Ermittlung repräsentativer Werte der spezifischen Aktivität von Rückständen gemäß SSK-Empfehlung - J. Gerler Bundesamt für Strahlenschutz R ...
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Ermittlung repräsentativer Werte der
spezifischen Aktivität von Rückständen
gemäß SSK-Empfehlung
J. Gerler
Bundesamt für Strahlenschutz
R. Gellenmann
HGN Hydrogeologie GmbH
AKNAT, Oybin, 6. - 7. Oktober 2005
HYD RO GEOLOGIE GmbHEmpfehlung der Strahlenschutzkommission
vom 16. / 17. Dezember 2004:
„Grundsätze und Methoden zur Berücksichtigung von
statistischen Unsicherheiten für die Ermittlung repräsentativer
Werte der spezifischen Aktivität von Rückständen“
Anwendungsbereich ist die Ermittlung repräsentativer Werte der
spezifischen Aktivität im Zusammenhang mit
– dem Nachweis der Einhaltung von Überwachungsgrenzen
bei der Verwertung oder Beseitigung von Rückständen nach
§ 97 StrlSchV i.V.m. Anlage XII Teil B
– dem Nachweis der Einhaltung einer effektiven Dosis von
1 mSv/a bei der Entlassung von Rückständen aus der
Überwachung nach § 98 StrlSchV i.V.m. Anlage XII Teil C und D.
Analog heranziehbar auch bei der Bewertung von Strahlen-
schutzmaßnahmen nach § 102 StrlSchV oder der Erstellung von
Rückstandskonzepten und -bilanzen nach § 100 StrlSchV.
HYD RO GEOLOGIE GmbHInhalt der SSK-Empfehlung vom 16. / 17. Dezember 2004:
Grundsätze und Methodik der
• Beprobung ---> – Festlegung von „Chargen“ (wenig detailliert)
– Probenahme nur aus statistischer Sicht
(zur Methodik Verweis auf LAGA PN 98)
• Analytik ---> – Allgemeine Hinweise zu den messtechnisch
erfassbaren Radionuklide, zu Messverfahren
und Messunsicherheiten
(keine Hinweise zur Probenaufbereitung)
• Datenauswertung und -bewertung
---> – mathematisch-statistisch gut und umfassend
beschrieben,
– in der Theorie anspruchsvoll aber
– in der Anwendung praktikabel
HYD RO GEOLOGIE GmbHKernpunkte der SSK-Empfehlung
• Ermittlung „repräsentative Werte“ der spezifischen Aktivität
unter Berücksichtigung der durch die Heterogenität der
Rückstände verursachten zufälligen Schwankungen
• Fragt nicht nach der Streuung / Varianz der Verteilung sondern
berechnet das 95 % Zuverlässigkeitsniveau des
Erwartungswertes
• Ermöglicht eine Einschätzung, ob bei einer begrenzten Zahl von
Proben aus statistischer Sicht eine Erhöhung der Probenzahl zu
abweichenden Einstufungen (in der Regel niedrigeren Aktivitäten)
führen kann.
HYD RO GEOLOGIE GmbHKonzept der SSK-Empfehlung
A B C D
UL
EW
UL
UL EW LL
EW Überwachungsgrenze
UL LL
EW LL
EW = Erwartungswert
LL UL = obere Konfidenzgrenze des EW
LL = untere Konfidenzgrenze des EW
HYD RO GEOLOGIE GmbHVertrauensniveau der Konfidenzgrenzen
SSK-Empfehlung:
Für den Nachweis der Einhaltung der Überwachungsgrenzen
nach § 97 StrlSchV bzw. des Dosisrichtwertes nach § 98
StrlSchV sollte ein Vertrauensniveau von 95 % für den
repräsentativen Wert der spezifischen Aktivität zu Grunde
gelegt werden.
Für andere Anwendungen der Methodik kann auch ein
geringeres Vertrauensniveau von Interesse sein (in der
Empfehlung werden auch Werte für P = 90 % genannt).
