Entwicklung eines automatisch schaltenden Radonexposimeters "au.raex" für die berufliche Strahlenschutzüberwachung im Zusammenhang mit Radon

Status:

abgeschlossen 10/2023

Zielsetzung:

Das Forschungsprojekt "Entwicklung eines automatisch schaltenden Radonexposimeters 'au.raex' zur Verbesserung und Vereinfachung der Personen-, und Ortsdosimetrie im Zusammenhang mit Radon", konzentriert sich auf die Messung von Alphastrahlung, die beim Zerfall des radioaktiven Gases Radon freigesetzt wird. Da herkömmliche Dosimeter hier nicht zum Einsatz kommen können und das aktuell praktizierte Verfahren oft zu Über- oder Unterschätzungen der Radonexposition führt, soll ein neues Exposimeter "au.raex" einen seriennahen Prototypen liefern, welcher die Messung unterbrechen kann, um genauere, zeitaufgelöste Expositionsdaten während der Arbeitszeit zu ermöglichen.

Aktivitäten/Methoden:

Das Projekt gliederte sich in drei Arbeitspakete: Anforderungsdefinition, Produktentwicklung und Testphase. In Zusammenarbeit mit Berufsgenossenschaften wurden im ersten Arbeitspaket die Anforderungen definiert. Das Institut für Produktentwicklung am Karlsruher Institut für Technologie (IPEK) entwickelte daraufhin im zweiten Arbeitspaket den Prototypen. Dieser soll über drei verschiedenen Betriebsmodi, den manuellen, Timer- und Bewegungsmodus verfügen. Die Testphase und somit Arbeitspaket drei, unterteilt in Labortests und Tests mit Probanden/-innen, sollte die Funktionalität der verschiedenen Modi überprüfen.

Ergebnisse:

In der Entwicklung des Prototyps wurde ein Verschlusskonzept gefunden und umgesetzt, das sehr robust funktioniert, nicht zu Verklemmungen führt und platzsparend gestaltet werden kann. Zusätzlich wird der Luftaustausch in der Messkammer durch das Wirkprinzip eines Kolbens gefördert. Die drei Betriebsmodi wurden in der Programmierung des Mikrocontrollers umgesetzt, unterstützt durch die jeweiligen Sensoren. Für die Bewegungserkennung wird ein triaxialer MEMS-Beschleunigungssensor eingesetzt, der per Interrupts bei einstellbaren Schwellwerten mit dem Mikrocontroller kommuniziert. Während des Projektzeitraums konnten die Gehäuse der Prototypen erfolgreich auf die Dichtheit überprüft werden. Ebenfalls erfolgreich waren die Tests mit dem manuellen und zeitgesteuerten (Timer-)Modus unter Laborbedingungen. Die geplanten Testphasen im Feld zur Überprüfung des bewegungsgesteuerten Betriebsmodus konnten dagegen nicht vollständig abgeschlossen werden.

Die bisherigen Testergebnisse zeigen, dass sowohl im manuellen als auch im Timer-Modus die erwarteten Radonkonzentrationen gemessen werden konnten. Der Timer-Modus weist in der Praxis allerdings Einschränkungen auf, da durch die Einstellung der festen Öffnungs- und Schließzeiten vor Expositionsbeginn eventuelle Fehlzeiten nicht ohne eine separate Dokumentation berücksichtigt werden können. Des Weiteren ist der Bewegungsmodus noch nicht ausreichend funktionsfähig, um autark betrieben zu werden und verlässliche Werte zu liefern. Das Ziel eines seriennahen Prototyps ist daher noch nicht vollständig erreicht und weitere Entwicklungsarbeit ist erforderlich.

Stand: