DE19824039A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Prüfung von Schüttmaterial, insbesondere von Bauschutt und/oder Bodenaushub, auf den Gehalt an Radionukliden - Google Patents

Abstract

Gegenstand der Erfindung sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Prüfung von Schüttmaterial auf Gehalt an Radionukliden und zur Trennung des Schüttmaterials in Anteile mit keinem oder einem in kritischem geringen Gehalt an Radionukliden und in Anteile mit einem kritischen Gehalt. Das Schüttmaterial wird in Chargen aufgeteilt, die jeweils kontinuierlich in einem Materialstrom an Germaniumdetektoren vorbeibewegt werden. Die Signale der Germaniumdetektoren werden zur Identifizierung der Radionukliden und zur Feststellung des Gehalts der Radionukliden in der jeweiligen Charge verarbeitet.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Prüfung von Schütt­ material, insbesondere von Bauschutt und/oder Bodenaushub, auf Gehalt an Radionukliden und zur Trennung des Schüttmaterials mit einem über einen vorgebbaren Grenzwert liegen­ den Anteil an Radionukliden vom Schüttmaterial mit einem unter dem vorgebbaren Grenz­ wert liegenden Anteil an Radionukliden.

Zur Entsorgung stillgelegter kerntechnischer Anlagen ist es notwendig, Materialien, radio­ aktive Abfälle, schwach belastete Abfälle und andere Materialien zu trennen, die keine oder nur eine nicht mehr ins Gewicht fallende Strahlung abgeben. Während das Material, dessen Strahlung unterhalb eines festzulegenden Grenzwertes liegt, am Anlagenort verbleiben kann, ist das Material mit einer über dem Grenzwert liegender Strahlungsintensität auf einer dafür vorgesehenen konventionellen Deponie zu lagern bzw. als radioaktiven Abfall zu entsorgen.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein einfaches, wirtschaftliches und für große Mengen an Schüttmaterial geeignetes Verfahren zur Prüfung von Schüttmaterial, insbesondere von Bauschutt und/oder Bodenaushub auf den Gehalt an Radionukliden und zur Trennung des Schüttmaterials mit einem über einen vorgebbaren Grenzwert liegenden Anteil an Radionu­ kliden vom Schüttmaterial mit einem unter dem vorgebbaren Grenzwert liegenden Anteil an Radionukliden und eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens bereitzu­ stellen.

Die Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, dass eine Menge an Schüttmaterial vorgegeben und deren radio­ aktive Strahlung gemessen wird und dass bei Überschreiten eines strahlungscharakteristischen Schwellenwerts pro vorgegebener Menge an Schüttmaterial dieses einer ersten Aufnahme für gesondert zu lagerndes Gut und bei Unterschreiten des Schwellenwertes das Schüttmaterial als unkontaminiertes Gut einer zweiten Aufnahme zugeführt wird. Dabei wird das Schütt­ material vor Abgabe an die erste oder zweite Aufnahme wie Behälter einer einen Puffer darstellenden Transporteinrichtung wie -band zugeführt, wobei die Transporteinrichtung ein Fassungsvermögen aufweist, das zumindest gleich dem der vorgegebenen Menge an Schütt­ material ist.

Mit anderen Worten wird jeweils eine Charge zu überprüfendes Schüttmaterial kontinuierlich gemessen, wobei insbesondere das Schüttmaterial auf ein Scannerband aufgegeben wird, über das das Schüttmaterial mittels zumindest eines Ionisationsdetektors für radioaktive Strahlung kontinuierlich gemessen wird. Um das Scannerband ungeachtet großer Mengen an chargen­ weise zu messendem Schüttmaterial schmal und kurz ausbilden und gegebenenfalls nur mit einem oder zwei Ionisationsdetektoren arbeiten zu können, wird das Schüttmaterial von dem Scannerband auf ein zweites Transportband übergeben, das relativ breit ausgebildet sein kann, um hierdurch den Abstand zwischen der von dem Ionisationsdetektor gebildeten Messkammer und der ersten und zweiten Aufnahme für kontaminiertes und kontaminationsfreies Gut relativ kurz ausbilden zu können, auch dann, wenn eine große Menge an Schüttmaterial pro Charge gemessen werden sollen.

