[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln und Sortieren von potentiell mit
radioaktiven Stoffen kontaminierten Materialien gemäß Patentanspruch 1 sowie eine
Förderanlage gemäß Patentanspruch 12.
[0002] Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von Sortierverfahren bekannt, mit denen
unterschiedliche Materialien auf einfache Weise beispielsweise aufgrund deren Korngröße
getrennt werden können. Bei potentiell mit radioaktiven Stoffen kontaminierten Materialien
ist es problematisch und mit großem Aufwand verbunden, das auf einer Fördereinrichtung
geförderte Material einer Selektion zu unterziehen, sodass Materialien, die kontaminiert
sind, zuverlässig von den Materialien, die keine Kontamination aufweisen, getrennt
und gegebenenfalls in unterschiedliche Behälter gefördert werden.
[0003] Dabei ist es grundsätzlich wünschenswert, dass nicht kontaminierte Materialien nicht
mit kontaminierten Materialien vermischt werden, da die nicht kontaminierten Materialien
beispielsweise deponiert oder auf sonstige Weise in die Umwelt verbracht werden sollen.
Deshalb soll eine Vermischung von kontaminationsfreien Materialien mit kontaminierten
Materialien verhindert werden. Ebenso soll vermieden werden, dass allzu große Mengen
von nicht kontaminierten Materialien zu den kontaminierten Materialien gelangen, da
dies die Menge an aufwändig zu entsorgenden oder zwischenzulagernden Stoffen erhöht
und dadurch die Entsorgungs- und/oder Lagerkosten wesentlich steigen würden.
[0004] Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Sortieren von potentiell mit
radioaktiven Stoffen kontaminierten Materialien bereitzustellen, das eine zuverlässige
Trennung zwischen kontaminierten und nicht kontaminierten Materialien gewährleistet.
[0005] Die Erfindung löst diese Aufgabe mit einem Verfahren zum Behandeln und Sortieren
von potentiell mit radioaktiven Stoffen kontaminierten Materialien gemäß Patentanspruch
1. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass
- a) wobei unsortierte Materialien auf einer Fördereinrichtung gefördert werden,
- b) wobei einzelne Bereiche der unsortierten Materialien im Zuge der Beförderung auf
der Fördereinrichtung in Hinblick auf zumindest eine Form von ionisierender Strahlung
vermessen werden,
- c) wobei die so ermittelten Messwerte zwischengespeichert und demjenigen Bereich der
geförderten Materialien zugeordnet werden, der sich zum Aufnahmezeitpunkt im Messbereich
des zumindest einen den Messwert ermittelnden Sensors befindet,
- d) wobei die geförderten Materialien an einer Position der Fördereinrichtung, insbesondere
an dessen Ende, zumindest einer Selektionseinrichtung zugeführt werden, die die bei
ihr einlangenden geförderten Materialien in Abhängigkeit von einem Auswahlsignal an
einen von zumindest zwei Materialströmen weiterleitet,
- e) wobei das jeweilige an die zumindest eine Selektionseinrichtung weitergeleitete
Auswahlsignal in Abhängigkeit von demjenigen Messwert oder denjenigen Messwerten ermittelt
wird, der oder die dem im Bereich der Selektionseinrichtung befindlichen Teil der
Materialien zugeordnet wurde.
[0006] Ein derartiges Verfahren ermöglicht vorteilhafterweise eine zuverlässige Trennung
zwischen mit radioaktiven Stoffen kontaminierten Materialien und nicht kontaminierten
Materialien auf Grundlage der Messwerte, die bezüglich zumindest einer Art von ionisierender
Strahlung, beispielsweise Beta- oder Gammastrahlung, ermittelt wurden. Die Selektionseinrichtung
stellt dabei vorteilhafterweise sicher, dass die Materialien aufgrund der ihnen jeweils
zugeordneten Messwerte einem Materialstrom zugeordnet werden, sodass kontaminierte
und nicht kontaminierte Materialien getrennt voneinander beispielsweise in verschiedene
Behälter gefördert werden.
[0007] Bei Änderung des Auswahlsignals führt die Selektionseinrichtung vorteilhafterweise
das bereits zuvor in die Selektionseinrichtung geförderte Material dem entsprechenden
Materialstrom zu, um eine zuverlässige Trennung zwischen mit radioaktiven Stoffen
kontaminierten Materialien und nicht kontaminierten Materialien zu gewährleisten.
[0008] Ein derartiges Verfahren ermöglicht somit, dass die Materialien nicht nur in fix
vorgegebenen Mengeneinheiten (Batchgrößen) bewertet und sortiert werden können, sondern
dass die Anlage vorteilhafterweise bei Änderungen im Material die Zuordnung zu den
Materialströmen zu einem beliebigen Zeitpunkt durch Änderung des Auswahlsignals anpassen
kann.
[0009] Ein besonderes zuverlässiges Auswahlsignal kann bereitgestellt werden, wenn die einzelnen
ermittelten Messwerte einem digitalen Filter zugeführt werden,
wobei insbesondere vorgesehen ist, dass die einzelnen Messwerte gewichtet und/oder
summiert werden und/oder dass unter den einzelnen Messwerten ein Maximalwert ermittelt
wird, und
dass das derartige durch Filterung ermittelte gefilterte Messwertsignal zur Bildung
des Auswahlsignals herangezogen wird.
[0010] Um eine besonders exakte Trennung von kontaminierten und nicht kontaminierten Materialien
sicherzustellen, kann vorgesehen sein, dass für die Bildung des Auswahlsignals Messwerte
herangezogen werden, die eine vorgegebene Zeitspanne zuvor aufgenommen wurden, wobei
diese Zeitspanne insbesondere der Zeit entspricht, die die Beförderung der Materialien
vom Aufnahmebereich des zumindest einen Sensors bis zur Position der Selektionseinrichtung
auf der Fördereinrichtung entspricht.
[0011] Eine besonders kleinteilige Untersuchung der unsortierten, potentiell mit radioaktiven
Stoffen kontaminierten Materialien, kann erzielt werden, wenn Messungen mit einer
Vielzahl von gleichartigen Sensoren vorgenommen werden, wobei der Aufnahmebereich
jedes der Sensoren jeweils nur einen Teilbereich der Breite der Fördereinrichtung
abdeckt,
dass eine Selektion mit einer Vielzahl von separaten Selektionseinrichtungen vorgenommen
wird, wobei jede Selektionseinrichtung jeweils einem der Sensoren zugeordnet ist und
die einander zugeordneten Selektionseinrichtungen und Sensoren jeweils denselben Teilbereich
der Breite der Fördereinrichtung abdecken, und
dass die Bildung der einzelnen Auswahlsignale für die Selektionseinrichtungen jeweils
aufgrund der zwischengespeicherten Messwerte des jeweiligen der Selektionseinrichtung
zugeordneten Sensors vorgenommen wird.
[0012] Eine besonders zuverlässige Sortierung von potentiell mit radioaktiven Stoffen, die
unterschiedliche Arten von radioaktiver Strahlung abgeben, kontaminierten Materialien
kann erzielt werden, wenn für die oder für jede Selektionseinrichtung eine Mehrzahl
von in Transportrichtung hintereinander befindlichen, für unterschiedliche Strahlungsarten
und/oder Energiebereiche sensitiven Sensoren vorgesehen ist, die jeweils Messwerte
in Bezug auf Bereiche der geförderten Materialien ermitteln, die jeweils zu einer
Selektionseinrichtung gelangen, und
wobei die einzelnen Messwerte, die jeweils demselben Bereich von geförderten Materialien
zugeordnet sind, gemeinsam abgespeichert und für die Bildung des Auswahlsignals für
die Betätigung der jeweiligen Selektionseinrichtung verwendet werden.
[0013] Eine besonders zuverlässige Sortierung potentiell kontaminierter Materialien auf
Grundlage der Messwerte unterschiedlicher Sensoren kann gewährleistet werden, indem
für die Bildung des Auswahlsignals Messwerte unterschiedlicher, für unterschiedliche
Strahlungsarten und/oder Energiebereiche sensitiver Sensoren herangezogen werden,
die jeweils unterschiedliche vorgegebene Zeitspannen zuvor aufgenommen wurden, wobei
diese Zeitspannen insbesondere derjenigen Zeit entsprechen, die die Beförderung der
Materialien vom Aufnahmebereich des jeweiligen Sensors bis zur Position der Selektionseinrichtung
auf der Fördereinrichtung entsprechen.
[0014] Eine weitere Verbesserung der Sortierung bzw. Trennung zwischen kontaminierten und
nicht kontaminierten Materialien kann erzielt werden, wenn ein Mittelwert, insbesondere
ein gleitender Mittelwert, oder ein Maximalwert auf Grundlage der in einem vorgegebenen
zeitlichen Intervall, das dem Zeitpunkt vorangeht, an dem sich die Materialien an
der Position der Selektionseinrichtung auf der Fördereinrichtung befinden, aufgenommenen
Messwerte der Sensoren ermittelt wird und als Auswahlsignal für die Weiterleitung
der geförderten Materialien herangezogen wird.
[0015] Eine besonders zuverlässige Abtrennung von Materialien, die mit radioaktiven Stoffen
kontaminiert sind, die Gammastrahlung abgeben, kann gewährleistet werden, wenn als
Messwert die Ergebnisse einer Gamma-Spektralmessung für eine Anzahl von unterschiedlichen
Teilchenenergien herangezogen werden, wobei
insbesondere bei der Erstellung des Selektionssignals eine gewichtete Summe der einzelnen
Spektralmesswerte des Gammaspektrums verwendet wird, wobei vorzugsweise einzelne Bereiche
des Gammaspektrums, die bestimmten interessierenden radioaktiven Stoffen zugeordnet
sind, höher gewichtet werden als die übrigen Bereiche.
[0016] Eine besonders zuverlässige Abtrennung von Materialien, die Betastrahler beinhalten,
kann erzielt werden, wenn als Messwert die Betastrahlungsintensität herangezogen wird.
[0017] Im Fall, dass mehrere gleichartige Sensoren nebeneinander und/oder in Transportrichtung
hintereinander angeordnet auf die Fördereinrichtung gerichtet sind, kann eine zuverlässige
Korrektur der Messwerte hinsichtlich des Einflusses von Quereinstrahlung bereitgestellt
werden, wenn der Aufnahmebereich jedes der Sensoren jeweils nur einen Teilbereich
der Breite der Fördereinrichtung abdeckt, und
dass ein korrigierter Messwert ermittelt wird, indem vom jeweils ermittelten Messwert
eines Fördereinrichtungs-Teilbereichs die Messwerte zeitlich oder örtlich benachbarter
Fördereinrichtungs-Teilbereiche in gewichteter Form abgezogen werden.
[0018] Eine besonders zuverlässige Korrektur von Gamma-Messwerten hinsichtlich des Einflusses
von Quereinstrahlung kann gewährleistet werden, wenn ein korrigierter Gamma-Messwert
ermittelt wird und wenn im Rahmen der Korrektur eine energieabhängige Gewichtung der
benachbarten Gamma-Messwerte vorgenommen wird, insbesondere wenn höherenergetische
Anteile der Gamma-Messwerte beim Abzug stärker gewichtet werden als niederenergetische
Anteile der Gamma-Messwerte.
[0019] Eine besonders zuverlässige Abschätzung der auf reine Betastrahler zurückzuführenden
Strahlung kann gewährleistet werden, wenn ein Vergleich der einzelnen Gamma-Messwerte,
insbesondere der Ergebnisse der Gamma-Spektralmessung, für eine Anzahl von unterschiedlichen
Teilchenenergien mit den Betastrahlungs-Messwerten, die jeweils in Bezug auf denselben
Bereich oder Teilbereich der geförderten Materialien ermittelt wurden, durchgeführt
wird, wobei derart die Gegenwart von reinen Betastrahlern ermittelt und die Aktivität
der reinen Betastrahler abgeschätzt wird.
[0020] Ein Maßwert für die Gesamtkontamination der kontaminierten Materialien, die jeweils
in einen Behälter gefördert wurden, kann bereitgestellt werden, wenn die einzelnen
Messwerte, für die dasselbe Auswahlsignal ermittelt wurde und die in Bezug auf Materialien
aufgenommen wurden, die demselben Materialstrom zugeordnet wurden, akkumuliert werden,
wobei insbesondere vorgesehen ist, dass eine Akkumulation aller Gamma-Messwerte oder
Betastrahlungs-Messwerte vorgenommen wird, die demselben Behälter zugeführt werden.
[0021] Ein Maßwert für die Kontamination mit einzelnen radioaktiven Stoffen von Interesse,
die in den Materialien, die in einem Behälter gefördert wurden, vorhanden sind, kann
bereitgestellt werden, wenn die für die jeweils in denselben Behälter geförderten
Materialien ermittelten Messwerte, insbesondere die Ergebnisse der Gamma-Spektralmessung
für eine Anzahl von unterschiedlichen Teilchenenergien, akkumuliert werden, wobei
eine massenspezifische Messgröße für jeden Behälter ermittelt wird, und wobei ein
akkumulierter Messwert, insbesondere die spezifische Aktivität, bestimmter interessierender
radioaktiver Nuklide für den jeweiligen Behälter abgeleitet wird.
[0022] Ein weitere Verbesserung der Sortierung potentiell mit radioaktiven Stoffen kontaminierter
Materialien kann erzielt werden, wenn in einem ersten Sortierdurchlauf als kontaminiert
und/oder unkontaminiert erkannt und von der zumindest einen Selektionseinrichtung
an einen diesbezüglichen Materialstrom weitergeleiteten Materialien in zumindest einem
erneuten Sortierdurchlauf auf der Fördereinrichtung gefördert und in Hinblick auf
zumindest eine Form von ionisierender Strahlung vermessen werden,
wobei jeweils erneut ein Auswahlsignal für die jeweilige Selektionseinrichtung in
Abhängigkeit von demjenigen Messwert oder denjenigen Messwerten ermittelt wird, der
oder die dem im Bereich der Selektionseinrichtung befindlichen Teil der Materialien
zugeordnet wurde.
[0023] Eine besonders kleinteilige Sortierung der potentiell mit radioaktiven Stoffen kontaminierten
Materialien kann erzielt werden, wenn die Erstellung des Auswahlsignals und die Weiterleitung
der geförderten Materialien an einen der zumindest zwei Materialströme in Abhängigkeit
vom Auswahlsignal kontinuierlich erfolgt.
[0024] Eine besonders rasche Sortierung größerer Mengen von potentiell mit radioaktiven
Stoffen kontaminierten Materialien kann erzielt werden, wenn die Erstellung des Auswahlsignals
und die Weiterleitung der geförderten Materialien an einen der zumindest zwei Materialströme
in Abhängigkeit vom Auswahlsignal diskontinuierlich für vorgegebene Mengeneinheiten,
insbesondere batchweise, erfolgt.
[0025] Die Erfindung betrifft weiters eine Förderanlage zum Behandeln und Sortieren von
potentiell mit radioaktiven Stoffen kontaminierten Materialien, insbesondere zur Durchführung
eines erfindungsgemäßen Verfahrens, umfassend
- eine, insbesondere kontinuierlich laufende, Fördereinrichtung zum Befördern von unsortierten
Materialien,
- zumindest einen Sensor, der auf die Fördereinrichtung gerichtet ist und dazu ausgebildet
ist, einzelne Bereiche der unsortierten Materialien im Zuge der Beförderung auf der
Fördereinrichtung in Hinblick auf zumindest eine Form von ionisierender Strahlung
zu vermessen,
- zumindest eine Selektionseinrichtung, der die geförderten Materialien an einer Position
der Fördereinrichtung, insbesondere an deren Ende, zugeführt werden, wobei die Selektionseinrichtung
dazu ausgebildet ist, die bei ihr einlangenden geförderten Materialien in Abhängigkeit
von einem Auswahlsignal an einen von zumindest zwei Materialströmen weiterzuleiten
und
- eine dem zumindest einen Sensor nachgeschaltete und mit der zumindest einen Selektionseinrichtung
verbundene Steuer- und Verarbeitungseinheit, wobei die Steuer- und Verarbeitungseinheit
dazu ausgebildet ist,
- die von dem zumindest einen Sensor ermittelten Messwerte zwischenzuspeichern und demjenigen
Bereich der geförderten Materialien zuzuordnen, der sich zum Aufnahmezeitpunkt im
Messbereich des den Messwert ermittelnden Sensors befindet,
- ein Auswahlsignal in Abhängigkeit von demjenigen Messwert oder denjenigen Messwerten
zu ermitteln, der oder die dem im Bereich der Selektionseinrichtung befindlichen Teil
der Materialien zugeordnet wurde, und
- das jeweilige Auswahlsignal an die zumindest eine Selektionseinrichtung weiterzuleiten.
[0026] Bei Änderung des Auswahlsignals führt die Selektionseinrichtung vorteilhafterweise
das bereits zuvor in die Selektionseinrichtung geförderte Material dem entsprechenden
Materialstrom zu, um eine zuverlässige Trennung zwischen mit radioaktiven Stoffen
kontaminierten Materialien und nicht kontaminierten Materialien zu gewährleisten.
Auf diese Weise können die Materialien nicht nur in fix vorgegebenen Mengeneinheiten,
d.h. Batchgrößen, bewertet und sortiert werden, sondern können vorteilhafterweise
zu einem beliebigen Zeitpunkt bei Änderung der Messwerte der Materialien dem entsprechenden
Materialstrom durch Änderung des Auswahlsignals zugeordnet werden.
[0027] Eine derartig ausgestaltete Förderanlage ermöglicht vorteilhafterweise eine zuverlässige
Trennung zwischen mit radioaktiven Stoffen kontaminierten Materialien und nicht kontaminierten
Materialien, da das Auswahlsignal für die Selektionseinrichtung von der Steuer- und
Verarbeitungseinheit auf Grundlage der Messwerte, die vom zumindest einen Sensor bezüglich
zumindest einer Art von ionisierender Strahlung, beispielsweise Beta- oder Gammastrahlung,
gemessen wurden, erstellt wird. Die Steuer- und Verarbeitungseinheit steuert die Selektionseinrichtung
entsprechend dem Auswahlsignal an, sodass vorteilhafterweise sichergestellt ist, dass
die Materialien aufgrund der ihnen jeweils zugeordneten Messwerte einem entsprechenden
Materialstrom zugeordnet werden, und derart kontaminierte und nicht kontaminierte
Materialien getrennt voneinander beispielsweise in verschiedene Behälter gefördert
werden.
[0028] Eine besonders kleinteilige Untersuchung der unsortierten, potentiell mit radioaktiven
Stoffen kontaminierten, Materialien kann erzielt werden,
- wenn die Förderanlage eine Vielzahl von gleichartigen Sensoren umfasst, wobei der
Aufnahmebereich jedes der Sensoren jeweils nur einen Teilbereich der Breite der Fördereinrichtung
abdeckt,
- wenn eine Vielzahl von separaten Selektionseinrichtungen vorgesehen ist, wobei jede
Selektionseinrichtung jeweils einem der Sensoren zugeordnet ist und die einander zugeordneten
Selektionseinrichtungen und Sensoren jeweils denselben Teilbereich der Breite der
Fördereinrichtung abdecken, und
- wenn die Steuer- und Verarbeitungseinheit dazu ausgebildet ist, die einzelnen Auswahlsignale
für die Selektionseinrichtungen jeweils aufgrund der zwischengespeicherten Messwerte
des jeweiligen der Selektionseinrichtung zugeordneten Sensors zu ermitteln.
[0029] Eine besonders zuverlässige Sortierung von potentiell mit radioaktiven Stoffen, die
unterschiedliche Arten von radioaktiver Strahlung abgebenden, kontaminierten Materialien
kann erzielt werden, wenn die Förderanlage für die oder für jede Selektionseinrichtung
eine Mehrzahl von in Transportrichtung hintereinander befindlichen, für unterschiedliche
Strahlungsarten und/oder Energiebereiche sensitiven Sensoren umfasst, wobei die Sensoren
jeweils dazu ausgebildet sind, Messwerte in Bezug auf Bereiche der geförderten Materialien
zu ermitteln, die jeweils zu einer Selektionseinrichtung gelangen, und
wenn die Steuer- und Verarbeitungseinheit dazu ausgebildet ist, die einzelnen Messwerte,
die jeweils demselben Bereich von geförderten Materialien zugeordnet sind, gemeinsam
abzuspeichern und bei der Bildung des Auswahlsignals für die Betätigung der jeweiligen
Selektionseinrichtung heranzuziehen.
[0030] Ein besonders zuverlässige Trennung von mit radioaktiven Nukliden kontaminierten
und nicht kontaminierten Materialien kann bereitgestellt werden, wenn die Steuer-
und Verarbeitungseinheit dazu ausgebildet ist, ein Auswahlsignal nach einem erfindungsgemäßen
Verfahren und/oder einen Messwert nach einem erfindungsgemäßen Verfahren zu ermitteln.
[0031] Eine besonders kleinteilige Sortierung der potentiell mit radioaktiven Stoffen kontaminierten
Materialien kann erzielt werden, wenn die Steuer- und Verarbeitungseinheit dazu ausgebildet
ist, das Auswahlsignal kontinuierlich zu erstellen und die zumindest eine Selektionseinrichtung
dazu ausgebildet ist, die geförderten Materialien kontinuierlich an einen der zumindest
zwei Materialströme in Abhängigkeit vom Auswahlsignal weiterzuleiten.
[0032] Eine besonders rasche Sortierung größerer Mengen von potentiell mit radioaktiven
Stoffen kontaminierten Materialien kann erzielt werden, wenn die Steuer- und Verarbeitungseinheit
dazu ausgebildet ist, das Auswahlsignal diskontinuierlich für vorgegebene Mengeneinheiten,
insbesondere batchweise, zu erstellen und die zumindest eine Selektionseinrichtung
dazu ausgebildet ist, die geförderten Materialien diskontinuierlich in vorgegebenen
Mengeneinheiten, insbesondere batchweise, an einen der zumindest zwei Materialströme
in Abhängigkeit vom Auswahlsignal weiterzuleiten.
[0033] Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung
und den beiliegenden Zeichnungen.
[0034] Die Erfindung ist im Folgenden anhand von besonders vorteilhaften, aber nicht einschränkend
zu verstehenden Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und
wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beispielhaft beschrieben.
[0035] Im Folgenden zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Förderanlage zur Durchführung eines ersten
Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 2 einen Ausschnitt einer Förderanlage gemäß Fig. 1 mit einem Sensor,
Fig. 3 einen Ausschnitt einer Förderanlage gemäß Fig. 1 mit mehreren Sensoren,
Fig. 4 ein erstes Auswertungsbeispiel,
Fig. 5 eine schematische Darstellung des Einflusses von Quereinstrahlung auf die Messwerte
einzelner Sensoren,
Fig. 6 ein zweites Auswertungsbeispiel mit Berücksichtigung der Quereinstrahlung.
[0036] Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Förderanlage 100 zur Durchführung
eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Wie in Fig. 1 ersichtlich ist, umfasst die Förderanlage
100 eine Fördereinrichtung 1, beispielsweise ein Förderband, auf dem potentiell mit
radioaktiven Stoffen kontaminierte Materialien 10 gefördert werden. Bei den potentiell
kontaminierten Materialien 10 kann es sich beispielsweise um Schüttgut wie Lockergesteinsmaterial
verschiedener Korngrößen, aber auch um potentiell kontaminierten Abfall handeln.
[0037] Am Ende der Fördereinrichtung 1 gelangen die zu sortierenden, potentiell kontaminierten,
Materialien 10 in eine Selektionseinrichtung 3. Bei einer derartigen Selektionseinrichtung
3 kann es sich beispielsweise um eine drehbar gelagerte Trommel handeln, die von der
Trommelachse radial abstehende Wandungen 31a, 31b, 31c aufweist, sodass dadurch Bechersegmente
32a, 32b, 32c ausgebildet sind. Von der Fördereinrichtung 1 herabfallende Materialien
10 gelangen in diese Bechersegmente 32a, 32b, 32c und werden in unterschiedliche Behälter
4a, 4b, beispielsweise Fässer, befördert.
[0038] Dazu weist die Selektionseinrichtung 3 eine Antriebseinheit 32 auf, die die Selektionseinrichtung
3 und somit die Bechersegmente 32a, 32b, 32c der Selektionseinrichtung 3 um jeweils
einen Bogenabschnitt von beispielsweise 120° weiter dreht und die Materialien 10 abhängig
von der Drehrichtung der Selektionseinrichtung 3 in unterschiedliche Behälter 4a,
4b gefördert werden.
[0039] Zum Sortieren der potentiell mit radioaktiven Stoffen kontaminierten Materialien
10 werden die unsortierten Materialien 10 zunächst auf die Fördereinrichtung 1 gebracht,
verteilt und auf der Fördereinrichtung 1 bzw. dem Förderband unter zumindest einem
Sensor 2 hindurch gefördert. Soll eine besonders gleichmäßige Verteilung der unsortierten
Materialien 10 erzielt werden, kann die Förderanlage 100 optional z.B. einen Rechen
umfassen, der eine möglichst gleichmäßige Belegung der Fördereinrichtung 1 sicherstellt.
Optional kann die Förderanlage 100 beispielsweise eine optische Bandwaage umfassen,
um diese Belegung der Fördereinrichtung 1 zu überprüfen, eine Aussage über die Schüttdicke
zu ermöglich und eine mangelnde Belegung frühzeitig zu detektieren.
[0040] Im Zuge der Beförderung werden einzelne Bereiche der unsortierten Materialien 10
hinsichtlich zumindest einer Form von ionisierender Strahlung vermessen. Dabei sind
bezüglich des Sensoraufbaus verschiedenste Varianten möglich. In einem ersten, einfachen
Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens, kommt eine Förderanlage 100
mit nur einem Sensor 2 für ionisierende Strahlung zum Einsatz, wie sie in Fig. 2 schematisch
dargestellt ist. Der Sensor 2 ist in Fig. 2 normal zur Transportrichtung T der Fördereinrichtung
1 angeordnet und sein Messbereich erstreckt über die gesamte Breite der Fördereinrichtung
1.
[0041] Der Sensor 2 steht mit einer Steuer- und Verarbeitungseinheit 5 in Datenkommunikation,
und die vom Sensor 2 ermittelten Messwerte werden in einem Speicher 51 der Steuer-
und Verarbeitungseinheit 5 zwischengespeichert. Dabei werden die Messwerte demjenigen
Bereich der geförderten Materialien 10 zugeordnet, der sich zum jeweiligen Aufnahmezeitpunkt
im Messbereich des Sensors 2 befindet. Die Position der vermessenen geförderten Materialien
10 auf der Fördereinrichtung 1 kann z.B. über die Positionsänderung zwischen zwei
Messungen durch einen Drehgeber an einer nicht angetriebenen Walze bestimmt und von
der Steuer- und Verarbeitungseinheit 5 den jeweils ermittelten Messwerten zugewiesen
werden.
[0042] Am Ende der Fördereinrichtung 1 werden die geförderten Materialien 10 der Selektionseinrichtung
3 zugeführt, die die bei ihr einlangenden geförderten Materialien 10 in Abhängigkeit
von einem Auswahlsignal an einen von zumindest zwei Materialströmen weiterleitet.
Das Auswahlsignal wird dabei in Abhängigkeit von demjenigen Messwert erstellt, der
den Materialien 10 zugeordnet wurde, die sich aktuell im Bereich der Selektionseinrichtung
3 befinden.
[0043] Die Steuer- und Verarbeitungseinheit 5 ist mit der Selektionseinrichtung 3 bzw. deren
Antriebseinheit 32 verbunden und aktiviert die Antriebseinheit 32 der zumindest einen
Selektionseinrichtung 3 zur Drehung. Die Drehrichtung ist dabei abhängig vom ermittelten
Auswahlsignal ist, sodass die Materialien 10 dem entsprechenden Materialstrom zugeführt
werden, und derart kontaminierte und nicht kontaminierte Materialien getrennt voneinander
in verschiedene Behälter 4a, 4b gefördert werden. Eine derartige Ausgestaltung der
Förderanlage ermöglicht es vorteilhafterweise, Materialien 10 nicht nur in vorgegebenen
Mengeneinheiten bzw. Batchgrößen, d.h. diskontinuierlich, zu bewerten und zu sortieren.
Alternativ dazu können die Materialien 10 auch zu einem beliebigen Zeitpunkt, z.B.
bei Änderung der für die Materialien 10 ermittelten Messwerte, dem entsprechenden
Materialstrom zugeordnet werden, indem das betreffende Auswahlsignal geändert wird.
[0044] Dazu wird beispielsweise kontinuierlich ein Auswahlsignal für diejenigen Materialien
10 bereitgestellt, die aktuell von der Fördereinrichtung 1 der Selektionseinrichtung
3 zugeführt wurden bzw. in ein Bechersegment 32a, 32b, 32c der Selektionseinrichtung
3 gelangt sind, sodass diese Materialien 10 von der Selektionseinrichtung 3 auch kontinuierlich
dem, dem Auswahlsignal entsprechenden, Materialstrom zugeordnet werden. Dies bedeutet,
dass eine Weiterleitung an den entsprechenden Materialstrom in unterschiedlichsten
Teilmengen zu beliebigen Zeitpunkten möglich ist, wenn beispielsweise der für die
jeweiligen Materialien 10 ermittelte Messwert einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet.
[0045] Alternativ zu diesem einfachen Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
bei dem nur ein Sensor 2 für ionisierende Strahlung zum Einsatz kommt, kann auch ein
komplexerer Aufbau mit mehreren Sensoren zum Einsatz kommen. Beispielsweise können
auch zwei für unterschiedliche Strahlungsarten sensitive Sensoren 2, 21 in Transportrichtung
T betrachtet hintereinander angeordnet sein. Dabei kann es sich beispielsweise um
einen Sensor 2 für Gammastrahlung und einen Sensor 21 für Betastrahlung handeln. Optional
können auch mehr als zwei Sensoren, die für unterschiedliche Strahlungsarten und/oder
Energiebereiche sensitiv sind, hintereinander angeordnet werden.
[0046] Die hintereinander angeordneten Sensoren 2, 21 können jeweils Messwerte in Bezug
auf einen Messbereich 20 ermitteln, der die gesamte Breite der Fördereinrichtung 1
bzw. des Förderbands abdeckt. Die einzelnen Messwerte werden dabei jeweils im Speicher
51 der Steuer- und Verarbeitungseinheit 5 hinterlegt, wobei alle Messwerte, die jeweils
von demselben Bereich der geförderten Materialien 10 stammen, gemeinsam abgespeichert
und bei der Bildung des Auswahlsignals für die Betätigung der Selektionseinrichtung
3 verwendet werden.
[0047] Optional können die Messungen auch mit einer Vielzahl von gleichartigen Sensoren
2a, ..., 2d; 21a, ..., 21d vorgenommen werden, wie dies beispielhaft in Fig. 3 dargestellt
ist. Der Aufnahmebereich jedes der Sensoren 2a, ..., 2d; 21a, ..., 21d deckt dabei
jeweils nur einen Teilbereich 1a, ..., 1d der Breite der Fördereinrichtung 1 bzw.
des Förderbands ab.
[0048] Eine derartige Sensoranordnung ist in Fig. 3 beispielhaft dargestellt, wo vier beispielsweise
für Gammastrahlung sensitive Sensoren 2a, ..., 2d in Transportrichtung T nebeneinander
angeordnet sind, sodass der Aufnahmebereich 20a, ..., 20d jedes der Sensoren 2a, ...,
2d jeweils einen Teilbereich 1a, ..., 1d der Bereite des Förderbands abdeckt. Im gezeigten
Ausführungsbeispiel ist in Transportrichtung T betrachtet vor jedem der Sensoren 2a,
..., 2d ein weiterer Sensor 21a, ..., 21d, der für andere Strahlungsarten und/oder
Energiebereiche sensitiv ist, angeordnet. Dies ist jedoch keinesfalls zwingend erforderlich
und eine effiziente Sortierung von potentiell kontaminierten und nicht kontaminierten
Materialien 10 kann mit einem erfindungsgemäßen Verfahren auch erzielt werden, wenn
nur ein Sensortyp verwendet wird.
[0049] Der Abdeckungsbereich der weiteren unterschiedlichen Sensoren 21a, ..., 21d weist
im Ausführungsbeispiel in Fig. 3 dieselbe Breite auf, wie der Abdeckungsbereich 20a,
..., 20d der Sensoren 2a, ..., 2d.
[0050] Wie in Fig. 3 gezeigt ist, wird bei einer derartigen mit einer Anzahl von nebeneinander
angeordneten Sensoren 2a, ..., 2d; 21a, ..., 21d ausgestatteten Förderanlage 100a
die Selektion mit einer Vielzahl von separaten Selektionseinrichtungen 3a, ..., 3d
vorgenommen. Jede Selektionseinrichtung 3a, ..., 3d ist dabei jeweils einem der Sensoren
2a, ..., 2d; 21a, ..., 21d bzw. dem jeweils abgedeckten Teilbereich 1a, ..., 1d der
Breite der Fördereinrichtung 1 zugeordnet. Dies bedeutet, dass die einander zugeordneten
Selektionseinrichtungen 3a, ..., 3d und Sensoren 2a, ..., 2d; 21a, ..., 21d jeweils
denselben Teilbereich 1a, ..., 1d der Breite der Fördereinrichtung 1 abdecken.
[0051] Das Auswahlsignal für jede der Selektionseinrichtungen 3a, ..., 3d wird dabei auf
Grundlage der zwischengespeicherten Messwerte der ihr jeweils zugeordneten Sensoren
2a, ..., 2d; 21a, ..., 21d ermittelt. Diese bedeutet beispielsweise, dass das Auswahlsignal
für die Selektionseinrichtung 3a auf Grundlage der Messwerte der Sensoren 2a; 21a
gebildet wird, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist.
[0052] Für die Bildung des Auswahlsignals werden Messwerte herangezogen, deren Aufnahmezeitpunkt
eine vorgegebene Zeitspanne zurückliegt. Diese Zeitspanne entspricht in den gezeigten
Ausführungsbeispielen in den Fig. 1 bis Fig. 6 der Zeit, die die Beförderung der Materialien
10 vom Aufnahmebereich des jeweiligen Sensors 2a, ..., 2d; 21a, ..., 21d bis zur Position
der Selektionseinrichtung 3 an der Fördereinrichtung 1 entspricht.
[0053] Im Fall, dass mehrere hintereinander angeordnete Sensoren 2a, ..., 2d; 21a, ...,
21d, die z. B. für unterschiedliche Strahlungsarten und/oder Energiebereiche sensitiv
sind, Messwerte im Bezug auf Bereiche der geförderten Materialien 10 ermitteln, wie
dies in Fig. 3 dargestellt ist, werden dabei jeweils unterschiedliche vorgegebene
Zeitspannen berücksichtigt. Dies ist dadurch bedingt, dass die Zeitspannen, die vergehen,
bis die Materialien 10 vom Aufnahmebereich eines jeweiligen Sensors bis zur Position
der Selektionseinrichtung 3a, ..., 3d an der Fördereinrichtung 1 einlangen, verschieden
sind.
Ermittlung eines Auswahlsignals
[0054] Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Ermittlung des Auswahlsignals zur
Ansteuerung einer Selektionseinrichtung 3 oder mehrerer Selektionseinrichtungen 3a,
..., 3d auf unterschiedliche Weise durch digitale Filter erfolgen. Als ein derartiger
digitaler Filter wird im Zusammenhang mit der Erfindung beispielsweise das Gewichten
und Summieren der einzelnen ermittelten Messwerte oder das Ermitteln eines Maximalwerts
unter den einzelnen Messwerten verstanden. Beispielsweise kann ein Mittelwert z.B.
ein gleitender Mittelwert, oder ein Maximalwert auf Grundlage der ermittelten Messwerte
gebildet werden.
[0055] Dieser Mittelwert oder Maximalwert kann beispielsweise für die unsortierten Materialien
10 ermittelt werden, die innerhalb eines vorgegebenen zeitlichen Intervalls an einem
betreffenden Sensor, z.B. einem Gamma-Detektor, vorbeitransportiert werden, wie dies
in Fig. 4 dargestellt ist. Das zeitliche Intervall kann dabei an den Aufnahmebereich
des jeweiligen Sensors 2, 21 angepasst sein und eine Länge von z.B. mehreren Sekunden
aufweisen. Überschreitet der derart ermittelte Mittelwert oder Maximalwert einen vorgegebenen
Schwellenwert Th, werden die betreffenden Materialien 10 als kontaminiert betrachtet
und von der betreffenden Selektionseinrichtung 3 dem entsprechenden Materialstrom
zugeordnet.
[0056] Alternativ dazu kann ein Auswahlsignal auf Basis der über ein variables Zeitintervall
gemittelten Gamma- oder Beta-Messwerte, das z.B. abhängig vom Ausmaß der zeitlichen
Änderung der Messwerte ist, abgeleitet werden.
[0057] Handelt es sich bei den eingesetzten Sensoren beispielsweise um Betastrahlungs-Detektoren,
kann auf Grundlage beispielsweise eines gleitenden Mittelwerts über die Betastrahlungs-Messwerte,
z.B. die Betastrahlungs-Intensität, innerhalb eines definierten Zeitintervalls von
beispielsweise mehreren Sekunden ein Auswahlsignal für die Weiterleitung der geförderten
Materialien 10 abgeleitet werden.
[0058] Weiters alternativ dazu kann auf Basis der über ein definiertes, kurzes Zeitintervall
von z.B. 1 s, summierten Betastrahlungs-Messwerte eine Sortierentscheidung bzw. ein
diesbezügliches Auswahlsignal auf Basis des maximalen Betastrahlungs-Messwerts innerhalb
eines definierten längeren Intervalls von z.B. 16 s abgeleitet werden.
[0059] Generell ist die Heranziehung des Maximums der Messwerte über ein definiertes Zeitintervall
als Auswahlsignal besonders vorteilhaft, da in diesem Fall nur ein geringeres Risiko
einer Unterschätzung der Kontamination besteht, da statistische Schwankungen hin zu
niedrigeren Messwerten, die fälschlicherweise auf eine besonders geringe Kontamination
schließen lassen würden, nicht in das Sortierkriterium einbezogen werden.
Einfluss von Quereinstrahlunq
[0060] Für die Bildung eines Auswahlsignals können auch mit zumindest einem Sensor 2, der
die gesamte Breite der Fördereinrichtung 1 abdeckt, ermittelte Messwerte einer Gamma-Spektralmessung
für eine Anzahl von unterschiedlichen Teilchenenergien herangezogen werden. Alternativ
dazu können mehrere gleichartige, nebeneinander angeordnete Sensoren 2a, ..., 2d für
die Ermittlung von Gammaspektren herangezogen werden. Ein derartiger Sensoraufbau
zur Ermittlung von Gammastrahlungs-Messwerten ist im Ausführungsbeispiel in Fig. 5
gezeigt. Bei der Erstellung des Selektionssignals wird dabei beispielsweise eine gewichtete
Summe der einzelnen Spektralmesswerte des Gammaspektrums verwendet.
[0061] Deckt der Aufnahmebereich 20a, ..., 20d jedes der Sensoren 2a, ..., 2d jeweils nur
einen Teilbereich 1a, ..., 1d der Breite der Fördereinrichtung 1 bzw. des Förderbands
ab, kann zusätzlich Quereinstrahlung aus benachbarten Messbereichen einen Beitrag
zum Messwert, den ein jeweiliger Sensor 2a, ..., 2d misst, liefern, wie dies in Fig.
5 dargestellt ist.
[0062] Fig. 5 zeigt drei Sensoren 2a, 2b, 2c mit Aufnahmebereichen 20a, 20b, 20c, die jeweils
Fördereinrichtungs-Teilbereiche 1a, 1b, 1c erfassen. Für den in Fig. 5 dargestellten
Sensor 2b mit dem Aufnahmebereich 20b liefert beispielsweise Material 10, das auf
den benachbarten Teilbereichen 1a, 1c der Fördereinrichtung 1 gefördert wird bzw.
Strahlung, die von diesen Materialien 10 abgegeben wird, einen Beitrag zum Messwert,
den der Sensor 2b misst. Dies bedeutet, dass eine seitliche Einstrahlung von Materialanteilen,
die nicht direkt unter den Aufnahmebereich 20b, aber unmittelbar dazu benachbart liegen,
einen Beitrag zum Messwert im Aufnahmebereich 20b liefert.
[0063] Auch Einstrahlung aus den Abschnitten des Teilbereichs 1b der Fördereinrichtung 1,
die sich bereits aus dem Aufnahmebereich 20b des Detektors 2b bewegt haben oder noch
nicht in den Aufnahmebereich 20b eingetreten sind, liefert Strahlungsanteile, die
vom Sensor 2b erfasst werden. Ein um diesen Einfluss von Quereinstrahlung korrigierter
Messwert wird dabei ermittelt, indem vom jeweils für einen Aufnahmebereich 20a, ...,
20d eines Fördereinrichtungs-Teilbereichs 1a, ..., 1d ermittelten Messwert die Messwerte
zeitlich oder örtlich benachbarter Fördereinrichtungs-Teilbereiche 1a, ..., 1d in
gewichteter Form abgezogen werden.
[0064] Ein schematisches Beispiel für diese Vorgangsweise ist in Fig. 6 dargestellt. Fig.
6 zeigt einen Ausschnitt von drei Fördereinrichtungs-Teilbereichen 1a, 1b, 1c einer
Fördervorrichtung 1, der sich entlang der Transportrichtung T bewegt. Für den Aufnahmebereich
20b des in Fig. 5 dargestellten Sensors 2b wird ein Gammaspektrum aufgenommen und
soll um den Beitrag der Gammaspektren, die für örtlich rechts bzw. links benachbarte
Fördereinrichtungs-Teilbereiche 1a, 1c ermittelt wurden und um den Beitrag der Gammaspektren,
die für die zeitlich vorangehenden bzw. nachfolgenden Bereiche des Teilbereichs 1b
ermittelt wurden, korrigiert werden.
[0065] Um diese Vorgehensweise zu verdeutlichen, sind in Fig. 6 schematisch das zu korrigierende
Gammaspektrum des Aufnahmebereichs 20b des Detektors 2b, sowie die für die Korrektur
zu berücksichtigenden Gammaspektren der örtlich benachbarten bzw. zeitlich vorangehenden
und nachfolgenden Fördereinrichtungs-Teilbereiche dargestellt.
[0066] Die Korrektur ist schematisch durch Subtraktionszeichen zwischen den betreffenden
Gammaspektren angedeutet.
[0067] Für die Korrektur werden beispielsweise von den Sensoren 2a, 2c Spektren für die
örtlich benachbarten Aufnahmebereiche 20a, 20c, die in Fig. 5 dargestellt sind, aufgenommen
und im Speicher 51 der Steuer- und Verarbeitungseinheit 5 hinterlegt. Die Gammaspektra
für die vom Sensor 2b für den zeitlich vorangehenden bzw. nachfolgenden Bereich des
Teilbereichs 1b wurden bzw. werden ebenfalls aufgenommen im Speicher 51 hinterlegt.
Die Korrektur eines jeweiligen Gammaspektrums erfolgt beispielsweise durch einen gewichteten
z.B. prozentuellen Abzug der benachbarten Spektren.
[0068] Für die Korrektur der ermittelten Gamma-Messwerte kann auch eine energieabhängige
Gewichtung der benachbarten Gamma-Messwerte vorgenommen werden, wobei beispielsweise
höher energetische Anteile der Gamma-Messwerte beim Abzug stärker gewichtet werden,
als niederenergetische Anteile. Für die Erstellung des Auswahlsignals können auch
einzelne Bereiche des Gammaspektrums, die bestimmten interessierenden radioaktiven
Stoffen zugeordnet sind, höher gewichtet werden, als die übrigen Bereiche.
