnisse händisch notiert. Dazu muss vorab eine genaue Messplanung erfolgen, die dem Messpersonal im Detail (meist in Papierform) vorgibt, wie Detektoren zum Messen radioaktiver Strahlung positioniert bzw. ausgerichtet werden müssen. Die Messungen, d.h., was mit welchem Ergebnis bei welcher Position und Ausrichtung des Detektors gemessen wurde, müssen dann genau dokumentiert werden. Dies ist jedoch zeitaufwendig und erfordert einen Aufenthalt des Messpersonals in dem gemessenen Raum der kerntechnischen Anlage. Ferner birgt dieser aufwendige Prozess die Gefahr von Falschmessungen bzw. vergessenen Messungen.
Bei Freimessungen von Gebäudeflächen in kerntechnischen Anlagen gibt es des Weiteren die folgenden Herausforderungen: Bei den Wänden der Gebäude handelt es sich oft um dicke Betonwände bzw. eine dicke Betonstruktur, die für die Messungen eine hohe Messeindringtiefe erfordern. Die Raumgrößen der Gebäude können bis zu 30m x 30m x 10m betragen und es ist oft schwierig, die Messgeräte an jeder Stelle des Raumes ordnungsgemäß zu positionieren bzw. auszurichten. In den Räumen der Gebäude gibt es häufig eine Vielzahl von Messhindernissen, wie Betonpfosten oder Metallgestelle, was eine genaue Positionierung bzw. Ausrichtung von Messgeräten weiter erschwert. Die Räume sind auch oft staubig, was die Messungen erschweren kann. In den Räumen der Gebäude ist üblicherweise keine (festinstallierte) Infrastruktur, insbesondere kein Strom und kein Kommunikationsnetzwerk, wie ein drahtloses Funknetz (WLAN) oder ein Mobilfunknetz, vorhanden. Ferner müssen in den Räumen aufgebaute Messgeräte oft ab- und wiederaufgebaut werden, was eine korrekte Neu-Positionierung bzw. Neu-Ausrichtung der Messgeräte aufwendig gestaltet.
Trotz dieser schwierigen Messumstände muss jedoch sichergestellt werden, dass alle Flächen der Räume korrekt freigemessen werden. Ferner sollte, um eine ungewollte Strahlenbelastung zu vermeiden, die Verweildauer des Messpersonals in den zu messenden Räumen möglichst geringgehalten werden. Eine genaue Positionierung und Ausrichtung der Messgeräte mit nachfolgender Dokumentierung ist jedoch zeitaufwendig.
KURZER ABRISS
Der vorliegenden Offenbarung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Messsystem zum Messen radioaktiver Strahlung in einem Raum einer im Rückbau befindlichen kerntechnischen Anlage bereitzustellen, welche dabei hilft, bei Einhaltung aller Mess- und Dokumentationsvoraussetzungen die Aufenthaltsdauer des Messpersonals in dem Raum der kerntechnischen Anlage gering zu halten.
Zur Lösung dieses Problems wird ein Messsystem zum Messen radioaktiver Strahlung in einem Raum einer im Rückbau befindlichen kerntechnischen Anlage vorgeschlagen, das einen Detektor, der dazu eingerichtet ist, radioaktive Strahlung zu messen, eine erste Sende-Empfangsvorrichtung, die an dem Detektor angebracht ist, eine Vielzahl zweiter Sende-Empfangsvorrichtungen, wobei jede zweite Sende-Empfangsvorrichtung dazu eingerichtet ist, ein Funksignal von der erste Sende-Empfangsvorrichtung zu empfangen und/oder ein Funksignal an die erste Sende-Empfangsvorrichtung zu senden, eine Positionsbestimmungsvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, basierend auf Positionsdaten der zweiten Sende-Empfangsvorrichtungen und Signaleigenschaften der Funksignale eine Position des Detektors zu bestimmenumfasst. Der Raum einer im Rückbau befindlichen kerntechnischen Anlage kann beispielsweise auch eine Außenfläche, die sich nicht innerhalb eines Gebäudes der kerntechnischen Anlage befindet, umfassen.
Das Messsystem umfasst in einer Ausführungsform ferner eine Ausrichtungsbestimmungsvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, eine Ausrichtung des Detektors zu bestimmen. Dadurch ist es vorteilhafterweise möglich neben einer Position des Detektor ebenso eine Ausrichtung eines Detektors zu bestimmen.
Bei dem Detektor zu Messung radioaktiver Strahlung kann es sich um einen Germanium-Detektor, insbesondere einen Germanium-Detektor mit einem Kollimator handeln. Ferner kann es sich bei dem Detektor um einen Kontaminationsmonitor, beispielsweis mit einem dünnschichtigen Plastik-Szintillationsdetektor, zur Messung von α-, β- und γ-Kontaminationen handeln. Der Detektor kann ein Gestell umfassen, so dass er an einer beliebigen Stelle mit einer beliebigen Ausrichtung, d.h., einem beliebigen Blick- bzw. Messwinkel, in dem Raum aufgestellt werden kann. Der Detektor zur Messung radioaktiver Strahlung kann beispielsweise auch ein Detektor für Gamma(Photonen)strahlung sowie für Betateilchen sein.
Die erste Sende-Empfangsvorrichtung kann lösbar an dem Detektor angebracht sein, wodurch ein flexibler Einsatz der ersten Sende-Empfangsvorrichtung bei verschiedenen Detektoren möglich ist. Insbesondere ist die erste Sende-Empfangsvorrichtung derart an dem Detektor angebracht, dass beide Vorrichtungen als eine Vorrichtung wahrgenommen werden, d.h., ein Position und Ausrichtung der ersten Sende-Empfangsvorrichtung auch einer Position und Ausrichtung des Detektors entspricht. Die erste Sende-Empfangsvorrichtung ist dazu eingerichtet, Funksignale an die zweiten Sende-Empfangsvorrichtungen zu senden und Funksignale von den zweiten Sende-Empfangsvorrichtungen zu empfangen. Dieses Senden bzw. Empfangen kann periodisch erfolgen, beispielsweise im Hz-Bereich. Die erste Sende-Empfangsvorrichtung kann ferner dazu eingerichtet sein, Eigenschaften der empfangenen Funksignale, wie zum Beispiel eine Signalstärke eines empfangenen Funksignals, zu messen. Vorzugsweise ist die erste Sende-Empfangsvorrichtung batteriebetrieben. Ferner kann die erste Sende-Empfangsvorrichtung einen Beschleunigungssensor umfassen.
Die Vielzahl von zweiten Sende-Empfangsvorrichtungen ist an bekannten Orten in dem Raum fest positioniert. Insbesondere handelt es sich bei der Vielzahl von zweiten Sende-Empfangsvorrichtungen jeweils um baugleiche Sende-Empfangsvorrichtungen. Beispielsweise können vier Sende-Empfangsvorrichtungen in einem Raum installiert sein. Die bekannten Positionen (x-, y- und z-Koordinaten) der zweiten Sende-Empfangsvorrichtungen können vorher gemessen worden sein oder über einen Austausch von Ortsnachrichten zwischen der Vielzahl von zweiten Sende-Empfangsvorrichtungen bestimmt werden. Jede der Vielzahl von zweiten Sende-Empfangsvorrichtungen ist dazu eingerichtet, Funksignale an die erste Sende-Empfangsvorrichtung zu senden und Funksignale von der ersten Sende-Empfangsvorrichtung zu empfangen. Dazu kann jede der Vielzahl von zweiten Sende-Empfangsvorrichtungen zwei Antennen umfassen. Das Senden bzw. Empfangen kann periodisch erfolgen, beispielsweise im Hz-Bereich. Jede der zweiten Sende-Empfangsvorrichtungen kann ferner dazu eingerichtet sein, Eigenschaften der empfangenen Funksignale, wie zum Beispiel eine Signalstärke eines empfangenen Funksignals, zu messen. Die Vielzahl von zweiten Sende-Empfangsvorrichtungen und die erste Sende-Empfangsvorrichtung können auch dazu eingerichtet sein, sich gegenseitig durch den Austausch von Funksignalen zu kalibrieren.
