Was ist radioaktive Kontamination – Definition

Kontamination wird im Allgemeinen als das Vorhandensein eines unerwünschten Bestandteils, eines Schadstoffs oder einer Verunreinigung an einem Ort (Material, physischer Körper, natürliche Umgebung, Arbeitsplatz) bezeichnet, an dem dies nicht beabsichtigt oder gewünscht ist. Kontamination hat eine viel allgemeinere Bedeutung, da sie in Disziplinen wie Chemie, Umweltschutz, Strahlenschutz oder Landwirtschaft definiert werden kann.

Radioaktive Kontamination wird als das Vorhandensein unerwünschter radioaktiver Substanzen auf Oberflächen oder in Festkörpern (einschließlich des menschlichen Körpers), Flüssigkeiten oder Gasen bezeichnet, wenn deren Vorhandensein unbeabsichtigt oder unerwünscht ist. Radioaktive Kontamination besteht aus radioaktiven Atomen (Material), die dem System oder der Struktur entkommen sind, die sie normalerweise enthalten würden. Da es sich bei radioaktiver Kontamination um radioaktives Material handelt, wird durch die Kontamination ionisierende Strahlung emittiert. Es ist sehr wichtig, welches Material (welches Radioisotop) die radioaktive Verunreinigung ist. Es ist auch sehr wichtig, zwischen radioaktiver Kontamination und Strahlung selbst zu unterscheiden .

Kontamination versus Strahlung

Radioaktive Kontamination besteht aus radioaktivem Material, das ionisierende Strahlung erzeugt. Es ist die Strahlungsquelle, nicht die Strahlung selbst. Immer wenn sich radioaktives Material nicht in einem verschlossenen Behälter mit radioaktiver Quelle befindet und möglicherweise auf andere Objekte übertragen wird, besteht die Möglichkeit einer radioaktiven Kontamination. Radioaktive Kontamination kann durch folgende Punkte gekennzeichnet sein:

• Radioaktive Kontamination besteht aus radioaktivem Material (Kontaminanten), das fest, flüssig oder gasförmig sein kann. Große Verunreinigungen können sogar sichtbar sein, aber Sie können die erzeugte Strahlung nicht sehen.
• Bei der Freisetzung können sich Verunreinigungen durch Luft, Wasser oder nur durch mechanischen Kontakt ausbreiten.
• Wir können Verunreinigungen nicht abschirmen.
• Wir können Kontaminationen durch Schutz der Integrität von Barrieren (Quellcontainer, Brennstoffhülle, Reaktorbehälter , Sicherheitsbehälter ) mindern.
• Da Verunreinigungen chemisch interagieren, können sie in Objekten wie dem menschlichen Körper enthalten sein.
• Wir können Verunreinigungen durch viele mechanische, chemische (Oberflächen dekontaminieren) oder biologische Prozesse ( biologische Halbwertszeit) beseitigen .
• Es ist von höchster Wichtigkeit, welches Material die radioaktive Verunreinigung ist ( Halbwertszeit , Zerfallsart, Energie).

Ionisierende Strahlung wird von hochenergetischen Teilchen ( Photonen , Elektronen usw. ) gebildet, die Materie durchdringen und Zielatome ionisieren können (um Ionen durch Elektronenverlust zu bilden), um Ionen zu bilden. Die Strahlenexposition ist die Folge des Vorhandenseins in der Nähe der Strahlungsquelle. Die Strahlenexposition als Größe ist definiert als Maß für die Ionisierung von Material aufgrund ionisierender Strahlung. Die Gefahr ionisierender Strahlung liegt darin, dass die Strahlung unsichtbar istund nicht direkt von den menschlichen Sinnen erkennbar. Menschen können weder Strahlung sehen noch fühlen, aber sie lagern Energie an die Moleküle des Körpers ab. Die Energie wird für jede Wechselwirkung zwischen Strahlung und einem Molekül in kleinen Mengen übertragen, und es gibt normalerweise viele solcher Wechselwirkungen. Im Gegensatz zur radioaktiven Kontamination kann Strahlung durch folgende Punkte charakterisiert werden:

• Strahlung besteht aus hochenergetischen Partikeln, die Materie durchdringen und Zielatome ionisieren können (um Ionen durch Verlust von Elektronen zu bilden). Strahlung ist unsichtbar und für die menschlichen Sinne nicht direkt erkennbar. Es ist zu beachten, dass Betastrahlung aufgrund von Cherenkov-Strahlung indirekt sichtbar ist .
• Im Gegensatz zur Kontamination kann die Strahlung von keinem Medium verbreitet werden. Es wandert durch Materialien, bis es seine Energie verliert. Wir können Strahlung abschirmen (z. B. indem wir um die Ecke stehen).
• Die Exposition gegenüber Ionisierung bedeutet nicht zwangsläufig, dass das Objekt radioaktiv wird (mit Ausnahme sehr seltener Neutronenstrahlung).
• Strahlung kann Barrieren durchdringen, aber eine ausreichend dicke Barriere kann alle Auswirkungen minimieren.
• Im Gegensatz zu Verunreinigungen kann Strahlung nicht chemisch mit Materie interagieren und nicht im Körper gebunden werden.
• Es ist nicht wichtig, welches Material die Quelle bestimmter Strahlung ist. Nur die Art der Strahlung und Energie spielt eine Rolle.

Es gibt ein gemeinsames Merkmal: Natürliche Strahlung und natürliche Verunreinigungen sind überall um uns herum . In, um und über der Welt, in der wir leben. Es ist eine natürliche Energiekraft, die uns umgibt. Es ist ein Teil unserer natürlichen Welt, der seit der Geburt unseres Planeten hier ist. Alle Lebewesen waren und sind von Anfang an ionisierender Strahlung ausgesetzt . Natürliche Hintergrundstrahlung ist ionisierende Strahlung, die aus verschiedenen natürlichen Quellen stammt. Alle Lebewesen waren und sind von Anfang an ionisierender Strahlung ausgesetzt. Diese Strahlung ist mit keiner menschlichen Aktivität verbunden. Es gibt radioaktive Isotope in unseren Körpern, Häusern, Luft, Wasser und im Boden. Wir alle sind auch Strahlung aus dem Weltraum ausgesetzt.

Arten der Kontamination

Radioaktive Materialien können auf Oberflächen oder in Material- oder Luftmengen vorhanden sein, und spezielle Techniken werden verwendet, um den Grad der Kontamination durch Detektion der emittierten Strahlung zu messen. Wir können zwischen folgenden Arten von Kontaminationen unterscheiden:

Oberflächenverunreinigung

Oberflächenkontamination bedeutet, dass radioaktives Material auf Oberflächen (wie Wänden, Böden) abgelagert wurde. Es kann sich lose ablagern, ähnlich wie gewöhnlicher Staub, oder es kann durch chemische Reaktion ziemlich fest fixiert werden. Diese Unterscheidung ist wichtig, und wir klassifizieren Oberflächenverunreinigungen danach, wie leicht sie entfernt werden können:

• Freie Kontamination . Bei freier Kontamination (oder loser Kontamination) kann sich das radioaktive Material ausbreiten. Dies ist eine Oberflächenverunreinigung, die mit einfachen Dekontaminationsmethoden leicht entfernt werden kann. Wenn beispielsweise Staubpartikel, die verschiedene Radioisotope enthalten, auf der Haut oder den Kleidungsstücken der Person landen, können wir sie reinigen oder Kleidung entfernen. Sobald eine Person dekontaminiert wurde, werden alle Partikel-Radioaktivitätsquellen eliminiert und die Person ist nicht mehr kontaminiert. Freie Kontamination ist auch eine ernstere Gefahr als feste Kontamination, da Staubpartikel in die Luft gelangen und leicht aufgenommen werden können. Dies führt zu einer internen Exposition durch radioaktive Verunreinigungen. Obwohl fast alle Verunreinigungen mit Begleitung Beta-radioaktiv sindGamma-Emission , aber es besteht auch die Möglichkeit einer Alpha-Kontamination in allen Bereichen, in denen Kernbrennstoffe gehandhabt werden.
• Feste Kontamination . Bei fester Verunreinigung kann das radioaktive Material nicht ausgebreitet werden, da es chemisch oder mechanisch an Strukturen gebunden ist. Es kann nicht mit normalen Reinigungsmethoden entfernt werden. Feste Kontamination ist eine weniger schwerwiegende Gefahr als freie Kontamination. Sie kann nicht resuspendiert oder auf die Haut übertragen werden. Daher ist die Gefahr normalerweise nur eine externe. Zum anderen kommt es auf den Verschmutzungsgrad an. Obwohl fast alle Verunreinigungen Beta-radioaktiv mit begleitender Gamma-Emission sindEs besteht jedoch auch die Möglichkeit einer Alpha-Kontamination in allen Bereichen, in denen Kernbrennstoffe gehandhabt werden. Sofern der Kontaminationsgrad nicht sehr stark ist, ist die Gammastrahlungsdosisrate gering und die externe Exposition ist nur bei Kontakt mit oder sehr nahe an den kontaminierten Oberflächen signifikant. Da Beta-Partikel weniger durchdringen als Gammastrahlen , kann die Beta-Dosisrate nur bei Kontakt hoch sein. Ein Wert von 1 mSv / h bei Kontakt für einen Kontaminationsgrad von 400 – 500 Bq / cm ² ist ziemlich repräsentativ.

Luftverschmutzung

Diese Art der Kontamination ist in Kernkraftwerken von besonderer Bedeutung , wo sie überwacht werden muss. Verunreinigungen können in die Luft gelangen, insbesondere beim Entfernen des Reaktorkopfkopfs, beim Auftanken des Reaktors und bei Manipulationen innerhalb des Pools abgebrannter Brennelemente. Die Luft kann insbesondere in Partikelform mit radioaktiven Isotopen kontaminiert sein, was eine besondere Gefahr beim Einatmen darstellt . Diese Verunreinigung besteht aus verschiedenen Spalt- und Aktivierungsprodukten, die in gasförmiger, dampfförmiger oder teilchenförmiger Form in die Luft gelangen. In Kernkraftwerken gibt es vier Arten von Luftverschmutzung:

• Partikel . Partikelaktivität ist eine interne Gefahr, da sie eingeatmet werden kann. In die Atemwege aufgenommenes transportables Partikelmaterial gelangt in den Blutkreislauf und wird zu allen Körperteilen transportiert. Nicht transportierbare Partikel bleiben mit einer bestimmten biologischen Halbwertszeit in der Lunge. Zum Beispiel sind Sr-90, Ra-226 und Pu-239 Radionuklide, die als knochensuchende Radionuklide bekannt sind. Diese Radionuklide haben lange biologische Halbwertszeiten und sind schwerwiegende innere Gefahren. Sobald sie im Knochen abgelagert sind, bleiben sie dort während der Lebenszeit des Individuums in ihrer Menge im wesentlichen unverändert. Die fortgesetzte Wirkung der emittierten Alpha-Partikel kann zu erheblichen Verletzungen führen: Über viele Jahre lagern sie ihre gesamte Energie in einem winzigen Gewebevolumen ab, da die Reichweite der Alpha-Partikel sehr kurz ist.
• Edelgase . Radioaktive Edelgase wie Xenon-133 , Xenon-135 und   Krypton-85 sind im Reaktorkühlmittel vorhanden, insbesondere wenn Kraftstofflecks vorhanden sind. Wenn sie im Kühlmittel erscheinen, gelangen sie in die Luft und können eingeatmet werden. Sie werden direkt nach dem Einatmen ausgeatmet, da der Körper nicht chemisch mit ihnen reagiert. Wenn Arbeiter in einer Edelgaswolke arbeiten, ist die externe Dosis, die sie erhalten, etwa 1000-mal höher als die interne Dosis. Aus diesem Grund sind wir nur über die externen Beta- und Gamma-Dosisraten besorgt.
• Radiojod . Radioiod , Jod-131 , ist ein wichtiges Radioisotop von Jod. Radioiod spielt eine wichtige Rolle als radioaktives Isotop in Kernspaltungsprodukten und trägt wesentlich zu den Gesundheitsgefahren bei, wenn es während eines Unfalls in die Atmosphäre freigesetzt wird. Jod-131 hat eine Halbwertszeit von 8,02 Tagen. Das Zielgewebe für die Radiojod-Exposition ist die Schilddrüse. Die externe Beta- und Gammadosis von Radiojod in der Luft ist im Vergleich zu der zugesagten Dosis für die Schilddrüse, die durch das Einatmen dieser Luft entstehen würde, vernachlässigbar. Die biologische Halbwertszeitfür Jod im menschlichen Körper beträgt etwa 80 Tage (nach ICRP). Jod in der Nahrung wird vom Körper aufgenommen und bevorzugt in der Schilddrüse konzentriert, wo es für die Funktion dieser Drüse benötigt wird. Wenn ¹³¹ I aufgrund