Forschungszentrum Karlsruhe. Technik und Umwelt. Wissenschaftliche Berichte FZKA B. Burgkhardt, P. Ambrosi*, A. Rimpler**

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1 Forschugszetru Karlsruhe Techik ud Uwelt Wisseschaftliche Berichte FZKA 6217 Eisatz vo Albedodosieter zur Messug kleier Dose i geischte Photoe-Neutroe-Strahlugsfelder a Trasportbehälter für hochradioaktive Abfall B. Burgkhardt, P. Abrosi*, A. Ripler** Hauptabteilug Sicherheit *Physikalisch-Techische Budesastalt, Brauschweig **Budesat für Strahleschutz, Berli Forschugszetru Karlsruhe GbH, Karlsruhe 2000

2 Die i diese Bericht beschriebee Testbestrahluge wurde it Mittel des Budesiisterius für Uwelt, Naturschutz ud Reaktorsicherheit (BMU) uterstützt (Z1.5.4 StSch 4203). Der Bericht gibt die Auffassug ud Meiug der Autore wieder ud uss icht it der Meiug des Auftraggebers (BMU) übereistie.

3 Zusaefassug Die Strahleexpositio des Begleitpersoals vo Polizei ud Budesgrezschutz bei Trasporte abgebrater Breeleete bzw. vo hochradioaktive Abfall aus dere Wiederaufarbeitug (HAW) wird it Albedodosieter erittelt. Dieses Dosieter wird vo de ach Ladesrecht zustädige Messstelle zur Bestiug der Persoedosis isbesodere i Rahe der Routieüberwachug beruflich strahleexpoierter Persoe i geischte Gaa/Neutroestrahlugsfelder eigesetzt. Dieser Bericht beschreibt ausführlich de Aufbau ud die Fuktiosweise des Albedodosieters, das Verfahre zur Bestiug der Photoe- ud Neutroe-Persoedosis aus de Detektorazeige ud die Erittlug der Nachweisgreze für die Persoedosis des Albedodosieters ach de i aktuelle Nore festgelegte Methode. Die Bestiug der Nachweisgreze beruht auf de Erfahruge bisheriger Trasporte, auf Messuge a Trasportbehälter, auf Ergebisse vo Bauartprüfuge, de gefudee Messusicherheite bei de jährliche Vergleichsessuge bei der PTB sowie bei der eiges dafür durchgeführte Testbestrahlug uter Laborbediguge i Bereich kleier Neutroe- ud Photoedose. Für die Dosietriesystee der Messstelle ud die spezifische Bediguge bei Trasporte kote für die Dosisachweisgreze ei Richtwert vo 100 µsv festgelegt werde. The use of albedo eutro doseeters for the easureet of low doses i ixed photo eutro radiatio fields at trasport casks for high active waste Abstract Radiatio exposure of the police forces accopayig trasports of spet fuel eleets ad high-active waste fro reprocessig (HAW) is deteried by eas of albedo doseeters. The official dosietry services use this type of doseeter to easure the persoal dose i ixed gaa/eutro radiatio fields above all for routie oitorig of workers occupatioally exposed to radiatio. The preset report describes the detailed set-up ad fuctioig of the albedo doseeter, the process of obtaiig the photo ad eutro persoal dose fro the detector idicatios as well as the deteriatio of the detectio liit of the total persoal dose of the albedo doseeter accordig to the ethods specified i the valid stadards. Deteriatio of the detectio liit is based o the experiece gaied durig previous trasports, o easureets perfored at trasport casks, o results of type tests at PTB (Federal Physical ad Techical Authority), o the easureet ucertaities obtaied fro the aual itercopariso easureets of the PTB as well as o the test irradiatio specially perfored i the rage of sall eutro ad photo doses uder laboratory coditios. For the dosietry systes of the dosietry services ad the specific trasport coditios, a referece level of 100 µsv was specified with regard to the dose detectio liit.

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5 Ihaltsverzeichis Verzeichis der wichtigste Forelzeiche 1 Eileitug Das Albedodosieter Messverfahre der Albedodosietrie Theroluieszez-Dosietriesystee Erittlug der Persoedosis it Albedodosieter ach DIN Äquivaletdose durch Photoe ud Neutroe Teilkorrigierte ud korrigierte Azeige der TL-Detektore Photoekalibrierfaktor ud Dosisesswert Photoedosis ud atürliche Strahlug Neutroekalibrierfaktore ud Neutroe-Persoedosis Awedugsbereiche Vereiheitlichtes Auswerteverfahre der Messstelle - Neutroekorrektiosfaktore Korrektiosfaktore für Liearität des Dosisesswertes ud Richtug des Strahleeifalls Die Erittlug der Tiefe-Persoedosis H p (10) Bisherige Verbesserugsversuche der Albedo-Messtechik Vorversuch Allgeeies Photoe Neutroe Ergebisse der Vorversuche Testbestrahlug bei kleie Dose Durchführug der Bestrahlug Bestrahlugsufag ud Zeitpla Photoe Neutroe Bestrahlugszeite Messergebisse der Albedo-Dosietriesystee Tabelle der Messergebisse Graphische Darstellug ud Aalyse der Messergebisse Zusaegefasste Ergebisse der Testbestrahlug Erittlug der Nachweisgreze uter Labor- ud Feldbediguge Schritte zur Erittlug der Nachweisgreze Gleichug der Dosiserittlug als Modellfuktio Erittlug der Teil-Messusicherheite it Typ A Methode aus Messuge Abschätzug der Teil-Usicherheite it Typ B Methode Allgeeies Korrektiosfaktore für Nichtliearitäte der Dosisesswerte Korrektiosfaktore für Eergie ud Richtug Natürliche Strahlug...32 I

6 5.4.5 Ulaufzeit Zusaefassug der Eigagswerte für Labor- ud Feldbediguge Erittlug der Gesat-Usicherheit Vergleich der berechete ud geessee Stadardusicherheite uter Laborbediguge Erittlug der Nachweisgreze Erittlug der Nachweisgreze für adere Dosieter Zusaestellug der Nachweisgreze Vorgehesvariate bei Eisatz vo Persoedosieter Ergebisse Erreichbare Nachweisgreze Der Eifluss der atürliche Strahlug Eisatz ausschließlich photoeepfidlicher Dosieter Eisatz ausschließlich eutroeepfidlicher Dosieter Eisatz vo Albedodosieter Eisatz vo direktazeigede Persoedosieter Zusaefassug ud Schlussfolgeruge Literatur Ahag A: Messergebisse der Testbestrahlug Ahag B: Grudlage zur Erittlug der Messusicherheit ud Nachweisgreze II

7 Verzeichis der wichtigste Forelzeiche Forelzeiche A j A 0j Bedeutug Ukorrigierte Azeige eies Detektors j ud eies ubestrahlte Detektors j Eiheit H p (10) Tiefe-Persoedosis Sv H p (10)* Erkeugsgreze der Tiefe-Persoedosis H p (10) Sv H H at H j (G) H k (NG) H (i) H (a) H γ H H γr H r j Dosisesswert, erittelt durch Kalibrierug it eier Photoereferezdosis ud korrigiert hisichtlich Vorazeige ud idividuelle Photoekorrektiosfaktor der Detektore Dosisleistugsesswert der atürliche Strahlug, geesse it eie Albedodosieter Dosisesswert des ur photoeepfidliche Detektors j der Charge (G) ud des eutroe- ud photoeepfidliche Detektors k der Charge (NG) Dosisesswert durch Neutroe i de Detektor-Postioe (i) ud (a) Photoe-Persoedosis Neutroe-Persoedosis Referezwert der Photoe-Persoedosis Referezwert der Neutroe-Persoedosis Sv Sv/d Sv Sv Sv Sv H () Mittelwert der Dosisesswerte der Detektore der Teilcharge () Sv k k r k γ,e,φ k,e,φ k γ,li k,li Neutroekorrektiosfaktor für verschiedee Awedugsbereiche bzw. für verschiedee Dosietriesystee ud (NG)-Charge Korrektiosfaktor für die Eergie E ud de Strahleeifallswikel φ, für Photoe (γ) ud Neutro () Korrektiosfaktor für die Lierarität des Dosisesswertes ach Photoe- bzw. Neutroebestrahlug M Teilkorrigierte Azeige M j (G) M k (NG) M (i) M (a) N yr () N r (r) N Korrigierte Azeige des ur photoeepfidliche Detektors j der Charge (G) ud des eutroe- ud photoeepfidliche Detektors k der Charge (NG) Korrigierte Azeige durch Neutroe i de Detektor-Positioe (i) ud (a) Photoekalibrierfaktor Neutroekalibrierfaktor i Referezstrahlugsfeld Neutroekalibrierfaktor i Strahlugsfeld Sv III

