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Immissions- und Strahlenschutz (GB 2)

• Überwachung der Radioaktivität in der Umwelt nach dem Strahlenschutzvorsorgegesetz für den Freistaat Sachsen • Überwachung der anlagenbezogenen Radioaktivität nach dem Atomgesetz am Forschungsstandort Rossendorf • Überwachung von Lebensmitteln (u. a. Amtshilfe für die Landesuntersuchungsanstalt für das Gesundheits- und Veterinärwesen Sachsen) • Betrieb der Radonberatungsstelle • Überwachung der anlagenbezogenen Radioaktivität nach der Verordnung zur Gewährleistung von Atomsicherheit und Strahlenschutz an den Standorten der Wismut GmbH • Überwachung der anlagenbezogenen Radioaktivität an den Altstandorten des Uranerzbergbaus • Aufsichtliche Messungen nach der Strahlenschutzverordnung inkl. Sicherheitstechnisch bedeutsame Ereignisse und Nukleare Nachsorge • Der Geschäftsbereich ist akkreditiert nach ISO 17025 für alle relevanten Prüfverfahren im Bereich Immission und Emission. Fachbereich 20 - Zentrale Aufgaben • Probenentnahmen und Feldmessungen (ohne Messungen und Probenentnahmen im Rahmen der Radonberatung) u. a. Probenentnahmen aus Fließgewässern, Messung der nuklidspezifischen Gammaortsdosisleistung • Organisation und Logistik für die von externen Probenehmern gewonnenen und dem Geschäftsbereich 2 zu übergebenden Proben. Betrieb der Landesdatenzentrale und der Datenbank zur Umweltradioaktivität im Freistaat Sachsen • Unterstützung der beiden Landesmessstellen bei der Einführung und Pflege radiochemischer Verfahren Fachbereiche 21, 22 - Erste und Zweite Landesmessstelle für Umweltradioaktivität Laboranalysen • nach dem Strahlenschutzvorsorgegesetz • zur Überwachung der Wismut-Standorte • zur Überwachung des Forschungsstandort Rossendorf • zur Überwachung der Altstandorte des Uranbergbaus • zur Lebensmittelüberwachung • zu den aufsichtlichen Kontrolltätigkeiten des Sächsischen Landesamtes für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie und des Sächsischen Staatsministeriums für Umwelt und Landwirtschaft u. a. in den Medien Wasser, Boden, Luft, Nahrungs- und Futtermittel. Analysierte Parameter: u. a. gamma- und alphastrahlende Radionuklide (z. B. Cäsium-137, Cobalt-60, Kalium-40, Uran-238); Strontium-90; Radium-226 und Radium-228). Fachbereich 23 - Immissionsmessungen Kontinuierliche Überwachung der Luftqualität durch Betrieb des stationären Luftmessnetzes des Freistaates (Online-Betrieb von 30 stationären Messstationen mit Übergabe der Messdaten ins Internet): • Laufende Messung der Luftgüteparameter SO2, NOx, Ozon, Benzol, Toluol, Xylole, Schwebstaub, Ruß • Gewinnung meteorologischer Daten zur Einschätzung der Luftgüteparameter • Sammlung von Schwebstaub (PM 10- und PM 2,5-Fraktionen) und Sedimentationsstaub zur analytischen Bestimmung von Schwermetallen, polyzyklischen Kohlenwasserstoffen (PAK) und Ruß • Absicherung der Messdatenverarbeitung und Kommunikation • Betreiben einer Messnetzzentrale, Plausibilitätskontrolle der Daten und deren Übergabe an das Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie und an die Öffentlichkeit • Absicherung und Überwachung der vorgegebenen Qualitätsstandards bei den Messungen durch den Betrieb eines Referenz- und Kalibrierlabors • Sicherung der Verfügbarkeit aller Messdaten zu > 95% • Weiterentwicklung des Luftmessnetzes entsprechend den gesetzlichen Anforderungen • Betreuung eines Depositionsmessnetzes (Niederschlag) mit zehn Messstellen • Betrieb von drei verkehrsnahen Sondermessstellen an hoch belasteten Straßen • Durchführung von Sondermessungen mit Immissionsmesswagen und mobilen Containern • Betrieb von Partikelmesssystemen im Submikronbereich (Zählung ultrafeiner Partikel) in Dresden • Betrieb von Verkehrszähleinrichtungen und Übernahmen dieser Verkehrszähldaten sowie von Pegelmessstellen der Städte in den Datenbestand des Luftmessnetzes Fachbereich 24 - Emissionsmessungen, Referenz- und Kalibrierlabor Der Fachbereich befasst sich mit der Durchführung von Emissionsmessungen an ausgewählten Anlagen aus besonderem Anlass im Auftrag des LfULG. Beispiele: • Emissionsmessungen an Blockheizkraftwerken in der Landwirtschaft (Geruch, Stickoxide, Gesamtkohlenstoff und Formaldehyd). • Ermittlung der Stickstoff-Deposition aus Tierhaltungsanlagen für Geflügel und Rinder (Emissionsmessungen von Ammoniak, Lachgas, Methan, Wasser, Kohlendioxid, Feuchte, Temperatur und Luftströmung , Ammoniak-Immissionsmessung mit DOAS-Trassenmesssystem). • Untersuchung von Emissionen aus holzgefeuerten Kleinfeuerungsanlagen zur Abschätzung von Auswirkungen der novellierten 1. BImSchV. • Unterstützung des LfULG bei der Überwachung bekannt gegebener Messstellen nach § 26 BImSchG.

