Aufbau und Validierung eines Messplatzes zur Tritiumanalytik

Abstract

Das Ziel dieser Arbeit war es einerseits einen Flüssigszintillationsmessplatz für radioökologische Problemstellungen aufzubauen, um low-level Tritiummessungen durchführen zu können und andererseits die Schaffung der messtechnischen und methodischen Basis für die Verwendung des Messplatzes durch eine akkreditierte Prüfstelle. Einen wesentlichen Teil bildet dabei die Literaturrecherche und die Auswertung des aktuellen Wissensstandes der LSC-Technologie. Es wurden verschiedene Messgeräte und unterschiedliche Konfigurationen bezüglich Cocktail, Probenmenge und Messdauer getestet. Die verwendeten Messgeräte sind für ein Probenvolumen von 20 ml konfiguriert und somit stellte sich unter anderem die Frage, welche Cocktail-Probenmenge-Zusammensetzung die beste ist. Die untersuchten Messgeräte wurden im Low-Level-Counting-Laboratory Arsenal aufgebaut. Es wurden insgesamt vier Messgeräte verwendet wobei eines, der Triathler, für Low-Level Tritiummessungen nur bedingt geeignet ist und bei einem anderen, während den Arbeiten, die PMT (photomultiplier tubes) ausgefallen sind, sodass es ersetzt werden musste. Das vom Atominstitut der TU-Wien (ATI) zur Verfügung gestellte Messgerät wurde zur stichprobenartigen Verifizierung der Messergebnisse herangezogen, um Fehler im Messgerät bei der Signalverarbeitung eliminieren zu können. Gemessen wurden unterschiedliche Proben wie das Tankwasser des Versuchsreaktors an der TU-Wien, oder Proben aus ausgewählten Wasserwerken in Österreich zur Trinkwasserversorgung. Weiters wurde ein Versuch unternommen die Luft in einigen Räumen am ATI mit Hilfe von Trockeneis zu verflüssigen, um so die Aktivitätskonzentration zu ermitteln. Die Messergebnisse wurden über einen Ringvergleich der IAEA validiert. Die Ergebnisse der radioökologischen Untersuchungen der untersuchten Wasserwerke erfüllten die Anforderungen der Trinkwasserverordnung. Es konnte in keinem der ausgewählten Wasserwerke eine erhöhte Tritiumaktivitätskonzentration festgestellt werden. Vor allem in Zukunft könnte der Tritiumanalytik mittels Flüssigszintillation wieder große Bedeutung zukommen, da Tritium als Brennstoff in Kernfusionsreaktoren eingesetzt wird. Sollte der Durchbruch in dieser Technologie gelingen ist eine permanente Überwachung der Umgebung solcher Kraftwerke unumgänglich, um eine Kontamination der Umwelt rechtzeitig zu erkennen.<br />

The ambition of this work was to set up a Liquid-Scintillation Measuring System for radio-ecological purposes. The main goal of this framework was to be able to measure Tritium in the low-level region and to form the measuring and methodical basics for an accredited testing laboratory. Several measurement devices and configurations were tested in order to find the ideal cocktail-mixture, sample quantity and measuring time. Four measurement-systems were tested of which one, the Triathler, was inapplicable for low-level measurements. One device had to be replaced because the PMT (photomultiplier tubes) stopped working during the measuring process. The results of the latest device were verified by the measurement device by the Institute of Atomic and Subatomic Physics (ATI) of the Vienna University of Technology.<br />Liquid samples from the testing-reactor tank of the University, drinking water supply stations as well as some samples of the Danube have also been measured. Furthermore, efforts have been made to liquefy the air in some rooms of the ATI with dry ice to determine the activity concentration of Tritium in these rooms. All the results were validated via a world wide proficiency test by the IAEA. The results of the radio-ecological measurements in the investigated water supply stations fulfilled the requirements of the Austrian Drinking Water Regulations. In none of the elected stations Tritium could be detected. In the future Liquid-Scintillation technology could become more important because Tritium is assembled as fuel in nuclear fusion reactors. If the breakthrough is reached in this technology it will become inevitable to install permanent monitoring systems to secure the environment.<br />