Dosisleistungsmessgerät simulieren, Energie- und Winkelabhängigkeit verstehen

[Zebba]

Moin zusammen!

Ich verbringe einen Teil meiner Freizeit mit der Schulungen im Bereich CBRN. Hierfür hat gibt es einen Satz an geeigneten Messgeräten. Um nun den Umgang mit diesen Geräten zu schulen, wäre die logische Schlussfolgerung, dass man eine geeignete Strahlenquelle auftreibt und die im Rahmen der zulässigen Werte, unter Aufsicht, ... verwendet. In der Theorie ist das ganz fein, allerdings spricht der Dienstherr gleichzeitig ein Verbot aus, dass wir reale Strahlenquellen, die geeignet wären, nicht benutzen dürfen. Insofern gibt es hier bei der Vermittlung von Fähigkeiten eine gewisse Lücke, die es zu schließen gilt.

Daher habe ich einige Zeit darauf verwendet mit Hilfe einer einfachen Webseite grob dahin zu kommen, dass man zwar nicht das eigentliche Gerät in der Hand hält, aber zumindest etwas, was so ähnlich aussieht, auf dem Smartphone hat. Natürlich ist das keine 100% genaue Lösung, da das ganze unter der Genauigkeit von Positionssignalen leidet. Sei es drum. Für das grobe handling und das Sammeln einiger Erfahrungen wird es ausreichend sein.

Nun stellt sich mir die Frage, wie ich hier die Auswirkung der Richtung hinzufüge. Es lässt sich ausreichend genau feststellen, ob man in Richtung der virtuellen Strahlenquelle blickt oder nicht, Insofern sind die Daten dafür vorhanden. Zu dem realen Messgerät liegt mir auch die Energie- und Winkelabhängigkeit in Form zweier Diagramme vor, je eins für die vertikale und horizontale Abhängigkeit.
Da aus dem eigentlichen 3D-Problem durch die Simulation nur noch ein 2D-Problem vorliegt, kann ich erstmal ruhigen Gewissens den vertikalen Einfluss ignorieren.

Wie ließt man nun so ein Diagramm?
Die x-Achse ist mit "mittlere Energie in keV" beschriftet. Je größer also die Energie (und damit im Umkehrschluss die Strahlung (?)), desto weiter rechts befinde ich mich im Diagramm.
Die y-Achse ist mit "F-Wert" beschriftet. Der Wertebereich liegt hier zwischen +0,3 und -0,3.
Fener sind drei Datenreihen aufgetragen: 0°, +60° und -60°. Dass die Punkte nicht annähernd symmetrisch verteilt sind um die 0° Linie erschließt sich mir noch. Hier gehe ich davon aus, dass die Konstruktion nicht symmetrisch ist.
Aber was mache ich nun mit diesem F-Wert? Was kann ich damit ggf. korrigieren?

Der Berechnungsablauf ist relativ trivial: mit Auswahl der Radionuklids und der Aktivität kommt zusammen mit der passenden Dosisleistungskonstante und dem Abstand zur virtuellen Quelle eine Dosis raus. Wo setzt man mit F hier an?

Da das Hilfsmittel eh unter Ungenauigkeiten durch die Positionsdaten leidet, würde ich im Zweifel auch eine wesentlich vereinfachte Korrektur des Anzeigewertes in Relation zum Winkel in Betracht ziehen. Wenn ich eine Eintrittsöffnung von rund 2cm habe und ein maximaler Messwinkel von 60° links und rechts gegen ist, lässt sich das ja durchaus reduzieren. Ich bin mir allerdings unschlüssig, ob linear oder exponentiell. Das wäre vermutlich mein Plan B.

zebba

[Henri]

Hallo Zebba,

erst einmal herzlich willkommen hier im Forum!

Kannst Du vielleicht mal Fotos bzw. das Diagramm anhängen? So ganz habe ich's noch nicht verstanden.

Es gibt ja auch fertige Simulationssysteme z.B. für den Automess oder Kontamaten zu kaufen. Die kosten allerdings ein bißchen was.