Weighting Factor bzw, Quotientensumme
[0069] Für die Bildung eines Auswahlsignals können auch mit zumindest einem Sensor 2, der
die gesamte Breite der Fördereinrichtung 1 abdeckt, ermittelte Messwerte einer Gamma-Spektralmessung
für eine Anzahl von unterschiedlichen Teilchenenergien als Grundlage für die Berechnung
von weighting factors bzw. Quotientensummen verwendet werden. Für eine derartige Gamma-Spektralmessung
können beispielsweise Germanium-Detektoren zum Einsatz kommen.
[0070] Die Steuer- und Verarbeitungseinheit 5 summiert in diesem Fall beispielsweise die
einzelnen ermittelten Gammaspektren der jeweiligen für Gammastrahlung sensitiven Sensoren
2 anhand ihrer Positionsangabe über einen vorgegebenen Längenbereich des Förderbandes
bzw. ein vorgegebenes Zeitintervall, dessen Länge an die Größe des Aufnahmebereichs
des jeweiligen Sensors 2 angepasst ist.
[0071] Somit wird bei einer vorgegebenen Messzeit von z.B. einer Sekunde und bei einer Transportgeschwindigkeit
der Fördereinrichtung 1 von z.B. 1 cm/s und einer Summierung über z.B. 230 mm Förderbandlänge
im Mittel über die aktuellsten 23 einzelnen Gammaspektren summiert. Mit jedem neuem
einzelnen Gammaspektrum, das aufgenommen wird, wird das jeweils zeitlich älteste Gammaspektrum
des vorgegebenen Zeitintervalls nicht mehr für Summenbildung berücksichtigt.
[0072] Die Gesamtaktivität eines jeweiligen Nuklids i unter einem jeweiligen Sensor k ergibt
sich für einen bestimmten Zeitpunkt dabei folgendermaßen:
[0073] Dabei sind
- Aik
- Gesamtaktivität des Nuklids i unter dem jeweiligen Sensor k, Einheit: [Bq]
- countsi
- die in einem Zeitintervall innerhalb der region of interest (ROI) für das jeweilige
Nuklid i am jeweiligen Sensor k gezählten Impulse [dimensionslos]
- life time
- die aktive Messzeit des für Gammastrahlung sensitiven Sensors k während des Zeitintervalls,
innerhalb dessen die counts gezählt wurden, Einheit: [s]
- efficiency
- die Detektoreffizienz (Detektor- und Geometrie-spezifisch) bei der für das entsprechende
Nuklid i charakteristischen Strahlungsenergie, Einheit: [counts pro ausgesandtem Teilchen]
- abundance
- die Wahrscheinlichkeit, mit der das Radionuklid i die Gammastrahlung der entsprechenden
Energie aussendet, Einheit: [generierte Teilchen in s-1/Bq]
[0074] Der weighting factor für ein jeweiliges Nuklid i ergibt sich für einen Sensor k für
einen bestimmten Zeitpunkt dabei als:
[0075] Dabei sind:
- WFik
- Weighting factor für Nuklid i für den jeweiligen Sensor k, Einheit: [dimensionslos]
- Aik
- Gesamtaktivität des Nuklids i unter dem jeweiligen Sensor k, Einheit: [Bq],
- Massek
- die unter dem Messfenster befindliche Gesamtmasse in [g], konstanter Faktor auf Basis
der bisherigen Erfahrungen
- Grenzwerti
- Grenzwert für dieses Nuklid in [Bq/g]
[0076] Der weighting factor insgesamt für einen jeweiligen Sensor k für einen bestimmten
Zeitpunkt ergibt sich somit als:
- Mit WFk
- Weighting factor für den jeweiligen Sensor k, Einheit: [dimensionslos]
- WFik
- Weighting factor für as jeweilige Nuklid i und den jeweiligen Sensor k, Einheit: [dimensionslos]
[0077] Also gilt insgesamt für den weighting factor für einen jeweiligen Sensor k:
Aktivitätsangaben
[0078] Werden die unsortierten Materialien 10, wie zuvor beschrieben, mittels einer Selektionseinheit
3 oder verschiedenen Selektionseinrichtungen 3a, ..., 3d in Behälter 4 gefördert,
so kann optional auch eine nuklidspezifische Aktivitätsangabe pro Behälter 4 ermittelt
werden. Dazu werden beispielsweise die einzelnen Gamma-Messwerte oder Betastrahlungs-Messwerte,
für die dasselbe Auswahlsignal ermittelt wurde und die in Bezug auf Materialien 10
aufgenommen wurden, die demselben Materialstrom zugeordnet wurden, akkumuliert, beispielsweise
aufsummiert.
[0079] Optional kann eine Förderanlage 100 zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens
auch eine Wiegeeinheit 40 für einen Behälter 4 oder mehrere Behälter 4a, ..., 4d umfassen.
So kann beispielsweise Nettomasse der Behälter 4; 4a, ..., 4d im Betrieb bestimmt
werden, was bei Vorgabe eines stets gleichen Füllgrads der Behälter 4; 4a, ..., 4d
Rückschlüsse auf die Dichte der Materialien 10, die in den jeweiligen Behälter 4;
4a, ..., 4d gefördert wurden, zulässt. Zur Überwachung des Füllstands der Behälter
4; 4a, ..., 4d kann die Förderanlage 100 einen Füllstandssensor 30 umfassen.
[0080] Optional kann eine spezifische Aktivitätsangabe pro Behälter 4 bzw. 4a, ..., 4d ermittelt
werden. Dazu wird, wie zuvor beschrieben, eine akkumulierte Aktivität für einen jeweiligen
Behälter 4 ermittelt, durch Wiegung des jeweiligen Behälters 4 dessen Gewicht festgestellt
und aus diesen beiden Angaben eine spezifische Aktivität ermittelt.
[0081] Ein weighting factor insgesamt für einen jeweiligen Behälter 4; 4a, ..., 4d ergibt
sich dabei unter der Annahme, dass der Term Masse
k konstant ist, als Mittelwert über alle WF
k, die in den jeweiligen Behälter 4; 4a, ..., 4d zugeordnet sind.
Vergleich von Gamma- und Betastrahiungs-Messwerten
[0082] Ergänzend kann für die Bildung des Auswahlsignals für die Selektionseinrichtung 3
bzw. mehreren Selektionseinrichtungen 3a, ..., 3d und/oder die Aktivitätsangabe auch
ein Vergleich der für denselben Bereich oder Teilbereich der geförderten Materialien
10 ermittelten Gamma-Messwerte mit den jeweils ermittelten Betastrahlungs-Messwerten
durchgeführt werden. Da für radioaktive Nuklide bekannt ist, welche Arten von Strahlung
bzw. mit welcher Aktivität sie Strahlung abgeben, kann aus einer Gegenüberstellung
der Gamma-Messwerte mit den Betastrahlungs-Messwerten abgeschätzt werden, ob zusätzlich
zu Nukliden bzw. Stoffen, die sowohl Gamma- als auch Betastrahlung abgegeben, Stoffe
vorhanden sind, die nur Betastrahlung abgeben. Auf diese Weise können die reinen Betastrahler
abgeschätzt werden und deren Aktivität ermittelt werden.
Mehrere Sortierdurchläufe
[0083] Optional kann ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Behandeln und Sortieren von potentiell
mit radioaktiven Stoffen kontaminierten Materialien 10 auch als mehrstufiges Verfahren
ausgestaltet sein.
[0084] So kann beispielsweise eine Neubewertung der in einem ersten Sortierdurchlauf als
kontaminiert klassifizierten Materialien 10 in zumindest einem erneuten Sortierdurchlauf
mit geänderten Parametern, beispielsweise anderen Schwellenwerten, für die Erstellung
des Auswahlsignals erfolgen.
[0085] In einem ersten Sortierdurchlauf kann beispielsweise ein relativ niedriger Schwellenwert
für die Aussortierung als kontaminiertes Material angewandt werden, wenn z.B. nicht
bekannt ist, welche Radionuklide in den zu sortierenden Materialien 10 vorhanden sind.
Stellt sich bei einer nachgelagerten Analyse der für die Materialien 10 ermittelten
Messwerte heraus, dass nur Nuklide vorhanden sind, die einen höheren Schwellenwert
als Sortierschwelle zulassen, kann in diesem Fall ein erneuter Sortierdurchlauf mit
einem angepasstem Schwellenwert erfolgen.
[0086] Eine Neubewertung der in einem ersten Sortierdurchlauf als kontaminiert klassifizierten
Materialien 10 kann beispielsweise auch erfolgen, wenn bei einer optionalen Wiegung
eines jeweiligen Behälters 4; 4a, ..., 4d nachträglich erkannt wird, dass die Schüttdichte
der Materialien 10 unterschätzt wurde. Dies hat als Auswirkung, dass, wenn eine Aktivität
pro Masse bzw. pro Behälter 4 berechnet wird, diese überschätzt wird.