Insbesondere ist vorgesehen, dass eine vorgebbare Menge an Schüttmaterial, in der eine be­ stimmte Korngröße nicht überschritten wird, gewogen und danach wenigstens einem Ionisa­ tionsdetektor für radioaktive Strahlung kontinuierlich mit gleichbleibender Materialstärke vor­ beigeführt wird, dass beim Vorbeilauf des Schüttmaterials aus den Signalen des Ionisations­ detektors das Impulshöhenspektrum bestimmt wird, dass aus dem Impulshöhenspektrum über die Lage der Peakhöhen der oder die strahlenemittierenden Stoffe identifiziert und aus der Intensität der Strahlung der Peakhöhen mittels Kalibrierwerten jeweils der Gehalt an dem oder den strahlenemittierenden Stoffen bestimmt und mit dem Grenzwert verglichen wird und dass die Menge nach dem Vorbeilaufen am Ionisationsdetektor bei einem dem Grenzwert entsprechenden oder diesen übersteigenden Gehalt in einen Behälter für gesondert zu lagern­ des Material und bei unterhalb des Grenzwerts liegendem Gehalt in einen Behälter eingefüllt wird, der für Material ohne Beachtung von Sicherheitsvorschriften für radioaktives Gut bestimmt ist.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können große Mengen von Material wie Bauschutt oder Bodenaushub in relativ kurzer Zeit für die Weiterbehandlung als gefahrloses Gut oder als für gesonderte Lagerung bestimmtes Gut aufbereitet werden. Da das Material in vor­ gebbaren Mengen am Ionisationsdetektor vorbeigeführt wird, ist eine eindeutige Zuordnung der Messwerte zu der Menge gewährleistet. Auf diese Weise kann ein erforderlicher Nach­ weis für die Überprüfung z. B. durch eine Behörde einfach geführt werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden Bestandteile des Schüttmaterials, dessen Korngrößen etwa 50 mm überschreiten, vor dem Herstellen der vorgebbaren Menge auf Korngrößen unterhalb 50 mm zerkleinert. Schüttmaterial, dessen Korngrößen im Bereich unterhalb von 50 mm liegen, lässt sich als gleichmäßiger Förderstrom am Ionisationsdetektor vorbeiführen, so dass eine zuverlässige Messung erreicht wird. Insbesondere wird das Material beim Zerkleinern mit einem Flüssigkeitsnebel bestäubt, um den beim Zerkleinern entstehenden Staub niederzuschlagen.

Die vorgebbare Menge an Schüttmaterial wird zweckmäßigerweise durch Ablagerung von Schüttmaterial auf einer Waage erzeugt, bis der vorgegebene Massewert bzw. das Gewicht erreicht ist.

Mit dem Ionisationsdetektor wird vorzugsweise die Energie und Intensität der Gamma-Strah­ lung der Radionukliden gemessen.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Feststellung der Art der Radionuklide, die die radioaktive Gamma-Strahlung aussenden. Vom Radionuklid hängt die Art und der Ort der Lagerung des Schüttmaterials ab, wenn die zulässigen Grenzwerte überschritten werden. Welche Werte von Peaklagen für den Vergleich vorgesehen werden, hängt von den bei der stillgelegten Anlage im Bauschutt und/oder Erdaushub vorkommenden Radionukliden ab. In einer Anlage zur Erzeugung von Brennelementen können zum Beispiel U-234 oder Th-232 vorhanden sein, so dass eine Prüfung auf deren Vorkommen erfolgen muß.

Es ist zweckmäßig, wenn mit homogenem Schüttmaterial bekannter Aktivitätskonzentration in dessen Ruhezustand ein Impulshöhenspektrum mit den Lagen der Peakhöhen und deren Energien für die Kalibrierung der Messeinrichtung bestimmt werden.

Eine Vorrichtung zur Prüfung von Schüttmaterial, insbesondere von Bauschutt und/oder Bodenaushub auf Gehalt an Radionukliden und zur Trennung des Schüttmaterials mit einem über einen vorgebbaren Grenzwert liegenden Anteil an Radionukliden vom Schüttmaterial mit einem unter dem vorgebbaren Grenzwert liegenden Anteil an Radionukliden besteht erfin­ dungsgemäß darin, dass nach einer Wiegeeinrichtung ein mit einer abgewogenen Menge an Schüttmaterial beschickbares Scannerband angeordnet ist, das dem Scannerband in dessen Transportstrecke eine Detektoreinrichtung zur Bestimmung einer strahlungscharakteristischen Größe des Schüttmaterials zugeordnet ist und dass dem Scannerband eine Übergabeein­ richtung nachgeordnet ist, die in Abhängigkeit von der durch die Detektoreinrichtung ermittelten strahlungscharakteristischen Größe zu einem ersten Behälter für unkontaminiertes Schüttmaterial oder zu einem zweiten Behälter für kontaminiertes Schüttmaterial führt.

