03.
April
2014
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| 09:30 |
Eröffnung und Einführung Seminarteil Durchstrahlungsprüfung |
| 09:45
(zuklappen)
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Durchstrahlungsprüfung Teil I |
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Sitzungsleitung:
U. Ewert, DGZfP-Fachausschuss Durchstrahlungsprüfung, Berlin
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09:45
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Ausgewählte Anwendungen der Durchstrahlungsprüfung im Leichtbau
T. Wenzel, DGZfP, Berlin
T. Stocker, Fraunhofer IIS, EZRT, Fürth
Kurzfassung:
Energieersparnis und effizienter Einsatz von Ressourcen - dieses Thema steht im Automobil- und Luft...
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Energieersparnis und effizienter Einsatz von Ressourcen - dieses Thema steht im Automobil- und Luftfahrzeugbau ganz oben auf der Agenda. Dabei geht es auch darum, das richtige Material an der richtigen Stelle einzusetzen und dabei auch die Grenzen der Werkstoffe zu gehen: Geringe Wandstärken, hohe Festigkeiten, hoher Materialmix und die entsprechenden Fügetechnologien sind einige wichtige Schlagworte in diesem Zusammenhang. Diese Schlagworte stellen auch an die zerstörungsfreie Prüfung besondere Herausforderungen, um die Funktionalität und Sicherheit von Komponenten (z. B. komplexen Gussteile) und Fügestellen mit unterschiedlichen Materialien zu gewährleisten.
Um die Ziele in Bezug auf die Produktqualität zu erreichen, ist der Einsatz verbesserter ZfP-Methoden notwendig. Gleichzeitig müssen diese Verfahren besser mit dem Produktionsprozess verzahnt werden. Es gilt also auch Feedback-Schleifen zur Vermeidung von Ausschuss aufzubauen. Dies muss einen ebenso hohen Stellenwert haben.
Für den Bereich der ZfP-Verfahren, welche die Röntgentechnik einsetzen, bietet vor allem die Computertomographie ein großes Potenzial, um die oben genannten Zielsetzungen zu erreichen. Die Informationsdichte, die in den erzeugten Volumendaten enthalten ist, ermöglicht es, über die qualitative Aussage (Bauteil gut/schlecht) hinaus, auch quantitative Merkmale bestimmen. Diese sind für den Aufbau von Feedbackschleifen extrem wichtig.
Der Vortrag zeigt an ausgewählten Beispielen aus den Bereichen der automatischen Radioskopie, Inline-CT und XXL-CT welchen Beitrag die ZfP leisten kann, um Leichtbau zu realisieren und die Produktion energie- und ressourceneffizienter zu gestalten.
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2
10:15
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Röntgen-Computer-Tomographie im Leichtbau
H.-J. Ullrich, Leichtbau-Zentrum Sachsen, Dresden
M. Danczak, V. Geske, M. Gude, W.A. Hufenbach, N. Modler, S. Radloff, TU Dresden
Kurzfassung:
Im Leichtbau werden heutzutage in größerem Umfang faserverstärkte Verbundstrukturen in Verbindung m...
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Im Leichtbau werden heutzutage in größerem Umfang faserverstärkte Verbundstrukturen in Verbindung mit metallischen Komponenten eingesetzt. Die Leistungsfähigkeit der Röntgendurchstrahlung zur Strukturaufklärung und Schadensdetektion derartiger Leichtbaustrukturen stößt dabei an Grenzen.
Ursachen dafür sind die geringen Dichteunterschiede in faserverstärkten Verbundwerkstoffen bei Faserdurchmessern im µm-Bereich. Eine Auflösung in dieser Größenordnung ermöglicht prinzipiell die Röntgen-Projektionsmikroskopie. Erschwerend kommt dabei hinzu, dass durch die Orientierung der Fasern und die komplexen Verstärkungsstrukturen keine Detailerkennung bei dieser 2D-Durchstrahlung erreicht wird.
