PowerPoint-Präsentation

NORM in einem geothermischen Heizwerk
M. Köhler a), A. Wöllert a), H. Menzel b)
a) Verein für Kernverfahrenstechnik und Analytik Rossendorf e.V. (VKTA)
PF 510119
D-01314 Dresden
Labor für Umwelt- und Radionuklidanalytik
DAP-PL-2206.00
b) Erdwärme Neustadt-Glewe GmbH, Obotritenring 40
D-9053 Schwerin
NORM & Geothermie
Zusammenfassung
Das geothermische Heizwerk Neustadt-Glewe gewinnt Wärmeenergie aus 100 C heißem Wasser, welches aus
einem 50 bis 100 m dicken Sandsteinreservoir in 2450 m Tiefe gepumpt wird. Um 6,5 MW thermische Leistung
bereitzustellen, müssen bis zu 120 m3 h-1 durch die Anlage fließen.
Neben einer hohen Salzkonzentration von 216 g l-1 enthält das geförderte Wasser 5,9 Bq l-1 226Ra, 1,7 Bq l-1
8,2 Bq l-1 228Ra und 2 . 104 Bq l-1 222Rn. Die Quelle dieser Radionuklide sind die langlebigen Mutternuklide
238U und 232Th in den Speichergesteinen, welche in Konzentrationen von je 60 Bq kg-1 vorkommen. Die
geochemischen Verhältnisse im Aquifer bedingen den Transport vorwiegend der Ra-Nuklide (226Ra, 228Ra).
210Pb,
Untersuchte Ablagerungen (Scale) an Pumpen, Rohren und die Filter wiesen Radionuklidkonzentrationen von bis
zu 104 Bq kg-1 226Ra, 105 Bq kg-1 210Pb und 104 Bq kg-1 228Ra auf. 228Th befindet sich dabei nicht im radioaktiven
Gleichgewicht mit dem Mutternuklid 228Ra und wächst mit T1/2 = 1,9 a nach.
Es werden Probleme bei der Anwendung des Teil 3 der StrlSchV aufgezeigt. Dies sind insbesondere folgende
Fragestellungen:

Ist Teil 3 StrlSchV auf die Rückstände aus einem geothermisches Heizwerk überhaupt anzuwenden
oder gibt die Tabelle XII Teil A abschließend die zu berücksichtigenden Materialien vor?

Ist eine Dosisabschätzung nach Anlage XII Teil D bei der Entlassung aus der Überwachung, die formal
durch die hohe spezifische Aktivität der Materialien notwendig wäre, auch für Rückstandsmassen von
einigen Kilogramm notwendig?

