Pottasche: Katastrophenschutz-Kalibrierung

[katze]

Hi,
der russische Bella-Geigerzähler misst ja folgendermassen:
Es werden so etwa 40s lang Impulse im Display aufsummiert, danach wird eine Kommastelle eingeblendet (aus zB 21 counts werden 0,21µSv/h) und das "Ergebnis" bleibt wiederum für 40s eingeblendet.

Ich habe 15 Einzelmessungen ohne Pottasche gemacht, da kam ich auf einen Durchschnitt von 0,1773µSv/h

Dann habe ich 15 Einzelmessungen mit der Müller's Pottasche (das Zählrohr des Bella so nahe an dem Tütchen wie möglich) und erhielt 0,17466µSv/h.

Da lässt sich also nichts nachweisen, ich denke selbst wenn man sehr lange misst (was nicht praktikabel ist) käme kaum ein Unterschied zustande.

Was ich dann gemacht habe, würde ich nicht jedem zumuten wollen, der nicht ein bisschen technikaffin ist:

Ich habe das Gehäuse geöffnet und die Messung mit der Pottasche (15 Messungen, Tütchen so nahe am Zählrohr wie möglich) wiederholt und kam dabei auf einen Durchschnitt von 0,202µSv/h.

Es ergibt sich eine Differenz (zur ersten Messung) von 0,02467µSv/h und damit ein Wert von 8,2233µSv/h für eine Messung an 400Bq/cm².

Es sieht also so aus, als würden die Betas der Pottasche komplett vom Gehäuse des Bella abgeschirmt. Man müsste da wohl das Gehäuse aufsägen, so dass das Zählrohr offenliegt.

Noch eine Anmerkung: In dem Geigerzähler gibt es ein Potentiometer für die Einstellung der Dauer einer Messung (die oben genannten 40s). Je nachdem was dort eingestellt ist bekommt man natürlich andere Ergebnisse. Weiterhin kann es sein - so ist es mir ergangen - dass das Poti schon am Anschlag ist, und man trotzdem keine korrekte Messdauer festlegen kann.

LG, katze

EDIT: Damit alles korrekt ist, hätte ich die Leermessung ebenfalls mit geöffnetem Gehäuse wiederholen müssen. Aber da hatte ich den Bella schon wieder zusammengeschraubt, als mir das einfiel..

[NoLi]

So, es ist vollbracht.    

Ich habe heute zwei Kontaminationsmonitore, ein LB-124 Scint (170 cm²-Detektor) und ein FHT 111 M-A (166 cm²-Detektor), mit zwei Sr-90/Y-90 Standardpräparaten (Durchmesser 6 cm, hintereinander liegend, Gesamtaktivität aktuell 720 Bq) kalibriert und die OSTMANN-Pottasche 15g im Originaltütchen vermessen:

"Aktive Fläche" des Tütchen: 12,5 x 5 cm = 62,5 cm².
Scheinbare Oberflächenaktivität des Tütchens: 74 Bq; dividiert durch 62,5 cm² = 1,18 Bq/cm² = ~ 1,2 Bq/cm².

Gruß
Norbert

[katze]

Hi und herzlichen Dank, Norbert

Ich habe heute meinen alten Radex 1503 herausgekramt und Messungen an "Müller's" und "Ostmann" Pottasche gemacht.

Das Messprinzip des 1503 ist etwas anders als das von Norbert für den 1703 beschriebene. Es dauert einer der 4 Messzyklen (bis das Quadrat alle seine Seiten hat) 40 Sekunden, nicht 27. Es ist ja auch nur ein Zählrohr drin.

Es wurden jeweils 4 komplette Zyklen (jede a 4 * 40s, also insgesamt 4 * 160s) durchgeführt.

Müller's:

Nullratenbestimmung: 0.19µSv/h
Mit Pottasche: 0.355µSv/h

Delta: 0.165µSv/h, 1.2Bq/cm² angenommen:

=> Anzeige 55µSv/h bei 400Bq/cm²

Dieser Wert passt so schön zu den 53µSv/h von Norbert, dass man ihn denke ich verwenden kann.