In besonders hervorzuhebender Ausbildung ist vorgesehen, dass zwischen dem Scannerband und der Übergabeeinrichtung eine als Puffer dienende Transporteinrichtung wie -band verläuft, dessen Aufnahmekapazität zusammen mit der des Scannerbandes zwischen der Detektoreinrichtung und pufferseitigem Ende zumindest gleich dem der abgewogenen Menge an Schüttmaterial ist. Dabei ist die Aufnahmekapazität des Scannerbandes erheblich kleiner als die des Puffers. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass das Scannerband relativ schmal und kurz ausgebildet werden kann, so dass gegebenenfalls mit einer einzigen Detektor­ einrichtung wie Ionisationsdetektor gearbeitet werden kann, ohne dass der Abstand zwischen der Wiegeeinrichtung und den Behältern sehr groß sein muß; denn dann, wenn das Puffer­ band entsprechend breit ausgebildet ist, können die Längenerstreckungen von Scannerband und Transportband relativ kurz gewählt werden.

Insbesondere ist vorgesehen, dass nach einer Waage ein mit dem abgewogenen eine vor­ gegebene Korngröße nicht überschreitenden Schüttmaterial beschickbares Scannerband für den Schüttmaterialtransport angeordnet ist, nahe an dessen Zufuhrende wenigstens ein kalibrierbarer Ionisationsdetektor angeordnet ist, dem in einer Auswerteinheit ein wenigstens einen Rechner aufweisender Vielkanalanalysator nachgeschaltet ist, mit dem Impulshöhen­ spektren radioaktiver, insbesondere Gamma-Strahlung bestimmbar und bezüglich der Lage der Peakhöhen, der identifikationstrahlenemittierender Stoffe, der Intensität der strahlenemit­ tierenden Stoffe und der Bestimmung des Gehalts der Stoffe im Schüttgut sowie des Ver­ gleichs des Gehalts mit wenigstens einem vorgebbaren Grenzwert auswertbar sind, und dass unter dem Abgabeende des Scannerbands der Aufnahmebereich eines schwenkbaren Halden­ bands angeordnet ist, dessen Abgabeende von der Auswerteinheit in wenigstens zwei Schwenkstellungen steuerbar ist, von denen eine über einem Behälter für gesondert zu lagerndes Schüttmaterial und die andere über einem Behälter für Material angeordnet ist, das ohne Beachtung besonderer Sicherheitsvorschriften für radioaktive Strahlung behandelt werden kann. Mit dieser Vorrichtung kann jeweils eine Menge von Schüttgut gewogen und danach auf das Scannerband gegeben werden. Wenn das Schüttgut die Waage verlassen hat, kann jeweils eine weitere Schüttgutmenge gewogen werden. Die Vorrichtung ermöglicht die Klassifizierung großer Schüttgutmengen und die Aufteilung der Mengen auf die für die jeweilige Klasse bestimmten Behälter. Das Schüttgut wird batchweise transportiert, wobei das Scannerband kontinuierlich laufen kann. Zwischen den einzelnen Chargen wird ein zeitlicher Abstand eingehalten, der für die Schwenkzeit des Haldenbands in die Stellung über einem der ausgewählten Behälter ausreicht.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Waage als Wiegeband ausgebildet, dem ein Kastenbeschicker vorgeschaltet ist, durch den das Schüttmaterial gleichmäßig dem Wiegeband übergeben wird.

Es ist zweckmäßig, wenn für die Aufbereitung des Schüttmaterials eine semimobile Brech­ anlage mit einem Backenbrecher vorgesehen ist, mit dem Korngrößen unterhalb bestimmter Werte erzeugbar sind und dem ein Transportband bzw. Austragband nachgeschaltet ist, dessen Abgabeende über einer Eindeckersiebmaschine mit Übergabeband angeordnet ist, dessen Abgabeende über dem Kastenbeschicker angeordnet ist. Mit der Eindeckersiebma­ schine wird sichergestellt, dass nur Schüttmaterial, dessen Korngrößen einen bestimmten Wert nicht überschreiten, auf das Scannerband gelangt. Die Korngröße ist dabei so gewählt, dass ein gleichmäßiger Materialstrom am Ionisationsdetektor vorbeibewegt wird.

