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Title
Natürlich radioaktive Stoffe in der Industrie - Strahlenbelastung und Strahlenrisiko für mit Ceroxid hantierendes Personal eines Seltenerdbetriebes
Additional Titles
Naturally radioactive materials in industry - radiation exposure and radiation risk for with cerium-oxid working employees of a rare earth company
AuthorRieger, Stefan
Thesis advisorSchneckenleitner, Christian
Published2014
Date of SubmissionJune 2014
LanguageGerman
Document typeBachelor Thesis
Keywords (DE)Seltene Erden / Ceroxid / CeO2 / natürliche Strahlenquellen / industrieller Strahlenschutz / Strahlenbelastung / Effektive Dosis / Strahlenrisiko / Dosisabschätzung / Gesundheit
Keywords (EN)Rare Earth Elements / Cerium Oxide / CeO2 / natural radionuclides / industrial radiation protection / radiation burden / effective dose / radiation risk / dose estimition / healthcare
Restriction-Information
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Classification
Abstract (German)

Diese Arbeit behandelt die Abschätzung der effektiven Dosis nach den ÖNORMEN S5223 Teil 1 und 2, S5220 Teil 3 für das Personal eines CeO2 verarbeitenden Betriebes sowie einer allgemeinen Abschätzung des Strahlenrisikos nach Grundlagen der allgemeinen Strahlenschutzverordnung (AllgStrSchV). CeO2 besteht aus dem Seltenerdelement Cer, was bedeutet, dass es Radionuklide aus den natürlichen Zerfallsreihen von 232Th, 235U und 238U beinhaltet und zum Schutz von Personal und Umwelt der natürlichen Strahlenschutzverordnung unterliegt.

Bei der Strahlenbelastung aufgrund von natürlichen Radionukliden geht es primär um α-Strahlung, welche im Vergleich zu Photonen- und β-Strahlung bei Kontakt mit vitalem Gewebe eine weit schädlichere biologische Wirkung hervorruft – der Strahlungswichtungsfaktor ωR für α-Teilchen beträgt 20.

Zur Berechnung der effektiven Dosis und in weiterer Folge zur Abschätzung des Strahlenrisikos sind die Aktivitätskonzentrationen je Nuklid (Bq/g), die Staubkonzentration der Atemluft (mg/m³) bzw. die Aktivitätskonzentration in der Atemluft (Bq/ m³), die Atemrate (m³/h) sowie die Arbeitszeit (h) notwendig.

Die in dieser Arbeit behandelte CeO2 Probe ergab eine maximale effektive Jahresdosis (1 Jahr = 1600 Arbeitsstunden) von 0,52 mSv, wobei die natürliche äußere Strahlenbelastung sowie die Belastung aufgrund durch Inhalation von Rn und dessen Folgeprodukte berücksichtigt wurden. Die allgemeine Abschätzung des Strahlenrisikos ergab zudem eine zusätzliche Erhöhung um 0,052%.

Diese Werte sind als Maxima anzunehmen und werden dann erreicht, wenn keine zusätzlichen strahlenschutzrelevanten Vorkehrungen getroffen werden. Alleine durch die Verwendung von zusätzlichen Filtermethoden, wie das Tragen von einfachen Atemschutzmasken oder der Einsatz eines noch effektiveren Belüftungssystems im Betrieb, können diese Werte mindestens um weitere 50% gesenkt werden. Summa Summarum stellen diese Werte sowohl für das Personal als auch für die allgemeine Bevölkerung keine Gefährdung dar.

Abstract (English)

This thesis deals with the estimation of the effective dose according to the Austrian standards (ÖNORM) S5223 Part 1 and 2, S5220 Part 3 for the employees of a CeO2 processing company and the general estimation of the radiation risk by fundamentals of the general order on radiation protection (AllgStrSchV). CeO2 consists of the rare earth element cerium, which means it contains radionuclides from the natural decay chains of 232Th, 235U and 238U. To protect employees and the environment of natural radiation, the processing underlies the natural order on radiation protection (NatStrV).

The radiation exposure due to natural radionuclides is primarily concerned with α- radiation, which causes far more harmful biological effects on contact with living tissue compared to photon- and β-radiation. The value of the radiation weighting factor ωR for α- particles is 20.

To calculate the effective dose and further to estimate the radiation risk, it is necessary to gain the concentrations of activity per nuclide (Bq per g), the dust concentration in the breathing air (mg per m³) more specifically the activity concentration in the air (Bq per m³) , the respiratory rate (m³ per h), as well as the working time (h ).

The CeO2 sample, which is treated in this scientific work, gave a maximum effective annual dose (1 year equals 1600 working hours) of 0.52 mSv - the natural external radiation exposures and the natural internal radiation exposure due to the inhalation of Rn and its decay products were taken into account. Furthermore the general assessment of the radiation risk resulted in an additional increase by 0.06%.

These values are maxima and they will be reached when no additional radiation protection precautions are taken. Only by the use of additional filtering methods, such as wearing simple respiratory masks or the use of a more effective ventilation system in the workplace, these values can be reduced by at least a further 50%. Summa summarum these values do not constitute a hazard for the employees as well as for the general population.