ENVIRO Station Aerosol
Eine begehbare Messkabine, die zwei Monate ohne Besuch auskommt: jeden Tag ein frischer Filter aus einem Magazin für sechzig, Alpha, Beta und Gammaspektrometrie am Filter.
Eine Station, die sich selbst versorgt
Das Gebäude ist Teil des Messgeräts. Die Elektronik sieht das Wetter nie — draußen −30 bis +50 °C, drinnen geregelte 5 bis 35 °C.
- Kabine
- ISO 10′ · 2991 × 2438 × 2591 mm
- Masse
- rund 2,6 t
- Durchfluss
- 6,0 m³/h nominal
- Standzeit
- 60 Tage
Fünf Stufen zwischen Außenluft und Ergebnis
Ansaugkopf
Rundum wirkend, mit Lamellen und beheizt, damit Vereisung ihn nicht schließt.
Probenahmestrecke
Über dem Taupunkt beheizt, am tiefsten Punkt ein Kondensatabscheider.
Filter
Rundfilter mit 47 mm Durchmesser aus dem Magazin, mit NFC-Chip.
Gebläse
Geregelt, hält 6,0 m³/h auch dann noch, wenn der Filter zusetzt.
Gaszähler
Volumen bezogen auf 0 °C und 1013 hPa, Sammelwirkungsgrad 0,99.
Alpha und Beta am Filter
PIPS-Detektor mit 1700 mm², 55 keV Alpha und 30 keV Beta, spektral getrennt.
Gammaspektrometrie
Szintillator oder Germanium in einer Bleikammer mit 50 mm Wandstärke, rundum, ausgekleidet mit Kupfer und Zinn.
Aktivitätskonzentration
Je Nuklid in Bq/m³, mit Unsicherheit, Erkennungs- und Nachweisgrenze nach ISO 11929.
Beide Detektoren sitzen am Filter, nicht dahinter. Alpha und Beta werden gezählt, während die Luft weiterströmt; der Gammadetektor blickt aus der Bleikammer auf denselben Filter. So gehören alle drei Ergebnisse zu derselben Probe und derselben Zeitscheibe.
Abb. 1 — Messschrank in der Kabine. Bildschirm auf Augenhöhe, Tastaturauszug darunter.
Abb. 2 — Entwurfsdarstellung des Schranks. Filtermagazin in der Schublade, Detektoren im Sockel.
Radon setzt die eigentliche Grenze
Nicht die Zählstatistik begrenzt die Station, sondern der natürliche Untergrund. Iod-131 strahlt bei 364,489 keV, die stärkste Radonlinie — Blei-214 — bei 351,932 keV. Auf einem Natriumiodid-Detektor kommen beide als ein Peak an, und dieser Peak besteht überwiegend aus Radon.
Abb. 3 — Trennung der beiden Linien bei drei Auflösungen, schematisch. Jede Kurve auf ihr eigenes Maximum bezogen.
| Kompensationsweg | Wie er arbeitet | Belastbarkeit |
|---|---|---|
| Trapezverfahren | Zwei empirische Seitenfenster | schwach am Rand des Auswertefensters |
| Bezug auf Wismut-214 | Ein anderes Nuklid als Bezug | das Gleichgewicht driftet |
| Blei-214 bei 295,2 keV | Dasselbe Nuklid, festes Verhältnis 1,933 | zeitlich unveränderlich |
Wir gehen den dritten Weg. Beide Linien stammen von Blei-214, ihr Intensitätsverhältnis kann daher nicht driften — es ist eine Konstante des Zerfallsschemas und keine Kalibrierung.
Eine Station, zwei Detektoren
Kabine und Luftweg sind in beiden Ausführungen gleich. Alpha und Beta ebenso: derselbe Siliziumdetektor mit 1700 mm², dasselbe Bauteil wie im ENVIRO GO.
Szintillator
- NaI(Tl) 3″ × 3″ mit Photovervielfacher
- Auflösung rund 7 % bei 662 keV
- Ohne Kühlung, sofort messbereit
- Bibliothek mit 10 bis 15 Nukliden
- Geringere Anschlussleistung, einfachere Wartung
Hochreines Germanium
- Koaxiales HPGe, 50 % relative Ausbeute
- 1,90 keV bei 1,33 MeV
- Elektrischer Kühler, kein flüssiger Stickstoff
- Bibliothek mit mehr als 50 Nukliden
- Trennt Linien, die ein Szintillator zusammenzieht
Was die Station noch erkennt
Nach ISO 11929 bei 95 %, bei 6,0 m³/h und einem Radonpegel von 40 Bq/m³.
