Programmreport 2012 - DORIS - Bundesamt für Strahlenschutz

zehn verschiedene Oberflächentypen unterschiedlicher Rauigkeit, jeweils für trockene und nasse Deposition,
untersucht. Als Testaerosole wurden trockene kugelförmige Silberpartikel sowie Lösungen von Cäsiumchlorid
verwendet. Für das Gesamtverfahren wurde eine Nachweisgrenze von 10 -5 1/h gewährleistet. Die Zeitabhängigkeit
der Resuspensionsrate wurde beginnend vom Zeitpunkt der Beaufschlagung über mehrere Tage untersucht.
TB 06
Ergebnisse
2.3 UNTERSUCHUNG ZUR ÜBERTRAGBARKEIT DER PARAMETERSTUDIE AUF DEN REAL-
FALL
Für die Parameterstudie wurde eine weiterentwickelte Testapparatur verwendet. Die Übertragbarkeit der Ergebnisse
auf den Realfall wurde durch Nachstellung typischer repräsentativer Vorgänge an Probanden unter
Verwendung von vorher auf den zu untersuchenden Oberflächen realitätsnah aufgebrachter Surrogatmaterialien
bewertet. Hierfür wurden die Freisetzungsraten der lungengängigen Kontaminationen in einem Reinraum
ermittelt. Bei den Kammerversuchen wurde neben der Resuspensionsrate auch die Relation zwischen
luftgetragener Konzentration und Oberflächenkontamination gemessen.
2.4 ERMITTLUNG DER STRAHLENBELASTUNG
Anhand der Resuspensionsraten wurden die damit verbundenen Strahlenbelastungen (Dosen) als Funktion
der Zeit nach der Kontamination für das Einsatzpersonal und Dritte ermittelt. Ferner wurden die mögliche Dosisreduzierungen
durch die konzipierten Dekontaminations- und Fixierungsmaßnahmen angegeben.
3. METHODIK
Zur Durchführung des Vorhabens wurde ein Miniaturwindkanal zur definierten Aufprägung von hydrodynamischen
und mechanischen Kräften, eine Sedimentationskammer für die Beaufschlagung kleiner Materialproben
sowie ein Verfahren zur Messung von Resuspensionsraten entwickelt. Die realskaligen Versuche wurden
in einem Reinraum durchgeführt.
4. DURCHFÜHRUNG
Zunächst wurden die Versuchsdurchführungen geplant und die verschiedenen urbanen Oberflächen ausgewählt
und bereitgestellt. Ferner wurden die erforderlichen Testaerosole ausgewählt und in der jeweiligen Partikelgrößenverteilung
beschafft.
Zudem wurden im Windkanal für die ausgewählten Oberflächen die Resuspensionsraten lungengängiger Partikel
(< 10 µm AED) in Abhängigkeit von der Zeit gemessen. Dabei wurde die Struktur der Oberfläche, die
möglichen Witterungseinflüsse, der Einfluss verschiedener Methoden zur Dekontamination und Fixierung sowie
Art und Höhe des Energieeintrags (primär die Luftanströmgeschwindigkeit) variiert.
Zur Validierung der Ergebnisse wurden in einem Reinraum die gewonnenen Erkenntnisse durch realskalige
Versuche mit realen Probanden in einem Reinraum erfolgreich durchgeführt.
5. ERGEBNISSE
Die Kurzzeitwindresuspensionsraten (t < 0,5 h) nach Beaufschlagung von Materialproben für den Außenbereich
wie z. B. Straßenbeläge, Glas- und Holzoberflächen, diverse Ziegel sowie Fliesen liegen bei einer Überströmgeschwindigkeit
von 6 m/s im Bereich um 10 -2 1/h mit einer Variationsbreite von ca. einer Größenordnung,
2,5·10 -3 1/h für Holzoberflächen und 5·10 -3 1/h für die Straßen- und Kalksandsteinoberfläche. Das Zeitverhalten
der Resuspensionsrate, R R , kann durch R R = A·t -µ beschrieben werden, wobei dem Exponent µ der
Wert 1,3 für Zeitskalen kleiner als 1 Stunde und der Wert 1 für Resuspensionsbetrachtungen über längere
Zeitskalen zugeordnet werden kann. Dieses qualitative Verhalten ist unabhängig von der Windgeschwindigkeit
und wurde bis zu Windgeschwindigkeiten von 20 m/s bestätigt.
Werden nasse Oberflächen kontaminiert und anschließend getrocknet, so führt dies zu einer verstärkten Partikelhaftung
und die Windresuspensionsraten reduzieren sich um ca. eine Größenordnung. Analog ist die Benetzung
kontaminierter, trockener Oberflächen ein probates Mittel der Kontaminationsfixierung. Die Effizienz
beträgt für alle getesteten Oberflächen 90% bei Verwendung von Wasser und 99% für ein Glycerin-Wasser-Gemisch
als Fixierflüssigkeit. Eine Alterung kontaminierter Oberflächen durch mehrtägige Exposition gegenüber
Außenluft (ohne Niederschlag!) kann ebenfalls eine Kontaminationsfixierung bewirken. Für poröse
Ergebnisse der abgeschlossenen Forschungsvorhaben im Jahr 2012 - TB 06 69