Im Vergleich dazu liefert die Röntgen-Computer-Tomographie (CT) besseren Kontrast und eine Detailerkennbarkeit, mit der Defekte in Lage und Form sichtbar gemacht werden können.
Im Vortrag werden die Gerätetechnik und die Vorgehensweise bei der Untersuchung der inneren Struktur dargestellt. Besonderer Schwerpunkt liegt auf dem Verfahren der „in situ CT“, welches in der Lage ist, Proben während der Belastung (Kombination aus Zug/Druck und Torsion) zu tomographieren.
Am ILK ist hierzu eine eigene Apparatur konzipiert und gefertigt worden. Anwendungsbeispiele werden besprochen.
Zusätzlich verfügt das ILK über einen CT mit integrierter Prüfmaschine. Schädigungsmechanismen wie zum Beispiel Riss-Schließungsprozesse können nur mit „in situ CT“ während der Belastung nachgewiesen werden. Damit ist die Vorrausetzung gegeben, die unterschiedlichen Schädigungsmechanismen (z.B. Delaminationen, Faserriss, Zwischenfaserriss) zu erkennen und Modelle für die numerischen Berechnungen zur Strukturauslegung zu generieren.
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3
10:45
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Prüfung der Gussproduktion bei Volkswagen mit Hilfe der atline Computertomographie
(atline CT)
F. Hansen, Volkswagen Gießerei, Hannover
O. Brunke, Baker Hughes Digital Solutions, Wunstorf
F. Jeltsch, R. Rösch, Volkswagen Gießerei, Hannover
Kurzfassung:
Die Gießerei Hannover betreibt seit über 10 Jahren Makro-Computertomografie-Anlagen zur zerstörungs...
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Die Gießerei Hannover betreibt seit über 10 Jahren Makro-Computertomografie-Anlagen zur zerstörungsfreien Inspektion von Gussteilen auf Fehler und zur Maßprüfung. Dazu diente am Anfang
das System Actis 600/450 mit einer 450 kV Röhre und Liniendetektor mit 1024 Kanälen der Fa. BIR.
Im Jahr 2013 wurde eine atline Computertomografie Anlage der Fa. GE mit einer rotierenden Gantry
in Betrieb genommen. Sie war mit GE aus dem Medizintechniksystem in zweieihalb Jahren für die Prüfung von Gussteilen entwickelt worden und ist weltweit die erste industrielle atline Computer- tomografieanlage. Forderungen an das atline System sind schnelle Ergebnisse zu Hauptfehlern auf statistischer Untersuchungsbasis, um beschleunigte Prozessoptimierung und Ausschussreduzierung
zu erreichen.
Das atline CT-System ist ein 2D-System mit einer 140 kV Röhre und einem Detektor mit 16 Linien und 912 Kanälen. Es arbeitet im Spiralmodus mit besonders kurzen Scanzeiten( für bekannte Serienteile)
und im Axialmodus für neue Teile mit individueller Auswertung.
Die atline Anlage ist direkt im Produktionsbereich der Gießerei platziert. Für die Bedienung wurde der Arbeitsablauf detailliert beschrieben.
Herausragendes Merkmal ist die automatische Auswertung und das Erzeugen von Prüfbefunden (iO/niO) bei Fehlern (Poren, Lunker) und Wanddicken für bekannte Serienbauteile nach wenigen Minuten.
Für Kalibrieraufgaben zur Anlagenpräzision werden entsprechende Prüfkörper vorgestellt. Erfolgreiche CT-Anwendungen sind Fehlerdetektion, Wanddickenmessung und Komponentenseparierung, eine Kleinstmengenkontrolle von Restschmutz ist mit Makro-CT nicht möglich.
Im Ausblick werden Verbesserungsziele formuliert, z.B. Kalibrieren und Vermeidung von Strahlungs- artefakten in dickwandigen Bereichen.
