DE202019002184U1

DE202019002184U1 - Vorrichtung zur automatisierten Messung und Dokumentation

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Publication number: DE202019002184U1
Application number: DE202019002184.1U
Authority: DE
Original assignee: Ius Inst fur Umwelttechnologien und Strahlenschutz GmbH; IUS INSTITUT fur UMWELTTECHNOLOGIEN und STRAHLENSCHUTZ GmbH
Current assignee: Ius Inst fur Umwelttechnologien und Strahlenschutz GmbH; IUS INSTITUT fur UMWELTTECHNOLOGIEN und STRAHLENSCHUTZ GmbH
Priority date: 2019-05-18
Filing date: 2019-05-18
Publication date: 2019-05-31
Anticipated expiration: 2029-05-19

Abstract

Vorrichtung zur Messung und Dokumentation, dadurch gekennzeichnet, dass
1. eine zumindest grobe Positionierung einer Messeinheit über ein Trägersystem relativ zum Messgut vorgenommen wird und
a. dabei als Trägersystem eine ggf. modifizierte Hubarbeitsbühne zum Einsatz kommt;
b. dabei als Trägersystem ein am Messgut fixierter Seilroboter zum Einsatz kommt;
c. dabei als Trägersystem ein an einem (Roll)gerüst fixierter Seilroboter zum Einsatz kommt;
d. dabei ein anderes Trägersystem zum Einsatz kommt, das eine horizontale und/oder vertikale Positionierung relativ zum Messgut erlaubt;
e. die Positionierung manuell erfolgt und das Positioniersystem zur Feinpositionierung und Dokumentation genutzt wird;
2. eine feinere Justierung der Messgeräteposition relativ zum Messgut (horizontal und/oder vertikal und/oder lateral) mittels einer am Trägersystem befestigten zusätzlichen Positioniereinrichtung erfolgt;
3. die Aufzeichnung der Messung mit gleichzeitiger Aufzeichnung der über ein automatisches System gemessenen Position relativ zum Messgut erfolgt und
a. dabei die Positionsbestimmung über Laserentfernungsmessung erfolgt;
b. dabei die Positionsbestimmung über Ultraschall erfolgt;
c. dabei die Positionsbestimmung über die relativen Seil- oder Kettenlängen des Seilroboters erfolgt;
d. dabei die Positionsbestimmung über die Position des Trägersystems erfolgt;
e. dabei die Positionsbestimmung über Bilderkennung erfolgt;
f. dabei die Positionsbestimmung über die Position eines oder mehrerer auf der Positioniereinrichtung oder dem Messgerät befindliche Targets gegenüber einer z.B. auf dem Trägersystem befindlichen Basisstation erfolgt;
g. dabei eine Kombination der o.a. Verfahren verwendet wird;
h. dabei ein anderes Verfahren zur Positionsbestimmung zum Einsatz kommt;
4. ein einzelnes Messgerät oder eine Anordnung mehrerer Messgeräte (Array) zum Einsatz kommt;
5. die Aufzeichnung von Position und Messwert(en) direkt an der Messeinrichtung oder einer mit jeder einzelnen Messeinrichtung verbundenen separaten Aufzeichnungseinheit erfolgt;
6. die Aufzeichnung von Position und Messwert(en) an einer zentralen Aufzeichnungseinheit für alle Messeinrichtungen erfolgt;
7. die Aufzeichnung zumindest zusätzlich auf einem manipulationssicheren Medium oder in einem manipulationssicheren Verfahren erfolgt;
8. die Messung mit einer Dokumentation direkt auf dem Messgut verbunden wird und
a. dabei die Dokumentation durch eine Farbmarkierung oder Symbole erfolgt;
b. dabei die Dokumentation durch Aufbringen alphanumerischer Zeichen erfolgt;
c. dabei die Dokumentation durch 1-D oder 2-D maschinenlesbare Codes erfolgt;
9. das Messverfahren ein Verfahren zur Radioaktivitätsmessung (z.B. Szintillation, Gammaspektrometrie, gasgefüllte Detektoren) ist;
10. das Messverfahren ein Verfahren unter Ausnutzung der Eigenschaften oder des Vorhandenseins von Photonen (z.B. Reflektrometrie oder Spektrometrie im optischen Bereich oder in einer nicht sichtbaren Wellenlänge) oder ein Verfahren unter Herbeiführung oder Ausnutzung einer chemischen oder immunologischen Reaktion ist
11. die Messung mit weiteren Schritten z.B. zur Reinigung, Dekontamination oder Abdeckung kombiniert wird.