Das "Problem" kommt mit den Ostmann-Päckchen:

Ostmann:

Nullratenbestimmung: 0.1875µSv/h
Mit Pottasche: 0.3225µSv/h

Delta: 0.135µSv/h, 1.18Bq/cm² angenommen:

=> Anzeige 45.8µSv/h bei 400Bq/cm²

Ostmann wiederholt:

Nullratenbestimmung: 0.195µSv/h
Mit Pottasche: 0.3225µSv/h

Delta: 0.1275µSv/h, 1.2Bq/cm² angenommen:

=> Anzeige 42.5µSv/h bei 400Bq/cm²

Eigentlich hätte ich erwartet, dass ich damit auch in die Nähe der 50-55µSv/h komme, für die 400Bq/cm².

LG, katze

[NoLi]

Hallo Katze.

Ich kann mir vorstellen, dass es am unterschiedlichen Verpackungsmaterial (Dichte, Flächengewicht) der Pottasche liegt. Durch das gefühlt etwas dichtere Material bei Ostmann wird das Energiespektrum der emittierten Betas zu niederen Energien hin verschoben (die Betas werden beim Durchgang durch dichteres Material in ihrer Energie geschwächt). Und da Beta-Zerfallsspektren ja keine diskreten Energielinien besitzen, sondern ein Energiekontinuum aufweisen, werden beim Durchgang der Teilchen durch Materie die schwachenergetischen mehr absorbiert und die mittel-/höherenergetischen in der Durchdringungsfähigkeit geschwächt.

Nun weist das SBM-20-1 laut Datenblatt von Zählrohr- und Geräteherstellern Betastrahlung ab 0,5 MeV nach, was umgerechnet in Flächengewicht einer Zählrohrwandung von ca. 40 mg/cm² entspricht. Die Großflächendetektoren haben Detektorfolienfenster von ca. 0,5 mg/cm², weisen dementsprechend auch die Betas < 0,5 MeV bis herunter zu ca. 0,2 MeV ohne signifikante Verluste nach (daher die Übereinstimmung bei der Überprüfung der Oberflächenemission von Müller`s und Ostmann mit den Kontaminationsmessgeräten LB-124 Scint und FHT-111 M).

Es werden bei Ostmann vom SBM-20-1 und somit beim RADEX RD-1503 wahrscheinlich schlichtweg einige mehr durch die Verpackung geschwächte Betas zu < 0,5 MeV "verschoben" und dadurch von der Zählrohrwandung absorbiert als bei Müller`s Verpackung.

Gruß
Norbert


Noch ne Möglichkeit für die Diskrepanz ist mir eingefallen:

Hast Du vielleicht viel Luft drin? Also nicht Du, sondern dein Ostmann-Tütchen...  . Dieses Luftpolster könnte bewirken, dass Du einen leicht größeren Abstand zur Pottasche hast und dadurch eine leicht geringere Zählrate (die Abweichungen der Ergebnisse von beiden Herstellern sind ja nicht groß, nur etwa 10%).

Gruß
Norbert

[DG0MG]

GammaScout Rechargeable (Modell 2019).
Nettorate 0,181 cps (entspricht einer spez. Oberflächenaktivität von 1,2 Bq/cm²); folglich entsprechen 60 cps einer Oberflächenaktivität von ~ 400 Bq/cm².

Das ist interessant, weil man jetzt mal vergleichen kann. Ich habe den Müller Lehrtechnik MR9511 vom Dachboden geholt. Dieser hat ebenfalls ein LND712-Zählrohr, genau wie der GammaScout.
Da keine Messzeit eingestellt werden kann, habe ich insgesamt 6 Messungen zu je 10 Minuten gemacht, dabei zwischen Nullratenmessung ohne Pottasche und Messung mit möglichst gleichmäßig breitgeschütteltem Backgewürz (auch von Müller  ) abgewechselt.