8 Forelzeiche Bedeutug t e Expositioszeitspae (Ulaufzeit) d t γ, t u(x i ) Bestrahlugszeite a der Photoe- bzw. Neutroebestrahlugseirichtug Stadardusicherheit eier Eigagsgröße X i zu Schätzwert x i (z.b. alle Teil-Usicherheite rechts des Gleichheitszeiches vo Gleichug (5.1)) Eiheit u(h p (10)) Stadardusicherheit der Tiefe-Persoedosis H p (10) Sv s IV

9 1 Eileitug Eies der Hauptproblee bei der Messug vo Persoedose i Neutroestrahlugsfelder ist das Fehle eies über weite Neutroeeergiebereiche i gleicher Weise eutroeepfidliche Dosieters. Albedodosieter erfülle diese Aufgabe it Eischräkuge a eheste. Sie werde i eier zur autoatische Auswertug geeigete Bauart vo Messstelle i Deutschlad als atliches Neutroe-Persoedosieter eigesetzt. Sie besitze die Bauartzulassug für Photoe ach der Eichordug ud ehe erfolgreich a de jährliche PTB-Vergleichsbestrahluge für Photoe ud Neutroe der Physikalisch- Techische Budesastalt (PTB) teil. Sie werde da i Strahleschutz i Gaa/Neutroeischstrahlugsfelder eigesetzt, we a Aufethaltsorte die Neutroedosisleistug 20% der Gesat-Persoedosisleistug erreiche ka. Es bot sich a, Albedodosieter auch für de Eisatz des Begleitpersoals der Trasportbehälter (z.b. Castorbehälter) bei Trasport hochradioaktive Abfalls, d. h. abgebrate Breeleete aus Kerkraftwerke bzw. die bei dere Wiederaufarbeitug afallede hochaktive Rückstäde (Glaskokille), eizusetze, da dort Photoe/Neutroeischstrahlugsfelder auftrete. Die kursive Schreibweise Trasport i diese Bericht bedeutet grudsätzlich de Trasport dieses Abfalls i eie geau dafür vorgesehee Trasportbehälter. Bei de bisherige Trasporte wurde ehr als 4000 Begleitpersoe it Albedodosieter ausgestattet. I keie eizige Fall kote ei Persoedosiswert oberhalb der Nachweisgreze geesse werde. U deoch eie Wert für die kleiste ögliche Expositio dieser Persoe abschätze zu köe, ist die Ketis der Nachweisgreze des Albedodosieters für die bei Trasporte herrschede typische Eisatzbediguge erforderlich. Ei Proble bei der Agabe der Nachweisgreze liegt i de verwedete Messgröße. Die Messgröße für die Neutroedosis ist die Richtugsäquivaletdosis H'(10) uter Verwedug der Fluez-Äquivaletdosis-Koversiosfaktore [WAG95] it Qualitätsfaktore ach ICRP 26, die Messgröße für die Photoedosis ist die Photoe-Äquivaletdosis H x. Die Messgröße sid also verschiede ud die Messwerte köe icht ohe weiteres addiert werde, u da für die Sue eie Nachweisgreze zu bestie. De Ausweg bietet die eue Messgröße Tiefe-Persoedosis, H p (10), die it der eue Strahleschutzverordug eigeführt werde wird. Diese ist für beide Strahlearte awedbar. I de bei de Trasporte auftretede Strahlugsfelder it hohe Neutroeateil gilt weiterhi, dass der Zahlewert der Tiefe-Persoedosis, H p (10), größer ist als der Zahlewert der Sue aus Neutroe- ud Photoedosis i de bisherige Messgröße. Wege der uittelbar bevorstehede Eiführug der eue Messgröße wird deshalb i diese Bericht i weitere ur die Messgröße Tiefe-Persoedosis H p (10) betrachtet. Eie vo BMU eigesetzte Arbeitsgruppe Messug der Persoedose i Bereich iedriger Dose hat uter adere ei eiheitliches Verfahre zur Messug, Auswertug ud Bewertug der Dosisesswerte der Albedodosieter erarbeitet [SSK99]. Zu diese Zweck wurde die Albedodosieter der Messstelle ach eie Vorversuch a 3. Juli 1998 i eier ufagreiche Testbestrahluge i Dosisbereich der Nachweisgreze i Neutroe- ud Photoestrahlugsfelder uter Laborbediguge i der Zeit vo 21. Juli bis 24. Juli 1998 getestet. Dieser a Forschugszetru i Karlsruhe (FZK) i Zusaearbeit it de Budesat für Strahleschutz (BfS) ud der PTB durchgeführte Test wurde durch das BMU gefördert. Der vorliegede Bericht beschreibt jeweils ausführlich de Aufbau ud die Fuktiosweise des Albedodosieters, die Erittlug der Neutroe- ud Photoedosis aus de Messwerte, die Durchführug ud Ergebisse der Testbestrahlug ud schließlich die Erittlug der Nachweisgreze uter Labor- ud Eisatzbediguge bei Trasporte ach iteratioal aerkate ud i aktuelle atioale Nore festgelegte Methode. Die Erittlug der Nachweisgreze aderer Persoedosieter, alterativ zu Albedodosieter, wird i kapper For ergäzed agefügt. 1

10 2 Das Albedodosieter 2.1 Messverfahre der Albedodosietrie Die höchste Neutroe-Epfidlichkeit der eiste Festkörperdetektore liegt i Bereich therischer Neutroe. Das Albedoeutroedosieter (kurz Albedodosieter) utzt die Eigeschaft des eschliche Körpers aus, eergiereiche Neutroe durch Streuug abzubrese ud als therische Neutroe rückzustreue, die da geesse werde köe. Auf diese Grudprizip lasse sich verschiedeste Bauarte vo Albedoeutroedosieter [PIE77] ud Detektore [LUS95] realisiere. I Deutschlad hat sich i der Praxis ei Albedodosieter durchgesetzt, das für autoatische Theroluieszezdosietriesystee geeiget ist [PIE88 ud DIN98]. Alle folgede Beschreibuge beziehe sich auf diese Albedodosietertyp, kurz it Albedodosieter bezeichet. Das Albedodosieter verwedet Detektore i zwei verschiedee Positioe (siehe Abb. 1): - (i)-positio zu Nachweis der vo Körper oderierte ud zurückgestreute Neutroe (Albedoeutroe) - (a)-positio zu Nachweis vo therische Neutroe aus de äußere Strahlugsfeld Die Dosieterkapsel besteht aus eie für therische Neutroe udurchlässige Borplastikgehäuse it zwei borfreie Fester, älich eie de Körper zugewadte Albedofester auf der Rückseite a der (i)-positio ud eie de Körper abgewadte Außefester auf der Vorderseite a der (a)-positio (siehe Abb. 1). Dies erfordert übriges, dass das Dosieter it der richtige Seite zu Körper getrage wird! Detektore Positioe Albedodosieter Borplastik- Kapsel Strahleeifall Frotfester Albedofester (NG) (G) (G) (NG) (a) (i) Phato Abb. 1 Scheatischer Aufbau eies Albedodosieters it zwei Detektorpaare it je eie (NG) ud (G)-Detektor i der Positio (a) bzw. (i) Sowohl i der (a)- als auch (i)-positio befide sich jeweils ei Paar Theroluieszez (TL)-Detektore, bestehed aus eie Detektor aus eier ur photoeepfidliche Charge (G) ud eie zweite aus eier eutroe- ud photoeepfidliche Charge (NG). Der Neutroe-Persoedosisesswert basiert auf der Messwertdifferez des (NG)- ud (G)-Detektors, die Photoe-Persoedosis auf de Messwert des etsprechede (G)-Detektors. 2

