DE3200054A1

DE3200054A1 - "verfahren und anordnung zum nachweis sehr geringer zusaetzlicher, die natuerliche kernstrahlungs-untergrundsbelastung uebersteigender kernstrahlungsbelastung"

Info

Publication number: DE3200054A1
Application number: DE19823200054
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dipl.-Phys. Dr. 4450 Lingen Bödege; Erwin Dipl.-Phys. Dr. 3000 Hannover Leitner
Original assignee: Deutsche Gesellschaft fuer Wiederaufarbeitung von Kernbrennstoffen mbH
Current assignee: Deutsche Gesellschaft fuer Wiederaufarbeitung von Kernbrennstoffen mbH
Priority date: 1982-01-04
Filing date: 1982-01-04
Publication date: 1983-07-14

Description

Verfahren und Anordnung zum Nachweis sehr geringer
zusätzlicher, die natürliche Kernstrahlungs-Untergrundsbelastung übersteigenderKernstrahlungsbelastung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Nachweis sehr geringer zusätzlicher, die natürliche Kernstrahlungs-Untergrundsbe las tung übersteigender Kerns trahlungsbelastung bei der Umgebungsüberwachung von kerntechnischen Anlagen sowie eine Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Bisher wurden konservative Rechenmethoden benutzt, um aus gewissen Meßdaten Abschatzungen für die zu erwartende Kernstrahlungsbelastung zu erhalten. Diese Methoden waren aber sehr grob und nicht geeiqnet, auch sehr geringe zusätzliche Strahlungsbelastungen nachzuweisen. So waren bisher keine Verfahren bekannt, mit denen es möglich war, auf einem natürlichen Untergrund von ca. 100 mrem/a eine zusätzliche Belastung von wenigen mrem/a, beispielsweise von weniger als 10 mrem/aRdurch Strahlung nachzuweisen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, ein Verfahren und eine Anordnung zum Nachweis sehr geringer zusätzlicher, die natürliche Kernstrahlungs-Untergrundbelastung übersteigender Kernstrahlungsbelastung anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch das im Anspruch 1 angegebene Verfahren und die im Anspruch 3 angegebene Anordnung zur Durchführung des Verfahrens gelöst.
Die erfindungsgemäße Lösung sieht also die Analyse von beispielsweise mit Hilfe zweier Xernstrahlungsdetektoren gleichzeitig gemessenen Meßdaten vor, wobei der eine Detektor (MeßzählerJ den gesuchten Effekt, nämlich Signal plus Untergrund, und der andere (Vergleichszähler) den ungestörten Untergrund erfaßt. Die Erfindung ermöglicht, auf einen relativ hohen Untergrund zusätzlich einfallende Strahlung mit einer Empfindlichkeit zu bestimmen, die bisher als nicht erreichbar galt. Sie ermöglicht zusätzliche Kernstrahlungsbelastungen von weniger als 10 mrem/a sicher zu erfassen.
Damit liefert die Erfindung die Möglichkeit, Veränderungen meßtechnisch zu erfassen, die bisher nur aus Rechnungen abgeschätzt werden konnten. Hierdurch werden für die Planung und Erstellung neuer kerntechnischer Anlagen, wie Lager für radioaktiven Abfall, sowie für die eventuelle änderung vorhandener Anlagen wichtige Daten gewonnen, die eine rationellere Auslegung und leichtere Korrektur theoretisch ermittelter Abmessungswerte ermöglichen. Die Erfindung ist geeignet zur Erfassung zusätzlicher geringer13-r II - und/oder Neutronenstrahlung und ist daher vorzüglich geeignet für die Umgebungsüberwachung bezüglich ß» in - und Neutronenstrahlung von kerntechnischen Anlagen.
Eine vorteilhafte und zweckmäßige Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist im Anspruch 3 angegeben. Im Anspruch 4 ist die Lage der einzelnen Meßstellen genauer angegeben.
Vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Anordnung zur Durchführung des Verfahrens sind in den Ansprüchen 5 und 6 gekennzeichnet. Durch diese Ausbildungen wird erreicht, daß die Beiträge aus der Umgebungsstrahlung symmetrisch auf beide Zähler treffen, der Zähler für den Untergrund bzw. die natürliche Kernstrahlung aber praktisch durch die aus dem Skyshine stammende Gammastrahlung nicht getroffen wird.
Zweckmäßigerweise werden, wie dies im Anspruch 7 gekennzeichnet ist, zum Erfassen der jeweiligen Strahungsbelastungsdaten mehrere Strahlungsdetektoren oder Zähler pro Meßstelle eingesetzt.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Meßanordnung ist im Anspruch 8 gekennzeichnet. Durch diese Weiterbildung wird die Messung unabhängig von der jeweiligen Bodenqualität. Es werden fast nur noch die von oben einfallenden Gammastrahlen registriert (ca. 30 mrem/a). Hierdurch wird die Meßmethode noch empfindlicher, da nur noch 1 mrem auf 30 mrem und nicht auf 100 mrem nachzuweisen ist.