Am Backenbrecher ist vorzugsweise eine Feinstbedüsungsanlage vorgesehen, mit der der beim Zerkleinern auftretende Staub niedergeschlagen wird.

Bei einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform sind zur Detektion zwei Germaniumde­ tektoren vorgesehen, deren Gesichtsfeld mindestens die Breite des Scannerbandes abdeckt. Mit den Germaniumdetekoren ist sowohl die Zahl der Zerfälle als auch die Energieauflösung gut bestimmbar.

Die Siebbespannung der Eindeckersiebmaschine ist vorzugsweise 50 mm.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen und den diesen zu entnehmenden Merkmalen - für sich und/oder in Kombination -, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines in einer Zeichnung dargestellten besonderen Ausführungsbeispiels.

In der Zeichnung ist im Blockschaltbild ein System zur Prüfung von Schüttmaterial wie Bauschutt und/oder Bodenaushub auf den Gehalt an Radionukliden und zur Trennung des Schüttmaterials in wenigstens zwei Anteile dargestellt. Der eine Anteil enthält Radionuklide, die über einem vorgebbaren Grenzwert liegen. Der andere Anteil enthält Radionuklide, die den Grenzwert unterschreiten.

Nach der Stilllegung kerntechnischer Anlagen werden Gebäude und andere befestigte Bereiche und gegebenenfalls der Boden entsorgt, wobei radioaktiver Abfall abgetrennt und schwachbelastetes Material auf einer geeigneten Deponie gelagert wird. Es muss festgestellt werden, ob bzw. welcher Teil der Anlage nach dem Abriss als radioaktiver Abfall behandelt oder konventionell gelagert wird oder als Boden am Standort verbleiben kann. Die beim Abriss bzw. Rückbau anfallenden Materialien müssen auf vorhandene Aktivitäten radioaktiver Stoffe untersucht werden, um diejenigen Teile, deren Aktivitäten über vorgegebenen "si­ cherheitstechnischen Grenzwerten" liegen, von den Teilen trennen zu können, die keiner besonderen Behandlung bezüglich dieser Grenzwerte bedürfen.

Die Erfindung ermöglicht die kontinuierliche Messung des beim Abriss bzw. Rückbau an­ fallenden Materials bzw. Schüttmaterials. Deshalb können große Materialmengen in relativ kurzen Zeiträumen auf kritische Aktivitätskonzentrationen von radiologisch relevanten Radionukliden untersucht werden. Bei einer Brennelementefabrik sind die relevanten Radio­ nuklide insbesondere U-234 und Th-232.

Die Vorrichtung zum Prüfen und Trennen des Schüttmaterials wie Bauschutt oder Bodenaus­ hub enthält eine semimobile Brechanlage 10, die einen Aufgabetrichter 12 und einen Backenbrecher 14 aufweist, mit dem das Materials auf eine Größe von ca. 80 mm oder weniger gebrochen wird. Das beim Abriss angefallene oder beim Erdaushub erhaltene Schüttmaterial wird mit einem Radlader zu einer Rampe 16 an die Brechanlage 10 gefahren und in den Aufgabetrichter 12 gekippt. Zur Staubniederschlagung ist am Backenbrecher 14 eine nicht dargestellte Feinstbedüsungseinrichtung vorgesehen, die während des Brech­ arbeitsgangs Wasser auf das Material sprüht.

Von der Brechanlage 10 wird das Schüttmaterial durch ein Austragstransportband 18 zu einer Eindeckersiebmaschine 20 bewegt, die eine Siebbespannung von 50 mm hat. Schüttmateri­ albestandteile mit Korngrößen von mehr als 50 mm werden von der Siebmaschine 20 ausgeschieden und in einen Behälter 22 bewegt. Der Inhalt des Behälters 22 wird von Zeit zu Zeit in den Aufgabetrichter 12 geschüttet. Materialbestandteile mit Korngrößen von 50 mm und weniger gelangen von der Siebmaschine 20 auf ein Übergabetransportband 24, dessen Abgabeende über einem Kastenbeschicker 26 mit integriertem Wiegeband angeordnet ist.

