Entwicklung eines portablen Online-Messsystems für radioaktive Aerosole und organische Spurenstoffe

In einer modernen globalen Gesellschaft werden Stoffe und Güter produziert, gelagert, transportiert und weiterverarbeitet, von denen chemische, biologische, radioaktive und nukleare Gefahren ausgehen können. Trotz hoher sicherheitstechnischer Standards in Deutschland ist eine Freisetzung und Verbreitung gefährlicher Stoffe nicht auszuschließen. Beispielsweise besteht trotz des mittelfristigen Verzichts auf die Nutzung der Kernenergie in Deutschland die Gefahr eines havarierenden Kraftwerkes im In- und Ausland bzw. die Ausbreitung radioaktiver Stoffe zum Zuge des Rückbaus oder eines terroristischen Anschlages mittels einer sogenannten "schmutzigen Bombe" weiterhin.
Da sich CBRN-Gefahrstoffe schnell ausbreiten und Personen-, Sach- und Umweltschäden erzeugen können, ist die Herausforderung, Einsatz- und Rettungskräfte sowie die Bevölkerung frühzeitig zu warnen. Dazu ist es notwendig, bereits kleinste Partikelkonzentrationen gefährlicher Stoffe, die mit dem Wind transportiert werden, sicher und schnell zu messen und zu identifizieren, um daraus belastbare Informationen für das Katastrophenmanagement abzuleiten.
Die Firma SARAD GmbH, die TU Dresden und das Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH - UFZ haben es sich daher zum Ziel gesetzt, ein komplexes Umweltmessgerät für die Gefahrstoffabwehr zu entwickeln, das in der Lage ist, online die notwendigen Messungen durchzuführen und auszuwerten. Die gegenwärtig in Deutschland und den anderen Ländern zum Einsatz kommenden hochsensitiven Systeme arbeiten in der Regel alle offline, d.h. die erfassten Partikel müssen zur Auswertung in ein externes Labor geschickt werden. Eine rechtzeitige, schnelle Warnung der Bevölkerung ist damit nicht möglich.
Im Gegensatz zu den im Einsatz befindlichen Geräten, wird dieses das im Projekt zu entwickelnde Gerät portabel und damit bezüglich des Einsatzortes flexibel sein. Die in der Umgebungsluft in Form von Aerosolen vorhandenen Gefahrstoffe werden online bestimmt und ausgewertet.
Dazu erfolgt eine Anreicherung der äußerst niedrigen Nuklidkonzentration durch Betrieb des Messsystems mit einem Luftstrom mit einer extrem hohen Flussrate. Die Messung der sehr geringen Konzentration radioaktiver Partikel erfolgt dabei nicht über einen Einzelsensor, sondern ein Sensor-Array mit 16 bis 36 Einzelsensoren. Das ermöglicht, eine Identifizierung der Radionuklide aufgrund ihres charakteristischen Gamma- und Alphaspektrums vorzunehmen. Die Erfassung organischer Spurenstoffe wird über die Ankopplung eines separaten Messsystems erreicht, das auf Basis der Ionenmobilitätsspektrometrie (IMS) arbeitet.