Es zeigen Fig. 1 schematisch den Aufbau einer Meßanordnung.
gemäß der vorliegenden Erfindung, Fig. 2 die Verteilung der Meßergebnisse für die natürliche Kernstrahlungs-Untergrundsbelastung, Fig. 3 die Verteilung der Meßergebnisse für Kernstrahlung gemäß Fig. 2 bei einer Zusatzstrahlung aus einer Cs 137-Quelle, Fig. 4 schematisch eine weitere Ausführungsform der Meßanordnung und Fig. 5 schematisch eine spezielle Ausbildung der Meßanordnungen.
Gleiche Teile der in den Figuren der Zeichnung dargestellten Anordnungen sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In der Nähe (Meßort) einer kerntechnischen Anlage, beispielsweise eines Lagers 2 für radioaktive Abfälle, wird ein Strahlungsdetektor (Meßzähler) 4 aufgestellt. Ein zweiter Strahlungsdetektor (Vergleichszähler) 6 wird in einer solchen Position (Vergleichsort) zum Lager 2 åufgestellt, in der er von der Strahlung aus dem Lager 2 abgeschirmt ist oder in der er vom Lager so weit entfernt ist, daß Strahlung aus dem Lager ihn nicht erreichen kann. Es können auch mehrere Detektoren pro Meßstelle eingesetzt werden. Verwendet werden impulsliefernde Detektoren, beispielsweise Geiger-MUller-Zählrohre oder Großflächenzählrohre.
Die beiden Strahlungsdetektoren 4 und 6 messen gleichzeitig, wobei Impulsraten mit genügender Genauigkeit (beispielsweise 1%) gemessen werden. Die erhaltenen Zählraten, beispielsweise jeweils einer Stunde beider Detektoren (Zähler), werden in einer Meßwert-Aufzeichnungseinrichtung 8 registriert und gespeichert.
Über einen längeren Zeitraum (z.B. einen'Monat) liefern die Strahlungsdetektoren charakteristische Zählratenverteilungen, wie sie in den Fig. 2 und 3 dargestellt sind.
Aus diesen Zählratenverteilungen kann dann die signifikante Abweichung ermittelt werden. Wieviele Werte letztlich für die Beurteilung heranzuziehen sind, hängt vom vorzugebenden Konfidenzintervall ab. Soll z.B. mit 66%iger Sicherheit ausgesagt werden, daß eine Abweichung von 1 mrem/a vorliegt, so sind dafür weniger Meßwerte erforderlich, als wenn eine 9obige Sicherheit verlangt wird. Weiter kann zur Beurteilung die sog. Vertrauenszahl herangezogen werden, die Aussagen über mögliche Fehlergrößen macht; hierauf soll aber nicht näher eingegangen werden, da dies an sich aus den Methoden der Statistik bekannt ist.
Die ermittelten Verteilungen (Fig. 2 und 3) werden in einem der Auf zeichnungseinrichtung 8 nachgeschalteten Rechner 10 bezüglich ihrer Parameter, wie Mittelwert und Varianz, analysiert. Der Rechner ermittelt dann die sich ergebenden signifikanten Abweichungen unter Zuhilfenahme der bekannten Methoden der Statistik, wie Signifikanz-Tests, Null-Hypothesen-Tests.
Eine alternative Meßanordnung ist in der Fig. 4 dargestellt. Am Meßort werden sowohl der Meßzähler 4 als auch der Vergleichszähler 6 aufgestellt, und zwischen beiden Zählern 4 und 6 wird eine senkrechte Abschirmung 16 angebracht. Beide Zähler 4 und 6 werden gleich beabstandet oder symmetrisch zu dieser senkrechten Abschirmung 16 angeordnet.
Die Höhe der Oberkante 18 der Abschirmung 16 über den Zählern 4 und 6 wird so gewählt, daß für den einen Zähler, hier den Vergleichsdetektor 6, die aus dem Skyshine eintreffende Gammastrahlung abgeschirmt ist. Damit wird erreicht, daß die Beiträge aus der Umgebungsstrahlung symmetrisch auf beide Zähler treffen, der Zähler 6 für den Untergrund aber praktisch durch die aus dem Skyshine stammende Gammastrahlung nicht getroffen wird.
Um die Messung empfindlicher zu gestalten und von der Bodenqualität unabhängig zu machen, können die Strahlungsdetektoren oder Zähler 4 und 6 am Meßort und Vergleichsort jeweils nach unten mit einer Bleiabschirmung 12 bzw. 14 versehen werden, wie dies in der Fig. 5 gezeigt ist.
Das oben beschriebene Verfahren bzw. die oben beschriebenen Anordnungen sind auch sehr gut geeignet für die Personenüberwachung auf mitgeführtes radioaktives Spaltmaterial.