Die Positionsbestimmungsvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, basierend auf Positionsdaten der zweiten Sende-Empfangsvorrichtungen und Signaleigenschaften der Funksignale eine Position der ersten Sende-Empfangsvorrichtung bzw. des Detektors zu bestimmen. Bei den Positionsdaten der zweiten Sende-Empfangsvorrichtungen kann es sich um bekannte Referenzpositionen (x-, y-, z-Koordinaten) der zweiten Sende-Empfangsvorrichtungen handeln. Bei den Signaleigenschaften der Funksignale kann es sich beispielsweise um Signalstärkenwerte handeln. So ist eine Positionsbestimmung in Echtzeit möglich. Zur Positionsbestimmung der ersten Sende-Empfangsvorrichtung und damit des Detektors kann die Positionsbestimmungsvorrichtung insbesondere ein Triangulationsverfahren ausführen. Ferner kann die Positionsbestimmungsvorrichtung zur Bestimmung der Position des Detektors zumindest eines der folgenden Positionsbestimmungsverfahren ausführen: Zwei-Wege-Entfernung-Positionsbestimmung (Two-Way Ranging - TWR), Drei-Wege-Entfernung-Positionsbestimmung (Three-Way Ranging - 3WR), Ankunftszeitdifferenz-Positionsbestimmung (Time-Difference of Arrival - TdoA), Ankunftswinkel-Positionsbestimmung (Angle-of-Arrival - AoA), Phasendifferenz der Ankunft-Positionsbestimmung (Phase Difference of Arrival - PdoA) und Funksignalstärke-Indikator-Positionsbestimmung (Radio Signal Strength Indicator - RSSI). Insbesondere bilden die Positionsbestimmungsvorrichtung mit den ersten und zweiten Sende-Empfangsvorrichtungen ein Indoor Positioning System (IPS).
Bei den Funksignalen kann es sich beispielsweise um Ultra-Breitband- und/oder WLAN/Wifi-Signale und/oder Bluetooth-Signale handeln.
Bei der Positionsbestimmungsvorrichtung kann es sich um eine Recheneinheit handeln, auf der eine Software läuft, die eines der vorstehend genannten Verfahren ausführt. Dazu kann die Positionsbestimmungsvorrichtung mit der Vielzahl von zweiten Sende-Empfangsvorrichtungen und/oder der ersten Sende-Empfangsvorrichtungen in Kommunikationsverbindung, insbesondere in drahtloser Kommunikationsverbindung, stehen.
Bei der Ausrichtungsbestimmungsvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, eine Ausrichtung des Detektors zu bestimmen, kann es sich um einen Neigungssensor handeln, der einen Bezug zur Lotrichtung des Detektors misst und/oder Änderungen eines Neigungswinkels des Detektors bestimmt.
Um einen zusätzlichen Sensor zu vermeiden, kann die Ausrichtungsbestimmungsvorrichtung alternativ dazu eingerichtet sein, die Ausrichtung des Detektors basierend auf Signaleigenschaften der Funksignale und einem Strahlungsmuster und/oder räumlichem Absorptionsmuster der erste Sende-Empfangsvorrichtung zu bestimmen. Ein Strahlungsmuster kann beispielsweise insbesondere eine über ein Zeitintervall empfangene Funksignalstärke sein. Eine über ein Zeitintervall empfangene Funksignalstärke kann insbesondere auf einem Sendeimpuls oder Chirp-Sendesignal basieren. So kann die Ausrichtungsbestimmungsvorrichtung die Ausrichtung der ersten Sende-Empfangsvorrichtung bzw. des Detektors bestimmen, indem sie Werte, die einer angenommenen Ausrichtung der ersten Sende-Empfangsvorrichtung bzw. des Detektors entsprechen, mit Werten vergleicht, die gemessenen Eigenschaften der Funksignale entsprechen. Das Strahlungsmuster und/oder das räumliche Absorptionsmuster kann durch eine Schätzung, eine Simulation eines Funksignals, das von der ersten Sende-Empfangsvorrichtung gesendet wird, eine Kalibrierung der ersten Sende-Empfangsvorrichtung, eine Kalibrierung der Vielzahl von zweiten Sende-Empfangsvorrichtungen durch Messung von Eigenschaften der Funksignale, die von der ersten Sende-Empfangsvorrichtung an bekannten Positionen und Ausrichtungen der ersten Sende-Empfangsvorrichtung empfangen werden, und/oder einer Messung eines oder mehrerer Funksignale, die von der ersten Sende-Empfangsvorrichtung gesendet oder empfangen werden, bestimmt werden.
Bei der Ausrichtungsbestimmungsvorrichtung kann es sich um eine Recheneinheit handeln, auf der eine Software läuft, die eines der vorstehend genannten Verfahren ausführt. Dazu kann die Ausrichtungsbestimmungsvorrichtung mit der Vielzahl von zweiten Sende-Empfangsvorrichtungen und/oder der ersten Sende-Empfangsvorrichtung in Kommunikationsverbindung, insbesondere in drahtloser Kommunikationsverbindung, stehen.
Die Positionsbestimmungsvorrichtung und die Ausrichtungsbestimmungsvorrichtung können in der gleichen Recheneinheit integriert sein. Die Recheneinheit kann in dem zu messenden Raum der kerntechnischen Anlage angeordnet sein. Es ist auch möglich, dass die Recheneinheit in einer Zentraleinheit außerhalb des Raums, oder außerhalb der kerntechnischen Anlage, beispielsweise in einem Server, angeordnet ist. Dazu kann eine zusätzliche Sende-Empfangsvorrichtung in dem Raum vorgesehen sein, die eine Kommunikationsverbindung zwischen der Zentraleinheit und der ersten Sende-Empfangsvorrichtung und der Vielzahl von zweiten Sende-Empfangsvorrichtungen herstellt.
Das Messsystem kann ferner eine Anzeigevorrichtung umfassen, die dazu eingerichtet ist, die von der Positionsbestimmungsvorrichtung bestimmte Position des Detektors und/oder, die von der Ausrichtungsbestimmungsvorrichtung bestimmte Ausrichtung des Detektors, eine Soll-Position des Detektors und/oder eine Soll-Ausrichtung des Detektors anzuzeigen. Bei der Anzeigevorrichtung kann es sich um einen Bildschirm eines tragbaren Endgeräts, beispielsweise eines Tabletcomputers, oder eine stereoskopische Anzeigevorrichtung handeln. So kann das tragbare Endgerät mit der Positionsbestimmungsvorrichtung und der Ausrichtungsbestimmungsvorrichtung in Kommunikationsverbindung stehen. Folglich kann dem Messpersonal auf einfache und zeitsparende Weise ermöglicht werden, in Echtzeit die Ist-Positionen und die Ist-Ausrichtung des Detektors mit der Soll-Position und der Soll-Ausrichtung des Detektors zu vergleichen, und entsprechend die Position und Ausrichtung des Detektors anzupassen. Dazu können die Ist- und Soll-Positionen bzw. Ist- und Soll-Ausrichtungen mit Hilfe von Darstellungen des Detektors auf der Anzeigevorrichtung in Echtzeit visualisiert werden.