Natürlich haben wir dafür schon den passenden thread 

https://www.geigerzaehlerforum.de/index.php/topic,702.0.html

Viele Grüße!

Henri

[NoLi]

Moin zusammen!

Ich verbringe einen Teil meiner Freizeit mit der Schulungen im Bereich CBRN. Hierfür hat gibt es einen Satz an geeigneten Messgeräten. Um nun den Umgang mit diesen Geräten zu schulen, wäre die logische Schlussfolgerung, dass man eine geeignete Strahlenquelle auftreibt und die im Rahmen der zulässigen Werte, unter Aufsicht, ... verwendet. In der Theorie ist das ganz fein, allerdings spricht der Dienstherr gleichzeitig ein Verbot aus, dass wir reale Strahlenquellen, die geeignet wären, nicht benutzen dürfen. Insofern gibt es hier bei der Vermittlung von Fähigkeiten eine gewisse Lücke, die es zu schließen gilt.
...

Moin und ein Willkommen auch von mir.

Schulungen im CBRN-Bereich...das kommt mir bekannt vor
Ich bin immer noch aktiv in einem ABC-Zug der Stadt-Feuerwehr, in einem Strahlenschutzzug des Landkreises sowie Dozent an einer Uni-Strahlenschutzschulungsstätte.

Mal ein paar Fragen:
- bist Du auch in einer entsprechenden Organisation tätig?
- in welchem Bereich machst Du deine Schulungen und bei welchen Organisationen?
- wie sieht denn der Satz geeigneter Messgeräte aus (Gerätetypen, Anzahl)?
- wer ist denn der verbotsaussprechende Dienstherr (Behörde?)?

Vielleicht gibt es eine Lösung für lernorientierten Einsatz des vorhandenen Equipments im Rahmen der geltenden Strahlenschutzvorschriften, bis eine geeignete Simulationssoftware bereit steht.

Norbert

[Zebba]

Moin zusammen!

Danke für das herzliche Willkommen!

Ich habe auf einer Fortbildung vor einigen Wochen ein Simulationsgerät auf Ultraschal-Basis gesehen. Da dies zum einen störanfällig ist (man spreche in die grobe Richtung) und auch nur über überschaubare Distanzen geht, scheidet das aus. Das genügt leider nicht den Ansprüchen, die ich an Schulungen in diesem Bereich habe.

Ja, ich bin in der Zivilschutz-Organisation des Bundes mit diesen blauen Fahrzeugen tätig Mein Aufgabengebiet umfasst hier die Schulung im Umgang mit Messtechnik sowie der Schutzausstattung un den entsprechenden Verfahren in Bezug auf Dekontamination.
Das Verbot zur Nutzung der 1 mSv/Jahr für den Bereich der Ausbildung spricht entsprechend der Dienstherr aus.
Wir halten einen RN-Messsatz bestehend aus 2 Dosisleistungsmessgeräten mit Teleskoplanze, 2 Kontaminationsnachweisgeräte sowie 8 Alarmdosimeter vor.

Während es ein leichtes ist, mit den Kontaminationsnachweisgeräten ein Anschlagen der Messtechnik zu erreichen (Uranglas eignet sich hierfür ausreichend gut), ist das mit den Dosisleistungsmessgeräten und den Alarmdosimetern entsprechend schwerer. Ziel ist es daher diese beiden Gerätetypen abzubilden. Darüberhinaus kommt dann noch die dritte Komponente dazu: die gesamte Dosis, egal, ob gemessen unter den Winkelbeschränkungen oder nicht.

Um anschaulich den Teilnehmern zu erklären, wie man vom Lkw gefallene Strahlenquellen überhaupt finden kann (bei 70 km/h), fallen Ersatzstrahler ohne eine entsprechende Qualifikation wohl eh grundsätzlich aus. Und dann gibt es da noch das genannte Verbot.

Neben dem vorhandenen Uranglas in verschiedenen Größen und einem Kuperschlacke-Stein, sind mir die anderen gängigen Alternativen wie Glühstrümpfe bekannt. Ich liebäugel noch mit einem Bündel WT-20, bin mir aber noch uneins, was für Reichweiten damit erzielt werden könnten.