11 Hiweis: I de Forel werde die geklaerte Großbuchstabe (G) ud (NG) für de Bezug zu eier Charge vo Detektore ud die geklaerte Kleibuchstabe wie () ud (r) für Teilcharge als Teilege der Charge agegebe. Nur die geklaerte Kleibuchstabe (a) ud (i) bezeiche die Detektorpositioe (siehe auch Forelzeicheverzeichis). 2.2 Theroluieszez-Dosietriesystee Die heute i de Messstelle eigesetzte TL-Dosietriesystee für Albedodosieter sid i Tab. 1 zusaegestellt. Die (G)- ud (NG)-Detektore uterscheide sich i ihrer Isotopezusaesetzug. Etscheided für de (NG)-Detektor sid die Isotope 6 Li ud 10 B, die isbesodere therische Neutroe über die Kerraktioe 6 Li (, α) 3 H ud 10 B (, α) 7 Li achweise. Die etstehede α-teilche ud Kere werde vollstädig i Detektor absorbiert ud erzeuge dort TL-Zetre zu TL-Nachweis. Die Isotope 7 Li ud 11 B i de (G)- Detektore zeige praktisch keie Reaktioe it Neutroe. Natürliches Bor ud Lithiu ethält jeweils beide Isotope. Tab. 1 Eigesetzte TL-Dosietriesystee für Albedodosieter Messstelle Dosietrie syste 1) (G)- Detektor (NG)- Detektor Detektordicke FZK-Karlsruhe Alor 7 0,89 LiF: Mg, Ti 6 LiF: Mg, Ti MPA-Dortud Harshaw 0,89 GSF-Neuherberg Paasoic 7 Li 2 11 B 4 O 7 6 Li 2 10 B 4 O 7 0,07 GSF-Neuherberg Harshaw 0,38 LPS-Berli Harshaw 7 LiF: Mg, Ti 6 LiF: Mg, Ti 0,38 SSU-Berli Harshaw 0,38 1) Allfällige Naesäderuge der Fire werde hier icht berücksichtigt Abb. 2 zeigt die drei Variate des Albedodosietertyps der Messstelle it de zugehörige Detektorkarte ud Abb. 3 de Aufbau a Beispiel des Albedodosieters it der Detektorkarte des Dosietriesystes Alor. Die TL-Auswertetechik für Albedodosieter ist z. B. i [BUR82 ud BUR89 ud PIE88] beschriebe. 3

12 Abb. 2 Albedodosieter ud die zugehörige Detektorkarte, vo liks ach rechts Typ Paasoic, Alor ud Harshaw Abb. 3 Typischer Aufbau eies Albedodosieters, hier it Detektorkarte des Typs Alor 4

13 2.3 Erittlug der Persoedosis it Albedodosieter ach DIN Äquivaletdose durch Photoe ud Neutroe Die Darstellug der Erittlug der Tiefe-Persoedosis H p (10) aus de Messwerte der TL- Detektore i diese Bericht ist soweit wie öglich kosistet it de Nore DIN (Albedodosieter, Abkürzug A) [DIN98], it DIN (Nachweisgreze bei Messuge it Albedodosieter, Abkürzug N) [DIN00], ud teilweise auch it DIN (Ugebugsüberwachug it Festkörperdosieter, Abkürzug U) [DIN99]. Die Forelzeiche werde weitgehed aus diese Nore überoe ud die dort ageführte Gleichugsuer hier zusätzlich i eckige Klaer agegebe: z. B. DIN Gleichug (B.1) = [A(B.1)], DIN Gleichug (2) = [N(2)] ud DIN Gleichug (1) = [U(1)]. Die Druckfehler i de Forel vo DIN , isbesodere i de Idizes der Kalibrierfaktore N, sid hier korrigiert. I der spezielle Awedug der Albedodosieter werde ebe der Tiefe-Persoedosis H p (10), auch ihre durch Photoestrahlug (hier kurz Photoepersoedosis H γ ) ud durch Neutroestrahlug (hier kurz Neutroe-Persoedosis H ) erzeugte Ateile betrachtet. H ( = H + H [N(4)] (2.1) p 10) γ Teilkorrigierte ud korrigierte Azeige der TL-Detektore Die teilkorrigierte (d. h. weitere Korrektioe folge) Azeige M j der TL-Detektore setzt sich aus der ukorrigierte Azeige A j des j-te Detektors ud seier Vorazeige A 0j zusae, die sich durch Auswertug des ubestrahlte Detektors erittel lässt. [A(A.1)] (2.2) M j = Aj A0 j Es ist oft ausreiched, astelle der idividuelle Vorazeige A 0j de Mittelwert A 0 zu subtrahiere, der it eier regeerierte, ubestrahlte Teilcharge (u) aus der etsprechede Detektor-Charge erittelt wird. Eie Teilcharge besteht aus eier Gruppe vo Detektore eier Charge. Bei der Eiführug der Detektore oder der vollstädige Neukalibrierug des Systes wird zuächst der idividuelle Photoekorrektiosfaktor k j des j-te Detektors der Gesatheit der (NG)-Charge ud (G)-Charge (siehe Kapitel 2.2) bestit. M j k j = [A(A.4), A(A.5)] (2.3) M Aerkug: M ist der Mittelwert aller teilkorrigierte Azeige bei der Erittlug vo k j. Diese Vereifachug gegeüber DIN hat wohl Auswirkuge auf de Wert vo k j, aber icht auf die Dosisesswerte, da auch die Kalibrierdosieter it k j korrigiert werde. Die Detektore üsse vor der Auswertug eiheitlich it der Photoereferezdosis H γr bestrahlt werde. M j ud de i- Die korrigierte Azeige M j ergibt sich da aus der teilkorrigierte Azeige dividuelle Photoekorrektiosfaktor k j des j-te Detektors zu j j j M = k M [A(A.2)] (2.4) 5

14 Die korrigierte Photoeazeige M j (G) it Detektore der ur photoeepfidliche Charge (G) (z.b. 7 LiF:Mg,Ti-Detektor i der Positio (i) des Albedodosieters) ist deach M G) = k M (G) [A(B.2)] (2.5) j ( j j Die Neutroeazeige M (i) ergibt sich aus der Differez der korrigierte Azeige der Detektore eier eutroe- ud photoeepfidliche Charge (NG) ud ur photoeepfidliche Charge (G) i der Positio (i) des Albedodosieters zu M i) = M ( NG) M (G) = k M (NG) k M (G) [A(B.5)] (2.6) ( k j k k j j Dazu aalog lässt sich die Neutroeazeige M (a) aus de Azeige der (NG)- ud (G)- Detektore i der Positio (a) des Albedodosieters erittel Photoekalibrierfaktor ud Dosisesswert Der Photoekalibrierfaktor N γr () ergibt sich aus der Referezdosis H γr ud de Mittelwert der korrigierte Azeige M () der Detektore eier Teilcharge () aus der Gesatheit der Detektore zu H γr N γ r () = [A(A.6)] (2.7) M () M (u) M (u) ist der Mittelwert der korrigierte Azeige der gleichzeitig regeerierte Teilcharge (u), it der der Ateil durch die atürliche Strahlug bei lägere Lagerzeite berücksichtigt wird. Aerkug: Der Buchstabe () i der Klaer steht für die Teilcharge (), die aus DIN überoe wurde. () bezieht sich auf de Kalibrierfaktor N ud icht auf Neutroe. Modere Auswertegeräte zeige ach eier voragegagee Kalibrierug it Photoe direkt eie Messwert i Dosiseiheite (Dosisesswert H ) a, bei de die idividuelle Vorazeige A 0j bereits subtrahiert ud der idividuelle Photoekorrektiosfaktor k j berücksichtigt ist. Aus Gleichug (2.2) ud (2.7) ergibt sich: H j N γ r ( ) M j = N r () k j ( A j A0 j ) [U(2)] (2.8) = γ Diese Festlegug aus DIN vereifacht verschiedee Gleichuge für das Albedodosieter erheblich. I Vorversuch (siehe Kapitel 3) habe die Messstelle H -Werte agege- be. 6