Das Messsystem kann ferner eine Erzeugungsvorrichtung umfassen, die dazu eingerichtet ist, ein digitales dreidimensionales Modell des Raums zu erzeugen, wobei die Anzeigevorrichtung dazu eingerichtet ist, das dreidimensionale Modell des Raums zusammen mit der Position des Detektors, der Ausrichtung des Detektors, der Soll-Position des Detektors und der Soll-Ausrichtung des Detektors anzuzeigen.
Insbesondere können das dreidimensionale Modell mit den Daten auf der Anzeigevorrichtung in Echtzeit angezeigt werden, was es dem Messepersonal ermöglicht, auf einfache Weise den Detektor wie gewünscht zu positionieren und auszurichten.
Zur Erzeugung des digitalen dreidimensionalen Modells kann die Erzeugungsvorrichtung eine 3D-Bildaufnahmeeinheit oder ein 3D-Abtastsystem umfassen. Die Erzeugungsvorrichtung kann zusätzlich eine Recheneinheit umfassen. Mit Hilfe der 3D-Bildaufnahmeeinheit und der Recheneinheit kann eine berührungslose photogrammmetrische Koordinatenmessung des Raums erfolgen, bei der aus Bildern, welche den Raum aus verschiedenen Perspektiven wiedergeben, durch Transformieren der Bilddaten in ein Objektkoordinatensystem in der Recheneinheit auf die Abmessungen des Raums geschlossen wird. Grundlage der Koordinatenberechnungen kann dabei die Bestimmung der Orientierung der 3D-Bildaufnahmeeinheit bei den jeweiligen Bildern sein. Die Bestimmung der Koordinaten des Raums kann mit Hilfe referenzierter Markierungen erfolgen, von welchen die 3D-Koordinatenmessung erfolgen kann. Hierzu kann das Bild-Koordinatensystem, welches sich auf das aufgenommene, dreidimensionale Bild bezieht, in ein Objekt-Koordinatensystem transformiert werden. Die Transformation kann auf Basis von aufgenommenen Markierungen stattfinden, deren Positionen im Objekt-Koordinatensystem bekannt sind. So kann es sich bei der 3D-Bildaufnahmeeinheit um eine Vielzahl von Kameras handeln, die eine Stereobasis aufweisen. Statt der 3D-Bildaufnahmeeinheit kann auch ein 3D-Abtastsystem, beispielsweise ein 3D-Laserscanner, vorgesehen sein, wobei die Recheneinheit aus den Messdaten des 3D-Abtastsystems das digitale Modell erzeugt. Der Vorteil des 3D-Abtastsystems, insbesondere des 3D-Laserscanners, ist, dass hierdurch präzisere Messungen durchführbar sind. Folglich kann es sich bei dem digitalen Modell um ein dreidimensionales Modell einer Fläche, mehrerer Flächen, eines Raumes und/oder eines ganzen Gebäudes handeln. Beispielsweise handelt es sich um ein dreidimensionales Modell eines Raumes eines im Rückbau befindlichen Kernkraftwerks. Die Recheneinheit kann in der 3D-Bildaufnahmeeinheit integriert sein und das digitale dreidimensionale Modell kann von der 3D-Bildaufnahmeeinheit an ein tragbares Endgerät gesendet werden (beispielsweise über WLAN).
Für eine korrekte Freimessung eines Raums ist es wichtig, dass der Detektor genau an einem durch eine Messplanung vorgegebenen Ort positioniert wird. Umfasst die Erzeugungsvorrichtung einen 3D-Laserscanner zur Erzeugung einer Punktwolke des Raums, so kann dieser zusätzlich dafür eingesetzt werden, die von der Positionsbestimmungsvorrichtung bestimmte Position des Detektors zu überprüfen. Die Punktwolke kann insbesondere in ein 3D-Modell überführt werden. Dadurch kann sichergestellt werden, dass eine korrekte Positionsbestimmung erfolgt.
Um dem Messepersonal auf einfache und präzise Weise die Soll-Position und die Soll-Ausrichtung des Detektors visualisieren zu können, kann das Messsystem ferner eine Überlagerungsvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, ein digitales Rastergitter mit einer Vielzahl von Rasterelementen dem digitalen dreidimensionalen Modell zu Überlagern, und eine Zuordnungsvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, jedem Rasterelement eine Soll-Position des Detektors und eine Soll-Ausrichtung des Detektors zuzuordnen, umfassen, wobei die Anzeigevorrichtung dazu eingerichtet ist, das digitale Rastergitter mit den zugeordneten Soll-Positionen und Soll-Ausrichtungen des Detektors anzuzeigen. Die Überlagerungsvorrichtung und/oder die Zuordnungsvorrichtung können in einer Recheneinheit implementiert sein. Die Recheneinheit kann sich einer Zentraleinheit oder einem tragbaren Endgerät befinden. Gemäß diesem Aspekt kann auf eine herkömmliche Vorgehensweise verzichtet werden, bei der auf einer freizumessenden Wand mit verschiedenen Farben Sektoren und Beschriftungen eingezeichnet werden. Das Messpersonal erhält entsprechende Informationen über die Anzeigevorrichtung. Folglich wird das korrekte Aufstellen des Detektors vereinfacht, wodurch die Aufenthaltsdauer des Messpersonals in der kerntechnischen Anlage weiter verringert werden kann.
Das Messsystem kann ferner eine optische Sensoreinheit umfassen, die dazu eingerichtet ist, den Raum aufzunehmen, wobei die Anzeigevorrichtung dazu eingerichtet ist, in Echtzeit den aufgenommenen Raum überlagert mit der bestimmten Position des Detektors und der bestimmten Ausrichtung des Detektors anzuzeigen. Bei der optischen Sensoreinheit kann es sich um eine digitale Kamera des tragbaren Endgeräts (beispielsweise des Tabletcomputers) handeln, welche den Raum aufnimmt, wobei die Anzeigevorrichtung des tragbaren Endgeräts (beispielsweise des Tabletcomputers) in Echtzeit den aufgenommenen Raum überlagert mit der bestimmten Position des Detektors und der bestimmten Ausrichtung des Detektors anzeigt. Weitere Messinformationen für den Detektor, wie die Soll-Position und Soll-Ausrichtung des Detektors sowie das digitale Rastergitter mit den Rasterelementen und den zugeordneten Werten können ebenfalls auf der Anzeigevorrichtung angezeigt werden. Es ist auch denkbar, dass die Anzeige mit Hilfe einer 3D-Anzeigevorrichtung, beispielsweise einem stereoskopischen Display, welches zwei für das linke und rechte Auge leicht unterschiedliche Bilder erzeugt, erfolgt. Dazu kann die 3D-Anzeigevorrichtung mit dem tragbaren Endgerät oder der Zentraleinheit in Kommunikationsverbindung stehen (beispielsweise über WLAN). Wird die 3D-Anzeigevorrichtung in dem Raum bewegt, so ändert sich entsprechend die Anzeige in Echtzeit.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Messsystem des Weiteren eine Berechnungsvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, die Soll-Position des Detektors und die Soll-Ausrichtung des Detektors zu berechnen, wobei die Berechnung auf vergangenen Radioaktivitätsmessungen in dem Raum, dem digitalen dreidimensionalen Modell des Raumes und/oder betriebshistorischen Daten des Raums und/oder eines benachbarten Raums basiert. Bei der Berechnungsvorrichtung kann es sich um eine Recheneinheit in der Zentraleinheit handeln. Die von der Berechnungseinheit zu Berechnung verwendeten Daten können in einer zentralen Datenbank, beispielsweise einer Datenbank in der Zentraleinheit, gespeichert werden. Die Daten des Detektors können ebenfalls in der Datenbank gespeichert werden.
