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Environmental Solutions

Was in der Luft ist, in Becquerel je Kubikmeter

Drei Messgeräte für Aerosole, gasförmiges Iod und Gammaspektrometrie — eines fahrbar, zwei als begehbare Kabine. Ausgelegt für Messnetze, Kraftwerksumfeld, Rückbau und Notfallschutz.

Die Aufgabe

Ein Zählwert ist noch keine Messung

Ein Gerät, das Impulse zählt, sagt wenig. Verwertbar wird eine Luftaktivitätsmessung erst, wenn das angesaugte Volumen bekannt ist, der Wirkungsgrad für genau diese Geometrie gerechnet wurde und jeder Zahl eine Unsicherheit, eine Erkennungsgrenze und eine Nachweisgrenze beiliegt. Vier Grundsätze gelten in allen drei Geräten gleich.

Grundsatz 01 Aktivitätskonzentration statt Impulse Ergebnisse stehen in Bq/m³, bezogen auf 0 °C und 1013 hPa. Das Volumen wird gemessen — in den Stationen über einen Gaszähler — und nicht aus Nenndurchfluss mal Zeit gerechnet. Die rohe Zählrate bleibt sichtbar — als Diagnosewert, nicht als Ergebnis.
Grundsatz 02 Jede Zahl trägt ihre Unsicherheit Nach ISO 11929 wird zu jedem Nuklid die kombinierte Unsicherheit bei 95 % angegeben, dazu die Erkennungsgrenze und die Nachweisgrenze. Liegt ein Nuklid darunter, steht das im Bericht — und keine Null.
Grundsatz 03 Radon wird kompensiert, nicht weggemittelt Auf jedem Filter überwiegen die kurzlebigen Folgeprodukte des natürlichen Radon-222 die gesuchten künstlichen Nuklide um Größenordnungen. Wer das ignoriert, meldet Alarme, die es nicht gibt.
Grundsatz 04 Der Bericht ist nachrechenbar Zu jedem Ergebnis gehören das Volumen, die Filterkennung, der Kalibrierstand zum Messzeitpunkt und die Fassung des verwendeten Auswertemodells. Ein Prüfbericht entsteht in unter einer Sekunde und ist aus denselben Eingangsdaten Byte für Byte reproduzierbar.
Physik

Zwölfeinhalb Kiloelektronenvolt zwischen Antwort und Störer

Iod-131 strahlt bei 364,489 keV. Die stärkste Linie des Radonfolgeprodukts Blei-214 liegt bei 351,932 keV — 12,56 keV daneben und im natürlichen Untergrund die kräftigste Linie überhaupt. Wie weit ein Detektor die beiden trennt, entscheidet über die Nachweisgrenze.

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 300 320 340 360 380 400 ENERGIE KEV ZÄHLRATE NORMIERT Pb-214 · 351,932 I-131 · 364,489 NaI(Tl) · FWHM 34 keV CeBr₃ · FWHM 16 keV HPGe · FWHM 1,05 keV

Abb. 1 — Zwei Linien, drei Auflösungen. Jede Kurve auf ihr eigenes Maximum bezogen. Schematisch, Halbwertsbreiten nach Herstellerangabe.

Natriumiodid
34 keV FWHM
Ceriumbromid
16 keV FWHM
Germanium
1,05 keV FWHM
Abstand der Linien
12,56 keV

Kompensiert wird über die zweite Linie desselben Nuklids: Blei-214 bei 295,2 keV steht zur Linie bei 351,9 keV im festen Verhältnis 1,933. Das ist eine Eigenschaft des Zerfallsschemas und driftet weder mit dem Wetter noch mit der Radonkonzentration noch mit dem Alter der Luft. Verfahren, die stattdessen mit empirischen Seitenfenstern oder mit Wismut-214 als Bezug arbeiten, tun genau das.

Einsatzfelder

Wo die Geräte stehen

MessnetzeFeste Punkte nach Euratom Artikel 35. Meldung nach EURDEP und IRIX ohne Zwischenschicht.
KraftwerksumfeldZaunlinie und Kamin. Ableitungsüberwachung mit einer Probenahmestrecke nach ISO 2889.
RückbauLuftaktivität während der Demontage, dort, wo eine feste Installation im Weg steht.
RadiopharmazieHerstellung und Abfüllung von Iod-131, wo der Edelgasuntergrund die eigentliche Schwierigkeit ist.
NuklearmedizinTherapiestationen mit hoher Aktivität. Zehner-Bereich in Bq/m³ — und selten ein Gerät, das misst.
NotfallschutzAnfahren, Mast ausfahren, ansaugen. Ein erster Anhaltspunkt in Minuten, eine belastbare Zahl in der Stunde.
UmweltmessungLange Kampagnen bei niedriger Konzentration, wo die Nachweisgrenze über 24 h zählt.
Abgelegene StandorteWüstenhitze, alpiner Winter. Die Kabine ist das Gehäuse — die Elektronik sieht das Wetter nie.
Gemeinsame Grundlage

Was in allen drei Geräten gleich ist

Die Geräte teilen sich Auswertung, Bediensoftware, Datenwege und die Art, wie Zahlen zustande kommen. Wer eines davon kennt, kennt die anderen.

01

Wirkungsgrad gerechnet

Die Wirkungsgradkurve wird mit Geant4 bestimmt, dem Monte-Carlo-Werkzeugkasten des CERN, auf Wirkungsquerschnitten aus NIST XCOM und Zerfallsschemata aus ENSDF. Jeder Lauf wird als Fassung abgelegt und bleibt einem Ergebnis zuordenbar.

