Kernphysikalische Grundlagen
Iridium-192 (¹⁹²Ir) ist ein künstliches Radionuklid, das in der industriellen Gammaradiographie am weitesten verbreitet ist. Es entsteht durch Neutronenbestrahlung von stabilem Iridium-191 in einem Kernreaktor: ¹⁹¹Ir + n → ¹⁹²Ir. Das Nuklid zerfällt durch Betaminus-Zerfall und Elektroneneinfang hauptsächlich zu Platin-192 und Osmium-192 unter Emission von Gammastrahlung.
Halbwertszeit und Energiespektrum
Die Halbwertszeit beträgt 73,8 Tage. Dies ist ein praxisgerechter Wert: Die Quelle ist lange genug nutzbar, um wirtschaftlich rentabel zu sein, und verliert ihre Aktivität schnell genug, um die Strahlenschutzproblematik bei der Lagerung überschaubar zu halten.
Das Gammaspektrum von Ir-192 ist komplex und weist zahlreiche Linien im Bereich von 0,136–0,612 MeV auf. Die wichtigsten intensitätsstarken Linien liegen bei ca. 0,296 MeV, 0,308 MeV, 0,317 MeV und 0,468 MeV. Die mittlere Energie wird häufig mit ca. 0,37 MeV angegeben. Dieser Energiebereich ist optimal für die Prüfung von Stahlwanddicken im Bereich 10–100 mm.
Aktivität und Einheiten
Die Quellenaktivität wird in Terabecquerel (TBq) oder der veralteten Einheit Curie (Ci) angegeben (1 Ci = 37 GBq). Typische industrielle Ir-192-Quellen haben Aktivitäten von 0,37–4,0 TBq (10–108 Ci). Die spezifische Aktivität (Bq/g) ist für die erreichbare Quellenabmessung entscheidend.
Quellabmessungen und Quellkapsel
Ir-192-Quellen bestehen aus kleinen zylindrischen oder kugelförmigen Pellets aus einer Iridium-Platin-Legierung oder reinem Iridium. Typische Abmessungen eines Pellets: 1,5 mm × 1,5 mm (Durchmesser × Höhe). Die Pellets werden in einer doppelwandigen Quellkapsel aus Edelstahl hermetisch eingeschweißt. Mehrere Pellets können zu einem Quellstift gestapelt werden; typische Gesamtlängen liegen bei 1,5–10 mm. Die kleinen Quellabmessungen ergeben geometrisch einen kleinen Fokusfleck und damit eine gute Bildschärfe.
Einsetzbare Wanddicken
Ir-192 ist für Stahlwanddicken von ca. 10–100 mm geeignet. Bei Aluminium entsprechend etwa 30–300 mm. Unterhalb von 10 mm Stahl ist die Strahlungsenergie zu hoch (zu wenig Kontrast); oberhalb von 100 mm Stahl ist die Durchdringung unzureichend — dort kommen Co-60 oder Linearbeschleuniger zum Einsatz.
Strahlenschutzbehälter (Projektor)
Die Quelle wird in einem Projektor (auch: Gammaprojektor, Kamera) aus abgeschirmtem Material transportiert und gelagert. Die Abschirmung besteht aus Wolfram, Blei oder Urandepleted (DU). Im Inneren befindet sich ein zentraler Kanal, in dem die Quellkapsel an einem flexiblen Stahlseil (Pigtail) befestigt ist. Zur Belichtung wird die Quelle ferngesteuert durch einen Schlauch (Guide Tube) in den Projektor-Auslassstutzen und von dort bis zur Prüfposition ausgefahren. Nach der Belichtung wird sie automatisch wieder in die abgeschirmte Parkposition zurückgezogen. Der Projektor muss so dimensioniert sein, dass die Ortsdosisleistung an der Oberfläche bei maximaler Aktivität die Grenzwerte der IAEA SSR-6 erfüllt.
