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Verfahren und- Probennehmer zur Messung des
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Kontaminationsgrades von Oberflächen in kerntechnischen Anlagen Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung des Kontaminationsgrades von Oberflächen
in kerntechnischen Anlagen, bei dem von der Oberfläche Proben entnommen und auf
alpha-, beta- und gamma-Aktivität analysiert werden, sowie einen Probennehmer zur
Durchführung dieses Verfahrens.
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Bei Inspektions-, Reparatur- oder Demontagearbeiten an Kernkraftwerkskomponenten
muß insbesondere festgestellt werden, inwieweit die Bauteile aktiviert bzw. kontaminiert
sind. Entsprechend dieser Feststellung werden die Bauteile unterschiedlich gehandhabt.
Zur Untersuchung, ob eine Oberfläche kontaminiert ist, werden zunächst mit Großflächenzählern
orientierende Messungen durchgeführt.
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Locker sitzende Kontaminationsstoffe werden durch Wischtest ermittelt.
Bei genaueren Untersuchungen werden von der Oberfläche Werkstoffproben entnommen.
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Bei dem Wischtest wird im allgemeinen nach DIN 25415 mit einem Spezialpapier
die untersuchende Oberfläche abgewischt. Danach wird das Papier, an dem radioaktive
Partikel haften können, im Labor analysiert. Die Analyse ergibt eine grobe Aussage
über die vorhandenen alpha-,
beta- und gamma-Strahlungsanteile der
abgewischten Partikel und damit über die beim Kontakt, z.B. beim Anfassen, verschleppbare
Kontamination. Diese Methode hat den wesentlichen Nachteil, daß nur Partikel erfaßt
werden können, die nicht allzufest auf der Oberfläche haften.
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Außerdem hängt der Abtrag der radioaktiven Partikel vom Anpreßdruck
beim Abwischen und von der Größe der abgewischten Fläche ab. Auf diese Art von Probeentnahme
läßt sich lediglich eine grob qualitative Aussage über den Anteil aller an der Kontaminierung
beteiligten Isotopen erreichen.
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Ist die Information aus dem Wischtest nicht ausreichend, dann bietet
sich als Alternative die mechanische Probennahme aus dem Grundmaterial, z.B. durch
Kratzen, Schneiden, Sägen und dgl. Die Oberflächenaktivität kann in Einzelfällen
auch durch eine in-situ-Messung mit transportablen Geräten festgestellt werden.
Hierbei ist jedoch praktisch keine Unterscheidung zwischen Aktivierung und Kontamination
möglich.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
anzugeben, das die Nachteile der bekannten Methoden vermeidet und reproduzierbare
Messungen, insbesondere einfache Reihenuntersuchungen während der gesamten Betriebszeit
einer kerntechnischen Anlage ermöglicht.
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf die zu vermessende
Fläche ein poröser, eine Atzsubstanz enthaltender Träger in Kontakt gebracht und
ein Oberflächenabtrag durch den Träger aufgesaugt wird und daß anschließend der
Träger von der Fläche abgezogen und analysiert wird. Bevorzugte Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen 2 bis 6 beschrieben.
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Der erfindungsgemäße Probennehmer besteht aus einer flexiblen, gegenüber
den Atzsubstanzen inerten Trägerfolle, worauf eine poröse, die Atzsubstanz enthaltende
Trägerschicht aufgebracht ist bzw. bei der die Trägerfolie selbst als poröse, die
ßtzsubstanz enthaltende Trägerschicht ausgebildet ist. Die Größe der Trägerschicht
legt die Fläche fest, aus der der Oberflächenabtrag gewonnen wird. Die überstehenden
Kanten der Trägerfolie werden mit einem Klebstoff beschichtet. Auf der Trägerfolie
können auch mehrere Trägerschichten von gleicher Größe aufgebracht sein, in denen
die Ätzsubstanz in verschiedener Menge bzw. Konzentration enthalten ist.
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Nach dem erfindungsgemäßen Probeentnahmeverfahren wird ein poröses
Trägermaterial z.B. eine Schicht aus Kunststoff oder Gewebe mit einem chemischem
Reagenz getränkt.
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Mittlere Porengröße und -dichte bzw. Maschenweite und Dichtheit des
Gewebes sowie Dicke der Schicht bestimmen die Menge der pro Flächeneinheit applizierten
Menge des ätzenden Reagenz. Während des Kontaktes mit der zu messenden Oberfläche
wird dadurch eine chemische Reaktion mit der Oberfläche eingeleitet und die Oberfläche
in einer definierten Tiefe aufgelöst. Nach einer ausreichenden Einwirkungszeit wird
das Trägermaterial mit dem chemisch gebundenen oder auch als Lösung resorbierten
Oberflächenabtrag einschließlich der Kontaminationsstoffe abgezogen und einer Schnellanalyse
nach bekannten Methoden unterzogen.
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Die Atzsubstanzen bzw. Chemikalien werden je nach Material der zu
messenden Oberfläche ausgewählt. Ihre Konzentration und Art bestimmen bei ausreichender
Einwirkungszeit die Abtragtiefe. Durch wiederholte Aufbringung einer genormten Träger/Atzsubstanz-Kombination
kann auch ein sukzessives Abtragen in vorgegebener Lösungstiefe bewirkt werden.
Auf diese Weise ist die Tiefenverteilung der Oberflächenkontamination meßbar.