radioaktiver Ausfälle in hohen Mengen in der Umwelt vorhanden ist, kann es durch kontaminierte Lebensmittel absorbiert werden und reichert sich auch in der Schilddrüse an. ¹³¹ I zerfällt mit einer Halbwertszeit von 8,02 Tagen mit Beta-Partikel- und Gamma-Emissionen. Wenn es zerfällt, kann es die Schilddrüse schädigen. Das Hauptrisiko bei Exposition gegenüber hohen Konzentrationen von ¹³¹ I ist das zufällige Auftreten von radiogenem Schilddrüsenkrebs im späteren Leben. Für ¹³¹ I hat ICRP berechnet, dass, wenn Sie 1 x 10 ⁶ einatmenBq erhalten Sie eine Schilddrüsendosis von H _T = 400 mSv (und eine gewichtete Ganzkörperdosis von 20 mSv).
• Tritium. Tritium ist ein Nebenprodukt in Kernreaktoren . Die wichtigste Quelle (aufgrund der Freisetzung von tritiiertem Wasser) von Tritium in Kernkraftwerken ist die Borsäure , die üblicherweise als chemische Unterlegscheibe verwendet wirdeinen Überschuss an anfänglicher Reaktivität zu kompensieren. Beachten Sie, dass Tritium energiearme Beta-Partikel mit einer geringen Reichweite im Körpergewebe emittiert und daher ein Gesundheitsrisiko darstellt, das durch interne Exposition nur nach Einnahme in Trinkwasser oder Nahrungsmitteln oder durch Einatmen oder Absorption durch die Haut entsteht. Das in den Körper aufgenommene Tritium ist gleichmäßig auf alle Weichteile verteilt. Laut ICRP beträgt eine biologische Halbwertszeit von Tritium 10 Tage für HTO und 40 Tage für OBT (organisch gebundenes Tritium), das aus HTO im Körper von Erwachsenen gebildet wird. Infolgedessen erhält eine Person bei einer Aufnahme von 1 x 10 ⁹ Bq Tritium (HTO) eine Ganzkörperdosis von 20 mSv (entspricht der Aufnahme von 1 x 10 ⁶ Bq von ¹³¹ I). Während für PWRs Tritium ein geringes Gesundheitsrisiko darstellt, zSchwerwasserreaktoren trägt es erheblich zur kollektiven Dosis der Werksarbeiter bei. Beachten Sie Folgendes: „Luft, die bei 35 ° C mit Moderatorwasser gesättigt ist, kann einem ungeschützten Arbeiter 3 000 mSv / h Tritium geben (siehe auch: JUBurnham. Strahlenschutz). Der beste Schutz vor Tritium kann mit einem Atemschutzgerät mit Luftzufuhr erreicht werden. Atemschutzgeräte mit Tritiumpatronen schützen die Arbeiter nur um den Faktor 3. Die einzige Möglichkeit, die Hautabsorption zu verringern, besteht darin, Kunststoffe zu tragen. In PHWR-Kraftwerken müssen Arbeiter Kunststoffe tragen, um in Atmosphären mit mehr als 500 μSv / h arbeiten zu können.

Atemschutzgeräte mit geeigneten Luftfiltern oder vollständig in sich geschlossene Anzüge mit eigener Luftversorgung können die Gefahren durch Luftverschmutzung mindern. Die Luftverschmutzung wird normalerweise mit speziellen radiologischen Instrumenten gemessen, die die Probenluft kontinuierlich durch einen Filter pumpen. Instrumente, die dies tun, werden als kontinuierliche Luftmonitore (Continuous Air Monitors, CAM) bezeichnet. Radioaktive Partikel in der Luft sammeln sich auf dem Filter, wo die Aktivität von einem Detektor gemessen wird, der sich in der Nähe des Filters befindet.

