01.03.2018
Schematische Darstellung der verteilten Strahlungslecksuche mittels eines faseroptischen Strahlungssensors

Schematische Darstellung der verteilten Strahlungslecksuche mittels eines faseroptischen Strahlungssensors

Quelle: BAM, Faseroptische Sensorik

In den letzten Jahrzehnten wurde der Entwicklung von faseroptischen Strahlungssensoren und dosimetern große Aufmerksamkeit gewidmet. Faseroptische Sensoren besitzen eine Reihe von Vorteilen wie z.B. ein geringes Gewicht, Kompaktheit sowie elektromagnetische Immunität und Passivität. Für die Strahlungsüberwachung mittels optischer Fasern ist insbesondere die Möglichkeit der Echtzeitmessung an entfernten Orten attraktiv. Darüber hinaus besitzen faseroptische Sensoren als Alleinstellungsmerkmal die räumlich verteilte Messung entlang der gesamten Faserlänge, die mit keiner anderen Technologie möglich ist. Eine einzelne optische Faser kann daher eine Vielzahl an punktuell-messenden Sensoren ersetzen und eine räumlich und zeitlich kontinuierliche Überwachung über große Entfernungen ermöglichen. Verteilte faseroptische Strahlungssensoren sind daher insbesondere zur Überwachung ausgedehnter Anlagen geeignet, z.B. zur Strahlungsleckdetektion in Endlagern für radioaktive Abfälle, Kernkraftwerken oder Strahlführungen von Teilchenbeschleunigern.

Die Forschung konzentrierte sich bisher vor allem auf etablierte Lichtleitfasern aus Glas. Erst kürzlich wurde auch die Möglichkeit der Strahlungsmessung mit neuen Polymer-Lichtleitfasern untersucht. Auf dem Gebiet der Strahlungsdosimetrie werden Polymere für die Herstellung von Kunststoff-Dosimetern bereits verwendet. Dank der guten Zuverlässigkeit und Stabilität sind diese Dosimeter eine der am häufigsten verwendeten Dosimetrietechniken. Ein faseroptischer Strahlungssensor auf Polymerbasis kann somit vorteilhafte Dosimetrieeigenschaften von Polymeren und einzigartige Eigenschaften von faseroptischen Sensoren kombinieren. Im Vergleich zu optischen Fasern aus Glas sind Polymerfasern flexibler, robuster, leichter zu handhaben und erheblich billiger. Daher sind Sensoren auf Basis optischer Polymerfasern als benutzerfreundliche und billige Einwegsensoren für die Strahlungsmessung besonders interessant. Aufgrund der besseren Biokompatibilität sind optische Polymerfasern auch für medizinische Anwendungen attraktiv. Dosimeter auf Basis optischer Polymerfasern haben Potenzial für in-vivo-Strahlentherapieanwendungen.

In dieser Arbeit wurde die Eignung perfluorierter optischer Polymerfasern hinsichtlich ihrer Verwendung zur Strahlungsdetektion untersucht. Aufgrund der vorteilhaften Eigenschaften dieser Fasern kann der vorgeschlagene Ansatz eine Dosismessung mit sub-Gray-Auflösung und -Genauigkeit ermöglichen. Darüber hinaus wurde erstmals die Möglichkeit einer verteilten Niedrigdosis-Strahlungsdetektion mit optischen Polymerfasern demonstriert.

Radiation-induced attenuation of perfluorinated polymer optical fibres for radiation monitoring
Pavol Stajanca, Katerina Krebber
Sensors. 2017 Sep; 17(9): 1959.
BAM Abteilung Zerstörungsfreie Prüfung, Fachbereich Faseroptische Sensorik