DGZfP-JAHRESTAGUNG 2003

ZfP in Anwendung, Entwicklung und Forschung

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Neue Normen und Vorschriften im Strahlenschutz

W. Niemann YXLON International X-Ray GmbH (an Invision Company), Hamburg
H.-J. Malitte BAM, Berlin
E.Reinhardt StAfA, Köln und
B.Sölter DGZfP, Berlin
Kontakt: Niemann Wilhelm Dr.

Zusammenfassung

Durch Erstellung einer neuen Strahlenschutzverordnung im Aug. 2001 und Novellierung der Röntgenverordnung im Juni 2002 wurde die EU-Richtlinie 96/26/EURATOM in Deutschland in nationales Recht umgesetzt.

Über den aktuellen Stand speziell der untergeordneten Regelwerke, deren Vollendung in absehbarer Zeit erreicht sein dürfte, wird berichtet. Auf einige Aspekte der neuen DIN54113-3 wird detailliert eingegangen. Kernaspekte der deutschen Strahlenschutzvorschriften werden einem internationalen Vergleich unterzogen, und die Standards eines international tätigen Herstellers erläutert.

1. Die fertigen oberen Bausteine des Strahlenschutzwesens

Die EURATOM Richtline 96/29 forderte eine Umsetzung in nationale Regelwerke bis Mai 2000. Dies ist in Deutschland formal durch Veröffentlichung des Atomgesetzes zum 3.5.2000 erfüllt worden. Als weitere Regelwerke sind in Jahresabständen die Strahlenschutzverordnung und die Röntgenverordnung novelliert worden.

Einige wesentliche Anforderungen der EU-Richtlinie, die mit der StrSchV bzw. der RöV umgesetzt wurden, sind in folgender Tabelle zusammengestellt :

  bisher 96/29/EURATOM
Personen (Kat. A) <50 mSv/a < 20 mSv/a
Personen (Kat. B) < 15 mSv/a < 6 mSv/a
Personen (Bevölkerung) < 1,5 mSv/a < 1 mSv/a
Ortsdosis, effektiv (Meßgröße) Photonen- Äquivalentdosis Hx Umgebungs-Äquivalentdosis H*(10)
Freigrenze für Co60 5 * 104 Bq 1 * 105 Bq
Freigrenze für Ir192 5 * 105 Bq 1 * 104 Bq
Tabelle 1: Wesentliche Anforderungen aus 96/29/EURATOM.

2. Übersicht zum Stand der deutschen Vorschriften

Das deutsche Vorschriftenwesen im Strahlenschutz ist zweigliedrig angelegt. Die Strahlenschutzverordnung mit ihren untergeordneten Vorschriften regelt den Umgang mit Isotopenquellen, Linearbeschleunigern usw., während die Röntgenverordnung alle Röntgenanlagen inkl. Störstrahler im Spannungsbereich bis 1000 kV abdeckt. Die nachfolgende Tabelle gibt den aktuellen Stand des Vorschriftenwesens wieder :

Strahlenschutzverordnung (StrlSchV)
(letzter Stand: 18.6.2002)
Röntgenverordnung (RöV)
(letzter Stand: 30.4.2003)
xxxxx Sachverständigen-Richtlinie
(erwartet Sommer 2003)
Fachkunde RL Technik nach StrlSchV
(erwartet Ende 2003)
Fachkunde RL Technik nach RöV
(erwartet. 1.8.2003)
Mustergenehmigung (k.A.) Mustergenehmigung (k.A.)
DIN 54115 (6 tlg.)
(erwartet 2004)
DIN 54113 (3 tlg.)
(erwartet Ende 2003)
Tabelle 2: Stand der deutschen Strahlenschutzvorschriften.

