Radiometrie: Messen, Steuern, Regeln mit ionisierender Strahlung

1 Was sind radiometrische Einrichtungen?

Die Füllstände in Vorratsbehältern von bestimmten Stoffen wie z. B. flüssigem Glas, Kohlenstaub, heißer Asche oder aggressiven Säuren und Laugen können mit herkömmlichen Füllstandsmessgeräten schlecht oder gar nicht gemessen werden. In diesen Fällen bedient man sich oft der Methode der radiometrischen Messung. Dabei handelt es sich um Messgeräte, die sich die Durchdringungseigenschaft ionisierender Strahlung zu Nutze machen. Das Prinzip ist einfach: auf der einen Seite eines Vorratsbehälters wird z. B. ein Gammastrahler wie Kobald-60 oder Cäesium-137 angebracht. Die vom Strahler ausgesandte Gammastrahlung durchstrahlt den Vorratsbehälter und trifft auf der gegenüberliegenden Seite auf Detektoren. Diese messen entweder wie viel Strahlung dort ankommt oder in welcher Höhe des Behälters noch Strahlung ankommt, was vom Füllstand im Behälter abhängt. Entsprechend kalibriert hat man so eine sehr wirkungsvolle und weitgehend störungsfreie Füllstandsmesseinrichtung. Die verwendeten Aktivitäten liegen in der Größenordnung bis zu einigen GBq. Messeinrichtungen dieser Art können auch als Durchflussmesseinrichtungen, als Flächengewichtsmesseinrichtung oder als Feuchtegehaltmesseinrichtung konzipiert werden. Dann sind Strahler und Detektor z. B. um eine Rohrleitung herum angebracht. Diese Geräte können aber auch verwendet werden, wenn z. B. die Schütthöhe von Materialien auf Fließ- oder Förderbändern kontrolliert werden soll.

2 Welche Schutzmaßnahmen sind bei der Verwendung von Füllstandsmesseinrichtungen zu beachten?

Bei diesen umschlossenen Strahlenquellen ist der Strahler selbst fest in der Abschirmung verankert. Ein ungewollter Austritt von Strahlung kann praktisch nur dann in die Richtung der Austrittsöffnung auftreten, wenn der ganze Strahlerhalter aus seiner Verankerung gerissen worden ist, was aufgrund der stabilen Konstruktion sehr unwahrscheinlich ist. Eine Überwachung der in solchen betrieblichen Bereichen tätigen Personen als beruflich strahlenexponierte Personen ist im Allgemeinen nicht erforderlich. Die umschlossenen radioaktiven Stoffe sind mindestens alle drei Jahre durch einen behördlich bestimmten Sachverständigen auf Dichtheit zu prüfen.

3 Sind bei radiometrischen Einrichtungen eine Genehmigung und ein Strahlenschutzbeauftragter erforderlich?

Für die meisten dieser Anwendungen sind eine Genehmigung und damit auch ein Strahlenschutzbeauftragter erforderlich. Dieser hat zum Beispiel im Falle einer Füllstandsmesseinrichtung dafür Sorge zu tragen, dass keine Personen in einen solchen Behälter gelangen können, solange nicht der Strahler in eine abgeschirmte Position gebracht wurde (mittels Schlüsselschalter zu bewerkstelligen).

4 Was ist eine radiometrische Dicken- oder eine Schichtdickenmesseinrichtung?

Bei der Herstellung von Endlosbahnen - seien diese aus Stoff, Papier, Blech, Kunststoff oder sonstigen Materialien - muss oft die Materialdicke beim Herstellungsprozess kontinuierlich überwacht und gegebenenfalls die Dickeneinstellung gesteuert werden. Diese Messaufgabe lässt sich bei laufenden Bahnen ohne Berührung des Materials oft nur mittels ionisierender Strahlen zuverlässig bewerkstelligen. Daher kommen in vielen dieser Fertigungsbetriebe Dickenmessgeräte zum Einsatz. Je nach Messanforderung ist die Ausführung dieser Dickenmessgeräte mit umschlossenen radioaktiven Quellen oder mit Röntgengeräten möglich.
In vielen galvanischen Betrieben, aber auch in anderen Fertigungsbetrieben, wird die Schichtdicke von aufgebrachten Oberflächenvergütungen mittels Schichtdickenmessgeräten überprüft. Bei diesen Geräten handelt es sich um spezielle Röntgengeräte, die über die rückgestreute Röntgenstrahlung die Schichtdicke und je nach Ausführung gleichzeitig auch die Zusammensetzung der Oberflächenschicht messen können.
Es kommen auch Geräte mit Betastrahlern zum Einsatz, die ebenfalls die rückgestreute Strahlung messen.

5 Was ist bei radiometrischen Dicken- oder eine Schichtdickenmesseinrichtungen zu beachten?

In den meisten Fällen sind eine Genehmigung und ein Strahlenschutzbeauftragter erforderlich. Bei offener Strahlführung ist durch bauliche Maßnahmen eine Gefährdung auszuschließen. Bei Röntgengeräten gilt die Forderung nach regelmäßigen Sachverständigenprüfungen (alle fünf Jahre). Ortsfeste Geräte dieser Art sind oft als Vollschutzgeräte ausgeführt, so dass außer der regelmäßigen Sachverständigenprüfung alle fünf Jahre keine weiteren Strahlenschutzmaßnahmen erforderlich sind.
Bei den Dicken- oder Schichtdickenmessanlagen ist es – fast immer – nicht erforderlich, dass die Mitarbeiter dosimetrisch überwacht werden müssen. Die emittierte Streustrahlung führt bei bestimmungsgemäßem Gebrauch normalerweise nicht zu Dosen oberhalb von 1 mSv.