DIN 25457-1 Bb 1-2013 Activity measurement methods for the clearance of radioactive substances and nuclear facility components Part 1 Fundamentals Supplement 1 Explanations《放射性物质和核.pdf

1、Januar 2013 Normenausschuss Materialprfung (NMP) im DINNormenausschuss Radiologie (NAR) im DINPreisgruppe 6DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 17.240; 27.120.10

2、!$Qc“1924664www.din.deDDieses Beiblatt enthlt Informationen zuDIN 25457-1, jedoch keine zustzlichgenormten Festlegungen.DIN 25457-1 Beiblatt 1Alleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin www.beuth.deGesamtumfang 7 SeitenAktivittsmessverfahren fr die Freigabe von radioaktiven Stoffe

3、n undkerntechnischen Anlagenteilen Teil 1: Grundlagen;Beiblatt 1: ErluterungenActivity measurement methods for the clearance of radioactive substances and nuclearfacility components Part 1: Fundamentals;Supplement 1: ExplanationsMthodes de mesure de lactivit pour lautorisation de la mise en circulat

4、ion de dchetsnuclaires de trs faible activit et des composants dinstallations nuclaires Partie 1: Principes fondamentaux;Supplment 1: ExplicationsDIN 25457-1 Bbl 1:2013-01 2 Vorwort Dieses Dokument wurde vom Normenausschuss Materialprfung (NMP), Arbeitsausschuss NA 062-07-46 AA Reststofffragen“ des

5、Fachbereichs Kerntechnik erstellt. Es wird auf die Mglichkeit hingewiesen, dass einige Texte dieses Dokuments Patentrechte berhren knnen. Das DIN ist nicht dafr verantwortlich, einige oder alle diesbezglichen Patentrechte zu identifizieren. DIN 25457 Aktivittsmessverfahren fr die Freigabe von radioa

6、ktiven Reststoffen und kerntechnischen Anlagenteilen“ besteht aus: Teil 1: Grundlagen Teil 4: Kontaminierter und aktivierter Metallschrott Teil 6: Bauschutt und Gebude Teil 7: Bodenflchen Teil 4 (Metallschrott mit Beta-/Gamma-Aktivitt) und Teil 5 (Mit Alpha-Aktivitt kontaminierter Metallschrott) wer

7、den derzeit berarbeitet und zu einem neuen Teil 4 Kontaminierter und aktivierter Metallschrott“ zusammengefasst. Einleitung Bei der Freigabe im Sinne von 29 StrlSchV von radioaktiven Stoffen sowie beweglichen Gegenstnden, Gebuden, Bodenflchen, Anlagen oder Anlagenteilen, die aktiviert oder kontamini

8、ert sind und die aus Ttigkeiten im Sinne von Teil 2 der StrlSchV stammen und zur Verwendung, Verwertung, Beseitigung, zum Innehaben oder zur Weitergabe an Dritte als nicht radioaktive Stoffe vorgesehen sind, ist hinsichtlich der Aktivittsmessverfahren nach DIN 25457-1:2012-04 vorzugehen. DIN 25457-1

9、:2012-04 gilt auch fr die Freigabe aus nach 7 StrlSchV genehmigtem Umgang. DIN 25457-1:2012-04 fhrt zwei Mglichkeiten zur Wahl der Kalibrierung beim jeweiligen Messverfahren an: eine realistische Kalibrierung, die die Betrachtung sowohl der zhlstatistischen Messunsicherheiten (sogenannte Typ A-Messu

10、nsicherheiten) als auch der sonstigen Messunsicherheiten (sogenannte Typ B-Messunsicherheiten) bedingt, eine konservative Kalibrierung, bei der nur die Typ A-Messunsicherheiten betrachtet werden und durch die berschtzende Wahl einzelner Parameter die Nicht-Bercksichtigung der Typ B-Messunsicherheite

11、n kompensiert wird. Der allgemeine Formalismus zur vollstndigen Betrachtung sowohl der Typ A- als auch der Typ B-Messunsicherheiten wird in DIN 25457-1:2012-04, 4.1, angegeben. Auf diejenigen Typ B-Mess-unsicherheiten, die speziell fr die einzelnen Messverfahren zu betrachten sind, wird in DIN 25457

12、-1:2012-04, 4.2 ff, nher eingegangen. Da der Formalismus bei vollstndiger Betrachtung aller Messunsicherheiten komplex ist und diese Vorgehensweise auerdem in der Praxis gerade bei Freigaben aus nach 7 StrlSchV genehmigtem Umgang keine Anwendung findet, geht das vorliegende Beiblatt zu DIN 25457-1 s