3. Änderungen aus der Sicht der Beteiligten

3.1 Änderungen bei der Dosimetrie
Nach 96/29/EURATOM muss zur Bestimmung der Ortsdosisleistung die sogenannte Umgebungs-Äquiventdosisleistung H*(10) verwendet werden. Im Gegensatz zur bisher verwendeten Messgröße Hx (Photonen-Äquivalentdosisleistung) sind mit der neuen Messgröße H*(10) die Dosiswerte verschiedener Strahlungsarten direkt addierbar. Dieser Vorteil wird aber dadurch teuer erkauft, dass die Kalibrierung der Messgeräte auf H*(10) wesentlich schwieriger ist als die bisherige Lösung. Es gibt bisher nur wenige auf H*(10) kalibrierte Messgeräte im Handel. Deren Verwendung ist jedoch zu empfehlen und ab dem ab 1.8.2011 streng vorgeschrieben. Übergangsweise dürfen auf Hx kalibrierte Messgeräte weiterverwendet werden, indem die Anzeigewerte mit einem Korrekturfaktor multipliziert werden. Der in Deutschland zu verwendende Korrekturfaktor ist eine für den Praktiker vereinfachte Darstellung eines komplexen physikalischen Sachverhalts. In den meisten Fällen ist der abgelesene Wert mit einem Faktor 1,3 zu multiplizieren (siehe Abbildung 1); bei sehr kleinen und sehr hohen Spannungen mit einem Faktor 1,0.


Abb 1: Korrekturfaktor zur Umrechnung von Hx auf H*(10).

3.2 Änderungen aus der Sicht der Zulassungsbehörden
Obwohl für alle Röntgenanlagen im Bereich der industriellen Radiografie durch die EU-Richtlinie eine Genehmigungspflicht vorgegeben und das früher gern praktizierte Anmeldeverfahren entfallen ist, hat die Bauartzulassung (BAZ) von Röntgenstrahlern und von Röntgenprüfsystemen auch in Zukunft sicherlich eine große Bedeutung. Dies ist begründet durch die Notwendigkeit einer unabhängigen Messstelle, durch die Reputation dieser Zulassung in bestimmten internationalen Märkten und durch die Möglichkeit, im Servicefall in Deutschland mit einem bauartzugelassenen Röntgenstrahler ohne neue Genehmigung verzugsfrei weiterarbeiten zu können.

Bei den Dosismessungen zur Bauartzulassung ist zu beachten, dass durch die Einführung der neuen Messgrößen die Dicken der Bleihauben in Einzelfällen leicht angehoben werden müssen. Praxis bei der PTB ist die Anwendung des Korrekturfaktors 1,3 für die Gehäusedurchlassstrahlung bzw. Kabinendurchlassstrahlung im Bereich von 50 bis 400 kV Röhrenspannung.

Im Zulassungsverfahren ist eine Neuerung der Art eingetreten, dass alle Zulassungen zentral vom BfS in Salzgitter bzw. der Außenstelle Berlin erteilt werden. Zulassungen durch die Landesbehörden sind nicht mehr möglich.

3.3 Änderungen aus der Sicht des Betreibers
Für den Betreiber einer Röntgenanlage gibt es eine Reihe von Änderungen, von denen die wichtigsten hier aufgeführt sind :

  • In der technischen Radiografie besteht immer eine Genehmigungspflicht. Für Altanlagen endet die Frist auf Antragstellung am 1.7.2004
  • Die Strahlenschutzunterweisung (alt: Belehrung) erfolgt nur noch 1´ pro Jahr
  • Die Auffrischung der Fachkunde im Strahlenschutz muss alle 5 Jahre erfolgen.
  • Die Kontrollbereichsgrenze bleibt bei 40 mSv/h, allerdings bei max. 3 h Strahlzeit pro Woche. Bei längeren Strahlzeiten ist der Dosisleistungswert an der KB-Grenze entsprechend niedriger zu definieren.
  • Betreiber von Hoch- und Vollschutzgeräten müssen beachten, dass die tatsächliche Dosisleistung der Kabinendurchlassstrahlung multipliziert mit der Einschaltdauer unterhalb von 6 mSv/a bleibt. In Einzelfällen kann es notwendig sein, z.B. außerhalb eines Vollschutzgerätes einen Kontrollbereich einzurichten ( Geräte mit 7,5 mSv/h ergeben bei 2000 h/a rein rechnerisch eine Dosis von 15 mSv/a !).
  • Strahler ohne Bauartzulassung benötigen ein Zertifikat mit eingetragenem Messwert der Durchlassstrahlung.