Sind die Freigabewerte für Oberflächenkontaminationen (Teil 2, Anlage II, Tabelle 1, Spalte 4) auch auf
natürliche Radionuklide (Teil 3) übertragbar?
Es wird außerdem auf die Relevanz der bei TENORM in der Regel gestörten radioaktiven Ungleichgewichte
hingewiesen.
NORM & Geothermie
Gliederung
Geothermisches Heizwerk Neustadt-Glewe
NORM – Konzentrationen und Quellen
Probleme bei der Anwendung des Teil 3 StrlSchV
(1) Ist Teil 3 StrlSchV überhaupt anzuwenden ?
(2) Dosisabschätzung für kleine Rückstandsmassen ?
(3) Freigabewerte für Oberflächenkontamination (Teil 2
StrlSchV) auf natürliche Radionuklide (Teil 3 StrlSchV)
anwendbar ?
(4) radioaktive Ungleichgewichte beachten !?
NORM & Geothermie
Geothermisches Heizwerk Neustadt-Glewe
Technische Daten:
6,5 MW thermische Leistung
120 m3 h-1 Pumpleistung
consumer
100 °C
50 °C
heat exchanger
pump
260 m
2353 m
injection hole
Geothermales Wasser:
216 g l-1 Salzgehalt
5,9 Bq l-1 226Ra
2 104 Bq l-1 222Rn
1,7 Bq l-1 210Pb
8,2 Bq l-1 228Ra
2450 m
source hole
Aquifer:
60 Bq kg-1 238U
60 Bq kg-1 232Th
NORM & Geothermie
NORM – Konzentrationen und Quellen
226
210
228
228
Ra
[Bq g-1]
Pb
[Bq g-1]
Ra
[Bq g-1]
Th
[Bq g-1]
anode
0,51
23
0,76
0,15
scale 1
1,2
1,4
1,1
0,48
scale 2
1,6
135
1,8
0,77
filter 1
0,70
4,3
0,75
0,25
filter 2
21
93
20
9,3
Thermalwasser
Scale, Filter
226Ra
226Ra
222Rn
210Pb
228Ra
228Ra
228Th
(T1/2 = 1,9 a)
NORM & Geothermie
(1) Ist Teil 3 StrlSchV überhaupt anzuwenden ?
Anlage XII Verwertung und Beseitigung
überwachungsbedürftiger Rückstände
Teil A:
Liste der zu berücksichtigenden Rückstände
1.
Schlämme und Ablagerungen aus der Gewinnung
von Erdöl und Erdgas
Formal: Thermalwasser ist kein Erdöl
NORM & Geothermie
(2) Dosisabschätzung für kleine Rückstandsmengen ?
Einordnung als zu berücksichtigender Rückstand
Anlage XII, Teil A
• ai > 0,2 Bq g-1
• Der Gruppe „zu berücksichtigend“ zugehörig
Einordnung als überwachungsbedürftiger Rückstand
Anlage XII, Teil B
• R cU238max + cTh232max > 1 Bq g-1 (für übertägige Verwertung)
• Somit der Gruppe „überwachungsbeürftiger Rückstand“
zugehörig
• Unlogisch, Einordnung ist vom Verwertungsweg abhängig !!
NORM & Geothermie
(2) Dosisabschätzung für kleine Rückstandsmengen ?
Entlassung aus der Überwachung
Anlage XII, Teil C
• ai > 10 Bq g-1 (Standarddeponie)
• ai > 50 Bq g-1 (Deponie für überwachungsbedürftige Abfälle)
 Vereinfachte Entlassung nach Anlage XII, Teil C nicht möglich
 Entlassung aus der Überwachung nur, bei Einzelnachweis der Einhaltung
der 1 mSv-Richtdosis für die Bevölkerung
 Dosisabschätzung nach Anlage XII, Teil D für 50 kg Rückstände ?
 Mischung möglich ? (Filterbelag mit Filtersack, Scale mit Rohr)
NORM & Geothermie
(3) Dekontamination einer Unterwasserpumpe
226Ra
[Bq cm-2]
210Pb
228Ra
228Th
[Bq cm-2] [Bq cm-2] [Bq cm-2]
Rost, Schlamm
0,055
4,6
0,062
0,026
Rost, Fett
0,15
0,34
0,15
0,073
Rost
1,1
0,86
1,1
0,57
Freigabe
1
1
1
0,1
Oberflächenaktivitäten vor der Dekontamination
NORM & Geothermie
(3) Dekontamination einer Unterwasserpumpe
1.
-spektrometrische Bestimmung von Flächenaktivitäten
2.
Kalibrierung eines Oberfächenkontaminationsmonitors im Labor
3.
Kontrolle der mechanischen und chemischen Kontamination durch
Messung -Zählrate
4.
Berechnung der Flächenaktivitäten
• Sind flächenbezogene Freigabewerte (Anlage II, Tabelle 1, Spalte 4) aus
dem kerntechnischen Teil 2 der StrlSchV auf NORM anwendbar ?
• Zugrundeliegende unterscheidliche Akzeptanzschwellen:
1 mSv a-1
10 Sv a-1
NORM & Geothermie
(4) Problem radioaktive Ungleichgewichte ?
• Berücksichtigung aller Radionuklide der Zerfallsreihe nach StrlSchV
• Analyse i. a. -Spektrometrie der langlebigen -Strahler
• Potentielle Gefahrenstellen (nicht berücksichtigte Ungleichgewichte):
• ggf. radiochemische Analysenverfahren einsetzen
Analysiertes
Nuklid
Radioaktives Gleichgewicht zum mögliches radioaktives
Analysenzeitpunkt
Ungleichgewicht
234Th
234Th, 234mPa
238U, 234U, 230Th
210Pb
210Pb, (210Bi)
210Po
228Ra
228Ra, 228Ac
232Th
228Th
228Th, 224Ra, 220Rn, 216Po, 212Pb,
212Bi, 208Tl, 212Po
232Th
NORM & Geothermie