15 2.3.4 Photoedosis ud atürliche Strahlug Bei Festköperdosieter wird der Messwert durch die atürliche Strahlug vo der Regeerierug bis zur Auswertug i der Ulaufzeit (Expositioszeitspae) t e aufitegriert. Die Azeige der (NG)- ud (G)- Detektore wird täglich etwa u eie Wert etspreched eier Photoe-Persoedosis vo 2 µsv erhöht, die Differez der beide Detektorarte durch atürliche Neutroe ist higege i Höhe bis 500 über Meeresspiegel, i dee Trasporte stattfide, u eie Größeordug kleier. Bei der Photoe-Persoedosis uss dieser Ateil der atürliche Strahlug, der ach Strahleschutzverordug (StrlSchV) icht zur berufliche Strahleexpositio beiträgt, subtrahiert werde. Die Photoe-Persoedosis H γ errechet sich dait aus der korrigierte Azeige eies ur photoeepfidliche Detektors der Charge (G) ud de Photoekalibrierfaktor N yr () zu: H ( γ = N γ r ) M j (G) H at te = H j (G) H at te [A(B.1)] (2.9) Die Dosisleistug H at der atürliche Strahlug hägt u. a. vo der Geologie des Bodes ud i Gebäude vo Bauaterial ab ud steigt it zueheder Höhe über de Meeresspiegel. Ierhalb der Ulaufzeit t e ka deshalb die Dosisleistug vor alle ortsabhägig verschiede sei. Hier ist übriges die it de gleiche Albedo-Dosietriesyste geessee Dosisleistug (hochgestelltes für Messwert) der atürliche Strahlug geeit Neutroekalibrierfaktore ud Neutroe-Persoedosis Aalog zu Gleichug (2.7) ergibt sich der Neutroekalibrierfaktor N r (r) i Referezfeld (z. B. ugestörtes Feld eier 252 Cf-Quelle (siehe auch Kapitel 3.3)) aus de Referezwert der Neutroe-Persoedosis H r ud de Mittelwert der Neutroeazeige M r ( i) eiiger (NG)-(N)-Detektorpaare eier Teilcharge (r) zu H r N r (r) = [A.9] (2.10) M (i) r Wiederholt sei ageerkt, dass die Buchstabe (i) ud (a) i der Klaer die Bedeutug vo Detektorpositioe i Albedodosieter (siehe Kapitel 2.1 ud voragehedes Kapitel) ud icht vo Teilcharge habe. Leider lässt sich H it eie Albedodosieter für ei beliebiges Neutroefeld icht eifach aalog zu Gleichug (6) durch Multiplikatio der Neutroeazeige M (i) it de Neutroekalibrierfaktor i Referezstrahlugsfeld N r (r) bestie (vergleiche Forel B.4 i DIN ). Das Albedodosieter ist zwar über de gesate Eergiebereich bis etwa 10 MeV eutroeepfidlich, aber das Asprechveröge für ooeergetische Neutroe oberhalb 100 kev verrigert sich zuehed. Durch diese ausgeprägte Eergieabhägigkeit des Asprechveröges des Albedodosieters ist für jedes Strahlugsfeld ei Neutroekalibrierfaktor N it eier sogeate Feldkalibrierug i Strahlugsfeld zu erittel. Zur Bestiug eies Referezwertes der Neutroedosis a Messort diet eie Polyethylekugel vo 30 c Durchesser als Neutroedosieter ( Recouter ) it eie eutroeepfidliche 6 LiF/ 7 LiF-TL-Detektorpaar i Zetru der Kugel. Der Messwert durch Neutroe für die TL-Detektore i der Kugel wird i eie Referezeutroefeld eier A-Be- Neutroequelle kalibriert ud gibt da i guter Näherug eergieuabhägig die Neutroedosis a Messort wieder. Die Kugel wird gleichzeitig als Phato für die Albedodosi- 7

16 eter a ihrer Oberfläche verwedet [BUR88]. Der Neutroekalibrierfaktor N i Strahlugsfeld ergibt sich aus de Neutroeazeige M 1 (i) ud M 2 (i) vo Albedodosieter i diaetrale Positioe auf der Kugeloberfläche ud de Referezdosiswert H aus de TL- Paar i Zetru der Kugel zu N H = [A(A.13)] (2.11) M i) + M (i) 1 ( 2 Dait ergibt sich die Neutroe-Persoedosis H aus der Neutroeazeige M (i) ud de vo Neutroestrahlugsfeld abhägige Neutroekalibrierfaktor N. H = N M (i) (2.12) Die Erfahrug hat gezeigt, dass es ausreiched ist, das Dosietriesyste i der tägliche Routie it Photoe zu kalibriere ud de Neutroekalibrierfaktor N i Strahlugsfeld auf die Photoekalibrierug zu beziehe. Die letzte Gleichug erweitert sich ud vereifacht sich it Gleichug (2.8) zu N H = N γr () M (i) = N () γr N H N () γr (i) (2.13) Awedugsbereiche Die Ergebisse eier große Azahl vo Feldkalibrieruge erlaube es, die Vielzahl der ögliche Strahlugsfelder zu weige Awedugsbereiche zusaezufasse. I Tab. 2 sid vier Awedugsbereiche N1 bis N4 beschriebe. I Awedugsbereich N4 stellt eie Kobiatio vo Albedoeutroedosieter it Kerspurätzdosieter (siehe Abb. 3) gegebeefalls sicher, dass auch Neutroe-Dosisateile oberhalb der Eergie vo etwa 10 MeV erfasst werde. Grudsätzlich ist die Awedug der Albedodosieter auf eie der vier azugebede Awedugsbereiche zu beschräke. Der Trasport vo Breeleete ud hochradioaktive Abfall ist i de Awedugsbereich N2 eigeordet. Ierhalb eies Awedugsbereiches ist das Asprechveröge etweder ierhalb der zugelassee Messusicherheit kostat oder es ist eie weitere Korrektio über das Verhältis der Neutroeazeige M (a)/m (i) = H (i) / H (a) azubrige, die i folgede äher erläutert wird. Durch Moderatio (ehralige Rückstreuug uter Eergieverlust der Neutroe a Materialie i der Ugebug der Neutroequelle) sid i der Praxis die Neutroefelder a Arbeitsplatz oft vo ittelschelle ud therische Neutroe begleitet, die das Neutroe- Asprechveröge des Albedodosieters erhöhe. Dadurch ist das Albedodosieter auch i Strahlugsfelder eisetzbar, i dee die priäre Neutroe it Eergie bis i de Bereich vo 10 MeV keie ausreichede Azeige des Albedodosieters liefer würde. Der Ateil der rückgestreute Neutroe spiegelt sich i Verhältis der Neutroeazeige M (a)/m (i) wider, ud tatsächlich lasse sich Korrektioskurve des auf die Photoekalibrierug bezogee Neutroekalibrierfaktors i Abhägigkeit vo diese Verhältis agebe. I Abb. 4 sid die etsprechede Korrektioskurve für das Alor-Dosietriesyste wiedergegebe. 8

