Was ist Dosimetrie in Kernkraftwerken – Definition

Die Strahlendosimetrie  ist die Messung, Berechnung und Bewertung der absorbierten Dosen und die Zuordnung dieser Dosen zu einzelnen Personen. Es ist die Wissenschaft und Praxis, die versucht, bestimmte in einem Strahlungsfeld vorgenommene Maßnahmen quantitativ mit chemischen und / oder biologischen Veränderungen in Beziehung zu setzen, die die Strahlung in einem Ziel hervorrufen würde. Da es zwei Arten von Strahlenexposition gibt, externe und interne Exposition, kann die Dosimetrie auch wie folgt eingeteilt werden:

• Externe Dosimetrie . Externe Exposition ist Strahlung, die von außerhalb unseres Körpers kommt und mit uns interagiert. In diesem Fall analysieren wir vorwiegend die Exposition durch  Gammastrahlen  und  Betateilchen , da  Alphateilchen im Allgemeinen kein äußeres Expositionsrisiko darstellen, da die Teilchen im Allgemeinen nicht durch die Haut dringen. Da Photonen und Beta durch elektromagnetische Kräfte und Neutronen durch Kernkräfte zusammenwirken, unterscheiden sich ihre Nachweismethoden und Dosimetrie erheblich. Die Strahlungsquelle kann beispielsweise ein Gerät sein, das die Strahlung wie ein Behälter mit radioaktiven Stoffen oder wie ein Röntgengerät erzeugt. Die externe Dosimetrie basiert auf Messungen mit einem  Dosimeteroder aus Messungen abgeleitet, die mit anderen Strahlenschutzinstrumenten durchgeführt wurden.

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  Interne Dosimetrie . Wenn die Strahlungsquelle  in unserem Körper ist , sagen wir, ist es  innere Exposition . Die Aufnahme von radioaktivem Material kann auf verschiedenen Wegen erfolgen, z. B. durch Aufnahme von radioaktiver Kontamination in Lebensmitteln oder Flüssigkeiten. Der Schutz vor innerer Exposition ist komplizierter. Die meisten Radionuklide geben Ihnen viel mehr Strahlendosis, wenn sie irgendwie in Ihren Körper eindringen können, als wenn sie draußen bleiben würden. Die Beurteilung der internen Dosimetrie beruht auf einer Vielzahl von Überwachungs-, Bioassay- oder Strahlungsbildgebungstechniken.

In Kernkraftwerken verwendete Detektoren

Strahlungsdosimeter und Detektoren können auch nach ihrem Zweck kategorisiert werden. Es ist zu beachten, dass die folgenden Geräte keine Dosimeter sind. Diese Geräte werden für die Dosimetrie in Kernkraftwerken verwendet :

• Persönliche Dosimeter. Die persönliche Dosimetrie ist ein wesentlicher Bestandteil der Strahlendosimetrie. Die persönliche Dosimetrie wird hauptsächlich (aber nicht ausschließlich) verwendet, um Dosen für Personen zu bestimmen, die im Zusammenhang mit ihrer Arbeitstätigkeit Strahlung ausgesetzt sind. Diese Dosen werden normalerweise mit Geräten gemessen, die als persönliche Dosimeter bekannt sind .
• Gamma-Vermessungsmesser. Tragbare Vermessungsmessgeräte sind Strahlungsdetektoren, mit denen radiologische Techniker die Umgebungsdosisleistung messen. Diese tragbaren Instrumente haben normalerweise Geschwindigkeitsmesser. In kerntechnischen Anlagen werden diese tragbaren Vermessungsgeräte normalerweise von Strahlenschutztechnikern verwendet.
• Kontaminationsmesser. Kontaminationsmessgeräte sind Instrumente zur Messung der Oberflächenkontamination. In kerntechnischen Anlagen werden Kontaminationsmonitore normalerweise am Ausgang der kontrollierten Bereiche installiert. Diese Monitore können Proportionalzähler mit einem großflächigen Detektor für dünne Fenster verwenden, ähnlich wie Hand- und Schuhmonitore.
• Ganzkörpermonitore. Ganzkörpermonitore oder Ganzkörpermonitore sind Instrumente zur Messung der Oberflächenkontamination. Sie werden zur Überwachung des Personalausgangs verwendet. Dies ist der Begriff, der im Strahlenschutz zur Überprüfung auf äußere Kontamination (oder Oberflächenkontamination ) eines ganzen Körpers einer Person verwendet wird, die einen von radioaktiver Kontamination kontrollierten Bereich verlässt.
• Gammaspektrometer. Ein Gammastrahlenspektrometer (GRS) ist ein hoch entwickeltes Gerät zur Messung der Energieverteilung von Gammastrahlung. Für die Messung von Gammastrahlen über mehreren hundert keV gibt es zwei Detektorkategorien von großer Bedeutung,  anorganische Szintillatoren wie NaI (Tl) –  und Halbleiterdetektoren.
• Strahlenüberwachungssystem. In kerntechnischen Anlagen werden Fernstrahlungsüberwachungssysteme (RMS) installiert, um die Strahlungswerte an ausgewählten Anlagenstandorten zu überwachen. Das Strahlungsüberwachungssystem mit voreingestellten Alarmstufen (z. B. für Dosis, Dosisleistung oder Aktivität in der Luft) bietet ein zuverlässiges Mittel zur Echtzeitüberwachung der radiologischen Bedingungen, denen ein Arbeitnehmer ausgesetzt ist. Wenn diese Werte überschritten werden, werden Alarme aktiviert und in einigen Fällen automatische Schutzfunktionen ausgelöst. Somit dient das System dazu:
  • Vor Strahlengefährdung warnen
  • Frühzeitig vor einer Anlagenstörung warnen
  • Automatische Schutzfunktionen einleiten.