Claims

P a t e n t a n s p r il c h e Verfahren zum Nachweis sehr geringer zusätzlicher, die natürliche Kernstrahlungs-Untergrndisbelastung übersteigender Kernstrahlungsbelastung bei der Umgebungsüberwachung von kerntechnischen Anlagen, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Impuisraten der ungestörten natürlichen Kernstrahlung und die Impulsraten der Kernstrahlung der Umgebung über vorbestimmte Meßzeiten gleichzeitig. mehrfach gemessen werden, daß in an sich bekannter Weise die statistischen Verteilungen der gemessenen Impulsraten sowie die Mittelwerte und Varianzen als weitere Parameter ermittelt werden und daß die Differenz der ermittelten Parameter gebildet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die signifikanten Abweichungen der ermittelten Parameter mit Hilfe bekannter Methoden der Statistik, wie Signifikanz-Tests, Null-Hypothese-Tests1 ermittelt werden.
3. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t 8 daß ein erster Kernstrahlungsdetektor oder Meßzähler (4) an einem Meßort zur Messung der Kernstrahlung aus der Umgebung angeordnet ist, daß gleichzeitig ein zweiter Kernstrahlungsdetektor oder Vergleichszähler (6) an einem Vergleichsort zur Messung der natürlichen Kernstrahlung angeordnet ist und daß die Detektoren an eine zur Ermittlung der statistischen Verteilungen, der Mittelwerte und Varianzen sowie der Differenzen oder signifikanten Abweichungen der gemessenen oder ermittelten Werte vorgesehene Auswerteeinrichtung (8, lo) angeschlossen sind.
4. Anordnung nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Meßzähler (4) in unmittelbarer N&he (Meßort) von zu überwachenden Anlagen (2) und der Vergleichszähler (6) in einer größeren Entfernung (Vergleichsort) zu den überwachten Anlagen (2) oder an einem gegen die Strahlung aus diesen Anlagen abgeschirmten Ort (Vergleichsort) angeordnet sind.
5. Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß am Meßort sowohl ein Meßzähler (4) als auch ein VergleichszAhler (6) aufgestellt werden und daß zwischen beiden Zählern bzw. Detektoren eine senkrechte Abschirmung (16) angeordnet ist, die zu beiden Zählern gleich beabstandet ist oder zu der die beiden Zähler symmetrisch angeordnet sind.
6. Anordnung nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Höhe der Oberkante (18) der Bleiabschirmung (16) so hoch über den Zählern (4, 6) angeordnet ist, daß für den einen Zähler die aus dem Skyshine eintreffende Gammästrahlung abgeschirmt ist.
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 - 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zum Erfassen der jeweiligen Strahlungsbelastungsdaten mehrere Detektoren oder Zähler pro Meßstelle eingesetzt werden.
8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Meßzähler (4) und der Vergleichs zähler (6) nach unten mit einer Bleiabschirmung (12; 14) versehen sind.