17 Tab. 2 Awedugsbereiche des Albedodosieters i Neutroestrahlugsfelder N1 REAKTOREN UND BESCHLEUNIGER (STARKE MODERATION DER NEUTRONEN) Kerkraftwerke: z.b. I-core-Bereiche, Dapferzeuger, Supf, Absetzbecke. Forschugsreaktore: z.b. a Bestrahlugskaäle, I Experietierhalle. Betatro, Elektroe-Liearbeschleuiger it Elektroeeergie > 8 MeV Teilchebeschleuiger (Therapie): z.b.(d,t)-geerator, 14 MeV-Neutroe, Zyklotro (Prot.-/Deuteroe-Kerreaktio), Zugag zu Bestrahlugsrau. N2 BRENNSTOFFZYKLUS (GERINGE MODERATION DER NEUTRONEN) Brestoffzyklus it Wiederaufarbeitug: z.b. Ugag it spaltbare Material (SM), Fertigug vo Breeleete (BE), Ei- ud Ausbau bzw. Trasport vo abgebrate BE (CASTOR), Lagerug vo BE. Versuchsreaktore: z.b. a Breeleetaorduge it geriger Moderierug/Abschirug, A Experietier- ud Uterrichtsreaktore. Kritikalitätsüberwachug: z.b. Ugag it größere Mege SM i wässriger Lösug N3 RADIONUKLID-NEUTRONENQUELLEN (A-Be, Pu-Be, Ra-Be, Cf-252) z.b. Quelle ohe/it Moderierug durch Flüssigkeit, Abschirug bzw. Bode, Labor-/Feldeisatz i Forschug ud Techik, Trasport ud Lagerug der Quelle. N4 BESCHLEUNIGER (FORSCHUNG) z.b. Zyklotros ud 14 MeV-Geeratore a weig abgeschirte Bereiche it häufig wechselde Targets/Teilcheart, zugägliche Bestrahlugsräue bzw. Versuchsaufbaute. Aus Abb. 4 ergibt sich für de Awedugsbereich N2 (beihaltet Breeleet- Trasporte), dass zur Erittlug der Neutroe-Persoedosis H die Neutroeazeige M (i) des Alor-Dosietriesystes it eie kostate Kalibrierfaktor ultipliziert werde uss Vereiheitlichtes Auswerteverfahre der Messstelle - Neutroekorrektiosfaktore Da die Messstelle die gleiche Albedokapsel verwede, ur odifiziert für die verwedete Detektorkarte der verschiedee Dosietriesystee (siehe Abb. 3), zeige sie i allgeeie eie vergleichbare Verlauf der Korrektioskurve i de Strahlefelder der Awedugsbereiche. Ei Korrektiosfaktor k wird u uabhägig vo de Neutroeasprechveröge verschiedeer Dosietriesystee ud auch verschiedeer (NG)-Charge durch Bezug vo N auf de Kalibrierfaktor N r (r) i Referezstrahlugsfeld. 9

18 relativer Kalibrierfaktor N /N γr 10 N4 N3 1 N2 N1 1 k 0,1 0,1 0, Meßwertverhältis M (a)/m (i) Abb. 4 Korrektioskurve des relative Neutroekalibrierfaktors N /N γr () = k k r für das Dosietriesyste Alor bzw. des systeuabhägige Korrektiosfaktors k für verschiedee Awedugsbereiche N1 bis N4 i Abhägigkeit vo Messwertverhältis M (a)/m (i) = H (i) / H (a). k gilt für das i Kapitel 3.3 geate Referezstrahlugsfeld eier 252 Cf- Quelle. Der Korrektiosfaktor k berechet sich zu 10 N k = [A(A.11)] (2.14) N r (r) Abb. 4 zeigt k auf der rechte Ordiateachse für das i Kapitel 3.3 geate Referezstrahlugsfeld eier 252 Cf-Quelle. Die like Ordiateachse gilt i Gegesatz zur rechte Achse ur für das Alor-Dosietriesyste. Aus de Gleichuge (2.12) ud (2.14) ergibt sich da die Grudgleichug der Neutroe- Persoedosiserittlug it Albedodosieter zu H = k N (r) M (i) [A(1)] (2.15) r I letzte Schritt wird für die praktische Awedug wieder auf de Photoekalibrierfaktor bezoge. Der Korrektiosfaktor k r ergibt sich aus de Kalibrierfaktore i de Referezfelder für Photoe bzw. Neutroe zu N r (r) k r = [A(A10)] (2.16) N () γr Der Korrektiosfaktor k r ist eie Kostate für jedes Dosietriesyste. I Kapitel 3.4 werde die k r -Faktore für die Dosietriesystee der Messstelle aus de Ergebisse eies Vorversuchs grob abgeschätzt. Gleichug (2.15) wird it Gleichug (2.16) für die Praxis odifiziert zu

19 H = k k N () M (i) = k k H (i) [A(B.7)] (2.17) r γr r Durch Vergleich it Gleichug (2.13) ergibt sich, dass N /N γr () = k k r ist, d. h. i Abb. 4 ist die Verschiebug der rechte zur like Ordiateachse durch de für ei Dosietriesyste spezifische Faktor k r gegebe. Für das Alorsyste ist k r = 7,5 ud k k r = 1,25. Für die Awedug des Albedodosieters ach de vereiheitlichte Messverfahre [ALB93] üsse die Messstelle vorher de k r -Faktor aus de Ergebisse der jährliche Neutroevergleichsbestrahlug uter Wiederholbediguge erittel [ALB93]. 2.4 Korrektiosfaktore für Liearität des Dosisesswertes ud Richtug des Strahleeifalls Bei Eisatz des Albedodosieters bei Trasporte ist icht it vorwiegede Strahleeifall aus eier Richtug zu reche. Deshalb wird hier über DIN [DIN98] hiausgehed ei Richtugskorrektiosfaktor k ϕ eigeführt. Da hier isbesodere sehr kleie Dosiswerte geesse werde solle, wird darüber hiaus ei Korrektiosfaktor k li für die Lierarität des Dosisesswertes bei kleie Dose i Vergleich zur Referezdosis bei der Kalibrierug eigeführt. Richtugs- ud Eergieabhägigkeit vo Dosieter sid eg iteiader verküpft. Für Photoestrahlug it der Eergie E ud de Eifallswikel φ ist der Korrektiosfaktor k γ,e,φ für Eergie ud Richtug der Quotiet des Kalibrierfaktors N γ (E, φ) ud de Photoekalibrierfaktor N γr () uter Referezbediguge: kγ, E, φ = N γ N ( E, φ) γr () (2.18) Der Korrektiosfaktor k γ,li berücksichtigt evetuelle Uterschiede des Kalibrierfaktors bei kleie Dose i Vergleich zu Photoekalibrierfaktor N γr (), der it der Referezdosis H γr erittelt wird (vergleiche DIN Gleichug (6)). Als edgültige Gleichug zur Erittlug der Photoedosis ergibt sich aus Gleichug (2.9): H H γ kγ, E, φ kγ,li N γr ) M j (G) at = ( H t γ kγ, E, φ kγ,li H j G) at = ( H t e e (2.19) (2.20) Für Neutroe wird der Korrektiosfaktor k für die Eergie u de der Richtug k,φ erweitert, wobei gilt: k, E, φ = k kr k,φ (2.21) Mit de Gleichuge (2.6), (2.17) ud (2.21) ud de Korrektiosfaktor für die Liearität der Dosisesswertes ach Neutroebestrahlug ergibt sich die edgültige ud hier gerahte Gleichug für die Neutroe-Persoedosis: H = k, E, φ k,li N γr () ( M k (NG) M j (G)) (2.22) H = k, E, φ k,li ( H k (NG) H j (G)) (2.23) 11

20 2.5 Die Erittlug der Tiefe-Persoedosis H p (10) Aus der Sicht des Strahleschutzes iteressiert bei de Trasporte ur die Tiefe- Persoedosis H p (10). Sie berechet sich uter Verwedug vo Gleichug (2.1), (2.20) ud (2.23) zu H ( k γ, E, φ k, E, φ ) kγ,li H j (G) + k, E, φ k,li H k (NG k γ, E, φ H at e p 10) H + H γ = ) ( = t (2.24) Die letzte Gleichug wird zur Erittlug der Nachweisgreze ach DIN eigesetzt. Sie lässt sich i die dort aufgeführte Gleichug [N(B.30)] überführe, we a H k (NG) bzw. H j ( G) ud H at rückwärts auflöst i die etsprechede Azeige A ud da das Produkt N γr () A abweiched vo der hier verwedete Defiitio it M bezeichet. 2.6 Bisherige Verbesserugsversuche der Albedo-Messtechik Verschiedee esstechische Verfahre, die die Treug ud de Nachweis der Neutroedose i TLD-Albedodosieter verbesser sollte, habe sich i der Routieawedug icht bewährt. Dazu gehört die Glowkurveaalyse zur Treug der Neutroe über das Verhältis vo Glowpeak 5 zu Glowpeak 6 für 6 LiF-Detektore [z.b. BUR86]. Es zeigt sich, dass isbesodere bei kleie Neutroeateil ud gerige Dose auch bei aufwediger Glowkurve- Aalysetechik [z.b. HOR86 ud HOR95] die Messusicherheit der Ergebisse dieser Methode icht a die i der Routieawedug übliche Differezbildug vo TLD600/700- Pärche herareiche. Düe bzw. graphitierte Detektore [BUR94, BUD95] zeige wege der Absorptio der therische Neutroe bevorzugt a der Detektoroberfläche ei so bezwecktes erhöhtes Verhältis der Neutroe- zur Photoeazeige u etwa de Faktor 2 a. Wege der gerigere Lichtausbeute bei der TL-Messug erhöht sich aber gleichzeitig auch die Nachweisgreze (Vergleiche Kapitel 3.4.). Die Verwedug hochepfidlicher LiF: Mg, Cu, P-Detektore erhöht zwar die Nachweisgreze für Photoe, jedoch auf Koste des Neutroeachweises [BIL94, OLK94]. De wege ihrer spezielle LET-Abhägigkeit weise sie α-teilche aus der (, α)-reaktio i Detektor zur Neutroeessug it eier wesetlich gerigere Epfidlichkeit ach als die übliche LiF:Mg,Ti-Detektore. Zur Überwidug des Nachteils der hohe Photoeepfidlichkeit wurde auch Kerspurdetektore it (,α)-koverter i Albedodosieter eigesetzt [HOF89]. Diese Detektore weise die durch therische Albedoeutroe i Koverter erzeugte Alphateilche als auszählbare Spure hochepfidlich ach. Das sehr aufwedige Verfahre wird icht routieäßig eigesetzt. Auch eie Vielzahl aderer Albedokapseletwickluge [PIE77, BUR77] kote a Ede die typisch ausgeprägte Eergieabhägigkeit des Albedodosieters icht überwide. 12