Description

Beschreibung der Situation
Beim Abbau kerntechnischer Anlagen und anderer Einrichtungen zum Umgang mit radioaktiven Stoffen oder chemischen Gefahrstoffen ist im Nachgang der Nachweis zu führen, dass keine Gefahrstoffe oberhalb der gesetzlich zulässigen Werte mehr vorhanden sind und damit ggf. die Genehmigungserfordernis entfällt. Dieser Schritt wird in der Regel nach Abbau der Einrichtungen und Systeme und nach Dekontamination der Flächen von Gebäuden, Gebäudeteilen, Baustrukturen oder Böden durchgeführt.
Im Folgenden wird dies im Wesentlichen anhand der Freigabe von Gebäudestrukturen aus dem Rückbau kerntechnischer Einrichtungen ausgeführt, die vorgeschlagene Lösung erlaubt aber auch eine Bewertung von chemisch oder biologisch verunreinigten Oberflächen und ist nicht auf die Anwendung mit radioaktiven Stoffen beschränkt.
Beim Rückbau kerntechnischer Einrichtungen ist abschließend eine Messung der Kontamination der Oberflächen zu führen (sog. Freigabe). Mit Hilfe der Messergebnisse wird der Nachweis geführt, dass keine Kontamination oberhalb der vom Gesetzgeber vorgegebenen Grenzwerte (Freigabewerte nach StrlSchV) mehr vorhanden ist. Um das Zurücklassen von Hot-Spots (d.h. kleiner Bereiche mit relativ hoher Konzentration an radioaktiven Stoffen) sicher zu verhindern, hat der Gesetzgeber die erlaubten Mittelungsflächen relativ klein definiert. Bei der Direktmessung sind dies in der Regel 300 cm². Die entsprechenden am Markt verfügbaren Messgeräte sind an diese Regelung angepasst und weisen in der Regel Messflächen zwischen 150 cm²und 300 cm² auf.
Die vorhandenen Normen im Bereich der Freigabe sehen eine vollflächige Messung in Bereichen mit bekannter Kontamination und Stichprobenmessungen in Bereichen mit geringer Kontaminationswahrscheinlichkeit (z.B. 5 Messungen/m²) vor.
Für die Freigabe von ganzen Räumen, Gebäudeteilen und Gebäuden oder Gebäudekomplexen bedeutet dies einen erheblichen, in der Regel manuellen Messaufwand. Je nach notwendiger Messzeit (diese wird in Abhängigkeit des Nuklidvektors bis zu 60 s betragen) muss das Messgerät für diese Zeit an die zu messende Fläche gehalten werden und die Messung ausgelöst werden. Der Messwert muss abgelesen werden und in der Regel durch eine fotografische Aufnahme dokumentiert werden, da die Geräte nur über serielle Messwertspeicher (Ringspeicher) verfügen, die keine Zuordnung zu der gemessenen Fläche erlauben. Um die Zuordnung zur Messfläche sicherzustellen wird in der Regel die entsprechende Bezeichung des Messpunktes auf der Messoberfläche vermerkt und im Foto mit festgehalten.
Defizite der bisherigen Lösung
Die Messungen erfordern einen hohen personellen Aufwand, zusätzlich ist in der Regel ein Zugang zu den hochgelegenen Arbeitsplätzen, z.B. durch Arbeitspodeste, Hubsteiger oder Rollgerüste notwendig. Die Arbeit ist sehr eintönig und stellt damit eine hohe psychische Belastung für die Arbeitskräfte dar, so dass die Anfälligkeit für Fehler in der Messung bzw. Zuordnung der Messwerte zu einer Messfläche hoch ist. Fehler hier können aufgrund der nur manuellen Zuordnung in der Regel nicht korrigiert werden und erfordern ggf. eine zweite Messkampagne.
Die Festlegung von Alarmwerten stellt zwar eine gewisse Erleichterung dar, enthebt den Mitarbeiter jedoch nicht von der notwendigen Sorgfalt bei gleichzeitig sehr eintöniger Arbeit.
Die notwendige Zuordnung der Fotos und Messwerte zu den gemessenen Flächen ist in der Regel nur manuell möglich. Diese Zuordnung ist notwendig, um eine Nebenbestimmung, nämlich die Varianzenhomogenität in den gemessenen Werten nachzuweisen.
Beschreibung der vorgeschlagenen Lösung