Beispielsweise können als betriebshistorische Daten Ortsinformationen hinsichtlich eines Wassereinbruchs in einen bestimmten Bereich einer zu messenden Fläche oder eines Raums, der an den zu messenden Raum angrenzt, oder ein Durchbruch durch eine Betonwand der Fläche, welches mit Füllmaterial wieder verschlossen wurde, sodass radioaktive Strahlung aus einem benachbarten Raum auf den zu messenden Raum einwirken kann, berücksichtigt werden. Fliest diese Information in die Berechnung ein, so ist es möglich, den Detektor derart in Bezug auf eine zu messende Fläche des Raums zu positionieren bzw. auszurichten, dass Messstörungen bzw. Messungenauigkeiten (beispielsweise durch radioaktive Strahlung, die durch einen verschlossenen Durchbruch von einem Nebenraum stammt) vermieden werden. Werden gemäß diesem Aspekt Messstörungen verringert, so können weitere Messungen vermieden werden, wodurch die Aufenthaltsdauer des Messpersonals in der kerntechnischen Anlage weiter verringert werden kann.
Das Berechnen der Soll-Position des Detektors und der Soll-Ausrichtung des Detektors kann eine Vielzahl von Simulationsberechnungen bei verschiedenen Positionierungen und/oder Ausrichtungen des Detektors in Bezug auf eine Fläche des Raums und eine Auswahl einer der verschiedenen Positionierungen und/oder Ausrichtungen des Detektors in Bezug auf die Fläche des Raums in Abhängigkeit von einer berechneten Detektoreffizienz umfassen. So kann beispielsweise für verschiedene Paare von Positionierung und Ausrichtung des Detektors in Bezug auf eine zu messende Fläche des Raums ein Radioaktivitätswert berechnet werden.
Anschließend wird bestimmt, welches Paar von Positionierung und Ausrichtung rechnerisch die höchste Detektoreffizienz ergibt. Entsprechend kann darauf geschlossen werden, dass dieses Maximum der berechneten Detektoreffizienz eine optimale Positionierung und Ausrichtung des Detektors hinsichtlich der Fläche des Raums darstellt. Entsprechend kann dieses Paar von Positionierung und Ausrichtung des Detektors dem Messpersonal auf der Anzeigevorrichtung angezeigt werden.
Gemäß einer Ausführungsform erfolgt das Berechnen der Soll-Position des Detektors und der Soll-Ausrichtung des Detektors mit Hilfe einer Maschinenlernvorrichtung. Die Maschinenlernvorrichtung kann mit der Recheneinheit in der Zentraleinheit in Verbindung stehen und dazu eingerichtet sein, basierend auf einigen oder mehreren der vorstehend beschriebenen Daten optimierte Soll-Positionen des Detektors und Soll-Ausrichtungen des Detektors berechnen. So kann die Maschinenlernvorrichtung auf historische Trainingsdatensätze zurückgreifen und basierend auf neu hinzukommenden Datensätzen die Berechnung der Soll-Position des Detektors und der Soll-Ausrichtung des Detektors trainieren, testen und validieren. Zielgröße des Lernvorgangs kann dabei ein minimaler Radioaktivitätswert bzw. maximale Detektoreffizienz sein, d.h. bei welcher Positionierung und Ausrichtung des Detektors wird ausgeschlossen, dass ein zu geringer Radioaktivitätswert gemessen wird. Bei der Maschinenlernvorrichtung kann es sich beispielsweise um eine in einem Cloud-Server installierte Künstliche-Intelligenz-Plattform (wie beispielsweise Microsoft Azure) handeln.
Um sicherzustellen, dass eine korrekte Ausrichtung des Detektors bestimmt wird kann das Messsystem ferner einen Neigungssensor umfassen, der dazu eingerichtet ist, die von der Ausrichtungsbestimmungsvorrichtung bestimmte Ausrichtung des Detektors zu überprüfen.
Um ferner sicherzustellen, dass eine korrekte Position des Detektors bestimmt wird kann das Messsystem des Weiteren eine Erzeugungsvorrichtung umfassen, die dazu eingerichtet ist, die von der Positionsbestimmungsvorrichtung bestimmte Position des Detektors zu überprüfen. Die Erzeugungsvorrichtung kann beispielsweise als eine Lasermessvorrichtung ausbildet sein. Eine Lasermessvorrichtung ist vorteilhafterweise sehr präzise.
Kerntechnische Anlagen weisen üblicherweise dicke Betonwände auf, durch die kein Funksignal gesendet werden kann. Des Weiteren gibt es in den Räumen der sich im Rückbau befindlichen kerntechnischen Anlage üblicherweise keine Infrastruktur, insbesondere keine Kommunikationsnetzwerk. Die Zentraleinheit, welche eine Vielzahl von Berechnungen für das Messsystem ausführt bzw. Daten zentral speichert ist aber normalerweise außerhalb der Betonwände angeordnet. Entsprechend ist kein unmittelbarer Datenaustausch zwischen innerhalb und außerhalb der Räume möglich. Um dieses Problem zu vermeiden, kann das Messsystem eine Empfangsvorrichtung umfassen, die dazu eingerichtet ist, von dem Detektor einen Messwert der radioaktiven Strahlung, von der Positionsbestimmungsvorrichtung eine dem Messwert zugehörige Position des Detektors und von der Ausrichtungsbestimmungsvorrichtung eine dem Messwert zugehörige Ausrichtung des Detektors zu empfangen, und ferner eine tragbare Speichervorrichtung umfassen, die dazu eingerichtet ist, den Messwert mit der zugehörigen Position und der zugehörigen Ausrichtung des Detektors zu speichern. Bei der Empfangsvorrichtung kann es sich um ein Kommunikationsmodul (beispielsweise ein WLAN-Funkmodul) des tragbaren Endgeräts und bei der tragbaren Speichervorrichtung um eine Speichervorrichtung des tragbaren Endgeräts handeln. Entsprechend können der Detektor, die Positionsbestimmungsvorrichtung und die Ausrichtungsbestimmungsvorrichtung jeweils ein Kommunikationsmodul (beispielsweise ein WLAN-Funkmodul) umfassen, welches dazu eingerichtet ist, mit dem Kommunikationsmodul des tragbaren Endgeräts zu kommunizieren.
Ferner kann das Messsystem eine außerhalb des Raumes angeordnete Zentraleinheit umfassen, die dazu eingerichtet ist, wenn sich die tragbare Speichervorrichtung außerhalb des Raumes befindet, den Messwert mit der zugehörigen Position und der zugehörigen Ausrichtung des Detektors von der tragbaren Speichervorrichtung zu empfangen. Beispielsweise handelt es sich bei der Zentraleinheit um einen Server, insbesondere einen Cloud-Server, wobei die Zentraleinheit den Messwert mit der zugehörigen Position und der zugehörigen Ausrichtung des Detektors über ein Kommunikationsnetzwerk, beispielsweise ein eingerichtetes lokales Intranet oder das Internet oder ein Mobilfunknetz, empfangen kann.
