Sie wollen also weitere Details über das segmentierte Gamma-Scanning erfahren.
Lassen Sie uns zunächst einmal wiederholen was Sie schon wissen sollten – und falls Sie sich hierbei unsicher sind, schauen Sie sich doch (nochmals) den Einsteiger-Kurs an.
Ziel des segmentierten Gamma-Scannings
Es soll die in einem umschlossenen Objekt (z. B. einem 200-L Fass) enthaltenen Gamma-strahlenden Nuklide identifiziert und nach Möglichkeit auch quantifiziert werden. Hierfür wird mit einem geeigneten Detektorsystem die aus dem Objekt austretende Gamma-Strahlung, genauer gesagt das Gamma-Spektrum, gemessen. Das Detektorsystem kann mit einer mechanischen Vorrichtung um das Objekt bewegt werden. Hierdurch kann die Verteilung der aus der Objektoberfläche austretenden Gamma-Strahlung der jeweiligen Radionuklide ermittelt und in Form von Ortsverteilungen (OVTs) visualisiert werden.
Aus den Peakflächen der im Summen-Spektrum bestimmten Radionuklide, die in Zählraten umgerechnet werden, und einem geeigneten Auswertemodell können die Aktivitäten der jeweiligen Radionuklide berechnet werden.
Anmerkung:
Da mit diesem Messverfahren nur die Radionuklide identifiziert werden können, deren ausgesandte (Gamma-)Strahlung auch außerhalb des Objekts gemessen werden können, kann auf der Grundlage dieser Ergebnisse allein nicht davon ausgegangen werden, dass keine weiteren radioaktiven Stoffe im untersuchten Objekt enthalten sein können.
Messverfahren
Es wird zwischen den beiden Messverfahren offene Geometrie und kollimierte Geometrie unterschieden. In beiden Fällen wird ein geeignetes Detektorsystem zusammen mit einem Kollimator, der den Bereich begrenzt, aus dem Strahlung auf den Detektor fallen kann, eingesetzt.
In der Messung in offener Geometrie erfolgt eine Kollimation auf die Objektabmessungen. Der Kollimator dient hier „nur“ der Abschirmung von Gamma-Strahlung, die nicht aus dem Objekt kommt, d. h. aus der Umgebung. Der Detektor „sieht“ somit nur das Objekt. Eine Verbesserung der Aussagekraft der Messdaten wird erreicht, wenn das Objekt während der Messung gedreht wird und der Detektor damit das Objekt von allen Seiten „sieht“.
In der kollimierten Geometrie begrenzt der Kollimator den Sichtbereich auf einen kleinen Aus-schnitt des Objekts. Durch abrastern (scannen) der gesamten Objektoberfläche kann ermittelt wer-den, an welcher Stelle Gamma-Strahlung aus der Oberfläche des Objekts austritt. Dies erfordert eine mechanische Vorrichtung, welche die entsprechenden Positionierungen des Detektors und des Objekts zueinander ermöglicht.
Zusammenfassung
Unter segmentiertem Gamma-Scanning (oftmals abgekürzt als SGS) versteht man ein spezielles Verfahren zur Gewinnung von Messdaten mittels Gamma-Spektrometrie. Eingesetzt wird das Verfahren in der Regel bei großvolumigen Objekten mit radioaktivem Inhalt, wie zum Beispiel 200-L Abfallgebinden. Mit Hilfe der Messdaten können die im Objekt enthaltenen (Gamma-strahlenden) radioaktiven Nuklide identifiziert und ihre Aktivitäten und Nuklid-Massen mit geeigneten Auswerteverfahren bestimmt werden. In der Messung wird die Oberfläche des Objekts mit einem geeigneten kollimierten Detektor abgerastert (d. h. gescannt), für jede Position das Gamma-Spektrum gemessen und abgespeichert. Detektor, Kollimator und mechanische Vorrichtung, welche die Bewegung des Objekts und/oder des kollimierten Detektors übernimmt, werden als segmentierter Gamma-Scanner bezeichnet.
Die für jede Messposition abgespeicherten Gamma-Spektren können zu einem Summenspektrum aufaddiert und hieraus die im Objekt enthaltenen Radionuklide anhand ihrer charakteristischen Linien bestimmt werden. Zusätzlich kann für jede gemessene Position die Nettopeakfläche einer charakteristischen Linie eines Radionuklids ermittelt und in einem Diagramm, dessen Achsen dem Bewegungsablauf der Messung entsprechen, in einer Falschfarbendarstellung visualisiert werden.
Die beiden Abbildungen zeigen die resultierenden Ortsverteilungen aus einem Multi-Rotations-Scan an einem 200-L Abfallgebinde für die beiden Nuklide 241Am und 228Ac. Jeweils waagerecht aufgetragen sind die Winkelpositionen, vertikal die Höhenposition des Behälters. Aus den beiden Abbildungen ist sofort ersichtlich, dass die Aktivitäten in den Behältern nicht homogen verteilt sind und sich an unterschiedlichen Positionen im Behälter befinden.
Aus der Ortsverteilung für 241Am wird auch ersichtlich, dass der Behälter bis oben hin befüllt sein sollte, da das Radionuklid knapp unterhalb der maximal möglichen Füllhöhe des Behälters bei 760 mm nachgewiesen wird. Außerdem kann aus den Ortsverteilungen abgeleitet werden, dass die beiden Radionuklide auf sehr kleine Volumina in der Abfallmatrix beschränkt sind. Bei 241Am könnte es sich um zwei Quellen oder aber um eine Quelle mit einem (schmalen) absorbierenden Teil zwischen der Quelle und dem Detektor bei einem Drehwinkel von ca. 60° handeln.
Zahlreiche weitere Informationen lassen sich auf ähnliche Weise aus den Ortsverteilungen der verschiedenen detektierten Radionuklide und ihren charakteristischen Linien ableiten.
Sind Sie bereit?
Mit den nachfolgenden Fragen können Sie feststellen, ob Sie bereits über ausreichend Wissen für den Abschnitt „Fortgeschrittene“ verfügen, um diesen Abschnitt möglichst gewinnbringend für Sie verfolgen zu können. Falls Sie die Fragen nicht korrekt beantworten können oder sich unsicher sind, dann empfehlen wir Ihnen sich zuerst den Einsteiger-Kurs zum Thema segmentiertes Gamma-Scanning durchzulesen. Sie können aber auch die Fragen überspringen und gleich mit dem ersten Thema des Fortgeschrittenen-Kurses, dem Aufbau eines segmentierten Gamma-Scanners, beginnen. Mit Beantwortung der letzten Frage werden Sie ebenfalls auf diese Seite weitergeleitet.