Es wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, die den Prozess weitgehend automatisiert durchführt. Dazu werden verschiedene Trägersysteme (1) vorgesehen, beschrieben werden im Folgenden beispielhaft einmal eine modifizierte Hubarbeitsbühne und einmal ein frei oder an einem (Fahr)gerüst montierter Seilroboter. Weitere Trägersysteme sind in ähnlicher Weise verwendbar, die Trägersysteme selbst sind nicht Bestandteil der Ansprüche, jedoch ihre Anwendung zusammen mit der Vorrichtung.
Am Trägersystem wird eine Positioniereinheit (2) angebracht, der über den serienmäßigen Verstellmechanismus des Trägersystems in eine ungefähre Position im interessierenden Raumbereich (z.B. Boden, Decke, Wand) verbracht wird. Die exakte Positionierung des Messgerätes (4) und der ggf. der Dokumentationseinrichtung erfolgt dann über einen Feinantrieb an der Positioniereinheit. Dabei kann die Positioniereinheit entweder so gestaltet sein, dass das Messgerät innerhalb der Positioniereinheit bewegt wird, aber auch so, dass eine Positionierung auch über den Positioniereinheit hinaus möglich ist. Die Kontrolle der exakten Messposition kann über verschiedene Messysteme realisiert werden, z.B. über mehrere Laserentfernungssensoren und/oder Ultraschallsensoren an der Positioniereinheit (6) und (7), über eine im Raum an bekannter Position stehende Messstation (diese kann auch auf dem Fahrgestell des Trägersystems angebracht sein) oder über andere physikalische Messverfahren. Solche Messverfahren zur Positionsbestimmung im Raum sind in einer Vielzahl am Markt erhältlich und werden z.B. in der Industrieautomatisierung vielfach eingesetzt. Die Messgeräte für den interessierenden Parameter (z.B. Radioaktivität) können einzeln oder in Arrays von mehreren Messgeräten arrangiert sein und seriell oder simultan den Messvorgang starten. Weitere Sensoren stellen dabei sicher, dass der Abstand zur Wand innerhalb der vorgegebenen Toleranz bleibt (das Messergebnis ist vom Abstand zur Strahlenquelle abhängig und in der Regel auf einen bestimmten Abstand kalibriert). Der Wandabstand kann ggf. auch über Federelemente oder motorisch bewegte Elemente oder eine Kombination aus beiden korrigiert und gehalten werden.
Bei anderen Messparametern und -verfahren (z.B. für chemische Stoffe) kann ggf. eine Abschirmung von Licht z.B. durch eine Schürze erforderlich sein (z.B. für reflektrometrische oder spektrometrische Verfahren).
Nach Abschluss der Messung oder der Messungen werden die Messdaten und die aktuelle Position des jeweiligen Messgeräts an eine zentrale (3) oder je Messgerät individuelle Auswerteeinheit übertragen. Eine Dokumentationseinheit markiert optional den gemessenen Bereich direkt auf der Messfläche. Die Dokumentationseinheit kann innerhalb der Messeinrichtung integriert sein oder neben dieser positioniert sein und die Dokumentation im letzteren Falle zeitlich versetzt erfolgen.
Die Dokumentation kann im einfachsten Fall durch das Aufbringen einer Farbmarkierung erfolgen oder bis zur vollständigen Beschriftung mit z.B. Messpunktbezeichnung, Datum und Messergebnis reichen. Hierzu kann z.B. eine handelsüblicher Handheld-Tintenstrahldrucker eingesetzt werden. Die sofortige Dokumentation auf dem Bauteil ermöglicht einen schnellen Überblick und z.B. die gezielte Nachmessung durch einen Sachverständigen an interessierenden Bereichen.
Wird eine Hubarbeitsbühne als Trägersystem verwendet, so kann diese bei ausreichender Ausladung und Arbeitshöhe jeden Wand-, Decken- und Bodenabschnitt im Raum erreichen. In diesem Fall kann die Vorrichtung mit einem vorab durchgeführten oder in die Vorrichtung oder das Trägersystem integrierten Laserscanner zur Erfassung der Raumstruktur kombiniert werden. Dadurch ist eine vollständig oder teilautomatisierte Abarbeitung eines Raumes oder Raumbereiches durch die Vorrichtung und das Trägersystem möglich.