Lagerung und Transport
Transport und Lagerung von Ir-192-Quellen unterliegen den Vorschriften der IAEA (SSR-6), ADR (Straßentransport) und IATA (Luftfracht). Die Quelle wird in typischer Weise als Typ-B-Versandstück transportiert, das zertifiziert ist, schwere Unfälle (Feuer, Aufprall) ohne Freisetzung radioaktiver Stoffe zu überstehen.
Entsorgung
Verbrauchte Ir-192-Quellen werden nach Unterschreitung der wirtschaftlichen Nutzbarkeit (typisch nach 3–5 Halbwertszeiten, d. h. ca. 1 Jahr) als radioaktiver Abfall deklariert und an den Lieferanten zurückgegeben oder in einem zugelassenen Endlager deponiert.
Vergleich mit Co-60
Ir-192 hat gegenüber Co-60 eine niedrigere Energie (besserer Kontrast bei dünnen Wänden), kleinere Quellenabmessungen (bessere Bildschärfe) und eine kürzere Halbwertszeit (häufigerer Quellenwechsel, aber geringeres Langzeit-Lagerrisiko). Co-60 überwiegt bei Wanddicken >100 mm Stahl dank seiner höheren Gammaenergie von 1,17 und 1,33 MeV.
Transport mit dem Fahrzeug — ADR-Anforderungen
Der Straßentransport von Ir-192-Gammastrahlungsquellen (als radioaktive Stoffe der Klasse 7) unterliegt dem ADR (Europäisches Übereinkommen über die internationale Beförderung gefährlicher Güter auf der Straße). In Deutschland gilt zusätzlich die GGVSEB (Gefahrgutverordnung Straße, Eisenbahn und Binnenschifffahrt).
Kennzeichnung des Transportfahrzeugs
Fahrzeuge, die Ir-192-Projektoren transportieren, müssen wie folgt gekennzeichnet sein:
- Warntafeln (orangefarbene Tafeln): Vorne und hinten am Fahrzeug, mit UN-Nummer und Gefahrnummer. Für Ir-192 (als spaltbares Material oder als radioaktiver Stoff): UN 2916 (Typ-B-Versandstück) oder UN 3332 (radioaktive Stoffe, A-Typ), Gefahrnummer 70.
- Gefahrzettel Klasse 7: Das Klasse-7-Symbol (dreiflügeliges Strahlenschutzzeichen, gelbes Rhombus) an allen vier Seiten des Versandstücks (Projektor).
- Kategorieetikett: Je nach Transportindex (TI) des Versandstücks Kategorie I-WEISS, II-GELB oder III-GELB. Typische Ir-192-Projektoren fallen in Kategorie II-GELB oder III-GELB.
- Begleitpapiere: Beförderungspapier nach ADR 5.4.1 mit Absenderangabe, UN-Nummer, Versandbezeichnung, Gefahrklasse, Kategorie, TI, Zertifikat des Versandstücks und Name/Telefon des Strahlenschutzbeauftragten.
Fahrer und Begleitpersonen
Der Fahrer benötigt eine ADR-Bescheinigung für Klasse 7 oder muss bei Mengen unterhalb der Freistellungsgrenze (§ 1.1.3.6 ADR) keine spezielle Ausbildung nachweisen. Ab einem Transportindex > 3 (TI > 3 am Fahrzeugäußeren) ist ein ADR-Schein erforderlich. Zusätzlich muss der Fahrer in die Strahlenschutzmaßnahmen eingewiesen sein und eine schriftliche Weisung (Unfallmerkblatt ADR 5.4.3) mitführen.
Notfallausrüstung
Im Transportfahrzeug müssen mitgeführt werden: Ortsdosisleistungsmessgerät, Warnleuchte, Absperrband, Schutzhandschuhe, Notfalltelefonnummern (SSB, zuständige Behörde, Fernmelde-Nr. nach ADR), schriftliche Notfallweisung.