Dabei ergaben sich:

227 Imp Nullrate
336 Imp
253 Imp Nullrate
356 Imp
234 Imp Nullrate
394 Imp

Bilden wir die beiden Mittelwerte:

(227 + 253 + 234)/3 = 238 Imp (Nullrate)
(336 + 356 + 394)/3 = 362 Imp (Bruttorate)

Die Nettorate ergibt sich aus Bruttorate minus Nullrate:

362 - 238 = 124 Imp Netto

Die gelten für die Messzeit von 10 Minuten. Da der GammaScout counts per second anzeigt, teilen wir zum besseren Vergleich durch 600:

124 / 600 = 0,21 cps

0,21 cps entsprechen also einer Aktivität von 1,2 Bq/cm², folglich entsprechen 70 cps einer Oberflächenaktivität von 400 Bq/cm².
Da man mit dem Gerät keine Sekundenmessungen durchführen kann, würde man vielleicht eine Ein-Minuten-Messung mit Blick auf die Armbanduhr an den nach Gehör (Ticker) am stärksten kontaminierten Stellen machen. Das dürfte dann 70 cps * 60 sek = 4200 Imp für 400 Bq/cm² nicht überschreiten.

Der gegenüber dem Gammascout mit 0,181 cps etwas höhere Messwert von 0,21 cps könnte durch den geringeren Abstand des Zählrohres von der Tüte bedingt sein: Das Endfenster des LND712 ist höchstens 5 mm von der Gehäuseaußenfläche entfernt und durch ein Drahtgitter geschützt. Ich denke, beim GS ist es etwas weiter drin.

[NoLi]

Bei meinem Gamma-Scout beträgt der Abstand Gehäuseaußenseite (Front) - Zählrohrfenster ca. 12 mm.

Gruß
Norbert

[Prospektor]

Nachdem ich mir vor Weihnachten auch mal noch eine Packung Müllers Pottasche geholt habe, hier nun mal die Ergebnisse meiner Messungen: Es wurden jeweils 5 Messungen a 5 Minuten durchgeführt und der jeweilige Zähler zentral auf die Tüte mit dem möglichst gleichmäßig verteilten K2CO3 gestellt. Dabei wurde keine "Blende" verwendet, da alpha sowieso irrelevant.

GammaScout Rechargable

Hintergrund: 84, 76, 74, 81, 81  -->  MW = 79 counts
Pottasche: 149, 174, 138, 137, 151  --> MW = 150 counts

Macht also (150-79)/300 = 0.237 cps für die Pottasche mit 1.2 Bq/cm² und würde für 400 Bq/cm² umgerechnet/gerundet 79 cps ergeben.

Radiation Alert Ranger (SEIntl; Nachfolger des Inspector)

Hintergrund: 202, 215, 212, 224, 251  -->  MW = 221 counts
Pottasche: 2522, 2428, 2336, 2324, 2367  -->  MW = 2395 counts

Macht also (2395-221)/300 = 7.247 cps für die Pottasche mit 1.2 Bq/cm² und würde für 400 Bq/cm² umgerechnet/gerundet 2416 cps ergeben 

[katze]

NoLi, @Luft drin:
Ich habe 2 Päckchen, aus einem ist die "Luft raus" - man sieht eine ganz kleine Stelle wo das Päckchen (vermutlich) ein winziges Loch hat. Dass Pulver rauskommt ist nicht zu erkennen, aber es reicht halt für die Luft. Ich werde die Messung wohl nochmal wiederholen müssen, denn ich weiss nicht mehr genau, an welchem Päckchen ich gemessen habe.

So, nun haben wir also 4 Werte für das LND712-Zählrohr (3x Gammascout, 1x: "Müller Lehrtechnik MR9511"):
60cps berechnet aus 0,181cps (NoLi)
57cps berechnet aus 0,171cps (meine Messung)
70cps berechnet aus 0,21cps (DG0MG)
79cps berechnet aus 0,237cps (Prospektor)

Im Durchschnitt wären das 66.5cps für die Grenzwert-Messung an 400Bq/cm².