Atomrechtliche Aufsicht

Radioaktivitätsmessungen im Rahmen der atomrechtlichen Aufsicht des LfUG

MEASURE

Überwachung und Messung der Umweltradioaktivität

Im Zuge der Umweltüberwachung werden im radiologischen Labor unterschiedlichste Umweltproben auf ihren Radionuklidgehalt hin untersucht. Hierzu werden Messaufgaben im Rahmen des § 162 StrlSchG und der Umgebungsüberwachung des französischen Kernkraftwerkes in Cattenom durchgeführt. Die jeweiligen Messprogramme sind in der Allgemeinen Verwaltungsvorschrift zum Integrierten Mess- und Informationssystem zur Überwachung der Radioaktivität in der Umwelt (AVV IMIS) und der Richtlinie zur Emissions- und Immissionsüberwachung kerntechnischer Anlagen (REI) für das Saarland festvorgegeben. Zur Durchführung der Messaufgaben stehen ein modernes radiologisches Labor, zwei Messstationen in Berus und Biringen und ein Messfahrzeug zur Verfügung. Mit Hilfe dieser Ausstattung werden jährlich etwa 930 Proben entnommen, an denen etwa 1080 Einzelanalysen getätigt werden. Insbesondere folgende Medien werden im Rahmen der Messprogramme untersucht: Oberflächenwasser, Grundwasser, Sediment und Schwebstoffe aus Fließgewässern Bodenproben Abwasser und Klärschlamm aus Kläranlagen; Flugasche, Schlacke, feste und flüssige Rückstände aus der Rauchgaswäsche von Verbrennungsanlagen; Sickerwasser von Hausmülldeponien Weidebewuchs, Blätter und Nadeln als Indikatorpflanzen Messung der Radioaktivität auf der Bodenoberfläche vor Ort (in situ) Futter- und Lebensmittel (inländisch / ausländisch) Messung der Umgebungsstrahlung mittels Thermoluminiszenzdetektoren Nach der Analyse werden die Messergebnisse in das IMIS-System des Bundesamts für Strahlenschutz eingepflegt und sind nach mehrstufiger Überprüfung für die Öffentlichkeit im Geoportal bereitgestellt.

Downhole logging data from Nussloch loess cores

The Nussloch Drilling Campaign (NUSS) involved drilling three loess sediment cores (85 mm in diameter) on April 21-25, 2019, on top of a loess hill at 49.31°N, 8.73°E, at an altitude of 215 m, close to the most recently described outcrop at the Nussloch reference site in Germany. Downhole logging was performed in the three drilling holes. This investigation aimed to conduct a comprehensive coring to acquire a sedimentary archive and perform logging measurements using Gamma Ray technology. The goal was to ensure the preservation of this distinctive Nussloch record for future research projects. Measurements of natural gamma radioactivity (gamma ray, GR) in counts per second (cps) were conducted in situ using an Antares spectral gamma slimline sonde. These results are expressed in terms of shale volume (Vsh). Vsh represents the fraction or percentage of the bulk rock volume that is composed of shale or clay minerals. This fraction is in most cases derived from downhole geophysical measurements of the natural gamma radioactivity of the penetrated formation. The measurements of natural gamma radioactivity (Gamma Ray - GR) in counts per second (cps). Vsh is computed choosing traditionally from logs and core data both a minimum and maximum value for clay content. These values are often denoted as GRmin for the host formation without clay, and GRmax when the formation is entirely made of clays, yielding a first order linear model with : Vsh = (GR- GRmin) / (GRmax-GRmin). To derive an estimate for clay content Vsh, these GR boundaries were chosen as 150 and 950 cps, respectively.

ANEMONA - Anlagenmonitoring als Schlüsseltechnologie für den erfolgreichen Betrieb von Geothermiekraftwerken in Deutschland, Teilprojekt: Reservoircharakterisierung mittels Radionuklidanalytik

Standortbezogene Monitoringsysteme sind für den sicheren und nachhaltigen Betrieb von Geothermiekraftwerken von großem Wert. Regelmäßiges und zielgerichtetes Messen ausgewählter Parameter gibt dem Betreiber wichtige Informationen für die Betriebsführung. Besondere Bedeutung kommt dabei der Nutzung des chemischen Inventars und hier ganz besonders Radionukliden und deren Verhältnissen zu. Einerseits stellen sie eine Herausforderung für den Arbeits-/Umweltschutz dar, gleichzeitig sind sie aber auch wichtige Informationsträger für die Reservoircharakterisierung. Monitoringsysteme können ihren Aufgaben jedoch nur gerecht werden, wenn sie an die Verhältnisse des jeweiligen Standorts angepasst werden und eine Qualitätssicherung eingerichtet ist. Besonderes Augenmerk ist dabei auf die Probenahmestrategie, insbesondere aber auch auf funktionsgerechte Beprobungseinrichtungen und ein angepasstes Equipment zu richten. Ziel von ANEMONA ist es daher, in der Praxis dringend benötigte Grundlagen für den Aufbau und Betrieb von geothermischen Monitoringsystemen zu entwickeln, zu testen und zu optimieren. Hierzu werden unter anderem Radionukliduntersuchungen herangezogen, mit denen parallel eine Methode zur Reservoircharakterisierung entwickelt werden soll.

ANEMONA - Anlagenmonitoring als Schlüsseltechnologie für den erfolgreichen Betrieb von Geothermiekraftwerken in Deutschland, Teilprojekt: Entwicklung und Erprobung von Messsonden und -systemen sowie von Analyseverfahren

Verbundvorhaben ANEMONA (FKZ 0325684): Durch die Zirkulation von Fluideï im geothermischen Reservoir und in den Kraftwerksanlagen werden Prozesse in Gang gesetzt, die in den obertägigen Systemen und Bohrungen zu Korrosion und über/untertägig zu Mineralausfällungen führen können. Eine verlässliche Interpretation übertägig aufgezeichneter Messwerte eines Betriebsmonitorings zur Bewertung von Vorgängen im Reservoir unterstützt die nachhaltige thermische Bewirtschaftung des tiefen Untergrunds wie auch den sicheren Betrieb von Geothermiekraftwerken in Deutschland. Im Rahmen des Forschungsvorhabens ANEMONA werden neue Technologien des Monitorings (Probenahmetechniken und analytische Methoden) entwickelt und erprobt um Verhältnisse im Reservoir charakterisieren und in der technischen Anlage die Prognose von Änderungen zu gestatten. Teilvorhaben FKZ 0325684A: Für die Beurteilung und Prognose der Bildung von Mineralablagerungen sind ungestörte und zuverlässige Messdaten zur Lösungschemie von entscheidender Bedeutung. Die von besonders schwerwiegenden Störeinflüssen betroffenen Parameter Azidität (pH) und Redoxniveau (Eh) nehmen hierbei eine Schlüsselposition ein. In Eignungstests werden pH- und Eh-Systeme für die Charakterisierung geothermaler Tiefenwässer unter In-situ- p/ T (Druck/Temperatur) -Bedingungen qualifiziert, Transformationsfunktionen für relevante p-, T- und Medienverhältnisse entwickelt und die Messmethodik an geothermalen Fluiden überprüft. Durch die Entwicklung der messtechnischen Grundlagen für ein Monitoring von Radon im Thermalwasser soll es ermöglicht werden, über die Bestimmung des natürlich vorkommenden radioaktiven Edelgases eine erweiterte Charakterisierung der in-situ Verhältnisse im Reservoir vorzunehmen. Eine entsprechenden Messeinrichtungen für Radon im Fluid soll validiert und in einer Geothermieanlage betrieben werden. Die Anwendung eines zerstörungsfreien Detektionsverfahrens soll sehr präzise zeitlich wie auch räumlich aufgelöste Informationen im Hinblick auf Mineralausfällungen in den oberirdischen Systemen erschließen. Die radiologische Messgröße Hx(10) wird kontinuierlich an mehreren Anlagenstellen gemessen und die Übernahme von entscheidungsrelevanten Informationen in ein Betriebsmonitoring vorbereitet. Die Tauglichkeit eines bildgebenden Verfahrens zum Nachweis von NORM (Naturally Occuring Radioactive Material) -Ablagerungen wird in Felduntersuchungen nachgewiesen. Zur Vermeidung möglicher Fehlinterpretationen erfolgt eine Bewertung von Gamma-Ray-Bohrloch-Messungen bei gleichzeitigem Auftreten von NORM-Ablagerungen.