• Alle Daten werden in einem Strahlenschutzkontrollraum gesammelt. Das Strahlungsüberwachungssystem kann alle Informationen über die radiologischen Bedingungen in verschiedenen Arbeitsbereichen sowie Sprach- und visuelle Rückmeldungen mit einer minimalen Anwesenheit von RP-Technikern in Strahlungsbereichen sammeln, wodurch die Dosis für dieses Personal verringert wird. Je nach Quelle und Stärke der Strahlungsquelle werden im RMS verschiedene Arten von Strahlungsmonitoren verwendet.
  • Kontaminationsmonitore in der Luft
  • Bereichsmonitore
  • Jodmonitore
  • In-Vent-Gasmonitore

Es ist sehr wichtig, dass die meisten heute verwendeten  persönlichen Dosimeter keine absoluten Instrumente sind, sondern Referenzinstrumente. Das heißt, sie müssen regelmäßig kalibriert werden . Wenn ein Referenzdosimeter kalibriert wird, kann ein Kalibrierungsfaktor bestimmt werden. Dieser Kalibrierungsfaktor bezieht die Expositionsmenge auf die angegebene Dosis. Die Gültigkeit der Kalibrierung wird durch Aufrechterhaltung der Rückverfolgbarkeit der zur Kalibrierung des Dosimeters verwendeten Quelle demonstriert. Die Rückverfolgbarkeit wird durch Vergleich der Quelle mit einem „Primärstandard“ in einem Referenzkalibrierungszentrum erreicht. Bei der Überwachung von Personen werden die Werte dieser Betriebsgrößen als ausreichend genaue Beurteilung der wirksamen Dosis herangezogenbzw. Hautdosis, insbesondere wenn ihre Werte unter den Schutzgrenzen liegen .

Eigenschaften von Dosimetern – Hauptmerkmale

Es gibt viele Arten von Dosimetern und Detektoren, und jeder Typ hat Einschränkungen. Viele Faktoren beeinflussen die Qualität der Ergebnisse eines Dosimeters. Einige wichtige Überlegungen bei der Auswahl eines Dosimeters sind:

• Art der Strahlung . Jede Art von Strahlung interagiert auf unterschiedliche Weise mit Materie . Diese Überlegung ist entscheidend. Für Dosen von Neutronen können wir keinen einfachen GM-Zähler verwenden.
• Strahlungsenergie . Die Reaktion eines Dosimeters hängt von der Energie der Strahlung und den Winkeln zwischen der Quelle und dem Detektor des Dosimeters ab.
• Verblassen . Das Signal eines Dosimeters kann mit der Zeit verloren gehen oder verblassen. Dies kann durch äußere Faktoren wie Temperatur, Licht und Luftfeuchtigkeit verursacht werden.
• Direktes Lesen . Manchmal ist es von höchster Wichtigkeit, dass das Dosimeter eine kontinuierliche Anzeige der kumulativen Dosis und der aktuellen Dosisrate liefert und die Person, die es trägt, warnt, wenn eine bestimmte Dosisrate oder eine kumulative Dosis überschritten wird.
• Minimale messbare Dosis . Die niedrigste Dosis, die mit einem bestimmten festgelegten Konfidenzniveau gemessen werden kann.
• Robustheit und Tragekomfort . Dosimeter unterscheiden sich in ihrer Fähigkeit, schwierigen Umgebungsbedingungen standzuhalten. Einige sind für einen bestimmten Zweck schwer, andere sind kleiner, leichter und tragbarer.

