DE3307059C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung des Kontaminationsgrades von Oberflächen in kerntechnischen Anlagen, bei dem von der Oberfläche Proben entnommen und auf alpha-, beta- und gamma-Aktivität analysiert werden, wie es z. B. aus der GB-PS 12 03 688 bekannt ist, sowie einen Probennehmer zur Durchführung dieses Verfahrens.

Bei Inspektions-, Reparatur- oder Demontagearbeiten an Kernkraftwerkskomponenten muß insbesondere festgestellt werden, inwieweit die Bauteile aktiviert bzw. kontaminiert sind. Entsprechend dieser Feststellung werden die Bauteile unterschiedlich gehandhabt. Zur Untersuchung, ob eine Oberfläche kontaminiert ist, werden zunächst mit Großflächenzählern orientierende Messungen durchgeführt. Locker sitzende Kontaminationsstoffe werden durch Wischtest ermittelt. Bei genaueren Untersuchungen werden von der Oberfläche Werkstoffproben entnommen.

Bei dem Wischtest wird im allgemeinen nach DIN 25 415 mit einem Spezialpapier die untersuchende Oberfläche abgewischt. Danach wird das Papier, an dem radioaktive Partikel haften können, im Labor analysiert. Die Analyse ergibt eine grobe Aussage über die vorhandenen alpha-, beta- und gamma-Strahlungsanteile der abgewischten Partikel und damit über die beim Kontakt, z. B. beim Anfassen, verschleppbare Kontamination. Diese Methode hat den wesentlichen Nachteil, daß nur Partikel erfaßt werden können, die nicht allzufest auf der Oberfläche haften. Außerdem hängt der Abtrag der radioaktiven Partikel vom Anpreßdruck beim Abwischen und von der Größe der abgewischten Fläche ab. Auf diese Art von Probeentnahme läßt sich lediglich eine grob qualitative Aussage über den Anteil aller an der Kontaminierung beteiligten Isotopen erreichen.

Ist die Information aus dem Wischtest nicht ausreichend, dann bietet sich als Alternative die mechanische Probennahme aus dem Grundmaterial, z. B. durch Kratzen, Schneiden, Sägen und dgl., vgl. z. B. GB-PS 12 03 688. Die Oberflächenaktivität kann in Einzelfällen auch durch eine in-situ-Messung mit transportablen Geräten festgestellt werden. Hierbei ist jedoch praktisch keine Unterscheidung zwischen Aktivierung und Kontamination möglich.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, das reproduzierbare Messungen, insbesondere einfache Reihenuntersuchungen während der gesamten Betriebszeit einer kerntechnischen Anlage ermöglicht.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf die zu vermessende Fläche ein poröser, eine Ätzsubstanz enthaltender Träger in Kontakt gebracht und ein Oberflächenabtrag durch den Träger aufgesaugt wird und daß anschließend der Träger von der Fläche abgezogen und analysiert wird. Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen 2 bis 6 beschrieben.

Der erfindungsgemäße Probennehmer besteht aus einer flexiblen, gegenüber den Ätzsubstanzen inerten Trägerfolie, worauf eine poröse, die Ätzsubstanz enthaltende Trägerschicht aufgebracht ist bzw. bei der die Trägerfolie selbst als poröse, die Ätzsubstanz enthaltende Trägerschicht ausgebildet ist. Die Größe der Trägerschicht legt die Fläche fest, aus der der Oberflächenabtrag gewonnen wird. Die überstehenden Kanten der Trägerfolie werden mit einem Klebstoff beschichtet. Auf der Trägerfolie können auch mehrere Trägerschichten von gleicher Größe aufgebracht sein, in denen die Ätzsubstanz in verschiedener Menge bzw. Konzentration enthalten ist.