13、peziell auf die Vorgehensweise mit konservativer Kalibrierung fr solche Messmethoden ein, die bei Freigaben aus nach 7 StrlSchV genehmigtem Umgang vorwiegend angewendet werden. Hierbei handelt es sich um die direkte Oberflchen-Gesamtaktivittsmessung mit Oberflchenkontaminationsmonitor und die Proben

14、entnahme mit messtechnischer Auswertung. DIN 25457-1 Bbl 1:2013-01 3 1 Anwendungsbereich In diesem Beiblatt werden Erluterungen zur Vorgehensweise bei der Freigabe von Reststoffen mittels Messungen der Oberflchenkontamination und mittels Materialproben gegeben, wenn hierbei der Ansatz einer konserva

15、tiven Kalibrierung im Sinne von DIN 25457-1:2012-04, 4.1.4, anstelle der vollstndigen Betrachtung der Typ A- und Typ B-Messunsicherheiten gewhlt wird. 2 Verweisungen Die folgenden Dokumente, die in diesem Dokument teilweise oder als Ganzes zitiert werden, sind fr die Anwendung dieses Dokuments erfor

16、derlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen). DIN 25457-1:2012-04, Aktivittsmessverfahren fr die Freigabe von radioaktiven Stoffen und kerntechnische

17、n Anlagenteilen Teil 1: Grundlagen E DIN 25457-4:2012-04, Aktivittsmessverfahren fr die Freigabe von radioaktiven Stoffen und kerntechnischen Anlagenteilen Teil 4: Kontaminierter und aktivierter Metallschrott DIN ISO 7503-1:1990-07, Bestimmung der Oberflchenkontamination Beta-Strahler (Max. Beta-Ene

18、rgie E,maxgrer als 0,15 MeV) und Alpha-Strahler DIN ISO 11929:2011-01, Bestimmung der charakteristischen Grenzen (Erkennungsgrenze, Nachweisgrenze und Grenzen des Vertrauensbereichs) bei Messungen ionisierender Strahlung Grundlagen und Anwendungen (ISO 11929:2010) Strahlenschutzverordnung, Verordnun

19、g ber den Schutz vor Schden durch ionisierende Strahlen (Strahlenschutzverordnung StrlSchV) vom 20. Juli 2001 (BGBl. I S. 1714; 2002 I S. 1459), zuletzt gendert durch Artikel 5 Absatz 7 des Gesetzes vom 24. Februar 2012 (BGBl. I S. 212)1)3 Begriffe Fr die Anwendung dieses Dokuments gelten die Begrif

20、fe nach DIN 25457-1. 4 Freigabe unter Anwendung einer konservativen Kalibrierung bei direkter Oberflchen-Gesamtaktivittsmessung mit Oberflchenkontaminationsmonitor 4.1 Messaufgabe Messungen zur Freigabe nach 29 StrlSchV von Gegenstnden oder anderen Reststoffen mit einer der Messung zugnglichen Oberf

21、lche knnen nach DIN 25457-1:2012-04, 4.2, durch direkte Oberflchen-Gesamtaktivittsmessung unter Anwendung eines Oberflchenkontaminationsmonitors erfolgen. Aus den Messungen der flchenbezogenen Aktivitt kann eine Umrechnung auf die massenbezogene Aktivitt aus E DIN 25457-4:2012-04, 5.2, erfolgen: daa

22、=Fm2(1) Dabei ist amdie massenbezogene Aktivitt in Bqg1; 1) Nachgewiesen in der DITR-Datenbank der DIN Software GmbH, zu beziehen bei: Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin (Hausanschrift: Am DIN-Platz, Burggrafenstr. 6, 10787 Berlin) DIN 25457-1 Bbl 1:2013-01 4 aFdie flchenbezogene Aktivitt in Bqcm2; d d

23、ie Dicke des Materials in cm; die Dichte des Materials in gcm3. Der Nachweis der Einhaltung von flchen- und massenbezogenen Freigabewerten erfolgt nach E DIN 25457-4:2012-04, 5.2. Um den messtechnischen Nachweis der Einhaltung von Freigabewerten fhren zu knnen, mssen die Anforderungen an Erkennungs-

24、 und Nachweisgrenzen nach DIN 25457-1:2012-04, 4.2.7.2.1, erfllt sein. Wird hierbei die Kalibrierung des Messgertes konservativ gewhlt, so ist die detaillierte Betrachtung der Messunsicherheiten nach DIN 25457-1:2012-04, 4.2.2, sowie die Anwendung des Formalismus nach DIN 25457-1:2012-04, 4.1, nicht

25、 erforderlich, da die dort hergeleitete Messunsicherheit durch die konservative Wahl des Kalibrierfaktors abgedeckt wird. Ein konkretes Beispiel wird in 4.2 angegeben. 4.2 Beispiel fr die Durchfhrung Zur Veranschaulichung der in 4.1 beschriebenen Vorgehensweise wird folgendes Beispiel betrachtet und

26、 mit konservativer Wahl des Kalibrierfaktors bewertet: Annahme a) Die Messung erfolgt an Metall mit der Messung zugnglichen Oberflchen. Annahme b) Es wird angenommen, dass im betreffenden Radionuklidlabor, aus dem das freizugebende Material stammt, mit den Radionukliden C-14, Cs-137+ und Sr-90+ umge

27、gangen wurde. Die Aktivittsanteile dieser Radionuklide knnen aufgrund der Betriebshistorie des Labors allerdings schwanken. Annahme c) Es wird ferner angenommen, dass die Oberflchen einen Belag aufweisen, der den Messeffekt verschlechtert (die Oberflche ist also nicht durchgehend metallisch blank).