Man ist nicht glücklich damit, aber wann ist man das schon?

LG, katze

[Prospektor]

NoLi, @Luft drin:
Ich habe 2 Päckchen, aus einem ist die "Luft raus" - man sieht eine ganz kleine Stelle wo das Päckchen (vermutlich) ein winziges Loch hat. Dass Pulver rauskommt ist nicht zu erkennen, aber es reicht halt für die Luft. Ich werde die Messung wohl nochmal wiederholen müssen, denn ich weiss nicht mehr genau, an welchem Päckchen ich gemessen habe.

Auf längere Sicht sicherlich nicht ganz unproblematisch, da Kaliumcarbonat (alias Pottasche) hygroskopisch ist und Wasser aus der Luft zieht. Das entstehende Hydrat besitzt dann mit Sicherheit eine - bezogen aufs Gewicht und letztlich auch auf die Fläche - etwas niedrigere Aktivität. Wie von Norbert auch schon angesprochen: Auch die Form der Partikel kann einen Einfluss haben (feines Pulver vs. Körnchen vs. Klumpen).

So, nun haben wir also 4 Werte für das LND712-Zählrohr (3x Gammascout, 1x: "Müller Lehrtechnik MR9511"):
60cps berechnet aus 0,181cps (NoLi)
57cps berechnet aus 0,171cps (meine Messung)
70cps berechnet aus 0,21cps (DG0MG)
79cps berechnet aus 0,237cps (Prospektor)

Im Durchschnitt wären das 66.5cps für die Grenzwert-Messung an 400Bq/cm².

Man ist nicht glücklich damit, aber wann ist man das schon?

LG, katze

Die Messungen mit dem GS sind vermutlich schon recht fehleranfällig und dann haben wir noch die klassische statistische Schwankung drin... aber ja, die Streuung ist schon größer, als ich erwartet habe  Und dann ist ja da noch die Substanz selbst (s.o.) und der Aufbau des Setups und und und... 
Wenn ich aus meiner Reihe den höchsten Wert als Ausreißer betrachte und eliminiere, dann lande ich übrigens bei 0,217 cps bzw. 72 cps 

[NoLi]

Ich habe noch einen zweiten GammaScout Rechargeable aus dem Jahr 2016/2017.

Mit diesem habe ich jeweils fünf 10-Minuten-Impulsintegralmessungen der Nullrate und der Pottasche (Müller`s) durchgeführt und die Messwerte gemittelt. Dieses Gerät bringt folgende Werte:

Nullrate (gemittelt): 0,301 CPS
Messrate (gemittelt): 0,491 CPS
-> Nettorate: 0,19 CPS

0,19 CPS = 1,2 Bq/cm²  ;  daraus folgt  63 CPS = 400 Bq/cm²

Man sieht, die Zählrohre sind in ihrer Empfindlichkeit nicht 100%ig identisch, die Abweichungen halten sich aber in engen Grenzen. Unter Umständen benötigen die Geräte bei Bedarf eine individuelle Kalibrierung. Aber selbst Profistrahlungsgeräte dürfen gemäß Eichverordnung eine Abweichung von bis zu +/-30% vom Sollwert aufweisen. Dies halten die GammaScouts locker ein.

Pottasche bzw. Kaliumcarbonat ist hygroskopisch und verklumpt mit der Zeit (wie feuchtes Kochsalz), die (Folien)Päckchen hingegen sind sehr feuchtigkeitsdicht. Ich habe etliche Jahre alte, original verschweisste Tütchen, in denen das Salz rieselfähig wie bei den Neuen ist.
Anekdote: bei einer Fortbildungsveranstaltung zum Fachkundeerhalt für Strahlenschutzbeauftragte Kernkraftwerk bemerkte ein Teilnehmer "Das Ablaufdatum der Pottasche ist aber schon bei weitem überschritten"; ich antwortete, dass dies bei rund 1,27 Milliarden Jahre Halbwertszeit des Kalium-40 jetzt keine signifikante Rolle spielt...