[0087] Ein erneuter Sortierdurchlauf kann auch erfolgen, wenn nach einem ersten Sortierdurchlauf
festgestellt wird, dass großteils unbedenkliche, nicht oder nur gering kontaminierte
Materialien 10 mit einigen wenigen hochbelasteten Teilchen versetzt sind, die isolierte,
hohe Maxima in ansonsten unauffälligen Messwerten bedingen. In diesem Fall können
in einem erneuten zweiten Sortierdurchlauf mit hohem Sortierwert bzw Schwellenwert
diese kontaminierten Teilchen aus den als kontaminiert klassifizierten Materialien
10 heraussortiert werden. Da die hochbelasteten Teilchen im zweiten Sortierdurchlauf
derart heraussortiert wurden, tritt in einem weiteren nachfolgenden dritten Sortierdurchlauf,
in dem wiederum ein geringerer Sortierwert bzw Schwellenwert gewählt wird, eine geringere
Querstrahlung auf, wodurch auch weitere Anteile des zu sortierenden Materials als
unkontaminiert erkannt werden, die im ersten Sortierdurchlauf aufgrund der dort höheren
Querstrahlung noch als kontaminiert erkannt wurden.
[0088] Alternativ dazu kann eine Neubewertung der in einem ersten Sortierdurchlauf als nicht
kontaminiert klassifizierten Materialien 10 in zumindest einem erneuten Sortierdurchlauf
mit geänderten Parametern, beispielsweise anderen Schwellenwerten, für die Erstellung
des Auswahlsignals erfolgen. Dies kann beispielsweise erfolgen, wenn sich bei einer
nachgelagerten Analyse der für die Materialien 10 ermittelten Messwerte herausstellt,
dass ein oder mehrere unerwartete Radionuklide vorhanden sind, für die z.B. ein geringerer
Sortierwert oder eine Sortierung mittels Sensoren, die für Gammastrahlung sensitiv
sind, erforderlich wäre. Je nach Datenlage ist es in diesem Fall vorteilhaft, die
als nicht kontaminiert klassifizierten Materialien 10 mit an das betreffende Nuklid
angepassten Parametern erneut einem Sortierdurchlauf zu unterwerfen.
[0089] Alternativ kann ein derartiger erneuter Sortierdurchlauf erfolgen, wenn bei einer
optionalen Wiegung eines jeweiligen Behälters 4; 4a, ..., 4d nachträglich erkannt
wird, dass die Schüttdichte der Materialien 10 überschätzt wurde. In diesem Fall wurde
die Aktivität pro Masse unterschätzt. Je nach Datenlage ist es in diesem Fall vorteilhaft,
die als nicht kontaminiert klassifizierten Materialien 10 mit an die Schüttdichte
angepassten Parametern erneut zu sortieren.
1. Verfahren zum Behandeln und Sortieren von potentiell mit radioaktiven Stoffen kontaminierten
Materialien (10),
a) wobei unsortierte Materialien (10) auf einer Fördereinrichtung (1) gefördert werden,
b) wobei einzelne Bereiche der unsortierten Materialien (10) im Zuge der Beförderung
auf der Fördereinrichtung (1) in Hinblick auf zumindest eine Form von ionisierender
Strahlung vermessen werden,
c) wobei die so ermittelten Messwerte zwischengespeichert und demjenigen Bereich der
geförderten Materialien (10) zugeordnet werden, der sich zum Aufnahmezeitpunkt im
Messbereich des zumindest einen den Messwert ermittelnden Sensors (2; 21) befindet,
d) wobei die geförderten Materialien (10) an einer Position der Fördereinrichtung
(1), insbesondere an deren Ende, zumindest einer Selektionseinrichtung (3) zugeführt
werden, die die bei ihr einlangenden geförderten Materialien (10) in Abhängigkeit
von einem Auswahlsignal an einen von zumindest zwei Materialströmen weiterleitet,
e) wobei das jeweilige an die zumindest eine Selektionseinrichtung (3) weitergeleitete
Auswahlsignal in Abhängigkeit von demjenigen Messwert oder denjenigen Messwerten ermittelt
wird, der oder die dem im Bereich der Selektionseinrichtung (3) befindlichen Teil
der Materialien (10) zugeordnet wurde.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
- dass die einzelnen ermittelten Messwerte einem digitalen Filter zugeführt werden,
wobei insbesondere vorgesehen ist, dass die einzelnen Messwerte gewichtet und/oder
summiert werden und/oder dass unter den einzelnen Messwerten ein Maximalwert ermittelt
wird, und
dass das derartige durch Filterung ermittelte gefilterte Messwertsignal zur Bildung des
Auswahlsignals herangezogen wird
und/oder
- dass für die Bildung des Auswahlsignals Messwerte herangezogen werden, die eine vorgegebene
Zeitspanne zuvor aufgenommen wurden, wobei diese Zeitspanne insbesondere der Zeit
entspricht, die die Beförderung der Materialien (10) vom Aufnahmebereich des zumindest
einen Sensors (2, 21) bis zur Position der Selektionseinrichtung (3) auf der Fördereinrichtung
(1) entspricht.
3. Verfahren nach Anspruch einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Messungen mit einer Vielzahl von gleichartigen Sensoren (2a, ..., 2d; 21a, ..., 21d)
vorgenommen werden, wobei der Aufnahmebereich jedes der Sensoren (2a, ..., 2d; 21a,
..., 21d) jeweils nur einen Teilbereich der Breite der Fördereinrichtung (1) abdeckt,
dass eine Selektion mit einer Vielzahl von separaten Selektionseinrichtungen (3a,
..., 3d) vorgenommen wird, wobei jede Selektionseinrichtung (3a, ..., 3d) jeweils
einem der Sensoren (2a, ..., 2d; 21a, ..., 21d) zugeordnet ist und die einander zugeordneten
Selektionseinrichtungen (3a, ..., 3d) und Sensoren (2a, ..., 2d; 21a, ..., 21d) jeweils
denselben Teilbereich der Breite der Fördereinrichtung (1) abdecken, und
dass die Bildung der einzelnen Auswahlsignale für die Selektionseinrichtungen (3a,
..., 3d) jeweils aufgrund der zwischengespeicherten Messwerte des jeweiligen der Selektionseinrichtung
(3a, ..., 3d) zugeordneten Sensors (2a, ..., 2d; 21a, ..., 21d) vorgenommen wird.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die oder für jede Selektionseinrichtung (3; 3a, ..., 3d) eine Mehrzahl von in
Transportrichtung (T) hintereinander befindlichen, für unterschiedliche Strahlungsarten
und/oder Energiebereiche sensitiven Sensoren (2; 2a, ..., 2d; 21; 21a, ..., 21d) vorgesehen
ist, die jeweils Messwerte in Bezug auf Bereiche der geförderten Materialien (10)
ermitteln, die jeweils zu einer Selektionseinrichtung (3; 3a, ..., 3d) gelangen, und
wobei die einzelnen Messwerte, die jeweils demselben Bereich von geförderten Materialien
(10) zugeordnet sind, gemeinsam abgespeichert und für die Bildung des Auswahlsignals
für die Betätigung der jeweiligen Selektionseinrichtung (3; 3a, ..., 3d) verwendet
werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass für die Bildung des Auswahlsignals Messwerte unterschiedlicher, für unterschiedliche
Strahlungsarten und/oder Energiebereiche sensitiver Sensoren (2; 2a, ..., 2d; 21;
21a, ..., 21d) herangezogen werden, die jeweils unterschiedliche vorgegebene Zeitspannen
zuvor aufgenommen wurden, wobei diese Zeitspannen insbesondere derjenigen Zeit entsprechen,
die die Beförderung der Materialien (10) vom Aufnahmebereich des jeweiligen Sensors
bis zur Position der Selektionseinrichtung (3; 3a, ..., 3d) auf der Fördereinrichtung
(1) entsprechen.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mittelwert, insbesondere ein gleitender Mittelwert, oder ein Maximalwert auf
Grundlage der in einem vorgegebenen zeitlichen Intervall, das dem Zeitpunkt vorangeht,
an dem sich die Materialien (10) an der Position der Selektionseinrichtung (3; 3a,
..., 3d) auf der Fördereinrichtung (1) befinden, aufgenommenen Messwerte der Sensoren
(2; 2a, ..., 2d; 21; 21a, ..., 21d) ermittelt wird und als Auswahlsignal für die Weiterleitung
der geförderten Materialien (10) herangezogen wird.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
- dass als Messwert die Ergebnisse einer Gamma-Spektralmessung für eine Anzahl von unterschiedlichen
Teilchenenergien herangezogen werden, wobei
insbesondere bei der Erstellung des Selektionssignals eine gewichtete Summe der einzelnen
Spektralmesswerte des Gammaspektrums verwendet wird, wobei vorzugsweise einzelne Bereiche
des Gammaspektrums, die bestimmten interessierenden radioaktiven Stoffen zugeordnet
sind, höher gewichtet werden als die übrigen Bereiche
und/oder
- dass als Messwert die Betastrahlungsintensität herangezogen wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmebereich jedes der Sensoren (2; 2a, ..., 2d; 21; 21a, ..., 21d) jeweils
nur einen Teilbereich (1a, ..., 1d) der Breite der Fördereinrichtung (1) abdeckt,
und
dass ein korrigierter Messwert ermittelt wird, indem vom jeweils ermittelten Messwert
eines Fördereinrichtungs-Teilbereichs (1a, ..., 1d) die Messwerte zeitlich oder örtlich
benachbarter Fördereinrichtungs-Teilbereiche (1a, ..., 1d) in gewichteter Form abgezogen
werden,
wobei insbesondere vorgesehen ist, dass ein korrigierter Gamma-Messwert ermittelt
wird und dass im Rahmen der Korrektur eine energieabhängige Gewichtung der benachbarten
Gamma-Messwerte vorgenommen wird,
insbesondere dass höherenergetische Anteile der Gamma-Messwerte beim Abzug stärker
gewichtet werden als niederenergetische Anteile der Gamma-Messwerte.