Um sicherzustellen, dass sich die Vielzahl zweiter Sende-Empfangsvorrichtungen an ortsfesten, bekannten Positionen befindet, kann das Messsystem ferner eine Vielzahl von Befestigungsmittel umfassen, wobei jedes Befestigungsmittel dazu eingerichtet ist, einen der Vielzahl zweiter Sende-Empfangsvorrichtungen an einer Betonwand oder mehreren Betonwänden des Raumes zu befestigen. Das zumindest eine Befestigungsmittel kann beispielsweise als ein Betonanker ausgebildet sein. Das zumindest eine Befestigungsmittel kann beispielsweise auch als eine Schraubverbindung oder Klebeverbindung ausgebildet sein.
Ferner kann das Messsystem eine erste weitere Sende-Empfangsvorrichtung, die an dem Detektor angebracht ist, wobei zumindest eine zweite Sende-Empfangsvorrichtung der Vielzahl zweiter Sende-Empfangsvorrichtungen dazu eingerichtet ist, ein Funksignal von der ersten weiteren Sende-Empfangsvorrichtung zu empfangen und/oder ein Funksignal an die erste weitere Sende-Empfangsvorrichtung zu senden, umfassen. Mithilfe der ersten Sende-Empfangsvorrichtung und der ersten weiteren Sende-Empfangsvorrichtung ist es vorteilhafterweise möglich, die Ausrichtung des Detektors besser und/oder genauer zu bestimmen. Die erste weitere Sende-Empfangsvorrichtung kann wie die erste Sende-Empfangsvorrichtung ausgebildet sein. Es ist möglich, dass alle zweiten Sende-Empfangsvorrichtung dazu eingerichtet sind, ein Funksignal von der ersten weiteren Sende-Empfangsvorrichtung zu empfangen und/oder ein Funksignal an die erste weitere Sende-Empfangsvorrichtung zu senden.
Um die Aufenthaltsdauer des Messpersonals in dem Raum weiter verringern zu können, kann das Messsystem des Weiteren eine Ausrichtungsänderungsvorrichtung umfassen, die dazu eingerichtet ist, Soll-Ausrichtungsdaten zu empfangen und basierend auf den Soll-Ausrichtungsdaten die Ausrichtung des Detektors zu ändern. Beispielsweise handelt es sich bei der Ausrichtungsänderungsvorrichtung um einen steuerbaren Servomotor mit einer Kommunikationsvorrichtung, wobei der Detektor an dem Servomotor angebracht ist. Die Kommunikationsvorrichtung kann dazu eingerichtet sein, die Soll-Ausrichtungsdaten von dem tragbaren Endgerät empfangen und der Servomotor kann dazu eingerichtet sein, automatisch den Detektor entsprechend den Soll-Ausrichtungsdaten auszurichten. Gemäß diesem Aspekt muss das Messpersonal den Detektor mit der Ausrichtungsänderungsvorrichtung nur an einer vorgegebenen Position aufstellen. Nachdem von dem tragbaren Endgerät die Soll-Ausrichtungsdaten an die Ausrichtungsänderungsvorrichtung gesendet wurden kann das Messpersonal den Raum verlassen und die Ausrichtungsänderungsvorrichtung nimmt automatisch die Ausrichtung des Detektors in die gewünschte Soll-Ausrichtung vor.
Alternativ oder zusätzlich zu der Ausrichtungsänderungsvorrichtung kann das Messsystem eine Positionsänderungsvorrichtung umfassen, die dazu eingerichtet ist, Soll-Positionsdaten zu empfangen und basierend auf den Soll-Positionsdaten die Position des Detektors zu ändern. Bei der Positionsänderungsvorrichtung kann es sich beispielsweise um einen motorangetriebenen Teleskoparm handeln, an dessen Ende der Detektor befestigt ist, wobei der Teleskoparm den Detektor in x-, y- und z-Richtungen bewegen kann. Auch die Positionsänderungsvorrichtung kann eine Kommunikationsvorrichtung umfassen, die dazu eingerichtet ist, die Soll-Positionsdaten von dem tragbaren Endgerät zu empfangen. Bei der Ausrichtungsänderungsvorrichtung und die Positionsänderungsvorrichtung kann es sich um dieselbe Vorrichtung handeln. Somit kann eine automatische Änderung der Position bzw. Ausrichtung des Detektors in eine berechnete Soll-Position bzw. Soll-Ausrichtung erfolgen, wodurch die Aufenthaltszeit des Messpersonals in dem Raum weiter verringert werden kann.
Die oben beschriebenen Aspekte und Varianten können kombiniert werden, ohne dass dies explizit beschrieben ist. Jede der beschriebenen Ausgestaltungsvarianten ist somit optional zu jeder Ausgestaltungsvariante oder bereits Kombinationen davon zu sehen. Die vorliegende Offenbarung ist folglich nicht auf die einzelnen Ausgestaltungen und Varianten in der beschriebenen Reihenfolge oder einer bestimmten Kombination der Aspekte und Ausgestaltungsvarianten beschränkt.
Figurenliste
Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der hier beschriebenen Vorrichtungen und Systeme ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und den Figuren.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Messsystems zum Messen radioaktiver Strahlung in einem Raum einer im Rückbau befindlichen kerntechnischen Anlage; und
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines dreidimensionalen Modells eines Raums einer kerntechnischen Anlage mit einem überlagerten Rastergitter.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Messsystems zum Messen radioaktiver Strahlung in einem Raum 100 eines im Rückbau befindlichen Atomkraftwerks 110. Im Rückbau befindlich bedeutet bei diesem Ausführungsbeispiel, dass sämtliche bewegbaren bzw. entfernbaren Elemente des Atomkraftwerks bereits ausgebaut und entfernt wurden.
Das Messsystem umfasst in dem Raum 100 einen Germanium-Detektor 10, eine erste Sende-Empfangsvorrichtung 20, die lösbar an dem Detektor 10 angebracht ist, eine Vielzahl von zweiten Sende-Empfangsvorrichtungen, von denen drei Sende-Empfangsvorrichtungen 30, 31, 32 beispielhaft dargestellt sind, eine Positionsbestimmungsvorrichtung 40, eine Ausrichtungsbestimmungsvorrichtung 42, einen Tabletcomputer 50, einen 3D-Laserscanner 60, einen Neigungssensor 80, eine Ausrichtungsänderungsvorrichtung 90 und eine Positionsänderungsvorrichtung 92. Außerhalb des Raums 100 ist eine Zentraleinheit 70 angeordnet, die auch Teil des Messsystems sein kann.
Der Detektor 10 kann frei in dem Raum 100 positioniert werden und ist dazu eingerichtet, radioaktive Strahlungswerte an Flächen bzw. Wänden des Raums 110 zu messen. Insbesondere kann der Detektor 10 bei vorgegebenen x-, y-, und z-Ortskoordinaten in dem Raum 100 aufgestellt werden. Ferner kann der Detektor 10 mit einem vorgegebenen Neigungswinkel hinsichtlich der zu messenden Fläche bzw. Wand ausgerichtet werden.
Die zweiten Sende-Empfangsvorrichtungen 30, 31, 32 sind mit Hilfe jeweiliger als Betonanker ausgebildete Befestigungselemente 35, 36, 37 an vorgegebenen Positionen an Wänden des Raumes 100 befestigt. Zur Befestigung der Betonanker 35, 36, 37 wurden jeweilige Löcher in die Betonwände gebohrt. Die dreidimensionalen Koordinaten (x-, y-, und z-Ortskoordinaten) der Sende-Empfangsvorrichtungen 30, 31, 32 bzw. Betonanker 35, 36, 37 sind der Positionsbestimmungsvorrichtung 40 bekannt. Jede der zweiten Sende-Empfangsvorrichtungen 30, 31, 32 umfasst zwei Antennen. Die zweiten Sende-Empfangsvorrichtungen 30, 31, 32 spannen ein kalibriertes Lokalisierungsnetzwerk für die erste Sende-Empfangsvorrichtung 20 auf.