3.4 Änderungen aus der Sicht der Sachverständigen
Für die Sachverständigen, deren Prüfergebnis die Basis für die Entscheidung der Genehmigungsbehörde ist, ist eine neue Sachverständigen-Richtlinie nach RöV erstellt worden. Das offizielle Erscheinen dieser SV-RL wird für Sommer 2003 erwartet.

Wesentliche neue Aspekte der neuen SV-RL werden nach heutigem Kenntnisstand sein :

  • Bei mobilem und ortsfestem Einsatz müssen Röntgenstrahler die Grenzwerte nach Anlage 2 Nr. 1 RöV erfüllen (also max. 2,5 bzw. 10 mSv/h in 1 m Abstand). Ausgenommen davon sind Panoramastrahler und Wiederholungsprüfungen.
  • Bei fehlender Bauartzulassung muss eine Bescheinigung über den Messwert der Gehäusedurchlassstrahlung vorhanden sein. Bei nicht vorhandener Bescheinigung kann der Betreiber aufgefordert werden, die entsprechende Bescheinigung durch Messung bei einem Prüfinstitut oder bei dem Hersteller nachzuholen.

3.5 Änderungen aus der Sicht der Genehmigungsbehörden
Nach 96/29/EURATOM ist in der technischen Radiografie in jedem Fall eine Genehmigung erforderlich (Ausnahme: Hoch- und Vollschutzgeräte mit entsprechender Zulassung). Für Altanlagen gibt es eine Übergangsfrist zur Genehmigung. Die Frist zur Einreichung des Antrages auf Genehmigung endet am 1.7.2004.

Für existierende genehmigte Röntgenprüfanlagen ist bei Einbau eines Ersatzstrahlers ein neues Genehmigungsverfahren total kontraproduktiv und oftmals nicht akzeptabel (z.B. wenn ein Fließband 24 h pro Tag betrieben wird). Für den Fall des Einbaus eines Ersatzstrahlers gilt deshalb folgendes :

  • Der Einbau eines Ersatzstrahlers (identische Type mit BAZ) in eine genehmigte Anlage ist genehmigungsfrei.
  • Alle anderen Fälle sind genehmigungspflichtig.

4. Vorläufige Information zur neuen pr DIN 54113

Die neue DIN 54113 enthält in ihren Teilen 1 und 2 im wesentlichen die Umsetzung der durch 96/29/EURATOM bzw. RöV vorgegebenen Fakten; der Geltungsbereich wird auf 1 MeV hochgesetzt.

Der Teil 3 ist in größerem Maße umgearbeitet worden, um Forderungen nach erweiterten Berechnungsmöglichkeiten für die notwendigen Bleidicken von Röntgenräumen oder Kabinen zu erfüllen und dabei die Vielfalt der aktuellen Röntgenstrahler mit einzubeziehen. Der Kernbegriff für die Bleidickenberechnung ist die spezifische Dosisleistung. Diese ist definiert über

Hspez = D * a² / I           mit           D = H / tE / T ,

wobei D die austretende Durchlassstrahlung in mSv/h
A der Abstand von der Strahlenquelle in m
I der Emissionsstrom der Röntgenröhre in mA
H die zulässige Jahresdosis in mSv/a
tE die jährliche Einschaltzeit in h
T der Aufenthaltsfaktor (typischerweise = 1) ist.

