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34 Decommissioning and Waste Management Abb. 6. Bilanzierung der einzelnen Radionuklide nach dem Laserabtrag (Angaben in Bq) den Oberflächen verbleibt und diese bei Co-60 im Vergleich dazu deutlich höher ausfällt. Vergleicht man innerhalb der einzelnen Bilanzierungen die aufsummierte Gesamtaktivität mit den jeweiligen Gesamtausgangsaktivitäten, so erkannt man, dass sich im Fall von Cs-137 und Sr-85 eine geringe negative Abweichung von rund 2 % ergibt. In Anbetracht diverser Ungenauigkeiten und Toleranzen sind diese Ergebnisse sehr zufriedenstellend. Bei den Radionukliden Co-60 (+11,7 %) und Am-241 (+18,1 %) sind im Vergleich zu den beiden zuvor genannten Nukliden deutlich höhere Abweichungen zu beobachten. Die Gründe hierfür liegen vor allem in den radiologischen Messungen. Da diese vielfältig und komplex sind, ergibt sich ein hohes Maß an Unsicherheiten, welche messtechnisch kaum zu vermeiden sind. Dennoch befinden sich alle Ergebnisse strahlenschutztechnisch innerhalb eines zufriedenstellenden Bereichs. Die Auswertungen der Aerosolsammler, der abwisch baren Kontamination und der In-situ Messungen zeigen sowohl innerhalb als auch außerhalb des Zeltes keine erhöhten Werte. Die mittels Laserstrahlung abgetragene Radioaktivität ist somit vollständig in den Arbeitskopf gesaugt worden und es sind nachweislich keine Partikel in die Raumluft gelangt. Die abgesaugten Partikel (auch kleiner 100 nm) werden mittels eines konventionellen H13-Filters nachweislich aufgefangen. 6 Zusammenfassung Mit einem mobilen, gepulsten 150-W-Nd:YAG-Laser wurden nach erfolgten Voruntersuchungen zur Laserstrahldekontamination von Metalloberflächen im Labormaßstab Praxistests im Prozessgebäude der WAK durchgeführt. Kernkraftwerktypische Oberflächen wie Edelstahl, Baustahl, verrosteter Stahl, verzinkter Stahl und lackierter Stahl wurden mit den Radionukliden Co-60, Cs-137, Sr-85 und Am-241 präpariert und anschließend mit dem Laser dekontaminiert. Um den Erfolg der Dekontamination zu beurteilen, wurde die Radioaktivität vor und nach der Laserablation gemessen und der Dekontaminationsgrad bestimmt. Alle Laser- und Prozessparameter wurden für alle Experimente konstant eingestellt. In der Praxis wurde ein Dekontaminationsgrad von mindestens 97,3 % erreicht. Dieser Wert ist höher als der im Labormaßstab erreichte. Der Grund für den geringeren Dekontaminationsgrad im Labormaßstab wird in der Nutzung einer Box gesehen, in der die Absaugung quer zur Abtragsrichtung verlief und die über ein Einkoppelfenster verfügt, auf welchem sich während eines Versuchs Partikel ablagerten, die die Transmission des Laserstrahls deutlich verringerte. Der Dekontaminationsgrad hängt sowohl von der Art des Nuklids als auch von der Art des Substrats ab. Bei den Substraten wurde der höchste Dekontaminationsgrad bei Lacken festgestellt (nahezu 100 %). Hier ist der Abtrag in die Tiefe am höchsten, und es liegen keine Wechselwirkungen mit Metall vor. Bei diesen unterliegen vorrangig Baustahl als auch Zink hohen Wechselwirkungen mit der in der Nuklidlösung befindlichen Salzsäure, die eine intensive chemische Reaktion mit der Oberfläche Ausgabe 1 › Januar
Decommissioning and Waste Management 35 bewirkt, wodurch die Aktivität in die Oberfläche eingelagert wird, was unter real kontaminierten Oberflächen nicht zu erwarten ist. Die auf den Oberflächen nach dem Abtragsprozess verbliebene Aktivität wurde mit den Freigabewerten gemäß StrlSchV, Anl. 4, Tab. 1, Sp. 5 verglichen. Mit Ausnahme von verzinktem Baustahl (bei Co-60) konnte bei den Radionukliden Cs-137, Sr-85 und Co-60 auf den restlichen Substraten eine uneingeschränkte Freigabe erzielt werden. Bei Am-241 traf dies nur auf 50 % der Proben zu. Hier ist zu vermerken, dass bewusst eine hohe Ausgangsaktivitätskonzentration zum Einsatz kam, durch die eine Dekontamination mit dem Ziel einer Freigabe nicht realistisch war. Betrachtet man innerhalb der Aktivitätsbilanz nur die beim Laserabtragprozess involvierten Komponenten (Probenoberfläche, Staubsauger und Umgebung) ergibt sich gemäß den Dekontaminationsgraden, dass mindestens 97 % der Aktivität im Staubsauger nachgewiesen wurden. Hiervon verteilen sich ca. 3 % auf den Staubsaugerschlauch und ca. 97 % werden im Beutel abgeschieden. Die Auswertungen der Aerosolsammler, der abwischbaren Kontamination und der In-situ-Messungen zeigten sowohl innerhalb als auch außerhalb des Zeltes keine erhöhten Werte. Die mittels Laserstrahlung abgetragene Radioaktivität ist somit vollständig über den Arbeitskopf abgesaugt und dem konventionellen H13-Filter zugeführt worden. Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass das hier verwendete Sicherheitskonzept dieser Laserabtragversuche die zu besorgenden und geplanten Schutzziele vollumfänglich erfüllt hat. Mit den vorliegenden Ergebnissen konnte ein entscheidender Schritt in Richtung Einsatzfähigkeit der Laserabtragtechnologie in kerntechnischen Anlagen geleistet werden. Im Hinblick auf eine Reduktion von Sekundärwaste sowie von Expositionszeiten für das Personal bleibt abzuwarten, wann diese Technologie auch von den früheren Betreibern und heutigen Rückbauunternehmen von kerntechnischen Anlagen eingesetzt werden. Abkürzungsverzeichnis ÄA BS cw DAkkS LAW KIT KTE LOP PCB PK Änderungsanzeige Baustahl continous-wave (kontinuierliche Strahlung emittierende Laser) Deutsche Akkreditierungsstelle GmbH low active waste Karlsruher Institut für Technologie Kerntechnische Entsorgung Karlsruhe GmbH Liste offener Punkte polychlorierte Biphenyle Probenkörper StrSchV TÜV UM WAK WKET Literatur Verordnung zum Schutz vor der schädlichen Wirkung ionisierender Strahlung (Strahlenschutzverordnung) TÜV SÜD Energietechnik GmbH Baden-Württemberg (Sachverständigen gern. § 20 AtG) Ministerium für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft Baden-Württemberg – Referat 35 Wiederaufarbeitungsanlage Karlsruhe Professur für Wasserstoff- und Kernenergietechnik der TU Dresden [1] R. 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Page 1: ISSN: 1431-5254 (Print) | eISSN: 29
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