Im Anhang gibt es eine etwas angepasste Variante des besagten Energie- und Winkelabhängigkeits-Diagramm. Hier soll sich ja niemand an 1:1 Kopien stören, die man einfach so veröffentlicht. Zum groben Verständnis sollte es wohl reichen. Das Original befindet sich in der Dokumentation des Herstellers. Die habe ich so aber nicht frei im Internet gefunden. In blau die Linie für 0°. Die orangenen und gelben Punkte sind bei 60°.

Zebba

[Henri]

Aus welcher Ecke kommt ihr denn? Eventuell könnte man zum Üben auch mal einen Ausflug in ehemalige Gebiete der WISMUT machen. Z.B.

http://www.opengeiger.de/MessfestSorge.pdf

Dort finden sich auf manchen Wiesen Uranerze, die mit etlichen µSv/h vor sich hin strahlen.

Die Reichweite selbst einer ganzen Schachtel WT-40 Elektroden beträgt nur wenige cm. Mit einem Teletektor ist das schon eine Aufgabe, sie zu finden, wenn sie versteckt ist, und das Alarmdosimeter dürfte es völlig kalt lassen.

Wenn man sich mal die Unfallberichte der IAEA durchliest, z.B. https://www.iaea.org/publications/15207/the-radiological-incident-in-hueypoxtla

stellt man fest, dass relevante Strahlenfelder (in diesem Falle von einer Co-60 Quelle aus einer gestohlenen Radiotherapievorrichtung) durchaus auch aus mehr als 100 m Entfernung nachgewiesen werden können. Und für euch geht es ja auch darum, Grenzen für eine Absperrung zu definieren. So was will man mit einem echten Strahler nicht wirklich üben.


Die Amateurfunker hier spielen doch so gerne "Fuchsjagd", also Auffinden versteckter Sender mit einer Peilvorrichtung. Ich könnte mir vorstellen, dass man mit Funk geringer Reichweite (z.B. BlueTooth) sich eine ganz brauchbare Simulation bauen könnte. Durch die Peilantenne wäre dann auch die Richtungsabhängigkeit gegeben.

Oder man nimmt getaktetes Infrarot-Licht, das diffus abgestrahlt wird. Das ist unsichtbar, die Lichtstärke nimmt wie bei einem Punktstrahler im Quadrat mit der Entfernung ab, und durch die Taktung ist es unempfindlich gegen Tageslicht.

Eine tolle Bastel-Spielwiese ist das jedenfalls, wenn man Spaß an Elektronik hat.

Viele Grüße!

Henri

[Henri]

Im Anhang gibt es eine etwas angepasste Variante des besagten Energie- und Winkelabhängigkeits-Diagramm. Hier soll sich ja niemand an 1:1 Kopien stören, die man einfach so veröffentlicht. Zum groben Verständnis sollte es wohl reichen. Das Original befindet sich in der Dokumentation des Herstellers. Die habe ich so aber nicht frei im Internet gefunden. In blau die Linie für 0°. Die orangenen und gelben Punkte sind bei 60°.

Also, laut Skalenbeschriftung dürfte die blaue Kurve die der Energieabhängigkeit sein.
Für die rechnerische Anwendung des "F-Werts" müsstest Du zuerst das strahlende Nuklid mit einem Spektrometer oder Anhand von Transportunterlagen etc. bestimmen. Dann müsstest Du herausfinden, welche Energie die emittierte Gammastrahlung dieses Nuklids hat (bei mehreren Energien wird es dann schon schwierig). Diese Energie suchst Du auf der X-Achse und liest dazu den F-Wert ab. Hast Du Cs-137, emittiert dieses Gammastrahlung von 661 keV. An dieser Stelle der X-Achse beträgt der F-Wert Null, man muss also nichts korrigieren, da das Gerät werksseitig auf Cs-137 kalibriert ist. Hast Du aber Am-241 mit ca. 50 keV, beträgt der F-Wert 0,9. Das heißt, das Zählrohr bewertet die Strahlung um 10% zu niedrig, es zeigt nur das 0,9-fache der tatsächlichen Dosisleistung an. Du müsstest den angezeigten Wert also durch 0,9 teilen und bekommst dann die wahre Dosisleistung. Bei einem Nuklid, das bei 1000 keV emittiert, beträgt der F-Wert 1,3. Das Gerät zeigt also das 1,3-fache der tatsächlichen Dosisleistung an. Man müsste den Anzeigewert durch 1,3 teilen, um auf den wahren Wert zu kommen.