| Nuklid | S · 1 h | G · 1 h | S · 24 h | G · 24 h |
|---|---|---|---|---|
| Cs-137 | 0,50 Bq/m³ | 0,10 Bq/m³ | 25 mBq/m³ | 5,0 mBq/m³ |
| Cs-134 | 0,44 Bq/m³ | 0,085 Bq/m³ | 22 mBq/m³ | 4,2 mBq/m³ |
| I-131 · am Filter | 0,48 Bq/m³ | 0,092 Bq/m³ | 24 mBq/m³ | 4,6 mBq/m³ |
| Co-60 | 0,52 Bq/m³ | 0,11 Bq/m³ | 26 mBq/m³ | 5,3 mBq/m³ |
| Gesamt-Alpha | 0,40 Bq/m³ | 0,40 Bq/m³ | 20 mBq/m³ | 20 mBq/m³ |
| Gesamt-Beta | 0,60 Bq/m³ | 0,60 Bq/m³ | 30 mBq/m³ | 30 mBq/m³ |
Alpha und Beta sind in beiden Ausführungen gleich. I-131 meint hier den partikelgebundenen Anteil auf dem Filter — für gasförmiges Iod gibt es die Station Iod. Die Werte liegen bewusst innerhalb des Bereichs, den vergleichbare Stationen im Feld zeigen, und nirgends jenseits des besten veröffentlichten Werts.
Takt kauft Zeit, Integration kauft Empfindlichkeit
| Takt | Cs-137, ein Fenster | Wofür er taugt |
|---|---|---|
| 2 Minuten | 3 bis 15 Bq/m³ | Anlagenzustand und Frühwarnung |
| 5 Minuten | 1,7 bis 6 Bq/m³ | Fahnenverfolgung im Ereignis |
| 10 Minuten | 1,2 bis 3 Bq/m³ | der Standardwert für die Meldung |
| 1 Stunde | 0,50 Bq/m³ · Auslegungswert | verschachteltes Fenster, immer mitgerechnet |
| 24 Stunden | 25 mBq/m³ · Auslegungswert | Überwachungsgrenze |
Takt und Integration sind entkoppelt: jeder Bericht führt die verschachtelten Fenster über 10 Minuten, 1 Stunde und 24 Stunden mit. Ein kurzer Takt kauft daher Reaktionszeit, keine Empfindlichkeit. Die Spannen decken die beiden Poisson-Bereiche ab, 1/t und 1/√t; die Ausführung mit Germanium verbessert jede Grenze etwa um den Faktor fünf.
Der Faktor zwei kommt daher, dass Probenahme und Zählung gleichzeitig laufen: der Filter füllt sich erst während der Messung, die mittlere Aktivität auf ihm liegt bei der Hälfte des Endwerts.
Wüstenhitze, alpiner Winter
Die Kabine ist das Gehäuse des Messgeräts. Ein Splitgerät auf dem Dach und ein elektrisches Nachheizregister halten innen 5 bis 35 °C, während draußen −30 bis +50 °C herrschen. Der Ansaugkopf ist beheizt, damit Vereisung ihn nicht schließt; die Probenahmestrecke bleibt über dem Taupunkt, damit nichts auskondensiert.
Die Ausführung mit Germanium ist der Grund, warum die Kabinenluft unter 40 °C bleiben muss: der Kühler ist auf 40 °C Umgebung spezifiziert, nicht auf die 55 °C, die die Elektronik verträgt.
- Außen
- −30 bis +50 °C
- Innen geregelt
- 5 bis 35 °C
- Gründung
- Betonplatte
Abb. 4 — Dieselbe Kabine, zwei Klimazonen. Entwurfsdarstellung.
Wer hineinkommt, und wer davon erfährt
| Bereich | Wie es gelöst ist | Was gemeldet wird |
|---|---|---|
| Tür | Stahl, Dreipunktverriegelung, mechanischer Schlüssel als Rückfall | Zustand im Kopf jeder Bildschirmansicht |
| Zutritt | RFID-Ausweis und PIN an der Tür, rollenbasiert | jeder Zutritt im Prüfprotokoll |
| Türkontakt | Überwachter Reedkontakt mit Sabotagelinie | TÜR OFFEN im Meldestrom |
| Eingriff | Sabotagekontakte an Schrankfront und Dachluke | Alarm, entfernt innerhalb einer Minute |
| Klima | Offene Tür setzt die Klimatisierung aus | Hinweis, wenn länger offen als eingestellt |
Eine unbesetzte Station ist nur so gut wie ihre Tür. Jede Öffnung trägt eine Ausweiskennung und einen Zeitstempel; eine Öffnung außerhalb einer angekündigten Wartung löst Alarm aus. Die Bauteile sind Auslegungsstand und noch nicht ausgewählt.