Abfallablagerungsverordnung (AbfAblV) vom 20. Februar 2001:
„Die vom Besitzer von Siedlungsabfällen ... nachzuweisende
Einhaltung der ... Zuordnungswerte gilt als noch gegeben,
wenn der 80 % Perzentil-Wert des jeweiligen Parameters den
Zuordungswert ... nicht überschreitet …“
(AbfAblV Anhang 4 Nr. 3.3)
HYD RO GEOLOGIE GmbHBeispiel Gichtgasschlämme Thyssenhalde
8,5
6 Arithm. Mittel: 829 Bq/kg
σ: 483 Bq/kg
8,0
5 y = 0,7008(k-Pi) + 6,5038
2 Median: 855 Bq/kg
Anzahl der Werte
R = 0,9101
ln (Pb-210) [Bq/kg]
7,5
4 P 95 % 1534 Bq/kg
7,0 P 80 % 1230 Bq/kg
3
6,5
2000
2
6,0 1800
1 1600
5,5
1400
Pb-210 [Bq/kg]
0
5,0
200 400 600 800 1000 1200 12001400 1600 1800
4,5
1000
spezifische Aktivität [Bq/kg] (Klassenobergrenze)
-2,5 -1,5 -0,5 0,5 1,5 2,5
800
Perzentile k-Pi der Standardnormalverteilung
600
400 y = 472,61x + 829,09
2
200 R = 0,9465
EW: 829 Bq/kg 0
UL: 1010 Bq/kg -2,5 -1,5 -0,5 0,5 1,5 2,5
LL: 648 Bq/kg Perzentile k-Pi der Standardnormalverteilung
HYD RO GEOLOGIE GmbHBezugsgröße Bezugsgröße für die Ermittlung der repräsentativen spezifische Aktivität nach SSK-Empfehlung ist die Charge. Chargen sind dadurch charakterisisert, „dass auf Grund ihrer Herkunft keine erheblichen technologisch bedingten Schwankungen ihrer spezifischen Aktivität zu erwarten sind und ihre Verwertung oder Beseitigung einheitlich erfolgt. Eine Charge sollte in der Regel auf die im Laufe eines Jahres anfallende Rückstandsmenge begrenzt werden.“ Bezugsgröße für die Untersuchung von Abfällen nach LAGA PN 98 ist die Grundmenge: „Konkrete zur Untersuchung anstehende Materialmenge, die räumlich und/oder zeitlich abgrenzbar ist.“ HYD RO GEOLOGIE GmbH
Beprobung
Methodik: - Keine detaillierten Hinweise in SSK-Empfehlung
sondern Verweis auf LAGA PN 98
- Nur allgemeine Empfehlungen wie „einfache zufällige
Probenahme“ oder „zufällige Probenahme in Blöcken“
i. Allg. geeignet.
Probenmasse: - Nur abhängig von den Anforderungen der Analytik
(i.d.R. 1 kg). Keine Berücksichtigung der Korngröße!
Mindestprobenvolumen nach LAGA PN 98:
Maximale Korngröße Mindestvolumen deer Einzelprobe Mindestgewicht der
[mm] [Liter] Einzelprobe nach
2 bis 20 bis 50 bis 120 Einzelstücke
HYD RO GEOLOGIE GmbHStichprobenumfang
Empfehlung der SSK: n = 20 bei der erstmaligen Untersuchung
Kleinere Stichprobenumfänge (z.B. n = 10)
sind gerechtfertigt, wenn eine gute
Homogenität und/oder relativ kleine Werte der
spezifischen Aktivität anzunehmen sind.
Der Anwender kann den Beprobungsaufwand im Rahmen der
empfohlenen Methodik optimieren.
Ggf. Ergänzung/Steuerung der Probenahme durch Feldmesstechnik
(ODL, Kontamat, etc.)