Allerdings ist das für die Praxis wenig relevant, da die Abweichungen im eichfähigen Energiebereich im Rahmen dessen liegen, was als zulässig betrachtet wird. Wenn Dein Gerät einen zugelassenen Energiebereich von 50 keV bis 1000 keV hat, brauchst Du bei allen Nukliden, die in diesem Energiebereich strahlen, nichts umzurechnen, denn das Anzeigeergebnis ist im Bereich der zulässigen Messfehlergrenzen. Und hast Du Nuklide, die außerhalb dieses Bereichs strahlen, darfst Du das Gerät nicht verwenden. Bei Energien unter dem zulässigen Bereich wird in der Regel zu wenig bis gar nichts angezeigt (ein Problem bei Röntgenstrahlung), und bei Energien über dem zulässigen Bereich wird in der Regel zu viel angezeigt, was allerdings vom Strahlenschutz her nicht bedenklich ist.



Für die horizontale Winkelabhängigkeit fehlt die Skalenbeschriftung (X-Achse: Winkel, Y-Achse: Faktor), aber häufig wird diese in einem Kreisdiagramm dargestellt und  die Kurve der Winkelabhängigkeit beschreibt dann meist grob einen "Hügel": bei Einfall in Vorzugsrichtung (also bei Handgeräten meist direkt von vorne, beim Teletektor von der Seite bei Gamma-Messung) ist die Empfindlichkeit am größten, und je mehr der Winkel davon abweicht, desto geringer wird sie. Beim Überschreiten des vom Hersteller angegebenen Winkelbereichs befindet sich der Anzeigewert dann nicht mehr im Bereich der zulässigen Messfehlergrenzen.

Genau wie bei der Energieabhängigkeit kann man auch bei der Winkelabhängigkeit dem Diagramm einen vom Winkel abhängigen Faktor entnehmen, durch den man das angezeigte Ergebnis teilen muss, um die wahre Dosisleistung zu erhalten.

Mit WT-40 Elektroden dürfte sich das nicht so gut darstellen lassen, weil diese ja kein Punktstrahler sind und man in einer Entfernung zum Messgerät, wo diese anfangen, sich wie ein Punktstrahler zu verhalten, wegen der sehr geringen Aktivität schon lange nichts mehr messen kann. Und nur bei (zumindest näherungweisen) Punktstrahlern wirkt sich die Winkelabhängigkeit deutlich aus.
Da könnte man vielleicht eher einen kleinen Torbernit-Kristall aus dem Mineralienhandel für "missbrauchen", wenn der Dienstherr das erlaubt.

[NoLi]

Gemäß gültiger Strahlenschutzverordnung kann man, von der Aufsichtsbehörde genehmigungsfrei, zu Ausbildungszwecken Uran-/Thorium-Mineralien benutzen.

https://www.gesetze-im-internet.de/strlschv_2018/anlage_3.html :

"Verordnung zum Schutz vor der schädlichen Wirkung ionisierender Strahlung (Strahlenschutzverordnung - StrlSchV)
Anlage 3 (zu den §§ 5, 6, 7, 8, 9, 14, 82, 96)
Genehmigungsfreie Tätigkeiten
(Fundstelle: BGBl. I 2018, 2106 - 2107)

Teil B:
Genehmigungsfrei nach § 5 Absatz 1 ist

8.    der Umgang mit natürlichen radioaktiven Stoffen zum Zwecke der Nutzung der Radioaktivität zu Lehr- und Ausbildungszwecken, wenn die Ortsdosisleistung des jeweiligen Stoffes 1 Mikrosievert durch Stunde in 0,1 Meter Abstand von der berührbaren Oberfläche nicht überschreitet, oder..."