Siehe auch: Abgeleitete Luftkonzentration

Siehe auch: Jährliche Aufnahmegrenze

Dekontamination

Dekontamination ist ein Verfahren zur Reduzierung oder Entfernung radioaktiver Kontaminationen, um das Risiko einer Strahlenexposition zu verringern. Die Entfernung von Verunreinigungen aus besetzten Bereichen, Geräten und Personal ist wichtig, um eine Dosis ionisierender Strahlung so niedrig wie möglich zu halten (ALARA). Die Dekontamination verringert auch die Hintergrundstrahlung, den Bestand an radioaktivem Material und die Ausbreitung der Kontamination auf unkontrollierte Bereiche, Geräte und Personal.

Die Dekontamination kann durch Reinigen oder Behandeln von Oberflächen erfolgen, um die Kontamination zu verringern oder zu entfernen. Dies kann auch durch Filtern kontaminierter Luft oder kontaminierten Wassers oder durch Abdecken der Kontamination erreicht werden, um die Strahlung abzuschirmen oder zu absorbieren. Das Verfahren kann auch einfach ausreichend Zeit für den natürlichen radioaktiven Zerfall lassen, um die Radioaktivität zu verringern.

In Kernkraftwerken ist es unvermeidlich, dass viele Ausrüstungsgegenstände sowie Werkzeuge, Kleidung, Arbeitsbereiche und sogar Menschen kontaminiert werden. Dies ist durchaus üblich, da ein Teil des radioaktiven Materials an Oberflächen (z. B. der Schuhsohle) haftet. In diesem Fall werden die Arbeiter kontinuierlich überwacht und in diesem Fall muss die Oberflächenverunreinigung entfernt werden. Wir können Verunreinigungen durch viele mechanische, chemische (dekontaminierte Oberflächen) beseitigen. Biologische Prozesse ( biologische Halbwertszeit) immer bei innerer Verunreinigung arbeiten. Eine Person wird „radioaktiv“, wenn Staubpartikel, die verschiedene Radioisotope enthalten, auf der Haut oder den Kleidungsstücken der Person landen. Sobald eine Person durch Entfernen der Kleidung und Hautwäsche dekontaminiert wurde, werden alle Partikel-Radioaktivitätsquellen eliminiert und die Person ist nicht mehr kontaminiert.

Dekontaminationstechniken

Im Allgemeinen gibt es viele Techniken und Geräte, die zur Dekontamination von Oberflächen und Personen verwendet werden. In jedem Fall ist die Art der Kontamination und des kontaminierten Materials von Bedeutung. Beispielsweise ist es sehr schwierig, poröse Materialien zu dekontaminieren. Als allgemeine Orientierung für den Leser werden diese Dekontaminationstechniken und ihre Hauptanwendungen hervorgehoben in:

Sonderreferenz: Stand der Technik zur Dekontamination und Demontage von Kernkraftwerken, IAEO. IAEA Wien, 1999. ISBN 92–0–102499–1.

• Chemische Dekontamination . Die chemische Dekontamination ist eine der besten Methoden für die meisten Dekontaminierungsvorgänge, bei der mit Wasser gereinigt wird, dem ein oder mehrere geeignete chemische Reinigungsmittel zugesetzt wurden. Diese Methoden umfassen die Dekontamination mit chemischen Lösungen, chemischen Gelen, Schaumdekontamination usw. Das Entfernen der Kontamination vom Personal muss sorgfältig durchgeführt werden, um sicherzustellen, dass die Haut nicht beschädigt wird und um zu verhindern, dass Kontamination in den Körper oder eine Wunde eindringt.
• Mechanische Dekontamination . Die mechanische Dekontamination kann insbesondere zur industriellen Dekontamination eingesetzt werden. Es gibt Dekontaminationsverfahren, bei denen die äußere Schicht der kontaminierten Oberfläche durch physikalische Kraft entfernt wird. Solche Methoden sind effektiv, aber etwas grob und zerstörerisch, und es ist möglicherweise nicht möglich, sie bei empfindlichen Objekten anzuwenden. Diese Methoden umfassen die Dekontamination mittels Dampfreinigung, Schleifreinigung, Sandstrahlen, Staubsaugen, Ultraschallreinigung usw.