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| 11:15 |
Pause |
| 11:45
(zuklappen)
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Durchstrahlungsprüfung Teil II |
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Sitzungsleitung:
U. Ewert, DGZfP-Fachausschuss Durchstrahlungsprüfung, Berlin
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4
11:45
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Einsatz der Röntgen-Computertomographie zur Untersuchung von Faserverbundstrukturen in der Luft- und Raumfahrt
T. Ullmann, R. Jemmali, German Aerospace Center, Stuttgart
Kurzfassung:
Bedingt durch immer höhere Anforderungen bei Kraftstoffverbrauch und Schadstoffemissio-nen spielen ...
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Bedingt durch immer höhere Anforderungen bei Kraftstoffverbrauch und Schadstoffemissio-nen spielen Leichtbaustrukturen aus Faserverbundwerkstoffen für Designkonzepte moderner Flugzeuge eine immer wichtigere Rolle. Mit Einführung des Dreamliners bei Boeing und des A350 XWB bei Airbus sind die beiden weltführenden Hersteller ziviler Großraumflugzeuge dazu übergegangen, neuartige Rumpf- und Flügelstrukturen zu etablieren, die überwiegend auf kohlenstofffaserverstärkten Verbundwerkstoffen basieren und maximale Stabilität mit erheblichen Gewichtseinsparungen verbinden sollen. Auch in der Raumfahrttechnik, bei der Leichtbaustrukturen enorm hohen thermisch-mechanischen Belastungen ausgesetzt sein können, werden zunehmend kohlenstofffaserverstärkte Verbundkeramiken eingesetzt, die in der Herstellung und im Designkonzept teilweise ganz andere Anforderungen stellen, als dies die Konstrukteure von vergleichbaren Strukturkomponenten aus Leichtmetalllegierungen bislang gewohnt sind. Bei der Herstellung aber auch beim Fügen und mechanischen Verbin-den solcher faserverstärkten Verbundstrukturen müssen daher neue Qualitätsstandards de-finiert und durch prozessintegrierte Prüfsysteme gewährleistet werden.
Neben zahlreichen etablierten Prüfmethoden, wie Ultraschall, Thermographie oder den ra-diographischen Inspektionsverfahren kommt der Röntgen-Computertomographie (CT) eine Schlüsselrolle wegen ihrer 3-dimensionalen Bildgebung bei zugleich sehr hoher Detailauflö-sung zu. Dabei ist die CT weniger für integrierte Prüfung während des Herstellungsprozesses als vielmehr als Referenzmethode zur Werkstoff- und Bauteilentwicklung geeignet. Mit ihr gelingt es wie mit keiner anderen zerstörungsfreien Prüfmethode, die Initiierung von Mate-rialfehlern und deren Entwicklung bis hin zum totalen Bauteilversagen zu analysieren. Mit ihrer hohen Ortsauflösung ermöglicht die CT überhaupt erst mikrostrukturelle Muster in Verbundwerkstoffen zu klassifizieren und damit zwischen versagenskritischen und nichtkriti-schen Fehlern überhaupt erst unterscheiden zu können. Viel wichtiger aber ist die systemati-sche Analyse der Wechselwirkungen von mikrostrukturellen Mustern und Werkstoffeigen-schaften mit dem Ziel die Versagensart und deren Randbedingungen beim Werkstoff und dessen Strukturen unter realen Einsatzbedingungen überhaupt erst vorhersagen zu können. Auch hier liefern die CT-Untersuchungen Erkenntnisse, die bei keiner anderen zerstörungs-freien Prüfmethode in dieser Genauigkeit erzielt werden können.
Der Vortrag zeigt die Stärken und Schwächen der CT-Analyse an Faserverbundwerkstoffen im Vergleich mit anderen zerstörungsfreien Prüfmethoden auf. Durch Anwendungsbeispiele mit konkreten Fragestellungen aus Anwendungsbereichen und Entwicklungsprojekten in der Luft- und Raumfahrttechnik werden die besonderen Möglichkeiten und Potenziale der CT in Ergänzung zu anderen zerstörungsfreien Prüfverfahren dargestellt.
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12:15
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Neue Standards zur Digitalen Radiographie und zum Filmersatz - von der Schweißtechnik bis zu Faserkompositen
U. Ewert, Teltow
Kurzfassung:
Seit einigen Jahrzehnten werden in der Fotografie fast ausschließlich digitale Kameras eingesetzt. ...