Durch die Wägeeinrichtung wird der Antrieb der Transportbänder 18, 24 gesteuert. Wenn ein voreingestelltes Gewicht an der Wägeeinrichtung erreicht ist, werden die Antriebe abgeschal­ tet, so dass die Materialzufuhr zum Kastenbeschicker 26 unterbrochen ist.

Die abgewogene Materialcharge wird vom Wiegeband einem Scanner-Transportband 28 zugeführt. Das Abgabeende des Wiegebandes befindet sich über dem Aufnahmeende 30 des Scanner-Transportbandes 28. Hinter dem Aufnahmeende 30 ist ein Ionisationsdetektor in Form zweier Germaniumdetekoren 32, 34 angeordnet, denen jeweils Verstärker 36, 38, z. B. in Form von Vor- und Hauptverstärkern und Analog/Digital-Umsetzer 40, 42 nachgeschaltet sind, an die jeweils ein Rechner 44, 46 angeschlossen ist. Die Verstärker 36 bzw. 38 und die Analog/Digital-Umsetzer 40 bzw. 42 bilden mit den Rechnern 44 bzw. 46 Vielkanalanalysa­ toren, mit denen die von den Germaniumdetektoren 32, 34 erzeugten Signale ausgewertet werden. Die Vielkanalanalysatoren sind Bestandteile einer Auswerteinheit 48, die unten noch näher beschrieben werden.

Auf dem Scanner-Transportband 28 wird ein gleichmäßiger Materialstrom erzeugt und am Ionisationsdetektor vorbeibewegt. Beispielsweise ist der Materialstrom 10 cm hoch und 80 cm breit. Das Scanner-Transportband 28 ist hinter den Germaniumdetektoren so lang bemessen, dass die abgewogene Masse vollständig auf dem Transportband 28 aufliegt. Der Materialstrom wird an den Germaniumdetektoren 32, 34 mit gleichmäßiger Geschwindigkeit vorbeibewegt. Die Germaniumdetektoren haben Bleiabschirmungen und befinden sich in einem wetterfesten Gehäuse, das nicht näher dargestellt ist. Das Gesichtsfeld der Germani­ umdetektoren 32, 34 deckt die Breite des Transportbandes 28 ab.

Das Abgabeende 50 des Scanner-Transportbandes 28 ist über einem Aufnahmebereich eines Schwenkbandes oder schwenkbaren Haldenbandes 52 angeordnet, dessen Abgabeende 54 in drei Ruhestellungen bewegbar ist. Unterhalb der Ruhestellungen ist jeweils ein Behälter 56, 58, 60 in Form eines Muldenkippers für die Aufnahme des Materials angeordnet. Die Vorgabe der jeweiligen Ruhestellung des Schwenkbandes 52 und die Schwenkbewegungen zur Erreichung der jeweiligen Ruhestellung werden von der Auswerteinheit 48 gesteuert, die auch den Backenbrecher 10, die Feinstsprüheinrichtung, die Transportbänder 18, 24, die Siebmaschine 20, die Wägeeinrichtung und das Scanner-Transportband 28 steuert. Der Anlagendurchsatz ist durch die Auswerteinheit in einem Bereich von z. B. 5-50 Mg einstellbar, wobei die Scanner-Transportbandlänge nach dem Ionisationsdetektor für die Auflage des maximal vorgesehenen Gewichts bemessen ist. Der Behälter 56 ist z. B. für die Aufnahme von Material mit über dem Grenzwert liegender Aktivität bestimmt, während die Behälter 58, 60 für das Material vorgesehen sind, dessen Aktivitäten als unkritisch eingestuft sind. Dabei kann das Scannerband 28 ungeachtet der zu transportierenden Mittlungsmasse relativ schmal und kurz ausgebildet werden, nämlich dann, wenn dem Scannertransportband 28 ein Pufferband nachgeordnet ist, welches eine Aufnahmekapazität aufweist, die gleich oder in etwa gleich der zu scannenden Materialmenge zur Bestimmung der strahlungs­ spezifischen Größe für die gesamte Menge ausreicht, bevor das Material über das Haldenband 52 einem der Behälter 56, 58, 60 zugeführt wird.

Die beiden Rechner 44, 46 sind miteinander versetzt und können alle anfallenden Daten austauschen. Zusätzlich zu den oben angegebenen Einheiten ist in der Auswerteinheit 48 ein nicht dargestellter Gamma-Flussschreiber installiert.