02

Spektrum entfaltet

Ein Löser mit nichtnegativer Nebenbedingung wertet ein volles Spektrum in unter zwei Sekunden gegen die gesamte Bibliothek aus. Echte Koinzidenzsummation kommt aus dem Zerfallsschema — ohne sie liest sich Co-60 rund 18 % zu hoch.

03

Zwei Kalibrierungen

Im Werk gegen rückgeführte Präparate in Filtergeometrie, mit Zeugnis. Am Aufstellort eine Kugelkalibrierung über acht oder vierzehn Quellpositionen. Die Ortskalibrierung korrigiert den Standort, sie ersetzt die Rückführung nicht.

04

Ein Weg nach draußen

ANSI/IEEE N42.42 in allen drei Geräten, dazu REST und eine dokumentierte Herstellerschnittstelle mit Beispielclient. Die beiden Kabinenstationen melden zusätzlich nach EURDEP 2.1 und IRIX und sprechen Modbus TCP, OPC UA auf Anfrage. Kundeneigene Protokolle setzen wir um.

c(NWG) = 2 · ( 2,71 + 4,65 · √B ) / ( ε · p · η · V · t )

Der Faktor zwei ist kein Sicherheitszuschlag, sondern Buchhaltung: Probenahme und Zählung laufen gleichzeitig, der Filter füllt sich also erst während der Messung. Bei gleichbleibender Konzentration liegt die mittlere Aktivität auf dem Filter bei der Hälfte des Endwerts. Wer den Faktor weglässt, bekommt Nachweisgrenzen, die auf dem Papier besser aussehen und im Feld nicht erreicht werden.

Untergrund Vorhergesagt statt angenommen Ein kompaktes Modell — zwei verdeckte Schichten mit 64 und 32 Neuronen — koppelt vier Hauptkomponenten des Spektrums mit Druck, Feuchte, Temperatur und einem Radonstellvertreter. Der mittlere quadratische Fehler der Untergrundschätzung fällt gegenüber einer festen Grundlinie um 35 bis 50 %. Die gemeldeten Werte nach ISO 11929 bleiben klassisch gerechnet.
Absicherung Fünf Prüfungen, bevor das Modell zählt Vollständigkeit der Eingangsgrößen, Verteilungsdrift über einen Kolmogorow-Smirnow-Test, Streubreite über fünfzig Durchläufe, physikalische Schranken und die Bestätigung durch den Vorgesetzten — jede Stufe mit definiertem Rückfall auf die klassische Auswertung, jede Entscheidung im Prüfprotokoll.
Bedienung Eine Oberfläche für alle Geräte 1920 × 1080, Bedienflächen nicht kleiner als 20 mm, mit Handschuh bedienbar. Drei Rollen, elf einzeln vergebbare Rechte, ein Prüfprotokoll für jede Handlung, die ein Ergebnis berührt — und ein Lesezugang für die begutachtende Stelle.
Daten Alles bleibt im Gerät Rohdaten im Zweiminutenraster, Bericht alle zehn Minuten — beides einstellbar; die Kabinenstationen halten zusätzlich einen Ringspeicher über mindestens drei Jahre. Reißt die Verbindung ab, geht nichts verloren — das Gerät trägt nach, sobald sie wieder steht. Der verschlüsselte USB-Stick ist eine Übergabekopie, nie das Original.
Zwei weitere Träger

Messen, wo kein Filter hinkommt

Zwei Geräte messen die Gammastrahlung dort, wo sie entsteht, statt Luft durch einen Filter zu ziehen: eines aus der Luft, eines unter Wasser. Zu beiden liegt noch keine Produktbeschreibung mit belegten Kennwerten vor — die Seiten sagen das ausdrücklich und nennen deshalb keine Nachweisgrenzen.

In der Luft und im Fahrzeug

ENVIRO AIR

Gammaspektrometrie als Drohnenlast, fahrzeuggebunden oder ortsfest — für Übersicht und Kartierung über Fläche.

  • Kartierung von Kontamination, gekoppelt an Ortsdaten
  • Schnelle Lagebeurteilung im Einsatz
  • Detektor frei wählbar, Vielkanalanalysator an Bord
  • Keine Probenahme — kein Ergebnis in Bq/m³

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Unter Wasser

ENVIRO NAUTA

Gammaspektrometrie in situ, in Süß- und Meerwasser, ohne Probenahme an Land.

  • Einsatztiefe bis 100 m
  • Datenhaltung an Bord bis zu 5 Jahre
  • Leistungsaufnahme unter 2 W
  • Detektor frei wählbar, Vielkanalanalysator an Bord

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Die Kennwerte beider Geräte stammen aus dem bisherigen Auftritt und sind nicht gegen ein Datenblatt geprüft.

Stand der Entwicklung

Das ENVIRO GO ist noch nicht gebaut. Die Kabinen der beiden Stationen gibt es in dieser Bauart — sie sind auf den Bildern zu sehen —, die Messketten darin sind noch nicht typgeprüft. Jede Leistungsangabe auf diesen Seiten ist ein Auslegungswert oder ein Erfahrungswert aus vergleichbaren Systemen; Detektorwerte stammen aus den Datenblättern der Bauteilhersteller.

Zu den Normen schreiben wir „Auslegung folgt“ — IEC 60761-1, -2 und -4, IEC 61171, ISO 2889, ISO 18417 und ISO 11929. „Geprüft nach“ steht erst dort, wo die Typprüfung bestanden ist. Wir behaupten keine Konformität, die wir nicht nachgewiesen haben. CE-Kennzeichnung nach EN 61326 und EN 61010 über ein externes Prüfhaus.

Anfrage

Sagen Sie uns, was gemessen werden soll

Für ein belastbares erstes Gespräch genügen vier Angaben: welches Nuklid, welche Nachweisgrenze in welcher Zeit, wo das Gerät stehen soll und in welches Meldesystem die Daten müssen.