Aero-Gammaspektrometrie - Wie alles begann

Erste Versuche mit der Bundeswehr

Anfang der 1970er Jahre begann das damalige Institut für Strahlenhygiene des Bundesgesundheitsamtes - seit 1989 im Bundesamt für Strahlenschutz (BfS) - Messverfahren zur Überwachung der Emissionen und Immissionen aus kerntechnischen Anlagen zu entwickeln und zu erproben.

1984: Binationales Programm zur Aero-Gammaspektrometrie

Im Jahr 1984 vereinbarten das Institut für Strahlenhygiene und das Reichsinstitut für Volksgesundheit in den Niederlanden ein gemeinsames Programm zur Erprobung von gammaspektrometrischen Messsystemen in Flugzeugen zur Messung von Bodenkontaminationen.

1986: Erste gemeinsame Messungen niederländischer und deutscher Messteams

Ihre ersten gemeinsamen Messungen führten niederländische und deutsche Messteams auf dem Flugplatz Hilversum in den Niederlanden durch. Sie ermittelten die Lage radioaktiver Quellen mit Halbleiterdetektoren.

Die Untersuchungen wurden anschließend in dem vom Bundesumweltministerium finanzierten Forschungsvorhaben "Entwicklung und praktischer Einsatz von Schnellmethoden zum Nachweis unfallbedingter Umweltkontaminationen" fortgeführt.

Nach dem Reaktorunfall von Tschornobyl (russ.: Tschernobyl) verstärkte das Institut für Strahlenhygiene die Forschung auf dem Gebiet der Aero-Gammaspektrometrie.

1988: Absturz des sowjetischen Satelliten Kosmos 1900

Im Herbst 1988 brachte die Sowjetunion den Satelliten Kosmos 1900 zum Absturz – einen Satelliten mit nuklearer Energieversorgung. Bei einem ähnlichen Manöver war es zehn Jahre zuvor zu einem Störfall gekommen, weil der Reaktorkern des betroffenen Satelliten (Kosmos 954) nicht wie geplant vor Eintritt in die Erdatmosphäre abgetrennt und in eine sichere Umlaufbahn gebracht werden konnte.

Im Rahmen der Vorbereitung auf den Absturz von Kosmos 1900, für den ein vergleichbarer Vorfall nicht auszuschließen war, konnten bei der Flugerprobung verschiedener Messsysteme wertvolle Erfahrungen gewonnen werden. Unterstützt wurde das Institut für Strahlenhygiene dabei vom Bundesgrenzschutz (heute Bundespolizei) und der Bundeswehr.

Seitdem wurde die Zusammenarbeit mit der Bundespolizei durch jährliche nationale Messübungen intensiviert.

Von 1988 bis 1992 eingesetzte aero-gammaspektrometrische Messsysteme

Prototyp 1 – Labormesssystem in einem Hubschrauber vom Typ Alouette II

Als Ergebnis der vorangegangenen Untersuchungen wurden verschiedene Messsystem-Prototypen für den regelmäßigen Einsatz in Hubschraubern vom Typ Alouette II des Bundesgrenzschutzes entwickelt.

Prototyp 1

Der Prototyp 1 basierte auf der Nutzung eines Halbleiterdetektors aus hochreinem Germanium. Die mit diesem Messsystem erfassbaren Daten waren Spektren, also Rohdaten, aus denen die relevanten Informationen im Nachhinein errechnet werden mussten.

Alle Komponenten von Prototyp 1 waren aus dem Laborbestand der Vorgängerinstitute des Bundesamtes für Strahlenschutz. Das heißt, dieser Prototyp war ein Provisorium und wurde daher schnell durch den Prototyp 2 abgelöst.

Prototyp 2

Prototyp 2 - Messsystem mit Schreiber in einem Hubschrauber vom Typ Alouette II

Der Prototyp 2 bestand aus drei großvolumigen Szintillationsdetektoren (NaI(Tl)) und einem 4-Kanal-Schreiber, mit dem die Messdaten für drei im Vorfeld festgelegte Radionuklide und die Flughöhe erfasst wurden.

Der mitfliegende BfS-Mitarbeiter protokollierte alle wichtigen Zusatzinformationen zu radiologisch auffälligen Messorten direkt auf dem Schreiberstreifen.

Da die beiden erwähnten Prototypen noch nicht über GPS verfügten, wurde zusätzlich der gesamte Messflug mittels Videoaufzeichnung dokumentiert, um nachträglich dem aufgenommenen Messsignal einen Punkt im Gelände oder sogar ein bestimmtes Objekt zuordnen zu können.

1993 bis 2004: Aero-gammaspektrometrisches Messsystem MARS

Messsystem MARS

Um dem Stand von Wissenschaft und Technik in diesem Aufgabenfeld gerecht zu werden, wurden die Prototypen weiterentwickelt. Im Jahr 1993 bauten BfS-Mitarbeiter das computergestützte Messsystem zum Auffinden Radioaktiver Strahlung (MARS) auf. Es bestand aus

• einem Industrierechner mit integrierten Messkarten,
• drei Szintillationsdetektoren (NaI(Tl)), deren jeweilige Messsignale zu einem Summensignal zusammengefasst wurden, und
• einem hochreinen Halbleiterdetektor.

2004: Aero-gammaspektrometrisches Messsystem ARME

Messsystem ARME (Stand 2015)

Ab dem Jahr 2004 ersetzte die Bundespolizei ihre Hubschrauber vom Typ Alouette II sukzessive durch Hubschrauber des Typs EC 135. Für diesen Hubschraubertyp entwickelte das BfS ein neues Messsystem.

Dieses leistungsfähigere Messsystem Airborne Radiation Measuring Equipment (ARME) wurde vom BfS mit

• vier unabhängig voneinander arbeitenden großvolumigen Szintillationsdetektoren (NaI(Tl)) sowie
• einem hochauflösenden Halbleiterdetektor

konzipiert. Die Güte des neuen Messsystems wurde bei mehreren internationalen Vergleichsmessungen bestätigt.