DE3914864A1

DE3914864A1 - Verfahren und vorrichtung zur messung radioaktiver komponenten

Info

Publication number: DE3914864A1
Application number: DE19893914864
Authority: DE
Inventors: Ingolf Dipl Ing Auler; Gunter Dr Ing Loercher; Wolfgang Dipl Ing Stasch
Original assignee: NIS Ingenieur GmbH
Current assignee: RWE Systems Immobilien Alzenau GmbH
Priority date: 1989-05-05
Filing date: 1989-05-05
Publication date: 1990-11-08
Anticipated expiration: 2009-05-06
Also published as: DE3914864C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Meßvorrichtung und ein Meßverfahren zum Messen radioaktiver Komponenten.

Beim Abbau ausgedienter kerntechnischer Anlagen oder bei Umrüstmaßnahmen in kerntechnischen Anlagen fallen große Mengen Anlagenteile und Bauschutt aus dem Kontrollbereich an. Ein großer Teil dieser Komponenten wird während des Betriebes nicht mit radioaktiven Betriebsmedien kontaminiert oder kann frei dekontaminiert werden.

Für die uneingeschränkte Freigabe der abgebauten Teile ist der Nachweis der Unterschreitung der niedrigen Radioaktivitätsgrenzwerte erforderlich. Die Entscheidungsmessung erfolgte bisher manuell durch die Bestimmung der massenspezifischen Aktivität repräsentativer Proben oder durch sequentielles Ausmessen der Oberfläche der freizugebenden Teile mit vorwiegend β-empfindlichen Großflächen-Durchflußzählern. Diese Messungen erfordern bei den hier betrachteten Massen großen Aufwand an Zeit, Personal und Kosten.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche den besonderen Anforderungen bei der Messung großer Massen mit sehr niedrigen Restaktivitäten, unterschiedlichen Nuklidspektren und unterschiedlichen Meßgeometrien gerecht wird.

Dies wird durch das erfindungsgemäße Verfahren nach Anspruch 1 und durch die erfindungsgemäße Vorrichtung nach Anspruch 10 erreicht.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden über Transportvorrichtung radioaktiv kontaminierte Massen (z. B. Anlagenteile und Bauschutt aus dem Kontrollbereich kerntechnischer Anlagen) einer erfindungsgemäßen Entscheidungsmeßanlage zugeführt. Der Nachweis der Aktivität erfolgt über die im Vergleich zur β-Strahlung durchdringendere γ-Strahlung sowie durch eine Detektoranordnung, die einer 4-Pi-Geometrie nahekommt. Die Entscheidungsmeßanlage besteht aus einer Meßkammer, einer äußeren Abschirmung, einer Meßgut-Förderanlage und einer Meßwertverarbeitungseinheit. Die Meßkammer setzt sich ihrerseits zusammen aus einem Detektorsystem, einer Erfassungs- und Steuereinheit und einer Tragkonstruktion. Für die Analyse der Meßergebnisse wird die Berechnung der Meßeffekte für verschiedene idealisierte, ausgedehnte Quellgeometrien als Funktion der Quellkoordinaten innerhalb der Meßkammer weitergeführt.

Durch eine Sortierung des Meßgutes nach Art, Material und Bandstärkenbereich werden die Oberflächen-Massen-Verhältnisse des Meßgutes bzw. deren Oberflächen einfach und ausreichend genug durch Wägen ermittelt. Bevorzugterweise wird eine Sortierung in ca. 20 Meßgutgruppen vorgenommen, um die Oberflächen und in der Folge die Aktivität des Meßgutes zu bestimmen.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsform.

Es zeigt

Fig. 1 die schematische Darstellung einer Entscheidungsmeßanlage,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer dazugehörigen erfindungsgemäßen Meßvorrichtung; und

Fig. 3 eine schematische, perspektivische Ansicht des zentralen Teils der Meßvorrichtung.

Fig. 1 zeigt die einzelnen Komponenten, ihre Wirkungsweise und ihr Zusammenspiel in einer erfindungsgemäßen Entscheidungsmeßanlage 10. Das zu untersuchende Meßgut gelangt in eine Eingabevorrichtung 12. Eine Meßvorrichtung 14 ermittelt und speichert die Werte des Nulleffektes der Gesamtmeßvorrichtung. Als nächstes wird in einer Wiegevorrichtung 16 die das Gewicht und die Masse des Meßgutes bestimmt. Über eine Transporteinheit 18 wird das zu messende Gut zu einer Bearbeitungsvorrichtung 20 gebracht, in der die Größe, die Form und die Oberflächen des Meßgutes bestimmt werden. Daraufhin wird in einer Bearbeitungsvorrichtung 22 die Bruttoaktivität ermittelt. Die Nettoaktivitäten werden in einer Bearbeitungsvorrichtung 24 errechnet und in einer folgenden Bearbeitungsvorrichtung 26 statistisch ausgewertet.