28、Annahme d) Es wird abschlieend angenommen, dass die Oberflche Stege und andere Erhhungen aufweist, so dass teilweise mit direkt aufliegendem Messgert gemessen werden kann, teilweise der Abstand zwischen Oberflche und Messgert bis zu 10 mm betrgt. Unter diesen Voraussetzungen kann zur Festlegung eine

29、s konservativen Kalibrierfaktors wie folgt vorgegangen werden: Aus der fr das Beispiel getroffenen Annahme a) in Verbindung mit den gehandhabten Nukliden (Annahme b) ergibt sich, dass Kontaminationsmonitore fr die Messaufgabe bei der Freigabemessung eine sinnvolle Wahl darstellen. Es wird angenommen

30、, dass ein Proportionalzhlrohr mit Ar/CH4-Fllgas verwendet wird. Die hiermit bestimmten flchenbezogenen Aktivittswerte knnen nach Gleichung (1) in massenbezogene Aktivittswerte umgerechnet werden. Fr die nach Annahme Nr. b) vorliegenden Radionuklide kann aus DIN 25457-1:2012-04, Tabelle A.1, das Obe

31、rflchenansprechvermgen entnommen werden. Dieses betrgt bei aufgelegtem Zhlrohr 20 cm2/(sBq) bzw. 34 cm2/(sBq) bzw. 37 cm2/(sBq) fr C-14, Cs-137+ und Sr-90+. Wenn keine weiteren Details zur rumlichen Verteilung der drei Radionuklide im Labor bekannt sind, etwa durch Voruntersuchungen bestimmte Aktivi

32、ttsverhltnisse, von deren Vorliegen grundstzlich ausgegangen werden kann, msste zur Ermittlung einer konservativen Kalibrierung angenommen werden, dass der gesamte Messeffekt nur durch das Radionuklid mit dem geringsten Oberflchenansprechvermgen des Detektors, hier also C-14, erzeugt wird. Allerding

33、s wrde die alleinige Anwendung von C-14 unter Bercksichtigung der Freigabewerte dazu fhren, dass die freizugebende Aktivitt deutlich unterschtzt werden wrde, da die Freigabewerte von C-14 deutlich hher liegen als fr Cs-137+ oder Sr-90+ (vergleiche Tabelle 1). Die korrekte Wahl einer konservativen Ka

34、librierung besteht DIN 25457-1 Bbl 1:2013-01 5 daher in der Annahme, dass die gesamte Aktivitt durch Cs-137+ gebildet wird, da dieses Nuklid das nchst niedrige Oberflchenansprechvermgen und die niedrigsten Freigabewerte besitzt. Die Annahme c) wird dadurch konservativ bercksichtigt, dass von einem E

35、missionswirkungsgrad der Oberflche von 50 % anstelle von 100 % ausgegangen wird (siehe dazu DIN ISO 7503-1). Der Annahme d) wird durch Anwendung eines fr den Abstand 10 mm korrigierten Oberflchenansprechvermgens Rechnung getragen. Die entsprechenden Werte knnen aus DIN 25457-1:2012-04, Bild A.2, abg

36、elesen werden, wobei fr Cs-137 ein zwischen Co-60 und Sr-90 interpolierter Wert zu bestimmen ist. Die Werte sind in Tabelle 1 wiedergegeben. Tabelle 1 Freigabewerte und Oberflchenansprechvermgen fr die beispielhaft betrachteten Radionuklide C-14, Cs-137+ und Sr-90+ Nuklid Oberflchenansprechvermgen N

37、VD,bei Abstand Freigabewert nach Anl. III Tab. 1 StrlSchV FGWa 0 mm 10 mm Spalte 4 - flchenbezogen Spalte 5 - massenbezogen cm2/(sBq) cm2/(sBq) Bq/cm2Bq/g C-14 20 12 100 80 Cs-137+ 34 25 1 0,5 Sr-90+ 37 30 1 6aaFr Sr-90: 6 Bq/g aufgrund der Freigabe von weniger als 100 Mg/a gem. Anl. III Tab. 3 Strl