Ein Bildschirm, vier beantwortete Fragen
Arbeitet sie gerade richtig? Was ist in der Luft? Was ist geschehen, während ich weg war? Was muss ich als Nächstes tun?
Links Position, Resttage und die vierstufige Wechselhilfe. Rechts meldet sich die Station selbst: jede Abgabe an EURDEP, IRIX und N42.42 mit Zeitstempel, dazu der Nachtragsstand nach einer Unterbrechung.
Abb. 5 bis 9 — Bildschirmfotos aus der Stationssoftware. Bediensprache Englisch, Werte beispielhaft, keine Messungen.
Eine halbe Stunde alle zwei Monate
| Arbeit | Abstand | Dauer |
|---|---|---|
| Filtermagazin tauschen | alle 60 Tage | 20 Minuten |
| Prüfstrahler und Energiekalibrierung | selbsttätig, täglich | keine |
| Durchflusskalibrierung gegen Normal | jährlich | 1 Stunde |
| Wirkungsgradkalibrierung am Aufstellort | jährlich | 2 Stunden |
| Wartung der Klimatisierung | jährlich | 1 Stunde |
Die tägliche Prüfstrahlermessung läuft ohne Anwesenheit. Driftet sie aus ihrem Fenster, sagt die Station das im selben Meldestrom wie die Messwerte — das Problem erreicht Sie, bevor die Daten falsch werden.
Was die Ausführungen unterscheidet
| Größe | Station A — S | Station A — G |
|---|---|---|
| Gammadetektor | NaI(Tl) 3″ × 3″, PMT | HPGe, 50 % relative Ausbeute |
| Energieauflösung | rund 7 % bei 662 keV | 1,90 keV bei 1,33 MeV |
| Kühlung | keine | elektrischer Kühler |
| Messbereit | sofort | nach 5 bis 8 h Abkühlzeit |
| Nuklidbibliothek | 10 bis 15 Nuklide | mehr als 50 Nuklide |
| Anschlussleistung | rund 0,9 kVA | rund 1,6 kVA |
| Masse betriebsbereit | rund 2,6 t | rund 2,6 t |
Was beide teilen
geregelt 3 bis 12 m³/h
55 keV Alpha, 30 keV Beta
Magazin für 60, 60 Tage
Niederschlag und Wind, auf dem Dach
Auskleidung aus Kupfer und Zinn
Sammelwirkungsgrad 0,99
externe USV empfohlen
5 bis 35 °C innen geregelt
2991 × 2438 × 2591 mm
Bedienflächen ab 20 mm
N42.42, EURDEP, IRIX, Modbus TCP
Ringspeicher mindestens 3 Jahre
Detektorwerte stammen aus den Datenblättern der Bauteilhersteller. Alle übrigen Angaben sind Auslegungswerte.
Was mitkommt und was dazukommt
Enthalten
- Kabine mit Schrank, vollständig verdrahtet
- Ansaugkopf, Mast und Probenahmestrecke
- Klimatisierung und Heizung
- Wetterstation auf dem Dach
- Filtermagazin mit 60 Filtern
- Werkskalibrierzeugnis
- Wirkungsgradkalibrierung am Aufstellort
- Schnittstellenbeschreibung und Prüfclient
Auf Wunsch
- Germaniumdetektor, Ausführung G
- Ansaugkopf für PM2,5
- Externe unterbrechungsfreie Stromversorgung, empfohlen
- Mobilfunkrouter
- Ersatz-Filtermagazine
- Kaminsonde nach ISO 2889
Die Kabine gibt es, die Messkette darin ist noch nicht typgeprüft. Kabinen dieser Bauart sind gebaut worden und auf den Bildern zu sehen. Jede Leistungsangabe auf dieser Seite 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 und -2, ISO 2889 und ISO 11929. „Geprüft nach“ steht erst dort, wo die Typprüfung bestanden ist. Als Aerosolmessgerät fällt diese Station unter IEC 60761-2; die Iodmessung nach -4 ist Sache der Station Iod. CE-Kennzeichnung nach EN 61326 und EN 61010 über ein externes Prüfhaus.
Aerosol oder Iod — welche Frage stellen Sie?
Ist gasförmiges Iod Ihre Frage, beantwortet sie die Station Iod: Vorfilter, Kartuschenwechsler und Radonabzug sind ihr ganzer Entwurf. Diese Station bleibt, was sie ist — die vollständige Partikelkette, ohne Anbau.