Wird eine Seilroboter als Trägersystem verwendet, so kann die Positionierung über die Messung der Relativposition zur Gebäudehülle oder zu einem oder mehreren Fixpunkten erfolgen. Alternativ kann hier auch eine Positionserfassung über die Seil- oder Kettenlängen gegenüber den einzelnen Fixpunkten des Roboters erfolgen.
Die Fixpunkte des Seilroboters können entweder am zu messenden Gebäudeteil selbst, benachbarten Gebäudeteilen oder an einem gegenüber der Wand beweglichen Gestell (z.B. einem Gerüst oder Rollgerüst) befestigt sein. Je nach Masse des Seilroboters und der gewählten Antriebsvariante (Seile oder Ketten, Antrieb am beweglichen Teil, an den Fixpunkten oder über eine Umlenkung) kommen 2-4 Fixpunkte zum Einsatz. Der notwendige Anpressdruck an die Wand zur Sicherstellung der Einhaltung des Wandabstands kann durch die Positionierung der Halteseile oder Ketten am beweglichen Teil oder durch eine oben bereits beschriebene Feinpositionierungseinheit erreicht werden. Die Verwendung der Positioniereinheit ermöglicht das horizontale oder vertikale Anfahren von Punkten, die normalerweise nicht erreichbar wären (z.B. zwischen den Fixpunkten).
Unabhängig vom Trägersystem kann die Messeinheit während des Bewegens der Positioniereinheit in oder an diesem von dem zu messenden Bauteil weg bewegt werden, um eine Beschädigung der Messeinrichtungen zu vermeiden. Zusätzlich kann die Messeinrichtung während des Bewegungsvorganges abgedeckt werden.
Die Messung kann um weitere Vorgänge (z.B. einfache Dekontamination z.B. durch Bürsten, Saugen oder andere weitgehend haltekraftfreie Dekontaminationsverfahren wie Rücksaugstrahlen) ergänzt werden. Dies können der Messeinheit in Bewegungsrichtung vorgeschaltet sein. Ebenso ist eine Einrichtung möglich, die die Vorgänge Dekontamination, Messen, Dokumentieren oder weitere Vorgänge in einer Einheit vereinigen, die je nach dem durchzuführenden Schritt zur Bearbeitungseite hin gedreht wird. Alternativ hierzu können auch verschiedene Module für die sequentielle Bearbeitung der Schritte vorgesehen werden, die in mehreren Arbeitsgängen nacheinander in die Basiseinheit eingefügt werden. Der Wechsel kann dabei manuell oder automatisiert erfolgen.
Vorteile der vorgeschlagenen Lösung
Die Durchführung der zeitaufwendigen Messungen in Stichproben oder voller Fläche bei begrenzter Messfläche kann durch die vorgeschlagene Lösung schnell und kostengünstig erfolgen. Dabei ist nicht nur eine vollflächige Messung sondern auch ein gezieltes Anfahren vorbestimmter Stichprobenmesspunkte möglich.
Je nach Ausführung des Trägersystems beschränkt sich die Einrichtung auf das Aufstellen der Basiseinheit oder das Schaffen von Fixpunkten. Ggf. von dem System nicht erreichbare Punkte (z.B. rund um die Fixpunkte) können beim Einrichten manuell gemessen werden.
Durch die Aufzeichnung von Messwert, Zeitstempel und Position ist eine schnelle Auswertung möglich. Dies kann auch (teil)automatisiert anhand vorgegebener Parameter erfolgen und die Verteilung der gesuchten Stoffe in der Fläche z.B. durch Kriging darstellen. Gleichzeitig kann eine schnelle und direkte Markierung und Dokumentation auf dem Bauteil erfolgen. Dies ermöglicht eine schnelle und direkte Nacharbeit am Bauteil.
Die Kombination von Messwertaufzeichnung und Position ermöglicht eine viel sicherere und vom Bearbeiter unabhängige Aufzeichnung und Messwertzuordnung. Eine Aufzeichnung auf ein paralleles manipulationssicheres Medium (zum Beispiel WORM oder ähnliches) oder mit einem manipulationssicheren Verfahren ermöglicht zudem eine unabhängige Prüfung des Vorgangs durch Sachverständige und Behörden.
Durch die Aufzeichnung der weiteren Parameter (z.B. Wandabstand) können zudem Messfehler und Positionierungsfehler schnell erkannt und in der Auswertung markiert, oder die Messung wiederholt werden oder ein Bedienereingriff (z.B. Neupositionierung des Trägersystems) angefordert werden.
Bezugszeichenliste