Beim Vorbeilaufen an den Germaniumdetektoren 32, 34 erzeugt die von den Radionukliden im Materialstrom ausgehende Gamma-Eigenstrahlung Signale in den Germaniumdetektoren. Die Signale werden verstärkt, digitalisiert und von den Vielkanalanalysatoren als energie­ proportionales Impulshöhenspektrum dargestellt, das ausgewertet wird.

Das Messprinzip der Erfindung beruht auf dem Nachweis der γ-Eigenstrahlung der an den Germaniumdetektoren 32, 34 vorbeibewegten Probe bzw. Masse.

Über die Energie der γ-Strahlung wird mittels eines EDV-Programms die Art des γ-Strahlen­ emitters identifiziert und aus der Intensität der γ-Strahlung mit der zugehörigen Kalibrierung (Efficiency Kurve) der Gehalt des identifizierten Radionuklids in der Menge berechnet, die an den Germaniumdetektoren 32, 34 vorbeibewegt wurde.

Die kollimierenden Germaniumdetektoren 32, 34 befinden sich in definierten Abständen zu der Oberfläche des Materialstroms bei der Messung für die Bestimmung des γ-Spektrums.

Die Auswertung des registrierten γ-Spektrums erfolgt EDV-gestützt in 3 Schritten:

• - Identifizierung der Peaklagen
  Die Identifizierung der Peaklagen im Spektrum erfolgt anhand einer Energiekalibrie­ rung für das eingesetzte Messsystem. Diese wird vor einer Probenmessung durch­ geführt, indem γ-Standards mit bekannten γ-Energien gemessen werden und die Kanäle, in denen die registierten Peakmaxima auftreten, den jeweiligen γ-Energien zugeordnet werden.
  Die Identifizierung der γ-Energien ermöglicht eine Aussage über die vorhandenen Radionuklide in der Probe.
• - Bestimmung der Peakflächen
  Die Bestimmung der Peakflächen erfolgt mittels standardisierter γ-Auswerteroutinen, die die Peakform des eingesetzten Messsystems, Peakumgebung, Interferenzen berücksichtigen. Die Peakflächenermittlung wird über das gesamte Spektrum ausge­ führt. Für die Prüfung der Chargen einer Brennelementefabrik auf radioaktiven Abfall erfolgt die Peakflächenanalyse insbesondere für die Peaks bei 185 keV, 239 keV, 911 keV.
• - Bestimmung der Radionuklidgehalte in der Probe
  Nach Kalibrierung der Geometrie des Messsystems wird der Radionuklidgehalt der Probe berechnet.
  Zwischen den registrierten Impulsen (Peakflächen) und der Aktivität besteht folgender Zusammenhang:
  mit
  A = Aktivität der Probe
  I = Anzahl registrierter Impulse
  t_M = Messzeit [s]
  ε = Kalibrierfaktor, Nachweiswahrscheinlichkeit einer bestimmten γ-Energie
  I_γ = γ-Linienintensität einer bestimmten γ-Linie eines Radionukli­ des

In Tab. 1, Seite 12, sind die γ-Energien und die γ-Linienintensitäten für routinemäßig zu messende Radionuklide einer Brennelementefabrik zusammengestellt.

Bei einer Brennelementefabrik werden die Messparameter z. B. auf die radiologisch relevan­ ten Nuklide U-234 (Messnuklid: U-235) und Th-232 (Messnukliden Ac-228/Pb-212) ausge­ legt.

Die Kalibrierung des Messsystems wird mit homogenem Bauschutt/Bodenaushub bekannter Aktivitätskonzentrationen durchgeführt. Dazu wird dieser auf dem Transportband 28 mit einer Breite von 80 cm und einer Schütthöhe von 10 cm in das Gesichtsfeld der Germaniumdetek­ toren 32, 34 gefahren, die Messung an der ruhenden Probe durchgeführt und eine Peakhöhen­ analyse vorgenommen. Die Nachweiswahrscheinlichkeiten als Funktion der Energie werden über Gl. 1 berechnet und als Kalibrierkurve für das System verwendet.

Von Bedeutung für den Betrieb des oben beschriebenen Systems sind die Nachweisgrenzen der Aktivität. Die Nachweisgrenzen sind eine Funktion der Detektoreffizienz, der Anzahl Detektoren und des Durchsatzes.

Sie liegen beispielsweise für zwei Detektoren mit 25% Effizienz und 40 t/h Durchsatz bei einer Messzeit von 1 Stunde bei:

5,5 mBq/g für U-235 (185 keV), Messnuklid für U-234 und
9 mBq/g für Ac-228 (911 keV), Messnuklid für Th-232.