Die an dem Detektor 10 angebrachte erste Sende-Empfangsvorrichtung 20 und die mit Hilfe der Betonanker 35, 36, 37 an den Wänden des Raums 100 angebrachten zweiten Sende-Empfangsvorrichtungen 30, 31, 32 kommunizieren untereinander mit Hilfe von Ultra-Breitband-Funksignalen. Beispielsweise messen die zweiten Sende-Empfangsvorrichtungen 30, 31, 32 Signalstärken von von der ersten Sende-Empfangsvorrichtung 20 empfangenen Ultra-Breitband-Funksignalen.
Bei der Positionsbestimmungsvorrichtung 40 und der Ausrichtungsbestimmungsvorrichtung 42 handelt es sich um Recheneinheiten, die dazu eingerichtet sind, mit den zweiten Sende-Empfangsvorrichtungen 30, 31, 32 zu kommunizieren. Die Kommunikation zwischen der Positionsbestimmungsvorrichtung 40, der Ausrichtungsbestimmungsvorrichtung 42 und den zweiten Sende-Empfangsvorrichtungen 30, 31, 32 kann beispielsweise über WiFi erfolgen, so dass es zu keiner Interferenz mit den Ultra-Breitband-Funksignalen kommt. So können die Positionsbestimmungsvorrichtung 40 und die Ausrichtungsbestimmungsvorrichtung 42 dazu eingerichtet sein, von den zweiten Sende-Empfangsvorrichtungen 30, 31, 32 gemessene Signalstärken zu empfangen. Basierend auf den empfangenen und bekannten Daten berechnet die Positionsbestimmungsvorrichtung 40 in Echtzeit die Position der ersten Sende-Empfangsvorrichtung 20. Da die erste Sende-Empfangsvorrichtung 20 an dem Detektor 10 angebracht ist, kann auch die Position des Detektors 10 bestimmt werden. Die Positionsbestimmung kann insbesondere mit Hilfe eines von der Positionsbestimmungsvorrichtung 40 ausgeführten Triangulationsverfahrens erfolgen.
In der vorliegenden Raumumgebung ohne vorhandene Infrastruktur wird zur Positionsbestimmung ein Ankunftswinkel-Positionsbestimmungsverfahren (AoA) genutzt, bei dem die Positionsbestimmungsvorrichtung 40 basierend auf Phasendifferenzwerten zwischen empfangenen Funksignalen an den beiden Antennen der zweiten Sende-Empfangsvorrichtungen 30, 31, 32 die jeweiligen Winkel der Funksignale relativ zu den zweiten Sende-Empfangsvorrichtungen 30, 31, 32 berechnet und daraus die Position der ersten Sende-Empfangsvorrichtung 20 bestimmt wird.
Zusätzlich bestimmt die Ausrichtungsbestimmungsvorrichtung 42 die Ausrichtung der ersten Sende-Empfangsvorrichtung 20 bzw. des Detektors 10. Dies erfolgt basierend auf Signaleigenschaften (z.B. der Signalstärke) empfangener Funksignale und einem Strahlungsmuster und/oder einem räumlichen Absorptionsmuster der ersten Sende-Empfangsvorrichtung 20. Gemäß dieser Ausführungsform wird für die Ausrichtungsbestimmung kein zusätzlicher Sensor benötigt. Somit können platz- und energiesparend in Echtzeit die Position und die Ausrichtung des Detektors 10 bestimmt werden.
Der Tabletcomputer 50 umfasst eine Anzeigevorrichtung 52, eine als Kamera ausgebildete optische Sensoreinheit 54, eine Kommunikationsvorrichtung 56, eine Speichervorrichtung 58 und eine Recheneinheit 59.
Die Kommunikationsvorrichtung 56 ist dazu eingerichtet, mit der Positionsbestimmungsvorrichtung 40, der Ausrichtungsbestimmungsvorrichtung 42 und dem 3D-Laserscanner 60 zu kommunizieren. Insbesondere empfängt die Kommunikationsvorrichtung 56 von der Positionsbestimmungsvorrichtung 40 und der Ausrichtungsbestimmungsvorrichtung 42 in Echtzeit die bestimmte Position und Ausrichtung des Detektors 10. Dazu umfassen die Positionsbestimmungsvorrichtung 40 und die Ausrichtungsbestimmungsvorrichtung 42 entsprechende Kommunikationsvorrichtungen (beispielsweise WiFi-Funkmodule).
Der 3D-Laserscanner 60 ist dazu eingerichtet, ein digitales dreidimensionales Modell des Raums 100 zu erzeugen. Zur Berechnung des 3D-Modells umfasst der 3D-Laserscanner 60 eine Recheneinheit (in 1 nicht gezeigt). Ferner umfasst der 3D-Laserscanner 60 eine Kommunikationsvorrichtung (in 1 nicht gezeigt), die dazu eingerichtet ist, dass erzeugte dreidimensionale Modell des Raums 100 an die Kommunikationsvorrichtung 56 des Tabletcomputers 50 zu senden. In der Speichervorrichtung 58 werden das digitale dreidimensionale Modell und die von der Positionsbestimmungsvorrichtung 40 und der Ausrichtungsbestimmungsvorrichtung 42 empfangenen Positions- und Ausrichtungsdaten des Detektors 10 gespeichert.
Die Kamera 54 ist dazu eingerichtet, den Raum 100 aufzunehmen und die Anzeigevorrichtung 52 ist dazu eingerichtet, in Echtzeit den von der Kamera 54 aufgenommenen Raum wiederzugeben. Ferner werden in der Anzeigevorrichtung 52 in Echtzeit die von der Positionsbestimmungsvorrichtung 40 und der Ausrichtungsbestimmungsvorrichtung 42 bestimmte Ist-Position und Ist-Ausrichtung des Detektors 10 angezeigt.
In der Speichervorrichtung 58 sind eine Soll-Position und eine Soll-Ausrichtung des Detektors 10 gespeichert. Auch diese Soll-Position und die Soll-Ausrichtung des Detektors 10 werden in der Anzeigevorrichtung 52 angezeigt. Insbesondere wird auf der Anzeigevorrichtung 52 dem Messepersonal visualisiert, wie der Detektor 10 verschoben bzw. geneigt werden muss, damit er sich in der gewünschten Soll-Position und Soll-Ausrichtung befindet.
Der Detektor 10 kann ferner dazu eingerichtet sein, mit Hilfe einer Kommunikationsvorrichtung (in 1 nicht gezeigt) mit der Kommunikationsvorrichtung 56 des Tabletcomputers 50 zu kommunizieren. So kann der Detektor 10 gemessene Radioaktivitätswerte automatisch an den Tabletcomputer 50 senden. In der Speichervorrichtung 58 werden diese dann mit den zugehörigen Positions- und Ausrichtungswerten des Detektors 10 gespeichert. Dazu können die Daten vor einem Senden jeweils mit einer Zeitangabe versehen werden. Die gespeicherten Daten können dann zu Dokumentationszwecken, insbesondere zur Dokumentation einer Freimessung, von dem Tabletcomputer 50 an die Zentraleinheit 70 gesendet werden.
Die Zentraleinheit 70 umfasst eine Recheneinheit 71, eine Kommunikationsvorrichtung 73, eine Maschinenlernvorrichtung 75 und eine Datenbank 78.