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vergleich der einzelnen Gamma-Messwerte, insbesondere der Ergebnisse der Gamma-Spektralmessung,
für eine Anzahl von unterschiedlichen Teilchenenergien mit den Betastrahlungs-Messwerten,
die jeweils in Bezug auf denselben Bereich oder Teilbereich der geförderten Materialien
(10) ermittelt wurden, durchgeführt wird, wobei derart die Gegenwart von reinen Betastrahlern
ermittelt und die Aktivität der reinen Betastrahler abgeschätzt wird.
10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Messwerte für die dasselbe Auswahlsignal ermittelt wurde und die in
Bezug auf Materialien (10) aufgenommen wurden, die demselben Materialstrom zugeordnet
wurden, akkumuliert werden,
wobei insbesondere vorgesehen ist, dass eine Akkumulation aller Gamma-Messwerte oder
Betastrahlungs-Messwerte vorgenommen wird, die demselben Behälter (4; 4a, ..., 4d)
zugeführt werden,
wobei insbesondere vorgesehen ist, dass die für die jeweils in denselben Behälter
(4; 4a, ..., 4d) geförderten Materialien (10) ermittelten Messwerte, insbesondere
die Ergebnisse der Gamma-Spektralmessung für eine Anzahl von unterschiedlichen Teilchenenergien,
akkumuliert werden, wobei eine massenspezifische Messgröße für jeden Behälter (4;
4a, ..., 4d) ermittelt wird, und wobei ein akkumulierter Messwert, insbesondere die
spezifische Aktivität, bestimmter interessierender radioaktiver Nuklide für den jeweiligen
Behälter (4; 4a, ..., 4d) abgeleitet wird.
11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
- dass in einem ersten Sortierdurchlauf als kontaminiert und/oder nicht kontaminiert erkannt
und von der zumindest einen Selektionseinrichtung (3; 3a, ..., 3d) an einen diesbezüglichen
Materialstrom weitergeleiteten Materialien (10) in zumindest einem erneuten Sortierdurchlauf
auf der Fördereinrichtung (1) gefördert und in Hinblick auf zumindest eine Form von
ionisierender Strahlung vermessen werden,
wobei jeweils erneut ein Auswahlsignal für die jeweilige Selektionseinrichtung (3)
in Abhängigkeit von demjenigen Messwert oder denjenigen Messwerten ermittelt wird,
der oder die dem im Bereich der Selektionseinrichtung (3) befindlichen Teil der Materialien
(10) zugeordnet wurde
und/oder
- dass die Erstellung des Auswahlsignals und die Weiterleitung der geförderten Materialien
(10) an einen der zumindest zwei Materialströme in Abhängigkeit vom Auswahlsignal
diskontinuierlich für vorgegebene Mengeneinheiten, insbesondere batchweise, oder kontinuierlich
erfolgt.
12. Förderanlage (100) zum Behandeln und Sortieren von potentiell mit radioaktiven Stoffen
kontaminierten Materialien (10), insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach
einem der Ansprüche 1 bis 11, umfassend
- eine, insbesondere kontinuierlich laufende, Fördereinrichtung (1) zum Befördern
von unsortierten Materialien (10),
- zumindest einen Sensor (2), der auf die Fördereinrichtung (1) gerichtet ist und
dazu ausgebildet ist, einzelne Bereiche der unsortierten Materialien (10) im Zuge
der Beförderung auf der Fördereinrichtung (1) in Hinblick auf zumindest eine Form
von ionisierender Strahlung zu vermessen,
- zumindest eine Selektionseinrichtung (3), der die geförderten Materialien (10) an
einer Position der Fördereinrichtung (1), insbesondere an deren Ende, zugeführt werden,
wobei die Selektionseinrichtung (3) dazu ausgebildet ist, die bei ihr einlangenden
geförderten Materialien (10) in Abhängigkeit von einem Auswahlsignal an einen von
zumindest zwei Materialströmen weiterzuleiten und
- eine dem zumindest einen Sensor (2) nachgeschaltete und mit der zumindest einen
Selektionseinrichtung (3) verbundene Steuer- und Verarbeitungseinheit (5), wobei die
Steuer- und Verarbeitungseinheit (5) dazu ausgebildet ist,
- die von dem zumindest einen Sensor (2) ermittelten Messwerte zwischenzuspeichern
und demjenigen Bereich der geförderten Materialien (10) zuzuordnen, der sich zum Aufnahmezeitpunkt
im Messbereich des den Messwert ermittelnden Sensors (2; 21) befindet,
- ein Auswahlsignal in Abhängigkeit von demjenigen Messwert oder denjenigen Messwerten
zu ermitteln, der oder die dem im Bereich der Selektionseinrichtung (3) befindlichen
Teil der Materialien (10) zugeordnet wurde, und
- das jeweilige Auswahlsignal an die zumindest eine Selektionseinrichtung (3) weiterzuleiten.
13. Förderanlage (100) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
dass eine Vielzahl von gleichartigen Sensoren (2a, ..., 2d; 21a, ..., 21d) vorgesehen
ist, wobei der Aufnahmebereich jedes der Sensoren (2a, ..., 2d; 21a, ..., 21d) jeweils
nur einen Teilbereich der Breite der Fördereinrichtung (1) abdeckt,
dass eine Vielzahl von separaten Selektionseinrichtungen (3a, ..., 3d) vorgesehen ist,
wobei jede Selektionseinrichtung (3a, ..., 3d) jeweils einem der Sensoren (2a, ...,
2d; 21a, ..., 21d) zugeordnet ist und die einander zugeordneten Selektionseinrichtungen
(3a, ..., 3d) und Sensoren (2a, ..., 2d; 21a, ..., 21d) jeweils denselben Teilbereich
der Breite der Fördereinrichtung (1) abdecken, und
dass die Steuer- und Verarbeitungseinheit (5) dazu ausgebildet ist, die einzelnen Auswahlsignale
für die Selektionseinrichtungen (3a, ..., 3d) jeweils aufgrund der zwischengespeicherten
Messwerte des jeweiligen der Selektionseinrichtung (3a, ..., 3d) zugeordneten Sensors
(2a, ..., 2d; 21a, ..., 21d) zu ermitteln.
14. Förderanlage (100) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet,
dass für die oder für jede Selektionseinrichtung (3; 3a, ..., 3d) eine Mehrzahl von in
Transportrichtung (T) hintereinander befindlichen, für unterschiedliche Strahlungsarten
und/oder Energiebereiche sensitiven Sensoren (2; 2a, ..., 2d; 21; 21a, ..., 21d) vorgesehen
ist, wobei die Sensoren (2; 2a, ..., 2d; 21; 21a, ..., 21d) jeweils dazu ausgebildet
sind, Messwerte in Bezug auf Bereiche der geförderten Materialien (10) zu ermitteln,
die jeweils zu einer Selektionseinrichtung (3; 3a, ..., 3d) gelangen, und
dass die Steuer- und Verarbeitungseinheit (5) dazu ausgebildet ist, die einzelnen Messwerte,
die jeweils demselben Bereich von geförderten Materialien (10) zugeordnet sind, gemeinsam
abzuspeichern und bei der Bildung des Auswahlsignals für die Betätigung der jeweiligen
Selektionseinrichtung (3; 3a, ..., 3d) heranzuziehen.
15. Förderanlage (100) nach einem der Ansprüche 12 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
- dass die Steuer- und Verarbeitungseinheit (5) dazu ausgebildet ist, ein Auswahlsignal
nach einem der Ansprüche 2 bis 6 und/oder einen Messwert nach einem der Ansprüche
7 bis 10 zu ermitteln
und/oder
- dass die Steuer- und Verarbeitungseinheit (5) dazu ausgebildet ist, das Auswahlsignal
diskontinuierlich für vorgegebene Mengeneinheiten, insbesondere batchweise, oder kontinuierlich
zu erstellen und dass die zumindest eine Selektionseinrichtung (3) dazu ausgebildet
ist, die geförderten Materialien (10) diskontinuierlich in vorgegebenen Mengeneinheiten,
insbesondere batchweise, oder kontinuierlich an einen der zumindest zwei Materialströme
in Abhängigkeit vom Auswahlsignal weiterzuleiten.