21 3 Vorversuch 3.1 Allgeeies Ziel des Vorversuches i Karlsruhe war es, i kleiere Ufag de gesate Ablauf der geplate Testbestrahlug ud die Bestrahlugsbediguge isbesodere i Neutroestrahlugsfeld it de Messstelle zu teste. Wie i Kapitel 3.3 erläutert, war es ausreiched, astelle vollstädiger Albedodosieter ur die Detektorkarte zur Bestrahlug ach Karlsruhe zu schicke, ud zwar zeh Detektorkarte zur Neutroebestrahlug, füf zur Photoekalibrierug ud eie zur Kotrolle der Dosis durch atürliche Strahlug. Die Photoe-Bestrahlug erfolgte uter Verwedug der derzeitig gültige Dosisessgröße Photoe-Äquivaletdosis H X, die Neutroebestrahlug i der Messgröße H'(10) (siehe Eileitug). Die Äderuge, die sich durch Urechug der Werte i die eue Messgröße Tiefe-Persoedosis H p (10), gültig für Photoe ud Neutroe, ergebe würde, sid bei der Erittlug der Nachweisgreze berücksichtigt worde. Für Photoe betrage sie ur weige Prozet ud für Neutroe sid sie i Faktor k,e,φ (siehe Kapitel 5.4.3) ethalte. 3.2 Photoe I Vorversuch wurde die für die Photoekalibrierug vorgesehee Detektorkarte it eier Referez-Photoe-Äquivaletdosis vo H X = 5 Sv i eie kolliierte ud kalibrierte 137 Cs-Strahlugsfeld uter de Routiekalibrierbediguge der Karlsruher Messstelle bestrahlt. 3.3 Neutroe Die Neutroebestrahluge erfolgte i Referezstrahlugsfeld der Karlsruher Messstelle it eier 252 Cf-Quelle der Quellstärke 0, s -1 a Die Bestrahlugseirichtug aus Aluiiu hägt währed der Bestrahlug i Rauitte eier Halle ud hat idestes 4 Abstad zu alle Wäde ud de Hallebode. Der Dosisateil durch rückgestreute Neutroe ist deshalb i Quellähe i Abstad bis zu eie Meter sehr gerig [SIN85]. Dies ist Vorraussetzug für ei Referezstrahlugsfeld zur Bestiug des Neutroekalibrierfaktors N r (r). Albedodosieter werde a Phatoe bestrahlt. U öglichst viele Dosieter gleichzeitig uter gleiche Bediguge bestrahle zu köe, werde zwei PE-Zylider-Phatoe vo 15 c Zyliderachseläge ud Radius gegeüberstehed it de Stirfläche zur Quelle positioiert (siehe Abb. 5). Die Quelle befidet sich geau i der Mitte auf der geeisae Achse beider Zyliderphatoe it eie Quellabstad vo je 39 c zu de Stirfläche. Voressuge habe gezeigt, dass sich die Bestrahlugszeite auf etwa 1/10 verkürze lasse, we die Detektorkarte icht i der Albedokapsel a der Oberfläche, soder i 20 Tiefe des Phatos ohe die Albedokapsel expoiert werde. I dieser Tiefe erreicht die Fluez oderierte therische Neutroe ihre Maxialwert. Eie Querschitt der verwedete Phatoe it eie zugägliche Hohlrau für die Detektorkarte zeigt Abb. 5, die Lage der Detektorkarte i Phato Abb. 6 liks. Die Detektorkarte wurde i Phato kozetrisch ud i gleiche Abstad voeiader it der Frotseite zur Quelle ageordet. Die Befestigug erfolgte it zweiseitig klebede Bad, wobei darauf geachtet wurde, dass keie Klebstoffreste auf de Karte verbliebe. Der Grud 13

22 für die geäderte Aordug bei der Testbestrahlug (Abb. 6 rechts) wird i Kapitel erläutert. PE-Zylider 30 c Durchesser ud 15 c Läge PE-Scheibe Hohlrau für Detektorkarte Cf-252-Quelle Abstad Quelle zu Oberfläche je 39c Abb. 5 Querschitt durch das PE-Zyliderphato zur Neutroebestrahlug vo Detektorkarte ud Bestrahlugsaordug it jeweils zwei Phatoe Zur Utersuchug der Messusicherheit i Abhägigkeit vo H ist es gleichgültig, wie der Dosisesswert durch Neutroe erzeugt wird. I Vorversuch war lediglich die Abhägigkeit zwische der Bestrahlugszeit ud de H (i) -Wert für die gewählte Geoetrie zu erittel. Aus ähliche Experiete [BUR97] kote für de Vorversuch die ugefähre Bestrahlugszeit für eie Dosisesswert durch Neutroe vo 5 Sv abgeschätzt werde. Aordug i Vorversuch Aordug bei Testbestrahlug 100 Abb. 6 Aordug der Detektorkarte Typ Harshaw i Zyliderphato bei Vorversuch ud bei der Testbestrahlug 14

23 3.4 Ergebisse der Vorversuche Die Auswerteergebisse der Vorversuche sid i Tab. 3 wiedergegebe. Die Spalte der Tabelle sid it de Abkürzuge der Messstelle überschriebe. Daruter stehe die Nae der dort für diese Vorversuch verwedete TL-Dosietriesystee ud die Dicke der eigesetzte TL-Detektore i de Detektorkarte. Die it de Albedodosieter geessee Photoedosis H γ ach eier Bestrahlug it der 137 Cs-Photoereferezdosis H γr = 5 Sv diet de Vergleich der Photoekalibrierug i de verschiedee Messstelle, d.h. der Erittlug vo N γr () a der gleiche Kalibriereirichtug. Die Dosisesswerte H für Neutroe i Tab. 3 sid eiheitlich auf die 137 Cs- Kalibrierug i Karlsruhe bezoge worde. Tab. 3 Utersuchter Paraeter Ergebisse des Vorversuches Wert des Paraeters für ( Messstelle ud Dosietriesyste) Eiheit FZK Alor MPA Harshaw GSF Paasoic LPS Harshaw SSU Harshaw Detektordicke 0,89 0,89 0,07 0,38 0,38 Photoedosis H γ H γr = 5 Sv Sv 5,2 5,1 4,5 5,0 5,1 H (a) Sv 4,35 3,49 11,7 5,99 6,02 Radius i Phato , H (i) Sv 5,79 5,83 7,48 10,3 10,07 Radius i Phato H (i) korrigiert Sv 6,53 5,83 10,9 10,3 10,1 Abschätzuge: k r(system) 7,5 8,4 4,5 4,8 4,8 k für Awed.-Ber. N2 0,17 0,17 0,17 0,17 0,17 k r k =N /N γr () 1,25 1,4 0,7 0,8 0,8 R = k r(alnor) / k r(system) 1,00 0,9 1,7 1,6 1,6 Bei der Neutroebestrahlug zu Vorversuch ware die Detektorkarte i Phato radial ageordet (siehe Abb. 6a), d.h. der durch de Mittelpukt eier Detektorkarte gehede Phatoradius wäre durch die dazugedachte Albedokapsel vo ute ach obe gelaufe (Ausahe Paasoickapsel, dort vo obe ach ute). Der radiale Abstad vo der Phatoachse zu de eizele (NG)-Detektore ist i Tab. 3 uterhalb der etsprechede Neutroeazeige eigetrage. Die Abb. 7 zeigt die Abahe der Dosisesswerte durch Neutroe i der Positio (i) H (i) ud Positio (a) H (a) it zuehede Radius. Die Ursache für diese Abahe ist i der sich verrigerde Moderatorasse u eie Pukt i Radbereich des Phatos zu suche. Uter Verwedug dieser Abbildug wurde deshalb die Neutroeazeige H (i) der Paasoic- ud Alor-(NG)-Detektore auf eie eiheitli- 15