Über die Kommunikationsvorrichtung 73 kann die Zentraleinheit 70 mit der Kommunikationsvorrichtung 56 des Tabletcomputers 50 kommunizieren. Diese Kommunikation kann insbesondere dann erfolgen, wenn sich der Tabletcomputer 50 außerhalb des Raumes 100 befindet. So kann, wenn sich der Tablett Computer 50 außerhalb des Raumes 100 befindet, die Soll-Position und Soll-Ausrichtung des Detektors 10 von der Zentraleinheit 70 an den Tabletcomputer 50 gesendet und in dessen Speichervorrichtung 58 gespeichert werden. Befindet sich der Tabletcomputer 50 wieder innerhalb des Raums 100, so können die Soll-Position und Soll-Ausrichtung des Detektors 10 auf der Anzeigevorrichtung 52 des Tabletcomputers 50 angezeigt werden.
Die Berechnung der Soll-Position und Soll-Ausrichtung des Detektors 10 erfolgt mit Hilfe der Recheneinheit 71 basierend auf den in der Datenbank 78 gespeicherten Daten. Dazu sind in der Datenbank 78 unter anderem Ergebnisse vergangener Radioaktivitätsmessungen in dem Raum 100, ein digitales dreidimensionales Modell des Raumes 100, und betriebshistorische Daten des Raums 100 und benachbarter Räume gespeichert. Die in der Datenbank 78 gespeicherten Daten können von dem Tabletcomputer 50 stammen oder direkt in die Datenbank 78 eingegeben werden.
Zur Berechnung der Soll-Position des Detektors 10 und der Soll-Ausrichtung des Detektors 10 führt die Recheneinheit 71 eine Vielzahl von Simulationsberechnungen bei verschiedenen Positionierungen und Ausrichtungen des Detektors 10 in Bezug auf eine Fläche des Raums 100 aus, und wählt eine der Positionierungen und Ausrichtungen des Detektors 10 in Bezug auf die Fläche des Raums 100 in Abhängigkeit von einem berechneten Radioaktivitätswert als Soll-Position und Soll-Ausrichtung des Detektors 10 aus. Diese Soll-Position und Soll-Ausrichtung des Detektors 10 wird von der Zentraleinheit 70 an den Tabletcomputer 50 gesendet, wo die Soll-Position und Soll-Ausrichtung des Detektors 10 verarbeitet und auf der Anzeigevorrichtung 52 angezeigt wird.
Die Berechnung der Soll-Position und Soll-Ausrichtung des Detektors 10 kann ferner mit Hilfe der Maschinenlernvorrichtung 75 optimiert werden. So kann die Maschinenlernvorrichtung 75 auf in der Datenbank 78 gespeicherte, historische Trainingsdatensätze zurückgreifen und basierend auf neu hinzukommenden Datensätzen die Berechnung der Soll-Position des Detektors 10 und der Soll-Ausrichtung des Detektors 10 trainieren, testen und validieren.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird dem von dem 3D-Laserscanner 60 erzeugten digitalen dreidimensionalen Modell des Raums 100 ein Rastergitter mit einer Vielzahl von Rasterelementen überlagert, wobei jedem Rasterelement eine Ist-Position und eine Ist-Ausrichtung des Detektors 10 sowie eine Soll-Position und eine Soll-Ausrichtung des Detektors 10 zugeordnet wird.
Die 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines dreidimensionalen digitalen Modells 121, 122 des in der 1 dargestellten Raums 100. Dem dreidimensionalen digitalen Modell 121, 122 ist ein Rastergitter 131, 132, 133, welches eine Vielzahl von quadratischen Rasterelementen 135, 136, 138, 139 umfasst, überlagert. Jedem der Vielzahl von Rasterelementen 135, 136, 138, 139 kann eine Ist-Position und eine Ist-Ausrichtung des Detektors 10 sowie eine Soll-Position und eine Soll-Ausrichtung des Detektors 10 zugeordnet werden (in 2 nicht gezeigt). Diese Information kann anschließend dem Messepersonal in Echtzeit auf der Anzeigevorrichtung 52 angezeigt werden. Des Weiteren können die in der 2 gezeigten Informationselemente einer Aufnahme des Raums 100 durch die Kamera 54 überlagert und in Echtzeit auf der Anzeigevorrichtung 52 angezeigt werden. Bewegt das Messpersonal den Tabletcomputer 50 so werden entsprechend die überlagerten Elemente auf der Anzeigevorrichtung 52 angepasst.
Wird anstelle der Anzeigevorrichtung 52 eine stereoskopische Anzeigevorrichtung verwendet, so kann das Messpersonal noch schneller die gewünschte Position und Ausrichtung des Detektors 10 einstellen.
Die in der 2 gezeigte Überlagerung und Zuordnung von Ist-Positionen, Ist-Ausrichtungen, Soll-Positionen und Soll-Ausrichtungen des Detektors 10 zu den jeweiligen Rasterelementen 135, 136, 138, 139 kann durch die Recheneinheit 59 in dem Tabletcomputer 50 oder die Recheneinheit 71 in der Zentraleinheit 70 erfolgen.
Der in der 1 gezeigte Neigungssensor 80 kann zur Überprüfung der durch die Ausrichtungsbestimmungsvorrichtung 42 bestimmten Ausrichtung des Detektors 10 verwendet werden. Entsprechend kann der 3D-Laserscanner 60 zur Überprüfung der durch die Positionsbestimmungsvorrichtung 40 bestimmten Position des Detektors 10 verwendet werden. Folglich kann sichergestellt werden, dass eine korrekte Positions- und Ausrichtungsbestimmung erfolgt, was für eine behördliche Dokumentation der Freimessung wichtig ist.
Der Detektor 10 ist an der Ausrichtungsänderungsvorrichtung 90 und der Positionsänderungsvorrichtung 92 angebracht. In diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Ausrichtungsänderungsvorrichtung 90 und der Positionsänderungsvorrichtung 92 um einen fernsteuerbaren Teleskoparm, der den Detektor 10 an einem gewünschten Ort fest positionieren und zusätzlich die Neigung des Detektors 10 einstellen kann. Die Fernsteuerung des Teleskoparms erfolgt über die Kommunikationsvorrichtung 56 des Tabletcomputers 50. Dazu umfasst der Teleskoparm eine entsprechende Kommunikationsvorrichtung und steuerbare Servomotoren. Basierend auf den in der Speichervorrichtung 58 gespeicherten Soll-Positionswerten und Soll-Ausrichtungswerten steuert der Tabletcomputer 50 den Teleskoparm bzw. den Detektor 10 in die gewünschte Position und Ausrichtung.
So kann das Messpersonal mit Hilfe des Tabletcomputers 50 von außerhalb des Raums 100 bzw. außerhalb des Atomkraftwerks 100 die Position und Ausrichtung des Detektors 10 steuern. Wird anstelle der Anzeigevorrichtung 52 eine stereoskopische Anzeigevorrichtung verwendet, so kann die Steuerung von außerhalb des Raums 100 bzw. außerhalb des Atomkraftwerks 100 für das Messpersonal weiter vereinfacht werden. Somit kann eine ferngesteuerte Positionierung und Ausrichtung des Detektors 10 erfolgen, wodurch die Aufenthaltsdauer des Messpersonals in dem Raum 100 weiter reduziert werden kann.