Nach dem erfindungsgemäßen Probeentnahmeverfahren wird ein poröses Trägermaterial z. B. eine Schicht aus Kunststoff oder Gewebe mit einem chemischen Reagenz getränkt. Mittlere Porengröße und -dichte bzw. Maschenweite und Dichtheit des Gewebes sowie Dicke der Schicht bestimmen die Menge der pro Flächeneinheit applizierten Menge des ätzenden Reagenz. Während des Kontaktes mit der zu messenden Oberfläche wird dadurch eine chemische Reaktion mit der Oberfläche eingeleitet und die Oberfläche in einer definierten Tiefe aufgelöst. Nach einer ausreichenden Einwirkungszeit wird das Trägermaterial mit dem chemisch gebundenen oder auch als Lösung resorbierten Oberflächenabtrag einschließlich der Kontaminationsstoffe abgezogen und einer Schnellanalyse nach bekannten Methoden unterzogen.

Die Ätzsubstanzen bzw. Chemikalien werden je nach Material der zu messenden Oberfläche ausgewählt. Ihre Konzentration und Art bestimmen bei ausreichender Einwirkungszeit die Abtragtiefe. Durch wiederholte Aufbringung einer genormten Träger/Ätzsubstanz-Kombination kann auch ein sukzessives Abtragen in vorgegebener Lösungstiefe bewirkt werden. Auf diese Weise ist die Tiefenverteilung der Oberflächenkontamination meßbar.

Die Träger/Ätzsubstanz-Kombination kann auf einer Fläche festgelegter Größe aufgebracht werden. Es ist auch möglich, daß ein Träger mit Übergröße aufgebracht und nach dem Abziehen aus diesem eine definierte Fläche herausgetrennt wird. Auf diese Weise wird eine quantitative Messung der Flächendichte der Kontamination ermöglicht. Die Erfindung bietet gegenüber dem üblichen Wischtest oder der aufwendigen mechanischen Probenentnahme mehrere Vorteile. Zur Probenentnahme ist eine besondere Unterweisung des Personals nicht erforderlich, da das Verfahren einfach und schnell und - im Unterschied zum Wischtest - ohne anthropogenen Faktor durchführbar ist. Die Aufenthaltszeit des Meßpersonals im Strahlungsfeld ist sehr kurz, d. h. die Strahlungsbelastung bleibt im Vergleich zu einer mechanischen Probenentnahme sehr gering und ist etwa mit den Aufenthaltszeiten beim Wischtest vergleichbar. Die Kontamination wird zusammen mit dem Trägermaterial abgezogen und es ist mit keinem Verlust von radioaktiven Partikeln zu rechnen. Proben können nicht nur auf glatten und ebenen Flächen, sondern auch auf gekrümmten rauhen korrodierten Flächen einfach entnommen werden.

Die Erfindung ist anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 Einen Probennehmer mit einer die Probenentnahmefläche definierenden Gewebeschicht;

Fig. 2 ein weiterer Probennehmer mit mehreren Trägerschichten und

Fig. 3 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der eine aufgespritzte, aushärtende Kunststoffschicht verwendet wird.

In der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform wird auf einer flexiblen Trägerfolie 1, die z. B. aus Polyvinylchlorid oder Polyäthylen besteht, eine Gewebeschicht 2 aufgebracht. Die Gewebeschicht besteht z. B. aus Glasfasern, Asbest oder Mineralwassern. Anstelle von Gewebeschichten können auch poröse Kunststoffe verwendet werden. Die Gewebeschicht 2 enthält die Ätzlösung, eine Säure oder eine Base, die oberflächenspezifisch ausgewählt ist. Die Menge und die Konzentration der Ätzlösung muß einen Tiefenbetrag von etwa 10-20 µm ermöglichen. Die Menge der Ätzlösung wird vorgegeben und die Dicke dieser Gewebeschicht. Die überstehenden Kanten der Trägerfolie 1 werden mit einem Klebstoff versehen, der ebenfalls beständig gegen die Ätzlösung ist. Über diese Trägerfolie/ Gewebeschicht-Kombination wird dann eine Deckfolie 3 aufgebracht, die vor dem Gebrauch abgezogen wird.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform werden auf einer einzigen Trägerschicht 1 mehrere gleich große poröse Trägerschichten 4, 5, 6 aufgebracht, die abgestufte Ätzungen zum Abtrag von z. B. 10 µm, 20 µm und 30 µm Tiefe ermöglichen. Die in diesen Schichten vorhandenen Ätzlösungen können nach Konzentration und chemischer Zusammensetzung gleich oder verschieden sein. Zur besseren Handhabung des Probennehmers wird auch ein Grifflappen 7 vorgesehen.