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Seit einigen Jahrzehnten werden in der Fotografie fast ausschließlich digitale Kameras eingesetzt. In der Radiographie setzen sich digitale Detektoren in der Medizin durch; die ZfP braucht wesentlich länger, um den Film abzulösen. Gründe für den zögerlichen Einsatz digitaler Detektoren sind: Fehlende Normen, konservative Gutachter und ZfP-Manager und nicht ausgebildetes Personal. Daher wird gegenwärtig an einem neuen Training-Syllabus für die digitale Radiographie (TR/25107) und an neuen Standard für den Übergang von der Film-Radiographie zur digitalen Nachweistechnik gearbeitet. Die ersten Standards zur Computer Radiographie wurden bei CEN 2005 entwickelt und veröffentlicht. ASTM hat bis 2010 die ersten Standards für die Anwendung von Matrixdetektoren entwickelt. Die erste Norm zur Anwendung von Speicherfolien und Matrixdetektoren, DIN EN ISO 17636-2, wurde2013 veröffentlicht und ersetzt die EN 1435. Ein ähnlicher Normentwurf liegt zur Gussteilprüfung bei CEN vor. ASTM hat darüber hinaus digitale Gussfehlerkataloge entwickelt, um besser mit digitalen Radiographien vergleichen zu können. Es werden erstmals in DIN EN ISO 17636-2 Mindestanforderungen an zur Auswahl geeigneter Detektoren spezifiziert. Wanddickenabhängig ist eine Mindest-Basis-Ortsauflösung gefordert. Unscharfe Detektoren sind nur akzeptabel, wenn die zu geringe Unschärfe über eine erhöhte Bildgüte kompensiert wird. Weitere Normen wurden zur Wanddickenmessung und Korrosionsbewertung isolierter Rohrleitungen fertiggestellt. Dem steigenden Einsatz von Faserkompositen in der Luftfahrtindustrie wird durch neue Normen bei ASTM zur ZfP and Kompositen Rechnung getragen.
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| 12:45 |
Mittagspause |
| 13:45 |
Einführung Seminarteil Strahlenschutz |
| 13:55
(zuklappen)
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Strahlenschutz Teil I |
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Sitzungsleitung:
B. Sölter, DGZfP, Berlin
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13:55
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Die aktuellen Muster-Genehmigungen in der ZfP - Was verlangen die Auflagen vom SSV und SSB?
A. Lange, Niedersächsisches Ministerium für Umwelt, Energie, Bauen und Klimaschutz, Hannover
Kurzfassung:
Der Länderausschuss Röntgenverordnung hat in seiner 69. Sitzung im Mai 2012 folgende Mustergenehmig...
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Der Länderausschuss Röntgenverordnung hat in seiner 69. Sitzung im Mai 2012 folgende Mustergenehmigungen verabschiedet:
• Genehmigung zum ortsveränderlichen Betrieb im Rahmen der technischen Radiographie zur Grobstrukturanalyse in der Werkstoffprüfung nach § 3 RöV
• Genehmigung zum ortsveränderlichen Betrieb eines Röntgenblitzgerätes nach § 3 RöV
• Genehmigung zum ortsveränderlichen Betrieb eines handgehaltenen Röntgenfluoreszenzgerätes auf dem Betriebsgelände und außerhalb des Betriebsgeländes nach § 3 RöV
Vor der Erteilung einer länderübergreifenden Genehmigung sind nach Länderentschließungen die übrigen betroffenen Länder zu beteiligen. Diese Länderbeteiligungen sind nicht erforderlich, wenn Mustergenehmigungen vorgegeben sind. Durch Rundschreiben des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit vom 13. März 2013 wurden die o. g. Mustergenehmigungen eingeführt.