In den vorgestellten Beispielen sind unterschiedliche Merkmale und Funktionen der vorliegenden Offenbarung getrennt voneinander sowie in bestimmten Kombinationen beschrieben worden. Es versteht sich jedoch, dass viele dieser Merkmale und Funktionen, wo dies nicht explizit ausgeschlossen ist, miteinander frei kombinierbar sind. Insbesondere handelt es sich bei einigen vorstehend beschriebenen Einheiten des Messsystems um optionale Vorrichtungsmerkmale, wie beispielsweise den Neigungssensor 80, die Ausrichtungsänderungsvorrichtung 90 oder die Positionsänderungsvorrichtung 92.

Claims

Messsystem zum Messen radioaktiver Strahlung in einem Raum (100) einer im Rückbau befindlichen kerntechnischen Anlage (110), umfassend: einen Detektor (10), der dazu eingerichtet ist, radioaktive Strahlung zu messen; eine erste Sende-Empfangsvorrichtung (20), die an dem Detektor (10) angebracht ist; eine Vielzahl zweiter Sende-Empfangsvorrichtungen (30, 31, 32), wobei jede zweite Sende-Empfangsvorrichtung (30, 31, 32) dazu eingerichtet ist, ein Funksignal von der ersten Sende-Empfangsvorrichtung (20) zu empfangen und/oder ein Funksignal an die erste Sende-Empfangsvorrichtung (20) zu senden; und eine Positionsbestimmungsvorrichtung (40), die dazu eingerichtet ist, basierend auf Positionsdaten der zweiten Sende-Empfangsvorrichtungen (30, 31, 32) und Signaleigenschaften der Funksignale eine Position des Detektors (10) zu bestimmen.
Messsystem nach Anspruch 1, ferner umfassen eine Ausrichtungsbestimmungsvorrichtung (42), die dazu eingerichtet ist, eine Ausrichtung des Detektors (10) zu bestimmen.
Messsystem nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend eine Anzeigevorrichtung (52), die dazu eingerichtet ist, die von der Positionsbestimmungsvorrichtung (40) bestimmte Position des Detektors (10) und/oder , die von der Ausrichtungsbestimmungsvorrichtung (42) bestimmte Ausrichtung des Detektors (10), eine Soll-Position des Detektors (10) und/oder eine Soll-Ausrichtung des Detektors (10) anzuzeigen.
Messsystem nach Anspruch 3, ferner umfassend eine Erzeugungsvorrichtung (60), die dazu eingerichtet ist, ein digitales dreidimensionales Modell (121, 122) des Raums (100) zu erzeugen, wobei die Anzeigevorrichtung (52) dazu eingerichtet ist, das dreidimensionale Modell (121, 122) des Raums (100) zusammen mit der Position des Detektors (10), der Ausrichtung des Detektors (10), der Soll-Position des Detektors (10) und der Soll-Ausrichtung des Detektors (10) anzuzeigen.
Messsystem nach Anspruch 4, wobei die Erzeugungsvorrichtung (60) einen 3D-Laserscanner umfasst, der dazu eingerichtet ist, die von der Positionsbestimmungsvorrichtung bestimmte Position des Detektors (10) zu überprüfen.
Messsystem nach einem der Ansprüche 4 oder 5, ferner umfassend eine Überlagerungsvorrichtung (71), die dazu eingerichtet ist, ein digitales Rastergitter (131, 132, 133) mit einer Vielzahl von Rasterelementen (135, 136, 138, 139) dem digitalen dreidimensionalen Modell (121, 122) zu überlagern und eine Zuordnungsvorrichtung (71), die dazu eingerichtet ist, jedem Rasterelement (135, 136, 138, 139) eine Soll-Position des Detektors (10) und eine Soll-Ausrichtung des Detektors (10) zuzuordnen, wobei die Anzeigevorrichtung (52) dazu eingerichtet ist, das digitale Rastergitter (131, 132, 133) mit den zugeordneten Soll-Positionen und Soll-Ausrichtungen des Detektors (10) anzuzeigen.
Messsystem nach einem der Ansprüche 3 bis 6, ferner umfassend eine optische Sensoreinheit (54), die dazu eingerichtet ist, den Raum (100) aufzunehmen, wobei die Anzeigevorrichtung (52) dazu eingerichtet ist, in Echtzeit den aufgenommenen Raum (100) überlagert mit der bestimmten Position des Detektors (10) und der bestimmten Ausrichtung des Detektors (10) anzuzeigen.
Messsystem nach einem der Ansprüche 3 bis 7, ferner umfassend eine Berechnungsvorrichtung (71), die dazu eingerichtet ist, die Soll-Position des Detektors (10) und die Soll-Ausrichtung des Detektors (10) zu berechnen, wobei die Berechnung auf vergangenen Radioaktivitätsmessungen in dem Raum (100), einem digitalen dreidimensionalen Modell (121, 122) des Raumes (100) und/oder betriebshistorischen Daten des Raums (100) und/oder eines benachbarten Raums basiert.
Messsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ausrichtungsbestimmungsvorrichtung (42) dazu eingerichtet ist, die Ausrichtung des Detektors (10) basierend auf Signaleigenschaften der Funksignale und einem Strahlungsmuster und/oder einem räumlichen Absorptionsmuster der ersten Sende-Empfangsvorrichtung (20) zu bestimmen.
Messsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Funksignale Ultra-Breitband- und/oder WLAN/Wifi-Signale und/oder Bluetooth-Signale sind.
Messsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend einen Neigungssensor (80), der dazu eingerichtet ist, die von der Ausrichtungsbestimmungsvorrichtung (42) bestimmte Ausrichtung des Detektors (10) zu überprüfen und/oder eine Erzeugungsvorrichtung (60), die dazu eingerichtet ist, die von der Positionsbestimmungsvorrichtung (40) bestimmte Position des Detektors (10) zu überprüfen.
Messsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Empfangsvorrichtung (56), die dazu eingerichtet ist, von dem Detektor (10) einen Messwert der radioaktiven Strahlung, von der Positionsbestimmungsvorrichtung (40) eine dem Messwert zugehörige Position des Detektors (10) und von der Ausrichtungsbestimmungsvorrichtung (42) eine dem Messwert zugehörige Ausrichtung des Detektors (10) zu empfangen, und eine tragbare Speichervorrichtung (58), die dazu eingerichtet ist, den Messwert mit der zugehörigen Position und der zugehörigen Ausrichtung des Detektors (10) zu speichern.
Messsystem nach Anspruch 12, ferner umfassend eine außerhalb des Raumes angeordnete Zentraleinheit (70), die dazu eingerichtet ist, wenn sich die tragbare Speichervorrichtung (58) außerhalb des Raumes (100) befindet, den Messwert mit der zugehörigen Position und der zugehörigen Ausrichtung des Detektors (10) von der tragbaren Speichervorrichtung (58) zu empfangen.
Messsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Vielzahl von Befestigungsmittel (35, 36, 37), wobei jedes der Befestigungsmittel dazu eingerichtet ist, einen der Vielzahl zweiter Sende-Empfangsvorrichtungen (30, 31, 32) an einer Betonwand oder mehreren Betonwänden des Raumes (100) zu befestigen.
Messsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend, eine erste weitere Sende-Empfangsvorrichtung, die an dem Detektor (10) angebracht ist; wobei zumindest eine zweite Sende-Empfangsvorrichtung (30, 31, 32) der Vielzahl zweiter Sende-Empfangsvorrichtungen (30, 31, 32) dazu eingerichtet ist, ein Funksignal von der ersten weiteren Sende-Empfangsvorrichtung zu empfangen und/oder ein Funksignal an die erste weitere Sende-Empfangsvorrichtung zu senden.