Schnelles Freimessverfahren fuer alpha-aktive Nuklide in Bauschutt durch Direktmessung von grossflaechigen duennen Messpraeparaten - Automatisierung des Verfahrens Schlussbericht

Beim Abriss von Nuklearanlagen fallen grosse Mengen Bauschutt an, die mit Radionukliden kontaminiert sein koennen. Da diese Kontaminationen haeufig nahe der Freigabewerte liegen, ist fuer die Entscheidung, ob das Material als radioaktiver Abfall behandelt werden muss oder freigegeben werden kann, eine schnelle und exakte Messmethode notwendig. Eine direkte Messung der #alpha#-aktiven Nuklide im stehenden Gebaeude ist auf Grund der geringen Reichweite der #alpha#-Strahlung und ihrer Absorption im Beton nicht moeglich. Die uebliche chemische Analyse der #alpha#-aktiven Nuklide ist sehr arbeits- und zeitaufwendig und somit ungeeignet. Im Rahmen dieses Projektes wurde die Methode der direkten #alpha#-Spektrometrie nach nur mechanischer Praeparation des Betons bis zur technischen Anwendungsreife weiterentwickelt. In einem aus zwei Schritten bestehenden Zerkleinerungsprozess wurden Suspensionen mit mittleren Partikeldurchmessern von 0,5 #mu#m hergestellt. Die Messproben mit einem Durchmesser von 20 cm und Schichtdicken zwischen 1 und 2,5 #mu#m wurden durch Spruehen auf die Probentraeger und anschliessendes Trocknen hergestellt. Fuer die Stabilitaet der Suspensionen wurden Peptisatoren und Tenside getestet, die agglomeratfreie Suspensionen und damit gleichmaessige Schichten garantieren. Die Spektren dieser Proben wurden in einer Gitterionisationskammer (GIK) aufgenommen. Es wurden Untersuchungen zur Verringerung des Nulleffektes der GIK durchgefuehrt, um die Nachweisgrenze der Methode zu verringern. Die Spektrenauswertung erfolgte durch Peakfitting mit einer der Peakform angepassten kombinierten Gaussschen und exponentiellen Funktion. Eine zweite Methode zur Spektrenanalyse ist das verbesserte Programm WINKRUM, basierend auf Strahlungstransportgerechnungen. Dieses Modell beruecksichtigt Partikelgroessenverteilung und Packungsdichte, spezifische Dichte, Schichtdicke, Parameter der GIK und die Energie der Actiniden. Mit dieser Direktmessung duenner Messproben koennen #alpha#-aktive Nuklide bis zu einer Nachweisgrenze von 0,005 bis 0,02 Bq/g (abhaengig von der #alpha#-Energie) in Multielementspektren innerhalb von 28 h bestimmt werden. (orig.)During the dismantling of nuclear installations much building material must be disposed of. The material can be potentially contaminated by radio nuclides. Because the contamination levels are often around the legal activity levels, an accurate and quick method is essential to determine whether or not this material can be treated as radioactive or non-active waste. A direct measurement of #alpha#-activity in the building material is impossible because the #alpha#-particles are absorbed in the concrete. Conventional chemical analysis of #alpha#-contaminants includes many time consuming analytical steps and is therefore rather unsuitable. In this project direct #alpha#-spectroscopy after only mechanical preparation of the concrete samples up to the technical applicability were developed. We obtained suspensions with an average diameter of the particles of 0.5 #mu#m by crushing in a two-step process. The measuring sources with a diameter of 20 cm and 1 to 2.5 #mu#m thickness were prepared by spraying onto plates and drying. We tested anti-flocculants and surfactants to get suspensions without agglomeration for homogenous layers. The spectra of these sources were measured using a grid ionization chamber (GIC). The zero-spectra of the GIC were minimized to obtain lower detection limits. The spectra were analyzed by peakfitting with a combined Gaussian and exponential curve corresponding to the peak shape. A second method for the analysis of spectra is the improved program WINKRUM using the calculation of the radiation transport. These calculations consider a geometrical model of the layers in agreement with the particle size distribution, the packing density, the specific density, the thickness of the layer, the parameter of the GIC and the actinide energy. With this direct measurement of thin sources all #alpha#-emitting radio nuclides can be detected in multi element spectra in one sample as low as 0.005 to 0.02 Bq/g (in dependence of the #alpha#-energy) within 28 h. (orig.)Available from TIB Hannover / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekSIGLEBundesministerium fuer Bildung und Forschung (BMBF), Bonn (Germany)DEGerman