Vor diesem Hintergrund werden zurzeit die Mustergenehmigungen
• zur ortsveränderlichen Verwendung und Lagerung radioaktiver Stoffe im Rahmen der zerstörungsfreien Materialprüfung nach § 7 StrlSchV,
• zur Beförderung radioaktiver Stoffe für Durchstrahlungsprüfungen im Rahmen der zerstörungsfreien Materialprüfung nach § 16 StrlSchV und das
• Merkblatt für die Beförderung radioaktiver Stoffe im Rahmen der zerstörungsfreien Materialprüfung
überarbeitet.
Die betriebliche Organisation des Strahlenschutzes ergibt sich aus den §§ 31 bis 35 der Strahlenschutzverordnung (StrlSchV). Im § 33 StrlSchV sind die Pflichten des Strahlenschutzverantwortlichen (SSV) und des Strahlenschutzbeauftragten (SSB) geregelt.
Auflagen der Mustergenehmigungen verlangen zukünftig vom SSV und SSB folgendes:
• Bei der Verwendung der Geräte für die Gammaradiographie muss das Betreten des Kontrollbereiches durch unbefugte Personen durch Absperrungen (z.B. Leinen, Ketten) und durch Aufsichtspersonen verhindert werden.
• Der bei der Verwendung für den Einsatzort zuständigen Aufsichtsbehörde sind spätestens zwei Arbeitstage (alle Tage außer gesetzliche Feiertage, Sonntage und Samstage) vor Beginn des Betriebes die folgenden Informationen vorzulegen:
• Anzeigen über besondere Vorkommnisse, wenn zu besorgen ist, dass eine Person eine Strahlenexposition erhalten haben kann, die die Grenzwerte der Körperdosis übersteigt oder von erheblicher sicherheitstechnischer Bedeutung sind.
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| 14:40 |
Pause |
| 15:15
(zuklappen)
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Strahlenschutz Teil II |
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Sitzungsleitung:
B. Sölter, DGZfP, Berlin
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7
15:15
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Gepulste Röntgenstrahlung - Welche Messgeräte wären einsetzbar?! - Stand und Entwicklung
F. Busch, MPA NRW, Dortmund
Kurzfassung:
Als 2007 die Diskussion um die Eignung aktueller elektronischer Dosimeter für gepulste Strahlung be...
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Als 2007 die Diskussion um die Eignung aktueller elektronischer Dosimeter für gepulste Strahlung begann wurde schnell deutlich, dass für nahezu alle Röntgeneinrichtungen von gepulster Strahlung gesprochen werden muss. Denn Integrationszeiten und Energiesparmodi moderner Dosimeter machten es erforderlich, Strahlung schon dann als gepulst zu definieren, wenn Pulsdauern bis zu 10 Sekunden auftreten können. Typische Pulslängen liegen in der Röntgendiagnostik im Bereich von Millisekunden, bei medizinischen Elektronenbeschleunigern sind es Mikrosekunden und bei Röntgenblitzgeräten können sie nur noch wenige Nanosekunden betragen.
Da es bei einigen elektronischen Dosimetern zu Nullanzeigen im Direktstrahl von gepulsten Röntgeneinrichtungen kommen kann wurden diese 2008 generell im Bereich der Röntgenverordnung untersagt. Nach genaueren Untersuchungen konnte 2011 eine eingeschränkte Erlaubnis für bestimmte Dosimetertypen im Bereich der Röntgendiagnostik gegeben werden.
Inzwischen sind verschiedene Messungen und theoretische Untersuchungen sowie erste Normen zur Beschreibung gepulster Felder und von Prüfmethoden für Dosimeter vorhanden.
Bei der PTB ist eine Röntgenanlage zur Erzeugung definierter Pulsfelder verfügbar und es gibt entsprechende Prüfbedingungen.
Für die Messung von Personendosen gibt es bislang noch keine neuen Dosimeter mit Zulassung für gepulste Felder, es sind aber erste Ansätze für Optimierungen erkennbar. In der Zwischenzeit muss weiter mit Übergangsregelungen und teilweise der Nutzung von passiven Dosimetern z.B. für die wöchentliche Schwangerenüberwachung vorlieb genommen werden.