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Die TrEger/0tzsubstanz-Kombination kann auf einer Fläche festgelegter
Größe aufgebracht werden. Es ist auch möglich, daß ein Träger mit übergroße aufgebracht
und nach dem Abziehen aus diesem eine definierte Fläche herausgetrennt wird. Auf
diese Weise wird eine quantitative Messung der Flächendichte der Kontamination ermöglicht.
Die Erfindung bietet gegenüber dem üblichen Wischtest oder der aufwendigen mechanischen
Probenentnahme mehrere Vorteile. Zur Probenentnahme ist eine besondere Unterweisungdes
Personals nicht erforderlich, da das Verfahren einfach und schnell und - im Unterschied
zum Wischtest -ohne anthropogenen Faktor durchführbar ist. Die Aufenthaltszeit des
Meßpersonals im Strahlungsfeld ist sehr kurz, d.h. die Strahlungsbelastung bleibt
im Vergleich zu einer mechanischen Probenentnahme sehr gering und ist etwa mit den
Aufenthaltszeiten beim Wischtest vergleichbar. Die Kontamination wird zusammen mit
dem Trägermaterial abgezogen und es ist mit keinem Verlust von radioaktiven Partikeln
zu rechnen. Proben können nicht nur auf glatten und ebenen Flächen, sondern auch
auf gekrümmten rauhen korrodierten Flächen einfach entnommen werden.
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Die Erfindung ist anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 Einen Probennehmer mit einer die Probenentnahmefläche definierenden
Gewebeschicht; Fig. 2 ein weiterer Probennehmer mit mehreren Trägerschichten und
Fig. 3 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der eine aufgespritzte,
aushärtende Kunststoffschicht verwendet wird.
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In der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform wird auf einer flexiblen
Trägerfolie 1, die z.B. aus Polyvinylchlorid oder Polyäthylen besteht, eine Gewebeschicht
2 aufgebracht. Die Gewebeschicht besteht z.B. aus Glas£asern, Asbest oder Mine-ralfasern.
Anstelle von Gewebeschichten können auch poröse Kunststoffe verwendet vTerden. Die
Gewebeschicht 2 enthält die ätzlösung, eine SSure oder eine Base, die oberflächenspezifisch
ausgewählt ist. Die Menge und die Konzentration der ätzlösung muß einen Tiefenabtrag
von etwa 10 - 20 pm ermöglichen. Die Menge der ätzlösung wird vorgegeben durch die
Dicke dieser Gewebeschicht. Die überstehenden Kanten der Trägerfolie 1 werden mit
einem Klebstoff versehen, der ebenfalls beständig gegen die Atzlösung ist. Uber
diese Trägerfolie/Gewebeschicht-Kombination wird dann eine Deckfolie 3 aufgebracht,
die vor dem Gebrauch abgezogen wird.
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Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform werden auf einer einzigen
Trägerschicht 1 mehrere gleich große poröse Trägerschichten 4, 5, 6 aufgebracht,
die abgestufte Atzungen zum Abtrag von z.B. 10 pm, 20 pm und 30 pm Tiefe ermöglichen.
Die in diesen Schichten vorhandenen Xtzlösungen können nach Konzentration und chemischer
Zusammensetzung gleich oder verschieden sein. Zur besseren Handhabung des Probennehmers
wird auch ein Grifflappen 7 vorgesehen.
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Die porösen Schichten können auch erst unmittelbar vor dem Anbringen
mit der Atzlösung benetzt werden, s.R. aus einem an der Folie befestigten Depot,
das die ätzlösung enthält. Das Depot wird vor dem Entfernen der- Deckfolie durch
Pressen geöffnet und ermöglicht somit.ein Eindringen der Atzlösung in die Atzfläche.
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Bei der in Fig. 3 dargestellten Åusfuhrungs£orm des erfindungsgemäßen
Verfahren wird auf die zu messende Oberfläche 8 eine Maske 9 aufgebracht. Darauf
wird eine po-
rige, die Atzlösung enthaltende Substanz 10, z.B.
Ein-oder Mehrkomponentenmaterial gestrichen, gerollt, gespachtels oder gespritzt.
Die ätzlösung löst die kontaminierte Oberfläche bzw. kontaminierte Ablagerungsschicht
in ähnlicher Weise bis zu einer bestimmten Tiefe. Alles wird während des Aushärtens
in der Masse fixiert. Die Aushärtezeit ist kleiner als die Verweilzeit der Probe
an der Komponente. Nach dem Aushärten ist der Kunststoff leicht von der Oberfläche
abziehbar.
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Die Maske kann als wiederverwendbare oder verlorene Maske ausgebildet
sein. In der wiederverwendbaren Form wird die Maske unmittelbar oder nach dem Auftragen
und vor dem Aushärten des Trägers zusammen mit der seitlich überschüssigen Trägersubstanz
abgenommen. Zurück bleibt eine Schicht definierter Fläche. In der verlorenen Form
wird die Maske während der Einwirkzeit an der Kontaktfläche haftend belassen und
mit der ausgehärteten Probe zusammen entfernt. Die Maske kann aufgrund ihres Kontaktes
mit der kontaminierten Oberfläche ebenfalls kontaminiert sein und muß in diesem
Fall vor der Analyse der Probe durch Abziehen entfernt werden.
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Bei einer weiteren Ausführungsform entfällt die vorgenannte Maske.
Eine definierte Probe wird durch nachträgliches Heraustrennen einer Schicht vorgegebener
Fläche aus der abgezogenen Trägermasse, z.B. durch Stanzwerkzeug, erreicht.