Improving the sensitivity of radionuclide monitoring stations

Abstract

Zsfassung in dt. SpracheDie Nachweisgrenze von Radionuklid Stationen des Internationalen Messsystemes (IMS) der CTBTO ist hauptsächlich durch den lokalen Rn-220 Hintergrund durch die Tochterprodukte Pb-212, Bi-212 und Tl-208 beeinflusst, die die Gammaspektroskopiemessungen dominieren. Obwohl der Rn-222 Hintergrund im selben Bereich des Rn-220 Hintergrundes sein kann, haben die Tochterprodukte Pb-214, Bi-214 und Pb-210 keinen nennenswerten Einfluss auf die Ergebnisse der gammaspektroskopischen Messungen von Aerosolproben und können vernachlässigt werden.Die Emanation von Rn-220 aus dem Boden folgt einem Muster (Taggang) was direkten Einfluss auf die Aktivitätskonzentrationen der Tochterprodukte hat.In dieser Arbeit wurde gezeigt, dass obwohl Pb-212 eine Halbwertszeit hat, die atmosphärischen Transport über mehrere 100 km zulässt, die Änderungen in der gesammelten Aktivität durch den (sehr) lokalen Hintergrund vollständig erklärt werden kann. Mögliche entfernte Hintergrundquellen haben daher nur einen kleinen Einfluss.Mit dem Wissen des Rn-220 Tagganges wurden die Effekte des Startzeitpunktes auf die gesammelte Aktivität untersucht.Der Unterschied zwischen "bestem" und "schlechtestem" Startzeitpunkt (niedrigste vs. höchste Aktivität am Filter zum Probennahmeende) in Bezug auf die gesammelte Aktivität an der Radionuklid Station RN09 Darwin, Australien, betrug während des Untersuchungszeitraumes 9%. Mit Optimierung des Filterwechselzeitpunktes erreicht man eine Verbesserung der Nachweisgrenze für CTBT relevante Radionuklide von zirka 4%.Weiters konnte gezeigt werden, dass obwohl in einer Region mit "hohem" Rn-220 Hintergrund und der daraus resultierenden Proben mit Aktivitäten von mehreren kBq, die zusätzliche Äquivialentdosis für das Personal vernachlässigbar gegenüber der natürlichen Strahlenbelastung ist.The detection sensitivity of particulate radionuclide monitoring stations of the CTBTO International Monitoring System (IMS) is mainly affected by the local Rn-220 background through its progenies Pb-212, Bi-212 and Tl-208 which dominate the performed gamma spectroscopy measurements. Although the Rn-222 background could be in the same range of the Rn-220 background, its progenies Pb-214, Bi-214 and Pb-210 do not have a noteworthy effect on the gamma spectroscopy results of aerosol samples and can be disregarded.The release of Rn-220 from the soil does follow a regular pattern (diurnal variation) and this also affects the activity concentration of its progenies.This work showed that, although the Pb-212 has a half-life allowing atmospheric transport over several 100 km, the variations of the sampled activity can be fully explained by the (very) local background making it the dominating source. Thus possible distant high background sources do have limited effect.With the knowledge of the Rn-220 progenies diurnal variation, the effect of the sampling start time on the sampled radioactivity was assessed.The effect of the "best" to the "worst" collection start time (ie.maximum versus minimal amount of radioactivity on the filter at the end of sampling) in regard to the sampled radioactivity at the Radionuclide Station RN09 Darwin, Australia, was found to be 9%. By optimizing the filter change time the station sensitivity (capability for the detection of CTBT relevant nuclides) can be improved by app. 4%.It was also shown that, although being in a "high background" region resulting in samples with activities of several kBq the additional effective dose for the operators is not significant when comparing to the dose from natural sources.11