①: Trägersystem
②: Positioniereinheit
③: Auswerteeinheit
④: Mess- und Dokumentationssysteme
⑤: Messgut (Beispiel Wand)
⑥: Horizontale Positionsbestimmung relativ zum Messgut
⑦: Vertikale Positionsbestimmung relativ zum Messgut

Claims

Vorrichtung zur Messung und Dokumentation, dadurch gekennzeichnet, dass 1. eine zumindest grobe Positionierung einer Messeinheit über ein Trägersystem relativ zum Messgut vorgenommen wird und a. dabei als Trägersystem eine ggf. modifizierte Hubarbeitsbühne zum Einsatz kommt; b. dabei als Trägersystem ein am Messgut fixierter Seilroboter zum Einsatz kommt; c. dabei als Trägersystem ein an einem (Roll)gerüst fixierter Seilroboter zum Einsatz kommt; d. dabei ein anderes Trägersystem zum Einsatz kommt, das eine horizontale und/oder vertikale Positionierung relativ zum Messgut erlaubt; e. die Positionierung manuell erfolgt und das Positioniersystem zur Feinpositionierung und Dokumentation genutzt wird; 2. eine feinere Justierung der Messgeräteposition relativ zum Messgut (horizontal und/oder vertikal und/oder lateral) mittels einer am Trägersystem befestigten zusätzlichen Positioniereinrichtung erfolgt; 3. die Aufzeichnung der Messung mit gleichzeitiger Aufzeichnung der über ein automatisches System gemessenen Position relativ zum Messgut erfolgt und a. dabei die Positionsbestimmung über Laserentfernungsmessung erfolgt; b. dabei die Positionsbestimmung über Ultraschall erfolgt; c. dabei die Positionsbestimmung über die relativen Seil- oder Kettenlängen des Seilroboters erfolgt; d. dabei die Positionsbestimmung über die Position des Trägersystems erfolgt; e. dabei die Positionsbestimmung über Bilderkennung erfolgt; f. dabei die Positionsbestimmung über die Position eines oder mehrerer auf der Positioniereinrichtung oder dem Messgerät befindliche Targets gegenüber einer z.B. auf dem Trägersystem befindlichen Basisstation erfolgt; g. dabei eine Kombination der o.a. Verfahren verwendet wird; h. dabei ein anderes Verfahren zur Positionsbestimmung zum Einsatz kommt; 4. ein einzelnes Messgerät oder eine Anordnung mehrerer Messgeräte (Array) zum Einsatz kommt; 5. die Aufzeichnung von Position und Messwert(en) direkt an der Messeinrichtung oder einer mit jeder einzelnen Messeinrichtung verbundenen separaten Aufzeichnungseinheit erfolgt; 6. die Aufzeichnung von Position und Messwert(en) an einer zentralen Aufzeichnungseinheit für alle Messeinrichtungen erfolgt; 7. die Aufzeichnung zumindest zusätzlich auf einem manipulationssicheren Medium oder in einem manipulationssicheren Verfahren erfolgt; 8. die Messung mit einer Dokumentation direkt auf dem Messgut verbunden wird und a. dabei die Dokumentation durch eine Farbmarkierung oder Symbole erfolgt; b. dabei die Dokumentation durch Aufbringen alphanumerischer Zeichen erfolgt; c. dabei die Dokumentation durch 1-D oder 2-D maschinenlesbare Codes erfolgt; 9. das Messverfahren ein Verfahren zur Radioaktivitätsmessung (z.B. Szintillation, Gammaspektrometrie, gasgefüllte Detektoren) ist; 10. das Messverfahren ein Verfahren unter Ausnutzung der Eigenschaften oder des Vorhandenseins von Photonen (z.B. Reflektrometrie oder Spektrometrie im optischen Bereich oder in einer nicht sichtbaren Wellenlänge) oder ein Verfahren unter Herbeiführung oder Ausnutzung einer chemischen oder immunologischen Reaktion ist 11. die Messung mit weiteren Schritten z.B. zur Reinigung, Dekontamination oder Abdeckung kombiniert wird.