24 che Phatoradius vo 110 ugerechet ud i der Tabelle als korrigierte Werte agegebe. H (i) - Neutroeazeige i Sv 10 Korrektio für GSF-Detektor für FZK-Detektor FZK MPA GSF LPS SSU Radialer Detektorabstad i Phato i Abb. 7 Neutroedosisesswert i Abhägigkeit vo Abstad der (NG)-Detektore vo der Phatoachse Mit de korrigierte H (i) -Werte ud de k r -Wert vo 7,5 für das Alor-Syste (siehe Abb. 4) lasse sich die k r -Werte aderer Dosietriesystee abschätze. Wege der gleiche Bestrahlug der Detektorkarte der verschiedee Systee ergibt sich ach Gleichug (2.17) it H [ALNOR] gleich H [SYSTEM] ud gleiche k zu. k r[system] [ H = (i)] [ H ALNOR (i)] k SYSTEM r[alnor] (3.1) Die abgeschätzte Werte vo k r[system] sid i Tab. 3 aufgeführt. Aus de relative R -Werte, bezoge auf de des Alor-Systes, i der letzte Zeile vo Tab. 3 erket a die ege Korrelatio des Neutroeasprechveröges it der Detektordicke. Dies hat seie Ursache dari, dass die therische Neutroe i de Detektore eier (NG)-Charge stark absorbiert ud ur i Oberflächeähe des Detektors über die Theroluieszez achgewiese werde [OLK94]. Ab Detektordicke größer als 0,3 wächst ur och das Asprechveröge gegeüber Photoe aber icht ehr das gegeüber Neutroe (siehe Abb. 8) Zur bessere Treug vo Neutroe ud Photoe werde i euere Albedodosietriesystee deshalb die düere Detektore eigesetzt. 16

25 Abb. 8 Relatives Neutroeasprechveröge R /R (0,89) vo 6 LiF-Detektore verschiedeer Dicke bezoge auf das Neutroeasprechveröge eies Detektors der Dicke 0,89 [BUR92] Die Dosis durch atürliche Strahlug spielte bei de hohe Dose i Vorversuch keie Rolle. Zur Berechug der Bestrahlugszeite i der Testbestrahlug (siehe Kapitel 4.1.4) wurde der H (i) -Wert vo 0,17 Sv/h für das Alor-Dosietriesyste heragezoge. 4 Testbestrahlug bei kleie Dose 4.1 Durchführug der Bestrahlug Bestrahlugsufag ud Zeitpla Etspreched de zu erwartede Nachweisgreze wurde Tiefe-Persoedose H p (10), vo 25 µsv, 50 µsv ud 75 µsv i Photoe-Neutroe-Mischstrahlugsfelder gewählt, wobei der Ateil der Neutroe-Persoedosis jeweils 0 %, 25 %, 50 %, ud 100 % betrug. Zusae it der Gruppe zur Erittlug der Dosis durch die atürliche Strahlug ergabe sich so 13 Bestrahlugsgruppe. Die Dosieter der zuletzt geate Gruppe werde üblicherweise Trasportdosieter geat, da sich die Dosieter währed des Trasportes vo der Messstelle zu Aweder i Bereiche befide, i dee der Messstelle die Dosisleistuge icht bekat sid. Das Wort Trasport bezieht sich hier also icht auf de Trasport hochradioaktiver Abfälle. Die Dosiswerte dieser Gruppe sid i Tab. 5 i de Spalte it der Überschrift Neutroe, Photoe ud Gesat agegebe. Die Gruppeuer wird bei der Ergebisdarstellug i de darauffolgede Kapitel ier itgeführt. Der Messwertateil durch die Photoestrahlug der 252 Cf-Quelle betrug i der Moderatoraordug weiger als 2 % der Neutroeazeige ud wurde hier icht berücksichtigt. Für jede Bestrahlugsbedigug ud zur Messug der atürliche Ugebugsstrahlug wurde hier pro Dosietriesyste eie Gruppe zu je 10 Detektorkarte eigesetzt. 17

26 Als iiale Ulaufzeit (Expositioszeitspae) der Persoedosieter bei Trasporte sid etwa 2 Woche azusehe. Mit de Erfahruge des Vorversuchs etsprach dies auch der Zeitspae, i der die Testbestrahlug durchgeführt werde kote. Der Zeitpla, a de sich alle Messstelle hielte, ist i Tab. 4 wiedergegebe. Tab. 4 Zeitpla der Testbestrahlug Tag Terie (1998) Aufgabe Ab 13. Juli Vorbereitug der Detektorkarte bei de Messstelle 0 Nacht 14./15. oder 15,Juli Regeerierug der Detektorkarte Juli Versad 2 Spätestes a 16. Juli Akuft der Detektorkarte i Karlsruhe Juli Eiteilug der Detektorkarte i Gruppe Juli bis 24. Juli Neutroe- ud Photoebestrahlug Juli Rückversad der Detektorkarte vo Karlsruhe Juli Akuft der Detektorkarte bei de Messstelle Juli vorittags Auswertug der Detektorkarte bei de Messstelle Sue der Tage: 15 etspreched ca. 30 µsv atürliche Strahlug Die i der Zeit zwische Regeerierug ud Auswertug der Detektore akkuulierte Dosis durch die atürliche Strahlug wurde vo jeder Messstelle it eier Gruppe vo Trasportdosieterkarte bestit (Gruppe 10 i Tab. 5). Für die auf 15 Tage festgesetzte Testbestrahlug war bei eier ittlere Dosisleistug vo etwa 2 µsv/tag eie Dosis durch atürliche Strahlug vo 30 µsv zu erwarte Photoe Die hier erforderliche kleie Dosiswerte erlaubte keie Bestrahlug uter de Routiebediguge der Karlsruher Messstelle wie i Vorversuch, soder es usste ei kolliiertes ud kalibriertes 137 Cs-Strahlugsfeld it eier Quelle iedrigerer Aktivität heragezoge werde. Der Abstad zur Quelle betrug 1,5, der Nutzstrahlekegel hatte eie Durchesser vo 30 c. Die Referezdosisleistug vo 0,1703 Sv/h basierte auf eier Messug it eier bei der PTB kalibrierte Ioisatioskaer. Die zeh Detektorkarte je eier Detektorkartegruppe wurde i Kotakt iteiader kozetrisch u die Bestrahlugsachse hiter eier Plexiglasabdeckug vo 3 Dicke (Elektroe-Gleichgewichtbediguge) bestrahlt. Messgröße war die Photoe-Äquivaletdosis H X. Die Bestrahlugsgeoetrie blieb für alle Bestrahluge uverädert. Die gewüschte Dosiswerte ergabe sich allei durch die Veräderug der Bestrahlugszeite t γ Neutroe Zur Neutroebestrahlug kote die gleiche Kalibriereirichtug wie für de Vorversuch verwedet werde. Die bei Vorversuch erforderliche Korrektio der Neutroeazeige i Abhägigkeit vo Abstad zur Phatoachse kote hier ugage werde, ide a alle (NG)-Detektore der verschiedee Detektorkarte eiheitlich i eie Abstad vo