Die porösen Schichten können auch erst unmittelbar vor dem Anbringen mit der Ätzlösung benetzt werden, z. B. aus einem an der Folie befestigten Depot, das die Ätzlösung enthält. Das Depot wird vor dem Entfernen der Deckfolie durch Pressen geöffnet und ermöglicht somit ein Eindringen der Ätzlösung in die Ätzfläche.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahren wird auf die zu messende Oberfläche 8 eine Maske 9 aufgebracht. Darauf wird eine porige, die Ätzlösung enthaltende Substanz 10, z. B. Ein- oder Mehrkomponentenmaterial gestrichen, gerollt, gespachtelt oder gespritzt. Die Ätzlösung löst die kontaminierte Oberfläche bzw. kontaminierte Ablagerungsschicht in ähnlicher Weise bis zu einer bestimmten Tiefe. Alles wird während des Aushärtens in der Masse fixiert. Die Aushärtezeit ist kleiner als die Verweilzeit der Probe an der Komponente. Nach dem Aushärten ist der Kunststoff leicht von der Oberfläche abziehbar.

Die Maske kann als wiederverwendbare oder verlorene Maske ausgebildet sein. In der wiederverwendbaren Form wird die Maske unmittelbar oder nach dem Auftragen und vor dem Aushärten des Trägers zusammen mit der seitlich überschüssigen Trägersubstanz abgenommen. Zurück bleibt eine Schicht definierter Fläche. In der verlorenen Form wird die Maske während der Einwirkzeit an der Kontaktfläche haftend belassen und mit der ausgehärteten Probe zusammen entfernt. Die Maske kann aufgrund ihres Kontaktes mit der kontaminierten Oberfläche ebenfalls kontaminiert sein und muß in diesem Fall vor der Analyse der Probe durch Abziehen entfernt werden.

Bei einer weiteren Ausführungsform entfällt die vorgenannte Maske. Ein definierte Probe wird durch nachträgliches Heraustrennen einer Schicht vorgegebener Fläche aus der abgezogenen Trägermasse, z. B. durch Stanzwerkzeug, erreicht.

Claims (9)

1. Verfahren zur Messung des Kontaminationsgrades von Oberflächen in kerntechnischen Anlagen bei dem von der Oberfläche Proben entnommen und auf alpha-, beta- und gamma-Aktivität analysiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß auf die zu vermessende Fläche ein poröser, eine Ätzsubstanz enthaltender Träger aufgebracht und ein Oberflächenabtrag durch den Träger aufgesaugt wird und daß anschließend der Träger von der Fläche abgezogen und analysiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Proben aus mehreren nebeneinanderliegenden Flächen entnommen werden und daß in Abhängigkeit von der Menge und/oder der Konzentration der Ätzsubstanz auf diesen Flächen jeweils unterschiedlich tief abgetragen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Proben aus einer in ihrer Größe festgelegten Fläche entnommen werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche durch Auflegen einer Maske in ihrer Größe festgelegt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche durch Abtrennen von Trägersegmenten zum Beispiel durch Stanzwerkzeug in ihrer Größe festgelegt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Fläche eine Schicht aus einer härtbaren, die Ätzsubstanz enthaltenden Trägermasse aufgebracht wird, die nach dem Aushärten von der Fläche abgezogen wird.

7. Probennehmer zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer flexiblen, gegenüber der Ätzsubstanz inerten Trägerfolie (1) eine poröse, die Ätzsubstanz enthaltende Trägerschicht (2) angeordnet ist.

8. Probennehmer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Trägerschicht (2) die Fläche festlegt, aus der der Oberflächenabtrag gewonnen wird, daß überstehende Flächenanteile der Trägerfolie mit einem Klebstoff beschichtet sind und daß zumindest auf der Trägerschicht eine vor dem Gebrauch abziehbare Deckfolie (3) vorgesehen ist.

9. Probennehmer nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Trägerfolie (1) mehrere Trägerschichten (4, 5, 6) gleicher Größe aufgebracht sind, in denen die Ätzsubstanz in verschiedener Menge und/oder Konzentration enthalten ist.