Wie zu sehen ist, ist die Dosimetrie sehr schwierig, da kein einzelnes Dosimeter jede dieser Eigenschaften aufweist. Daher muss ein Dosimeterbenutzer die Umgebung verstehen, in der das Instrument verwendet wird. In den meisten praktischen Situationen liefern Dosimeter zumindest am Ort des Dosimeters vernünftige Annäherungen an das persönliche Dosisäquivalent Hp (d). Es ist zu beachten, dass das persönliche Dosisäquivalent im Allgemeinen die wirksame Dosis überschätzt. Andererseits ist dieses Verfahren nur bei niedrigen Dosen und unter der Annahme einer einheitlichen Ganzkörperexposition gültig . Für hohe persönliche Dosen, die sich der jährlichen Dosisgrenze nähern oder diese überschreiten, oder in stark inhomogenen Strahlungsfeldern ist dieses Verfahren jedoch möglicherweise nicht ausreichend.

Siehe auch: Marktbericht über Strahlungsdosimeter für Reaktion und Wiederherstellung. Nationales Labor für städtische Sicherheitstechnologie. SAVER-T-MSR-4. <verfügbar unter: https://www.dhs.gov/sites/default/files/publications/Radiation-Dosimeters-Response-Recovery-MSR_0616-508_0.pdf>.

Arten von Dosimetern

Filmabzeichen-Dosimeter

Filmabzeichen sind kleine tragbare Geräte zur Überwachung der kumulativen Strahlungsdosis aufgrund ionisierender Strahlung. Das Funktionsprinzip ist ähnlich wie bei Röntgenbildern. Das Abzeichen besteht aus zwei Teilen: einem fotografischen Film und einem Halter. Der Film ist in einem Abzeichen enthalten. Das Stück fotografischen Films, das das empfindliche Material ist und das monatlich entfernt und entwickelt werden muss. Je mehr Strahlung ausgesetzt wird, desto stärker wird der Film geschwärzt. Die Schwärzung des Films ist linear zur Dosis und es können Dosen bis zu etwa 10 Gy gemessen werden.

Siehe auch: Filmabzeichen-Dosimeter

TLD – Thermolumineszenzdosimeter

Ein Thermolumineszenzdosimeter, abgekürzt als TLD, ist ein passives Strahlungsdosimeter, das die Exposition gegenüber ionisierender Strahlung durch Messen der Intensität des sichtbaren Lichts misst, das von einem empfindlichen Kristall im Detektor emittiert wird, wenn der Kristall erhitzt wird. Die Intensität des emittierten Lichts wird mit einem TLD-Lesegerät gemessen und hängt von der Strahlenexposition ab. Thermolumineszenz-Dosimeter wurden 1954 von Professor Farrington Daniels von der University of Wisconsin-Madison erfunden. TLD-Dosimeter sind auf Situationen anwendbar, in denen keine Echtzeitinformationen benötigt werden, aber präzise Aufzeichnungen zur akkumulierten Dosisüberwachung zum Vergleich mit Feldmessungen oder zur Bewertung des Potenzials für langfristige gesundheitliche Auswirkungen erwünscht sind.

Siehe auch: TLD – Thermolumineszenzdosimeter

EPD – Elektronisches Personendosimeter

Ein elektronisches Personendosimeter ist ein modernes Dosimeter, das die kumulative Dosis und die aktuelle Dosisrate kontinuierlich auslesen und die Person, die es trägt, warnen kann, wenn eine bestimmte Dosisrate oder eine kumulative Dosis überschritten wird. EPDs sind besonders nützlich in Bereichen mit hoher Dosis, in denen die Verweilzeit des Trägers aufgrund von Dosisbeschränkungen begrenzt ist.

Das elektronische Personendosimeter EPD kann einen direkten Messwert der erkannten Dosis oder Dosisrate in Echtzeit anzeigen . Elektronische Dosimeter können sowohl als zusätzliches Dosimeter als auch als primäres Dosimeter verwendet werden. Die passiven Dosimeter und die elektronischen Personendosimeter werden häufig zusammen verwendet, um sich zu ergänzen.

Siehe auch: EPD – Electronic Personal Dosimeter