Hinter der spezifischen Dosisleistung verbirgt sich das bekannte Abstands-Quadrat-Gesetz der Ortsdosisleistung und deren lineare Abhängigkeit von der Stromstärke. Durch Verwendung der spez. Dosisleistung kann eine übersichtliche Darstellung der notwendigen Bleidicke gefunden werden, bei der vom Röntgenstrahler nur die Nennspannung als Parameter eingeht. Alle anderen Strahlereigenschaften werden in Hspez mit verarbeitet. Als Beispiel werden notwendige Bleidicken für Nutzstrahlung nach prDIN54113-3 in Abbildung 2 gezeigt.


Abb 2: Notwendige Bleidicken für Nutzstrahlung.

Hspez benötigt einen großen Wertebereich, wie nachfolgend ersichtlich wird :
Bsp.1 : D = 3,0 mSv/h ; a = 1,5 m ; I = 10 mA => Hspez = D * a² / I = 0,675
Bsp.2 : D = 25 mSv/h ; a = 1,5 m ; I = 1 mA => Hspez = D * a² / I = 56
Bsp.3 : D = 7,5 mSv/h ; a = 0,5 m ; I = 10 mA => Hspez = D * a² / I = 0,185
Bsp.4 : D = 1,0 mSv/h ; a = 0,5 m ; I = 20 mA => Hspez = D * a² / I = 0,0125

Besonderheit bei der Streustrahlung :

Die Ortsdosisleistung der Streustrahlung ist proportional zur bestrahlten Fläche und damit zum Ausstrahlwinkelbereich der Röntgenröhre. Konsequenterweise wird die spezifische Dosisleistung in diesem Fall um zwei entsprechende Winkelterme ergänzt:

Hspez = D * a² / I * 40/a * 40/b

a und b sind die Ausstrahlwinkelbereiche in Längs- und Querrichtung des Röntgenstrahlers. Für Weitwinkelstrahler kann man z.B. a = 90 Grad und b = 20 Grad einsetzen. Standardstrahler sind üblicherweise mit 40 * 40 Grad spezifiziert.

5. Strahlenschutz im internationalen Vergleich

Die zulässigen Durchlassstrahlung von Röntgenkabinen und von Strahlergehäusen sowie die zulässige Ortsdosisleistung im mobilen Betrieb an der Kontrollbereichsgrenze ist international sehr unterschiedlich geregelt. Dies sei zunächst am Beispiel der max. zulässigen Gehäusedurchlassstrahlung dargestellt :

Land bis 150 kV bis 200 kV oberhalb 200 kV
Deutschland 2,5 mSv/h 2,5 mSv/h 10 mSv/h
Japan 3,0 mSv/h 3,0 mSv/h 5 mSv/h
Schweden 1,0 mSv/h 2,5 mSv/h 5 mSv/h
Tabelle 3: Max. zulässige Gehäusedurchlassstrahlung von Röntgenstrahlern.

Im mobilen Einsatz ist die Definition des Kontrollbereichs, d. h. die zulässige Ortsdosisleistung an der KB-Grenze, sehr entscheidend für den Umfang der notwendigen Absperrmaßnahmen. Die folgende Übersicht zeigt sehr deutlich, dass in Deutschland nach der neuen DIN 54113 auch in Zukunft sehr hohe Werte an der KB-Grenze und amit kleine Kontrollbereiche zulässig sein werden :

Land Zulässige Ortsdosisleistung an der KB-Grenze
Deutschland (*) 40 mSv/h
Grossbritannien 7,5 mSv/h
Japan 20 mSv/h
Niederlande 10 mSv/h
Schweden 20 mSv/h
  (*) bei max. 3 h / Woche nach prDIN 54113 (2003)
Tabelle 4: Zulässige Ortsdosisleistung an der Kontrollbereichsgrenze im mobilen Betrieb.