Mischproben: Verwendung nach SSK-Empfehlung angebracht bei
langschwänzigen Lognormalverteilungen, bei denen
der Stichprobenumfang unverhältnismäßig hoch
werden kann.
(Unterschiedliche Begrifflichkeit in SSK-Empfehlung
und LAGA Richtlinie PN 98!)
HYD RO GEOLOGIE GmbHStichprobenumfang nach LAGA PN 98
Volumen der Anzahl der Anzahl der Anzahl der Anzahl der
Grundmenge Einzelproben Mischproben Sammelproben Laborproben
bis 30 m³ 8 2 keine 2
bis 60 m³ 12 3 keine 3
bis 100 m³ 16 4 keine 4
bis 150 m³ 20 5 keine 5
bis 200 m³ 24 6 keine 6
bis 300 m³ 28 7 keine 7
bis 400 m³ 32 8 keine 8
bis 500 m³ 36 9 keine 9
bis 600 m³ 40 10 keine 10
bis 700 m³ 44 10 + (1) 1 11
bis 800 m³ 48 10 + (2) 1 11
je angef. 100 m³ je angef. 300 m³ je angef. 300 m³
1 Mischprobe 1 Sammelprobe 1 Laborprobe
HYD RO GEOLOGIE GmbHProbenaufbereitung Schritte: • Teilen - Zusammenfassen • Brechen / Mahlen; Abtrennen von Grobfraktionen / (Nass)Sieben • Trocknen Zu den Wirkungen der Probenvorbereitung s. M. Kerth u.a.: Die Bedeutung der Vorbehandlung von Bodenproben für „richtige“ Analysenergebnisse. Altlastenspektrum H. 5 (2004) Was ist die repräsentative Bezugsmasse? (Originalmasse unter Anrechnung der Grobfraktion, Trockenmasse / Feuchtmasse) Bsp. Scale: Mit / ohne Trägermaterial ? HYD RO GEOLOGIE GmbH
Messtechnisch zu erfassende Radionuklide nach SSK-Empfehlung
(...) gammaspektrometrisch nicht oder wenig empfindlich messbar
U-Reihe / U-238sec Th-Reihe / Th-232sec U-235-Reihe
U-238 (Th-232)
(Th-230) Ra-228 Pa-231
Ra-226 Th-228 Ac-227
Pb-210
(Po-210)
Aktivitätsrelationen C = AR . Cref Referenznuklide
Für einige Nuklide keineswegs einfach!
HYD RO GEOLOGIE GmbHNachteile der SSK-Empfehlung
• Sehr theoretisch angelegt
• (scheinbar) kompliziert
• Versucht sehr viel zu regeln
(Prüfungen nach Anlage XII Teil B, C und D)
• Beschreibt Empfehlungen unterschiedlich detailliert / tief
(Beprobung und Analytik sehr „flach“ abgehandelt, Auswertung
sehr „tief“)
HYD RO GEOLOGIE GmbHVorteile der SSK-Empfehlung
• Ist wissenschaftlich exakt und nicht übermäßig konservativ (Basis:
95 % Konfidenzniveau des Erwartungswertes, nicht der Verteilung!)
• Bewertet Rückstände nicht nach Maximalwerten der spezifischen
Aktivität, sondern auf der Basis statistischer Kenngrößen
Ermöglicht Akzeptanz von Werten über der ÜG (oder andern
Schwellen) bei mehreren Einzelproben
• Ermöglicht Optimierung des Beprobungs- und Messaufwandes
• Durch Nutzung eines Referenznuklids kann der Messaufwand
gesenkt werden (wichtig bei Th und Po dominierten Materialien).
• Enthält auch Möglichkeiten zur Auswertung von Messungen
geringer Empfindlichkeit mit Messwerten unter der NWGr)
• IM KERN praktikabel in der realen Anwendung
HYD RO GEOLOGIE GmbHSie können auch lesen