Metrology for radiological early warning networks in Europe

The aim of the project is to improve the metrological foundation of measurements (devices and methods) for monitoring airborne radioactivity and to introduce pan-European harmonisation in data reliability for area dose rate measurements which are input to the European Radiological Data Exchange Platform (EURDEP) and other monitoring networks. One of the main aims of this project is the fastest possible determination of a potential contamination at a kBq m-2 level. Metrologically sound methods will be developed for the evaluation of correct dose rate and activity concentration data. Appropriate harmonised calibration procedures for existing radiological early warning network stations in Europe will be systematically developed in the JRP for both dose rate and airborne radioactivity stations for the first time. Novel traceable reference materials and standard sources will be developed, and proficiency tests and other comparison exercises will be performed to quantify airborne radioactivity and dosimetry data at field stations. Monte Carlo simulations of detector responses and benchmark experiments will be used for the validation of new approaches in environmental radiation monitoring. Improved detection methods and data analyses techniques will be developed to enable accurate measurements of low activity concentrations of radon (in the range from 300 Bq/m3 and below) taking account of the fact that radon contributes to the background responses of many detector systems. Moreover, and as a pure scientific application, harmonised area dose rate data will allow investigations into parameters affecting climate change, e.g. soil moisture, using the Europe-wide dose rate mappings of EURDEP.

Degradation of [14C]GlcDGD in the marine sediment by monitoring radioactivity in the aqueous and gas phase using liquid scintillation counting (LSC) techniques

An experiment was conceived in which we monitored degradation of GlcDGD. Independent of the fate of the [14C]glucosyl headgroup after hydrolysis from the glycerol backbone, the 14C enters the aqueous or gas phase whereas the intact lipid is insoluble and remains in the sediment phase. Total degradation of GlcDGD then is obtained by combining the increase of radioactivity in the aqueous and gaseous phases. We chose two different sediment to perform this experiment. One is from microbially actie surface sediment sampled in February 2010 from the upper tidal flat of the German Wadden Sea near Wremen (53° 38' 0N, 8° 29' 30E). The other one is deep subsurface sediments recovered from northern Cascadia Margin during Integrated Ocean Drilling Program Expedition 311 [site U1326, 138.2 meters below seafloor (mbsf), in situ temperature 20 °C, water depth 1,828 m. We performed both alive and killed control experiments for comparison. Surface and subsurface sediment slurry were incubated in the dark at in situ temperature, 4 °C and 20 °C for 300 d, respectively. The sterilized slurry was stored at 20 °C. All incubations were carried out under N2 headspace to ensure anaerobic conditions. The sampling frequency was high during the first half-month, i.e., after 1, 2, 7, and 14 d; thereafter, the sediment slurry was sampled every 2 months. At each time point, samples were taken in triplicate for radioactivity measurements. After 300 d of incubation, no significant changes of radioactivity in the aqueous phase were detected. This may be the result of either the rapid turnover of released [14C] glucose or the relatively high limit of detection caused by the slight solubility (equivalent to 2% of initial radioactivity) of GlcDGD in water. Therefore, total degradation of GlcDGD in the dataset was calculated by combining radioactivity of DIC, CH4, and CO2, leading to a minimum estimate.

Methodische Untersuchungen zur Qualifizierung der VOC-Kammern zur Bestimmung der Radonexhalationsrate von Bauprodukten

Materialemissionen (flüchtige organische Verbindungen) können mit Hilfe von Emissionsprüfkammern und -zellen unter praxisnahen und bereits normierten Prüfbedingungen bestimmt werden. Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die Durchführung systematischer Untersuchungen um festzustellen, ob diese Methode auch für die Bestimmung der Radonexhalationsrate aus Bauprodukten unter Verwendung kalibrierter kommerziell erhältlicher Radonmessgeräte herangezogen werden kann.

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