Gruß
Norbert

[Prospektor]

Pottasche bzw. Kaliumcarbonat ist hygroskopisch und verklumpt mit der Zeit (wie feuchtes Kochsalz), die (Folien)Päckchen hingegen sind sehr feuchtigkeitsdicht. Ich habe etliche Jahre alte, original verschweisste Tütchen, in denen das Salz rieselfähig wie bei den Neuen ist.
Anekdote: bei einer Fortbildungsveranstaltung zum Fachkundeerhalt für Strahlenschutzbeauftragte Kernkraftwerk bemerkte ein Teilnehmer "Das Ablaufdatum der Pottasche ist aber schon bei weitem überschritten"; ich antwortete, dass dies bei rund 1,27 Milliarden Jahre Halbwertszeit des Kalium-40 jetzt keine signifikante Rolle spielt...

Gruß
Norbert

Wäre ja mal ne Idee, statt dem üblichen MHD noch die HWZ drauf zu drucken 

Spaß beiseite: Die fürs pancake des Rangers ermittelten >2400 cps haben mir die Dimension in der wir uns hier bewegen tatsächlich erst so richtig klar gemacht... Solche Werte bekomme ich mit dem Zähler aktuell nur auf einem größeren Stück Pechblende   Ich hoffe stark, dass ich derartige Zahlen niemals auf Personen ablesen kann! 

[NoLi]

Aber immerhin kann ich diese Impulsraten mit dem Ranger (oder auch Inspector, RadEye B20, MiniTRACE, etc., sprich mit Geräten mit diesem Pancake-Detektor) und damit den Grenzwert für die Notfallstation noch gut ermitteln, was beim RADEX RD-1008 nicht mehr geht, weil die dreistellige Digit-Anzahl des Displays das Gerät dann überfordert. Rechnet man die maximal darstellbaren 999 imp/min x cm² des RADEX RD-1008 in Bq/cm² um

999 imp/min x cm² : 60 Sek  =  16,65 imp/sek x cm²
angenommener mittlerer Beta-Wirkungsgrad des Beta-Detektors ~ 0,33 (33%)
dann folgt daraus  16,65 imp/sek x cm²  :  0,33  =  50,5 Zerfälle/sek x cm²  =  50 Bq/cm²

so erhält man eine maximal mess- bzw. darstellbare Anzeigegrenze von umgerechnet ~ 50 Bq/cm², was einem Achtel des Kontaminationsgrenzwertes entspricht.

Mit dem RADEX RD-1009 würde die Grenzwertdarstellung klappen, weil dieses Gerät einen um den Faktor 10 erweiterten Mess-/Anzeigebereich besitzt; aber leider wird dieses Gerät ausschliesslich für den russischen Markt hergestellt (die brauchen`s vielleicht auch so...).


Der Grenzwert 400 Bq/cm² wurde im Herbst 2014 auf Grund der Fukushima-Erfahrungen von den Innenministerien der Bundesländer auf Empfehlung der Ärzte und Physiker der Strahlenschutzkommission eingeführt. Natürlich möchte keiner, dass solche Messwerte auf seiner Körperoberfläche oder Kleidung ermittelt werden; aber letztendlich kommt es nicht auf die Impulsrate, sondern auf die daraus resultierende Strahlendosis an. Und schliesslich handelt es sich dann auch nicht um eine Normal-, sondern um eine Notstandssituation, bei der es in erster Linie um die Abwehr einer unmittelbaren möglichen Gefährdung geht.
Und die Dosis kann durch baldigsten Kleidungswechsel und Körperduschen begrenzt werden; Hauptsache, man hat auch ein geeignetes Gerät zur (Rest)Kontaminationsbestimmung.