Um die spezifischen und absoluten Aktivitäten errechnen zu können und Entscheidungen für die weitere Behandlung des betreffenden Meßgutes vorschlagen und dokumentieren zu können, werden eine Reihe von Berechnungen und schrittweise Vergleiche mit Schwellenwerten durchgeführt. Die γ-nuklidbezogenen Schwellenwerte werden aus massen- und oberflächenspezifischen, festgelegten Grenzwerten festgelegt. Abhängig vom Meßgut ist der relevante Schwellenwertpfad (oberflächen- oder massenspezifisch) verschieden. Teile mit großem Oberflächen-Massen-Verhältnis (z. B. dünne Bleche, Kabel usw.) oder massenorientierter Aktivität (z. B. Isolierwolle) werden unter einen massenspezifischen Schwellenwert gestellt, bei dickwandigen, flächig kontaminierten Teilen ist hingegen der oberflächenspezifische Schwellenwert relevant.

Bei der Ermittlung der absoluten bzw. spezifischen Aktivität des Meßgutes werden definierte Vertrauensfaktoren zugrundegelegt, die sowohl Fehler erster Art (im Nulleffekt) als auch Fehler zweiter Art (im Meßeffekt) berücksichtigen. Dies bedeutet, daß nicht der Mittelwert sondern ein der angestrebten Entscheidungssicherheit entsprechender oberer Vertrauenswert in den Vergleich mit dem relevanten Schwellenwert eingeht. Die Schwellenwerte sind in ihrer absoluten Höhe unterschiedlich.

Eine Bearbeitungsvorrichtung 28 ermittelt die Aktivität des Meßgutes aus den vorgegebenen Daten. Die spezifische Aktivität wird in einer nachfolgenden Bearbeitungsvorrichtung 30 errechnet.

Einer Bearbeitungsvorrichtung 28 und einer nachfolgenden Bearbeitungsvorrichtung 30 kann eine Vergleichsvorrichtung 74 zwischengeschaltet sein, welche prüft, ob die ermittelte absolute Aktivität kleiner ist als die 100 cm² große mit dem flächenspezifischen Grenzwert kontaminierte Teilfläche. Ist diese kleiner, wird das Meßgut einer Ausgabevorrichtung 76 zugeführt. Ist die absolute Aktivität größer, so wird das Meßgut an eine Bearbeitungsvorrichtung 30 weitergeleitet.

Die ermittelten Oberflächenwerte und die Masse bzw. das Gewicht des Meßgutes werden miteinander in einer Vergleichsvorrichtung 32 verglichen, wobei festgestellt wird ob es sich um eine massenorientierte oder oberflächenspezifische Aktivitätsmessung handelt. Bei Entscheidung zugunsten einer massenorientierten Messung werden die Daten in einer Vergleichsvorrichtung 34 mit einem massenspezifischen Schwellenwert verglichen. Dabei werden in einer Vergleichsvorrichtung 34 Meßgüter bis 10 kg, in der Vergleichsvorrichtung 42 Meßgüter <10 kg mit einem massenspezifischen Schwellenwert verglichen. Wird der jeweilige Schwellenwert nicht überschritten, so erfolgt eine Freigabe des Meßgutes über Ausgabevorrichtungen 38 und 46.

Für Flächen werden in den Vergleichsvorrichtungen 36 und 44 jeweils oberflächenspezifische Schwellenwerte angenommen, die sich auf 1 m² bzw. <1 m² der Oberfläche des Meßgutes beziehen. Werden diese Schwellenwerte nicht überschritten, so erfolgt eine Freigabe des Meßgutes über Ausgabevorrichtungen 40 und 48.

Werden in allen Fällen die Aktivitätsschwellenwerte überschritten, erfolgt in einer Vergleichsvorrichtung 50 eine Prüfung, ob durch kontrolliertes Einschmelzen (bei Proben <10 Bq/g) ein Rezyklieren des Materials möglich ist. Ansonsten wird das Material dem radioaktiven Abfall über eine Ausgabevorrichtung 52 zugeordnet. Ist eine Rezyklierung des Materials möglich, so wird das Meßgut in der Bearbeitungsvorrichtung 54 eingeschmolzen.

Fig. 2 zeigt den schematischen Aufbau der gesamten Meßvorrichtung. Sie besteht aus einer Meßkammer 56, einer Transportvorrichtung 58 und einer Entscheidungsmeßanlage 10. Dabei enthält eine Meßkammer 56 ein Detektorensystem 60, eine Erfassungs- und Steuereinheit 62 und eine Tragkonstruktion 64. Eine Transportvorrichtung 58 besteht aus einer Waage 66 und einem Förderband 68. Das Meßgut wird auf einen Hubtisch 70 gebracht, gewogen und über eine Transportvorrichtung 58 einer Meßkammer 56 zugeführt. Nach Messung der Aktivitäten wird das Meßgut über eine Transportvorrichtung 58 an einen zweiten Hubtisch 72 befördert über den die Entnahme des Probengutes stattfindet.