Diese Nachweisgrenzen liegen bei 2, 2/34,4% für U-234 und 3,0/18% für Th-232 der Deponie-/Liegenlassen-Grenzwerte.

Für die Nachweisgrenze NWG als Funktion des Durchsatzes gilt folgende Gleichung:

worin mit UNWG die untere Nachweisgrenze wie oben angegeben in mBq/g, mit n die Anzahl der Detektoren, mit D der Durchsatz in t/h und mit k_s eine Konstante bezeichnet sind.

Im Betrieb des obengenannten Systems wird der in den Chargen jeweils festgestellte Gehalt an Radionukliden mit dem vorgegebenen Grenzwert verglichen. Überschreitet der Gehalt an Radionukliden den Grenzwert, dann wird das Schwenkband 52 zum Behälter 56 bewegt. Liegt der Gehalt unter dem Grenzwert oder ist das Material frei von Radionukliden, dann wird dem Schwenkband bzw. Haldenband die Position am Behälter 58 oder 60 zugewiesen. Nachdem das Schwenkband 52 seine zugewiesene Stellung erreicht hat, wird das Trans­ portband 28 in Bewegung versetzt, wodurch dem Schwenkband 52 die Materialmenge zugeführt wird, das das Material in den entsprechenden Behälter weiterleitet.

Claims (16)

1. Verfahren zur Prüfung von Schüttmaterial, insbesondere von Bauschutt und/oder Bodenaushub, auf den Gehalt an Radionukliden und zur Trennung des Schüttmaterials mit einem über einen vorgebbaren Grenzwert liegenden Anteil an Radionukliden vom Schüttmaterial mit einem unter dem vorgebbaren Grenzwert liegenden Anteil an Radionukliden, dadurch gekennzeichnet, dass eine Menge an Schüttmaterial vorgegeben und deren radioaktive Strahlung gemessen wird und dass bei Überschreiten eines strahlungscharakteristischen Schwel­ lenwertes pro vorgegebener Menge ein Schüttmaterial dieses einer ersten Aufnahme für gesondert zu lagerndes Gut und bei Unterschreiten des Schwellenwertes das Schüttmaterial als unkontaminiertes Gut einer zweiten Aufnahme zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schüttmaterial vor Abgabe an die erste oder zweite Aufnahme wie Behälter einer einen Puffer darstellenden Transporteinrichtung wie -band zugeführt wird, wobei die Transporteinrichtung ein Fassungsvermögen aufweist, das in etwa gleich der der vorgebbaren Menge an Schüttmaterial ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine vorgebbare Menge an Schüttgutmaterial, in der vorzugsweise eine bestimm­ te Korngröße nicht überschritten wird, gewogen und danach an wenigstens einem Ionisationsdetektor für radioaktive Strahlung mit gleichbleibender Materialstärke vorbeigeführt wird, dass beim Vorbeilauf des Schüttmaterials aus den Signalen des Ionisationsdetektors das Impulshöhenspektrum bestimmt wird, dass aus dem Impuls­ höhenspektrum über die Lage der Peakhöhen der oder die strahlenden Stoffe identifi­ ziert und aus der Intensität der Strahlung der Peakhöhen mittels Kalibrierwerten jeweils der Gehalt an dem oder den strahlenemittierenden Stoffen bestimmt und mit dem Grenzwert verglichen wird und dass die Menge nach dem Vorbeilaufen am Ionisationsdetektor bei einem dem Grenzwert entsprechenden oder diesen übersteigen­ den Gehalt an Radionukliden in einen Behälter für gesondert zu lagerndes Material und bei unterhalb des Grenzwerts liegenden Gehalt in einen Behälter eingefüllt wird, der für Material ohne Beachtung von Sicherheitsvorschriften für radioaktives Gut bestimmt ist.

4. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Bestandteile des Schüttmaterials, deren Korngrößen etwa 50 mm überschreiten, vor dem Herstellen der vorgebbaren Menge auf Korngrößen unterhalb von 50 mm zerkleinert werden.

5. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgebbare Menge an Schüttmaterial durch Wiegen des Schüttmaterials erzeugt wird.

6. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Ionisationsdetektor Gamma-Strahlung gemessen wird.

7. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit homogenem Schüttmaterial bekannter Aktivitätskonzentration in dessen Ruhezustand ein Impulshöhenspektrum mit den Lagen der Peakhöhen und deren Energien für die Kalibrierung der Messeinrichtung bestimmt werden.

8. Vorrichtung zur Prüfung von Schüttmaterial, insbesondere von Bauschutt und/oder Bodenaushub auf den Gehalt an Radionukliden und zur Trennung des Schüttmaterials mit einem über einen vorgebbaren Grenzwert liegenden Anteil an Radionukliden vom Schüttmaterial mit einem unter dem vorgebbaren Grenzwert liegenden Anteil an Radionukliden, dadurch gekennzeichnet, dass nach einer Wiegeeinrichtung ein mit einer abgewogenen Menge an Schütt­ material beschickbares Scannerband (28) angeordnet ist, dass dem Scannerband in dessen Transportstrecke eine Detektoreinrichtung (32, 34) zur Bestimmung einer strahlungscharakteristischen Größe des Schüttmaterials zugeordnet ist und dass dem Scannerband eine Übergabeeinrichtung (52) nachgeordnet ist, die in Abhängigkeit von der durch die Detektoreinrichtung ermittelte strahlungscharakteristischen Größe zu einem ersten Behälter für unkontaminiertes Schüttmaterial oder zu einem zweiten Behälter (56) für kontaminiertes Schüttmaterial führt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Scannerband (28) und der Übergabeeinrichtung (52) eine als Puffer dienende Transporteinrichtung wie -band verläuft, dessen Aufnahmekapazität zusammen mit der des Scannerbandes zwischen der Detektoreinrichtung (32, 34) und pufferseitigem Ende zumindest gleich dem der abgewogenen Menge an Schüttmaterial ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass nach einer Waage das mit dem abgewogenen, eine bestimmte Korngröße nicht überschreitenden Schüttmaterial bestückbare Scannerband (28) für den Schüttmateri­ altransport angeordnet ist, nahe an dessen Zufuhrende (30) wenigstens ein kalibrier­ barer Ionisationsdetektor (32, 34) angeordnet ist, dem in einer Auswerteinheit (48) ein wenigstens einen Rechner (44) aufweisender Viellcanalanalysator nachgeschaltet ist, mit dem Impulshöhenspektren radioaktiver, insbesondere Gamma-Strahlung, bestimm­ bar und bezüglich der Lage der Peakhöhen, der Identifikation strahlenemittierender Stoffe und der Bestimmung des Gehalts der Stoffe im Schüttmaterial sowie des Vergleichs des Gehalts mit wenigstens einem vorgebbaren Grenzwert auswertbar sind, und dass unter dem Abgabeende (50) des Scanner-Transportbandes (28) der Auf nahmebereich eines schwenkbaren Haldenbandes (52) angeordnet ist, dessen Ab­ gabeende von der Auswerteinheit (48) in wenigstens zwei Schwenkstellungen steuer­ bar ist, von denen eine über einem Behälter (56) für gesondert zu lagerndes Schütt­ material und die andere über einem Behälter für Material angeordnet ist, das ohne Beachtung besonderer Sicherheitsvorschriften für radioaktive Strahlung behandelt werden kann.

11. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Waage als Wiegeband mit vorgeschaltetem Kastenbeschicker (26) ausgebildet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass für die Aufbereitung des Schüttmaterials eine semimobile Brechanlage (10) mit einem Backenbrecher (14) vorgesehen ist, mit dem Korngrößen unterhalb bestimmter Werte erzeugbar sind und dem ein Transportband (18) nachgeschaltet ist, dessen Abgabeende über einer Siebmaschine (20) mit Übergabetransportband (24) angeordnet ist, dessen Abgabeende über dem Kastenbeschicker angeordnet ist.

13. Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass am Backenbrecher (14) eine Feinstbedüsungsanlage vorgesehen ist.

14. Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Brechanlage, das Austragsband, die Feinstbedüsungsanlage, die Eindec­ kersiebmaschine (20), das Übergabetransportband (24), das Wiegeband mit vor­ geschaltetem Kastenbeschicker (26), das Scannerband (28) und das Schwenkband mittels der Auswerteinheit (44, 46, 48) steuerbar sind.

15. Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Siebbespannung der Eindeckersiebmaschine (20) 50 mm ist.

16. Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ionisationsdetektion zwei Germaniumdetekoren (32, 34) vorgesehen sind.