27 vo der Phatoachse positioierte (siehe Abb. 6 ud Abb. 9). Das führte zu eier gleichwertige Bestrahlug der Detektorpaare i de Positioe (i) ud (a) i der Detektorkarte. I de Routieprograe der Messstelle wird i allgeeie zur Dosiserittlug H (i) zur Dosisessug ud H (a) ur zur Korrektio heragezoge. Die geäderte Aordug der Dosieterkarte eröglichte wege des höhere Platzbedarfs jeweils ur die gleichzeitige Bestrahlug der Dosieterkarte eies Dosietriesystes i eie Phato. Uterschiedliche Neutroe-Persoedosiswerte ergabe sich durch Variatioe der Bestrahlugszeite. (a) (i) (a) (NG) (a) (i) (NG)(G)(G)(NG) (i) (NG) (G) (G) (NG) (G) (G) (NG) Abb. 9 Aordug der (G)- ud (NG)-Detektore i de Detektorkarte der TL- Dosietriesystee Paasoic, Alor ud Harshaw (vo liks ach rechts) it Kezeichug der zugehörige Positioe (i) ud (a) ud des Radius vo 100 i der PE-Scheibe für das Phato Bestrahlugszeite Die Bestrahlugszeite für die gewüschte Photoedose errechete sich direkt aus der Referezdosisleistug a Messort der Kalibriereirichtug. Ziel der Neutroebestrahlug war es, eie Neutroeazeige i Dosiseiheite H (i) zu erzeuge, die eier gewüschte Neutroe-Persoedosis H i Neutroestrahlugsfeld des Awedugsbereiches N2 etspricht. Sie berechet sich ach Gleichug (2.17) zu: H H (i) = k k r (4.1) I Awedugsbereich N2 ist ach Abb. 4 der für das Alorsyste gültige Wert k k r = 1,25. Aus de sich aus Gleichug (4.1) ergebede H (i) -Wert ud de i Kapitel 3.4 erittelte H (i) -Wert vo 0,17 Sv/h lasse sich für jede gewüschte Neutroe-Persoedosis H i Awedugsbereich N2 die Bestrahlugszeite t bestie. t = H H (i) (i) (4.2) 19

28 Die Bestrahlugszeite t ud t γ a der Neutroe- bzw. Photoebestrahlugseirichtug bei der Testbestrahlug sid i Tab. 5 agegebe ud gelte eiheitlich für alle Dosietriesystee. Tab. 5 Bestrahlugszeite für die Gruppe a der Neutroe- ud Gaaquelle Gruppe Nr. Neutroe Dosis H µsv Messwert H (i) µsv Bestr.-Zeit t s Photoe Dosis H γ µsv Bestr.-Zeit t γ s Gesat Dosis H p (10) µsv , , , , BG Die gleiche Neutroebestrahlug führt bei de Dosietriesystee zu uterschiedliche Neutroedosisesswerte, wie i praktische Eisatz auch. Da aber die Detektorkarte vo de Messstelle uter der Aahe eier Bestrahlug i der Albedokapsel i eie Strahlugsfeld des Awedugsbereiches N2 routieäßig ausgewertet ud die etsprechede Korrektiosfaktore k r agewadt wurde, ergabe sich für gleiche Bestrahluge (Gruppe) auch vergleichbare Neutroe-Persoedose H. 4.2 Messergebisse der Albedo-Dosietriesystee Tabelle der Messergebisse Die Messstelle habe ihre Dosieter routieäßig ausgewertet ud die Photoe- Persoedosis H γ, die Neutroe-Persoedosis H ud die Sue der beide als Tiefe- Persoedosis H p (10) erittelt. Dies erfolgte uter Verwedug der Korrektiosfaktore k r für das etsprechede Dosietriesyste (Näherugswerte siehe Tab. 3) ud k = 0,17 für de Awedugsbereich N2. Die etsprechede Mittelwerte ud Stadardabweichuge der Messwerte der Dosieter je eier Gruppe sid i Tabelle i Ahag A wiedergegebe. Die 20

29 Reihefolge der Ergebisdarstellug richtet sich hier ach der Dicke der Detektore, Tab. A1 für die dicke, Tab. A2 für die düe LiF:Mg,Ti-Detekore ud Tab. A3 ud Tab. A4 für die düe Li 2 B 4 O 7 -Detektore. Die Ergebisse des GSF/Paasoic-Systes ware zuächst icht zufriedestelled, da alle Neutroedose i Mittel u 35 % zu hoch agegebe wurde (Tab. A.3). Durch die achträgliche Awedug des eiheitliche Auswerteverfahres it de i Vorversuch gefudee Faktore (siehe Tab. 3, Paasoic R = 0,6) kote diese Überbewertug korrigiert werde (Tab. A4). Jedoch sid die Stadardabweichuge der Dosisittelwerte der eizele Gruppe deutlich höher als die aller adere Dosietriesystee. Da dies vo der GSF- Messstelle erwartet worde war, hatte sie Prototype vo Dosieter des Systes GSF/Harshaw, das i Vorversuch och icht beteiligt war, zu de Testbestrahluge zusätzlich eigeschickt. Aufgrud diese Sachverhaltes wurde festgelegt, dass das Messsyste GSF/Paasoic für die Verwedug bei Trasporte ugeeiget ist ud dort icht ehr eigesetzt wird. Dieses Dosietriesyste bleibt daher bei de folgede Ergebisbetrachtuge uberücksichtigt, d.h. alle weitere Ergebisse beruhe auf de Werte vo Tab. A.1 ud Tab. A.2. A diese vo de Messstelle itgeteilte Ergebisse wurde grudsätzlich ichts ehr geädert, obwohl sich kleie Korrektioe achträglich agebote hätte ud vo de Messstelle auch begrüdbar gewese wäre. Dait wurde Routiebediguge eigehalte. Die Trasportdose durch atürliche Strahlug wurde uterschiedlich vo de Messstelle berücksichtigt: durch Subtraktio des Mittelwertes der Photoedosis der Gruppe 1-3 (MPA), der Gruppe 10 (GSF, LPS, SSU) oder vo 2 µsv/tag ittlere Dosisleistug der atürliche Strahlug ud der Ulaufzeit wie i der Routieüberwachug (FZK) Graphische Darstellug ud Aalyse der Messergebisse Die graphische Darstellug der Ergebisse i de Abb. 10 bis Abb. 13 fasst jeweils auf eier Seite drei Gruppe it de gleiche Verhältis vo Neutroe- zu Photoe-Persoedosis für Tiefe-Persoedose vo 25 µsv, 50 µsv ud 75 µsv zusae. Abb. 10 ethält die Ergebisse ach Bestrahlug ur it Photoe, Abb. 11 ur it Neutroe, Abb. 12 jeweils it der halbe Dosis durch Neutroe ud Photoe ud Abb. 13 schließlich it 20 % Neutroe-Persoedosisateil. A de Bestrahluge uter de Bediguge vo Abb. 13 hatte sich zwei Messstelle icht beteiligt. Der für höhere Referezdose übliche Quotiet Messwert/Sollwert liefert bei sehr kleie Dosiswerte keie verüftige Aussage. Zur Bewertug der Ergebisse der Testbestrahluge i hier betrachtete iedrige Dosisbereich ist es zweckäßiger, de Absolutwert der Abweichug zwische Mess- ud Referezwert (Sollwert) der Dosis aufzutrage. I Abb. 10 bis Abb. 13 sid deshalb für jede Messstelle ud Gruppe die ittlere Abweichug der jeweilige Messwerte vo Referezwert aufgetrage, ud zwar jeweils für die Messug der Photoedosis, der Neutroe-Persoedosis ud der Tiefe-Persoedosis (Sue aus Photoe- ud Neutroe-Persoedosis). Die Fehlerbalke gebe die Stadardabweichuge der Messwerte eier Gruppe wieder. Pauschal lässt sich aus Abb. 10 bis Abb. 13 ableite, dass für alle Bestrahlugsbediguge (Gruppe) it Gesatdose vo 25 µsv ud 50 µsv die ittlere Abweichug der Gruppe icht ehr als 10 µsv beträgt. Bei Berücksichtigug der Bestrahluge it 75 µsv erreicht die Abweichug vo Referezwert axial 15 µsv. Dieser erhöhte Wert bei 75 µsv lässt sich aus de zusätzliche Beitrag der Messusicherheit des Asprechveröges der Detekto- 21