38、SchV Es wird somit insgesamt ein Oberflchenansprechvermgen von 25 cm2/(sBq) 50 % = 12,5 cm2/(sBq) angesetzt. Fr die weitere Betrachtung wird angenommen, dass die statische Impulsratenmessung angewendet wird. Hierbei wird der Detektor fr eine vorgewhlte Messzeit auf die Oberflche des freizugebenden G

39、egenstandes gelegt. Die Berechnung verluft daher wie in DIN 25457-1:2012-04, Anhang E, beschrieben. Gesucht wird die minimale Messzeit, damit die Einhaltung der flchenbezogenen Freigabewerte nachgewiesen werden kann. Als Freigabewert wird nach Tabelle 1 FGWa = 1 Bq/cm2 (Annahme des Vorliegens von Cs

40、-137+) angesetzt. Es wird ferner unterstellt, dass eine Nulleffektzhlrate r0= 10 s1vorliegt, die in separaten Messungen ermittelt wurde. Als Ansprechzeit (Zeitkonstante) wird 10 s sowohl fr die Nulleffektmessung (0) als auch fr Freigabemessung (g) eingestellt. Als Messzeit fr die Bruttoeffektmessung

41、 tgwird 10 s gewhlt. Diese Einstellungen entsprechen hufig in der Praxis gewhlten Werten. Zunchst wird mit DIN 25457-1:2012-04, Gleichung (E.7), geprft, ob das Messverfahren mit diesen Einstellungen zum Nachweis der Einhaltung der Freigabewerte geeignet ist: Die dem Freigabewert entsprechende Zhlrat

42、e rFGW(in der Ungleichung rechts stehend) berechnet sich zu ( )1-ss/101022/NVD,FGWFGWs9,71Bqscm5,12cmBq11g=eeart (2) DIN 25457-1 Bbl 1:2013-01 6 Dabei ist rFGWZhlrate, die dem Freigabewert entspricht in s1; aFGW flchen- oder massenbezogene Aktivitt, die dem Freigabewert entspricht in Bq/cm2; D,NVObe

43、rflchenansprechvermgen des Detektors fr den Nuklidvektor NV in cm2; tgMessdauer bei der Bestimmung des Bruttoeffektes in s; Ansprechzeit in s. Die Nachweisgrenze r#(in der Ungleichung links stehend) berechnet sich mit k1-= k1-= 1,65 (fr = = 0,05) zu 1-1-g0011s3,3s101s1012s10)65,165,1(112)( =+=+rkk (

44、3) Dabei ist k1- Quantil der standardisierten Normalverteilung zur Wahrscheinlichkeit 1; k1- Quantil der standardisierten Normalverteilung zur Wahrscheinlichkeit 1; r0Nulleffektzhlrate in s1; 0Ansprechzeit fr die Nulleffektmessung bei Impulsratenmessgerten in s; gAnsprechzeit fr die Bruttoeffektmess

45、ung bei Impulsratenmessgerten in s. Die Nachweisgrenze nach Gleichung (3) ist also kleiner als die nachzuweisende Zhlrate nach Gleichung (2), die dem Freigabewert entspricht. Das Verfahren ist daher anwendbar. Die Zhlrate des Alarmwerts rAWist nach DIN 25457-1:2012-04, 4.2.7.2.1, einzustellen. Sie s

46、etzt sich aus der Nulleffektzhlrate r0, der Zhlrate rFGW, die dem Freigabewert entspricht, und der Zhlrate rVB, die der einseitigen Intervallbreite des Vertrauensbereichs entspricht, zusammen: VBFGW0AWrrrr += (4) Die Werte von r0und rFGW wurden bereits angegeben. Der Wert von rVBberechnet sich fr rg

47、= r0+ rFGW nach DIN 25457-1:2012-04, Gleichung (E.4), zu 1-1-1-gg001VBs8,2s 10s9,17s 10s1065,1 =+=+=rrkr (5) Der einzustellende Alarmwert ergibt sich also nach Gleichung (4) zu rAW= (10 + 7,9 2,8) s1= 15,1 s1. Er stellt diejenige Bruttozhlrate dar, die bei der Messung nicht berschritten werden darf,

48、 damit der Freigabewert eingehalten ist. Wird bei einer Messung eine Bruttoeffektzhlrate von beispielsweise rg= 14 s1festgestellt, so kann die Freigabe erfolgen, bei einer Bruttoeffektzhlrate von beispielsweise rg= 20 s1 dagegen nicht. DIN 25457-1 Bbl 1:2013-01 7 5 Freigabe unter Anwendung einer konservativen Kalibrierung bei Probenentnahme und messtechnischer Auswertung Messungen zur Freigabe nach 29 StrlSchV von Gegenstnden oder anderen Reststoffen knnen auch durch Entnahme von Materialproben und anschlieende Auswertung durch Gam