Für die Ortsdosimetrie ist die Lage noch schwieriger, da es bislang noch keine Ionisationskammer-Geräte mit H*(10)-Zulassung gibt, so dass die Übergangsregelung für alte Hx-Geräte im Bereich der Röntgenverordnung bis 2016 verlängert werden musste. Passive Dosimeter sind auch hier nur unterstützend oder als Notlösung im Einsatz.
In Zukunft wird es zunehmend wichtig einerseits die Pulseigenschaften der zu messenden Felder zu kennen und andererseits entsprechende Prüfdaten für aktive Dosimeter vorliegen zu haben, um deren Eignung für die jeweilige Aufgabenstellung sicher beurteilen zu können.
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8
16:00
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Die neue EURATOM- Strahlenschutzgrundnorm - Welche Änderungen erwartet die technische Radiographie?
R. Stegemann, BMUB, Bonn
Kurzfassung:
Ende Mai 2013 haben sich die Mitgliedstaaten der Europäischen Union auf den Vorschlag für eine Rich...
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Ende Mai 2013 haben sich die Mitgliedstaaten der Europäischen Union auf den Vorschlag für eine Richtlinie des Rates zur Festlegung grundlegender Sicherheitsnormen für den Schutz vor den Gefahren einer Exposition gegenüber ionisierender Strahlung geeinigt, mit dem sowohl der Schutz der Arbeitskräfte und der Bevölkerung vor ionisierender Strahlung, als auch der medizinische Strahlenschutz verbessert werden. Dieser Vorschlag ist seit dem 6. Februar 2014 als Richtlinie 2013/59/EURATOM in Kraft. Die Frist zur Umsetzung in nationales Recht beträgt vier Jahre.
Zu den wesentlichen Neuerungen der Richtlinie zählen:
• die Kategorisierung von Expositionssituationen in „geplant“, „bestehend“ und „Notfall“;
• die umfassendere Berücksichtigung von Expositionsquellen im Hinblick auf den Bevölkerungsgrenzwert von einem Millisievert im Kalenderjahr;
• die Betonung des Optimierungsgrundsatzes durch die Einführung von Dosisrichtwerten (dose constraints);
• die grundsätzlich strahlenschutzrechtliche Gleichstellung industrieller Tätigkeiten mit natürlich vorkommenden radioaktiven Materialien („NORM“, bisher „Arbeiten“) mit Tätigkeiten, bei denen die Radioaktivität zielgerichtet genutzt wird (bisher „Tätigkeiten“);
• die grundsätzliche Gleichsetzung von Freigabewerten und Freigrenzen;
• Schutzregelungen zu Radon in Innenräumen und an Arbeitsplätzen;
• Regelungen zu natürlicher Radioaktivität in Baumaterialien;
• die Berücksichtigung des Schutzes nicht-menschlicher Arten bei der Erteilung von Ableitungsgenehmigungen;
• detaillierte Regelungen zum Notfallschutz.
• neue Werte für Aktivitäten, ab denen umschlossene radioaktive Stoffe eine hochradioaktive Strahlenquelle (HRQ) darstellen (Benutzung der „D-values“ der IAEO).
Die Umsetzung der Richtlinie in nationales Recht wird zu einer umfassenden Überarbeitung der Strahlenschutz- und der Röntgenverordnung sowie des Strahlenschutzvorsorgegesetzes führen. Auch werden Überlegungen für die fachliche Umsetzung der neuen Vorgaben angestellt werden müssen.
Die Richtlinie enthält notwendige konkrete Anforderungen in bestimmten Bereichen, gewährt aber in weiten Teilen ausreichend Flexibilität bei der Umsetzung der Vorgaben. Diese Flexibilität ist notwendig, um jeweiligen nationalen Besonderheiten in angemessener Weise Rechnung zu tragen.
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| 16:45 |
Diskussion und Schlusswort |
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Sitzungsleitung:
B. Sölter, DGZfP, Berlin
Sitzungsleitung:
U. Ewert, DGZfP-Fachausschuss Durchstrahlungsprüfung, Berlin
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