Gruß
Norbert

[Prospektor]

@Norbert: Da gebe ich Dir absolut recht! Besser man kann überhaupt messen bzw. nachprüfen 
Mir ist da noch was gekommen... Wie schätzt Du denn die Größe des Fehlers der realen Messung im Ernstfall im Vergleich zu unseren "Trockenversuchen" ein: Die Pottasche-Messungen beziehen sich ja auf eine recht kleine, definierte Quelle mit sehr überschaubaren Hintergrund, während man im Ernstfall größere kontaminierte Flächen und sehr wahrscheinlich einen deutlich aktiveren Hintergrund hat (es sei denn man hat einen guten Keller oder eine riesige Bleiburg  ). Natürlich kann man prinzipiell wieder Hintergrundmessungen für Brutto-/Nettoraten anstellen, aber insgesamt wird das Setup ja schon komplexer und die Werte [cps] für 400 Bq/cm² werden sich u.U. nochmal mehr als verdoppeln, oder?

[NoLi]

Der Strahlungsbackground hat zwar einen gewissen Einfluß auf unsere Messgeräte, spielt aber bei der Kontaminationsmessung eine untergeordnete Rolle, weil er immer vom Bruttomessergebnis abgezogen werden muß. Vorausgesetzt, er ist nicht deutlich höher als der nachzuweisende Grenzwert; dann muß ein Bereich mit niedrigerer Hintergrundstrahlung gesucht oder ein anderer Messort aufgesucht werden. Natürlich gilt, je niedriger des Background, desto geringer wird die Nachweisgrenze. Im Katastrophenfall haben wir aber eine (relativ) hohe nachzuweisende Grenze.
Ferner haben Geiger-Müller-Endfensterzählrohre, allgemein gesehen, einen Gamma-Wirkungsgrad von 0,1% bis 0,2%, dagegen einen Beta-Wirkungsgrad von 10% bis ~ 35% (je nach Fenstergröße). Der Background wird aber überwiegend durch Gammastrahlung verursacht werden.

Mit einer Eilverordnung vom 23. März 2011 wurde vom BMU für Flugzeuge (aus Japan) sinngemäß festgelegt: "Kontamination max. 1000 Bq/cm², entspricht 5 µSv/h in 1 Meter Abstand" (Gamma-Dosisleistung!)

https://www.buzer.de/gesetz/5474/index.htm

Beispiel mit dem GammaScout:
Das LND-712 bzw. Äquivalentzählrohr weist eine Gammaempfindlichkeit von ca. rund 120 Imp/min (2 Imp/Sek) bei einer Dosisleistung von 1 µSv/h auf; 5 µSv/h würden demnach einer Gamma-Zählrate von 5 x 120 Imp/min  =  600 Imp/min oder 10 Imp/Sek entsprechen. Somit wären wir selbst bei einem Background von 5 µSv/h noch weit weg vom nachzuweisenden Beta-Grenzwert 60 bis 70 Imp/Sek (oder andersrum: die Backgrounderhöhung würde rund 18% des Impulsratengrenzwertes betragen).

In Notfallstationen soll deshalb die Kontamination/Dosisleistung häufig überwacht und ggfs. Naßdekontaminationen des Bodens, also wischen, vorgenommen werden. Bei einer mit frischem (!) Fallout gleichmäßig kontaminierten Person mit 400 Bq/cm² ist mit einer Gamma-Dosisleitung in 10 cm Abstand von ca. 8 µSv/h zu rechnen. Bei Kontamination mit älterem (!) Fallout reduziert sich dieser Dosisleistungswert auf ca. 2 µSv/h bei 400 Bq/cm² (z.B. bei überwiegend nur Cs-137). Die Anteile der Nuklidzusammensetzung spielen bei einer Gammamessung eine deutliche Rolle, während sie bei Beta-Kontaminationsmessungen bei weitem nicht so stark zum Tragen kommen.

Gruß
Norbert

[katze]

Übrigens sind die alten Radex 1503 (bei neueren Modellen weiss ich es nicht) wohl denkbar ungeeignet um im Katastrophenfall die Kontamination zu ermitteln. Die messen nämlich "nur" bis 9.99µSv/h. Danach kommt auch keine Warnung, dass der Maximalwert überschritten wurde.

LG, katze