Für Röntgenräume oder Röntgenkabinen ist die Situation noch etwas komplexer, da in einigen wenigen Ländern (dazu gehört auch Deutschland) nur die zulässige Jahresdosis, nicht aber die abgeleitete Dosisleistung fest geregelt ist. In Deutschland kann auch in Zukunft anhand der tatsächlichen Einschaltzeiten die zulässige Ortsdosisleistung von Gerät zu Gerät variieren (mit Ausnahme von Hoch- und Vollschutzgeräten, für die nach RöV der Grenzwert auf 25 bzw. 7,5 mSv/h festgesetzt ist).

Land Messabstand Zulässige Ortsdosisleistung
Deutschland (*) 10 cm 6 mSv / a
Japan 10 mm 1,3 mSv / 1/4 a
Niederlande 10 cm 1,0 mSv / h
Schweden 10 cm 2,0 mSv / h
USA 5 cm 5 mSv 7 h
(*): in Deutschland: Hochschutzgeräte 25 mSv/h;
Vollschutzgeräte 7,5 mSv/h; sonst 3 mSv/h bei 2000 h Strahlzeit
Tabelle 5: Zulässige Durchlassstrahlung von Röntgenkabinen.

6. Strahlenschutzstandards eines internationalen Herstellers

Die Notwendigkeit, auf allen Weltmärkten präsent zu sein, verbunden mit der Notwendigkeit, durch geeignete Standardisierung die Entwicklungs- und Fertigungskosten der Röntgenprüfanlagen zu optimieren, führen zu folgenden Strahlenschutzstandards bei Fa. YXLON in Hamburg :

Kabinendurchlassstrahlung < 1,0 mSv/h
Gehäusedurchlassstrahlung bis 200 kV < 2,5 mSv/h
Gehäusedurchlassstrahlung ab 200 kV < 5,0 mSv/h
PTB Bauartzulassung der Röntgenstrahler ja
Andere Zulassungen nach Bedarf

Es ist das Bestreben von Fa. YXLON, die o.a. hohen Strahlenschutzstandards einzuhalten, wo immer es mit sinnvollem Aufwand möglich ist. Damit liegt der Firmenstandard teilweise weit über dem nach deutschem Regelwerk notwendigen Standard.

7. Ausblick

Die Autoren dieses Beitrages sind Mitglieder im Fachausschuss Strahlenschutz (FA ST) der DGZfP und darüber hinaus in Gremien und Normenausschüssen an der inhaltlichen Gestaltung neuer Strahlenschutzvorschriften mit beteiligt.

Hinweis:

Dieser Beitrag entstand teilweise auf Basis von Entwürfen von neuen Regelwerken. Bestimmte Details können beim offiziellen Erscheinen evtl. noch verändert sein.

Referenzen

  1. Richtlinie 96/29/Euratom des Rates vom 13.Mai 1996 zur Festlegung der grundlegenden Sicherheitsnormen für den Schutz der Gesundheit der Arbeitskräfte und der Bevölkerung gegen die Gefahren durch ionisierende Strahlungen. Amtsblatt der Europäischen Gemeinschaften L 159
  2. Gesetz über die friedliche Nutzung der Kernenergie und den Schutz gegen ihre Gefahren (Atomgesetz) vom 21.8.2002
  3. Verordnung über den Schutz vor Schäden durch ionisierende Strahlung (Strahlenschutzverordnung - StrlSchV) vom 20.Juli 2001
  4. Verordnung über den Schutz vor Schäden durch Röntgenstrahlung (Röntgenverordnung - RöV). Bundesgesetzblatt Jahrgang 2003 Teil 1 Nr. 17 S.604
  5. Richtlinie für die technische Prüfung von Röntgeneinrichtungen und genehmigungs-pflichtigen Störstrahlern - Sachverständigenrichtlinie (SV-RL). Entwurf Febr. 2003
  6. DIN 54113 Zerstörungsfreie Prüfung. Strahlenschutzregeln für die technische Anwendung von Röntgeneinrichtungen bis 1 MeV (Entwurf Juli 2003)

STARTHerausgeber: DGfZPProgrammierung: NDT.net