Mit solchen Mineralien lassen sich Übungen zu Abstand, Abschirmung und Aufenthaltszeit (Dosis) und auch zur Winkelabhängigkeit kleinräumig realisieren.

Bliebe nur das (unverständliche) Verbot des Dienstherrn (Innenministerium oder organisationsinterner Vorgesetzter?).
Bei uns innerhalb der Feuerwehr gilt gemäß der DV-500 die 1 mSv/a Grenze für Ausbildung, ohne Einschränkung. Und obwohl wir in unserer Abteilung für die Ausbildung u.a. eine Cs-137 Quelle mit rund 220 MBq haben, bleiben wir effektiv weit darunter (in der Regel um den Faktor >100).

Norbert

[DG0MG]

Die Amateurfunker hier spielen doch so gerne "Fuchsjagd"

Das sind FUNKAMATEURE! (Kleiner, aber wichtiger Unterschied!)

Das Verbot zur Nutzung der 1 mSv/Jahr für den Bereich der Ausbildung spricht entsprechend der Dienstherr aus.

Für mich als Außenstehender hat das etwas von: Erlangen der Schaltberechtigung oder Fachkenntnis an Mittel- oder Hochspannungsanlagen (Erdung, Kurzschließen, Meldung, PSA), aber geübt wird nur an Schaltungen mit Flachbatterien als Spannungsversorgung.

[NoLi]

Die Amateurfunker hier spielen doch so gerne "Fuchsjagd"

Das sind FUNKAMATEURE! (Kleiner, aber wichtiger Unterschied!)
...

Öhh, worin liegt denn der Unterschied?

Norbert

[DG0MG]

Im Gesetz über den Amateurfunk von 1949 ist definiert, wer Funkamateur ist.

Hauptsächlich, wer eine Prüfung bei der "Post", beim BAPT, bei der RegTP, der Bundesnetzagentur gemacht hat, also vor der Behörde Kenntnisse in Technik, Betriebstechnik und rechtlichen Vorschriften nachgewiesen hat, nebst einigen weiteren Bedingungen. Demzufolge ist jeder andere Hobbyist, bei dem eine dieser Bedingungen nicht zutrifft, KEIN Funkamateur. Für den gilt dann die Bezeichnung "Amateurfunker".

Das ist ungefähr so, wie unter Jägern ein Wilderer auch nicht "Jäger" genannt werden wird, obwohl er natürlich auch "auf die Jagd geht". Wobei der Vergleich hinkt, denn ein "Amateurfunker" tut nichts Illegales. Er kann CB-Funk, PMR-Funk, LPD-Funk betreiben.

[Henri]

Das sind FUNKAMATEURE! (Kleiner, aber wichtiger Unterschied!)

  Oha! Voll ins Fettnäpfchen getreten! 

[Henri]

Schau mal hier:

http://www.erkunder-simulation.de

Unter dem Reiter "Technik" ist zu lesen:

Zukünftige Entwicklung

Die Erkunder-Simulation wird in ehrenamtlicher Arbeit ständig weiterentwickelt. Derzeit liegt der Schwerpunkt in zwei großen Gebieten:

(...)

Dosisleistungsmesser-Simulation

Dosisleistungsmessgeräte gehören zu den wichtigsten Einsatzmitteln des Strahlenschutzes. In den nächsten Monaten soll eine Simulation für handgehaltene Dosisleistungsmessgeräte entwickelt werden.

Vielleicht lohnt es sich, die Leute mal anzuschreiben, wie weit sie gekommen sind?

[NoLi]

Schau mal hier:

http://www.erkunder-simulation.de
...

Diese Seite existiert schon etliche Jahre. Es wurde mal in einem anderen Artikel ein Probegerät vorgestellt, aber das hat sich wohl nicht durchgesetzt bzw. bewährt.

Norbert