Programmreport 2012 - DORIS - Bundesamt für Strahlenschutz

4. Entwicklung von Methoden
zur Optimierung der Anwendbarkeit eines Aero-Gammaspektrometers im Hinblick auf vorhandene
Luftkontaminationen, Berechnung der charakteristischen Grenzen (DIN ISO 11929) und die Suche von
Quellen.
3. METHODIK
Es wird zuerst das Programm entwickelt und mit diesem werden dann die Geometriefaktoren berechnet. Die
Kalibrierung erfolgt an einem Hubschrauber des Typs EC 135 im Hangar der Bundespolizei in Oberschleißheim.
Mit den Ergebnissen aus diesen Schritten wird mit Hilfe des erstellten Programms die Optimierbarkeit
des Aero- Gammaspektrometers untersucht werden.
4. DURCHFÜHRUNG
4.1 ERSTELLUNG DES PROGRAMMS UND BERECHNUNG DER GEOMETRIEFAKTOREN
Es wurde ein hinreichend allgemeines Geometriemodell für die Verteilung von Aktivität und absorbierender
Materie gewählt. Dieses dient als Eingangsdatensatz einer hierfür ebenfalls allgemein gehaltenen Rechenmethode.
Vorteile sind, dass weitere Verteilungsmodelle ohne Programmierkenntnisse berechnet werden
können und das Rechenverfahren nur einmal validiert werden muss.
Als Grundelemente wurden Schichten gewählt, welche in beliebiger Anzahl mit festem Absorptionskoeffizient
aufeinander gestapelt werden können. Die Schichtoberflächen können entweder durch mathematische Funktionen
beschrieben oder durch Dateien mit orografischen Daten interpoliert werden. Weiterhin kann für jede
Schicht optional eine ortsabhängige Kontamination angegeben werden. Für den Fall, dass die Kontamination
nicht nur an der Schichtoberfläche lokalisiert ist sondern in die Tiefe eingedrungen ist, kann der Schicht eine
weitere Funktion zugeordnet werden, welche das Eindringverhalten in Abhängigkeit der Tiefe relativ zur
Schichtoberfläche beschreibt. Zur vollständigen Beschreibung des Verteilungsmodells ist die Position bzw.
Flugbahn des Detektors und dessen Ausbeutekorrekturfunktion anzugeben. Für die Ausbeutekorrekturfunktion
gleich 1 ergibt sich der Geometriefaktor für die jeweilige Energie und Verteilung.
Die Routine zur Berechnung von Geometriefaktor bzw. dem Produkt aus Geometrie- und Winkelkorrekturfaktor
wurde in der plattformunabhängigen und kostenlos verfügbaren Programmiersprache PYTHON implementiert.
Obwohl es sich hierbei um eine Interpretersprache handelt, welche prinzipiell erst einmal zu langsameren
Programmen führt, wurde diese gewählt, da hierfür umfangreiche numerische und wissenschaftliche Programmroutinen
vorhanden sind. Diese Erweiterungen erlauben außerdem direkte mathematische Operationen
auf Datenfeldern, welche dann praktisch mit der Geschwindigkeit von kompilierten Programmen ablaufen.
In das Programm wurden die vorgegebenen Szenarien für die Bodenkontaminationen, Gelände und Vegetation
eingegeben und die jeweiligen Geometriefaktoren berechnet.
TB 06
4.2 KALIBRIERUNG DES MESSSYSTEMS
Es wurde die Detektorausbeute für alle fünf verwendeten Detektoren mit den Nukliden Cs-137 und Co-60 für
insgesamt 66 Messpunkte, die sich sowohl im unteren als auch im oberen Halbraum im Abstand von 3 m zum
Mittelpunkt der Symmetrieachsen der vier NaI(Tl)-Detektoren befanden, ermittelt. Dabei war der sich unter
den Detektoren befindende Tank des Hubschraubers zu einem Drittel gefüllt. Die Messpunkte im unteren
Halbraum lagen 20 Grad, im oberen Halbraum 30 Grad auseinander. Zusätzlich wurde die Detektorausbeute
für ausgewählte Messpunkte im unteren Halbraum auch für den leeren und den zu zwei Drittel gefüllten Tank
ermittelt. Eine größere Tankfüllung ist auf Grund der Masse der Messeinrichtung nicht möglich.
Aus den Kalibrierdaten lässt sich die Ausbeutekorrekturfunktion durch die erstellte Software sowohl entlang
des Raumwinkels als auch über den Füllstand des Tanks interpolieren.
5. ERGEBNISSE
Es wurde das Programm zur Ermittlung der Geometriefaktoren erstellt und diese für einzelne Beispiele von
Bodenkontaminationen, Geländeformen und Vegetation berechnet. Die Ergebnisse stimmen bei den für Vergleiche
geeigneten Verteilungen mit denen mit Hilfe anderer Methoden (DIN 25462, Tabellenwerte, andere
Programme) ermittelten Ergebnissen überein. Mit den ersten Kalibriermessungen wurde die Anwendbarkeit
der Methode gezeigt.
182 Statusberichte TB 06: Notfallschutz