Fig. 3 zeigt die Detektorenanordnung innerhalb einer Meßkammer 56. Bevorzugterweise umgeben 12 Detektoren 60 eine Meßkammer 56 derartig, daß jeweils vier an der Ober- und Unterseite und jeweils zwei an den Längsseiten der Meßkammer angeordnet sind. Das Meßgut wird in Längsrichtung durch die Meßkammer hindurch befördert.

Die Wörter und Ausdrücke, die in der vorangehenden genauen Erläuterung verwendet wurden, werden darin in beschreibenden und nicht im eingrenzenden Sinne benutzt.

Claims

1. Verfahren zur Messung radioaktiver Komponenten dadurch gekennzeichnet, daß das erfindungsgemäße Verfahren folgende Schritte umfaßt:

a) Eingabe des Meßgutes in eine Eingabevorrichtung (12);
b) Messung der Nulleffekte durch eine Meßvorrichtung (14);
c) Bestimmung des Gewichtes und der Masse des Meßgutes durch eine Wiegevorrichtung (16);
d) Transport des Meßgutes in eine Meßkammer (56) durch eine Transporteinheit (18) und anschließende Bestimmung der Größe und Form der Oberfläche des Meßgutes durch eine Bearbeitungsvorrichtung (20);
e) Messung der Bruttoaktivität durch eine Meßvorrichtung (22);
f) Rechnerische Ermittlung der Nettoaktivitäten, die statistische Aufbereitung und die Berechnung der Aktivität des Meßgutes sowie dessen spezifische Aktivität; und
g) Vergleich der spezifischen Aktivität des Meßgutes mit vorgegebenen Schwellenwerten und entsprechende Aussortierung des Meßgutes in radioaktive und nicht radioaktive Abfälle.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nettoaktivitäten in einer Bearbeitungsvorrichtung (24) errechnet werden und in einer Bearbeitungsvorrichtung (26) statistisch ausgewertet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivität des Meßgutes durch eine Bearbeitungsvorrichtung (28) ermittelt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die spezifische Aktivität in einer Bearbeitungsvorrichtung (30) errechnet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vergleichsvorrichtung (32) die ermittelten Oberflächenwerte und die Masse bzw. das Gewicht des Meßgutes miteinander vergleicht und entscheidet, ob es sich um eine massenorientierte oder um eine oberflächenspezifische Aktivitätsmessung handelt und das Meßgut dementsprechend weiterleitet.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichsvorrichtung (34) und die Vergleichsvorrichtung (42) die massenspezifischen Aktivitätswerte mit entsprechenden massenspezifischen Schwellenwerten vergleichen und dem radioaktiven oder nicht radioaktiven Abfall zuordnen.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichsvorrichtung (36) und die Vergleichsvorrichtung (44) die oberflächenspezifischen Aktivitäten des Meßgutes mit oberflächenspezifischen Schwellenwerten vergleichen und das Meßgut dem radioaktiven oder nicht radioaktiven Abfall zuordnen.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vergleichsvorrichtung (50) prüft, ob durch kontrolliertes Einschmelzen ein Rezyklieren des Materials möglich ist.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einer Bearbeitungsvorrichtung (28) und einer Bearbeitungsvorrichtung (30) eine Vergleichsvorrichtung (74) zwischengeschaltet sein kann, welche entscheidet, ob die absolute Aktivität kleiner ist als eine 100 cm² große mit dem flächenspezifischen Grenzwert kontaminierte Teilfläche ist und das Meßgut in radioaktiven und nicht radioaktiven Abfall trennt und weiterleitet.

10. Vorrichtung zur Messung radioaktiver Komponenten gemäß dem Verfahren nach einem oder mehreren Ansprüchen 1-a, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Meßvorrichtung aus einer Meßkammer 56, einer Transportvorrichtung (58) und der Entscheidungsmeßanlage (10) besteht.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßkammer (56) aus einem Detektorensystem (60), einer Erfassungs- und Steuereinheit (62) und einer Tragkonstruktion (64) besteht.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Transportvorrichtung aus einer Waage (66), einem Hubtisch (70), einem zweiten Hubtische (72) und einem Förderband (68) besteht.

13. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Meßkammer (56) bevorzugterweise zwölf Detektoren (60) angeordnet sind, wobei bevorzugterweise jeweils vier Detektoren an der Ober- und Unterseite und jeweils zwei Detektoren an den Längsseiten der Meßkammer (56) angeordnet sind.