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Kompetenznachweis des Radioaktivitätslabors im Rahmen des Internationalen Referenzsystems SIR (20.08.2008)

Die messtechnische Bestimmung der Aktivität von Radionukliden ist im Gesundheitswesen und Umweltschutz, im Bereich der öffentlichen Sicherheit sowie für den Strahlenschutz von besonderer Bedeutung: In der Heilkunde wird die ionisierende Strahlung von Radionukliden direkt an Patientinnen und Patienten zur Diagnostik und Therapie angewandt. In den anderen Bereichen steht der Schutz von Personen vor der unerwünschten Schadwirkung der ionisierenden Strahlung - d.h. der Strahlenschutz - im Vordergrund. Die genaue Bestimmung der Aktivität von Radionukliden ist in allen genannten Bereichen eine wesentliche Voraussetzung dafür, dass exponierte Personen - Patientinnen und Patienten, Ärzte, medizinisches Personal, beruflich strahlenexponierte Personen und die Bevölkerung - keinem unnötigen oder ungerechtfertigt hohen Gesundheitsrisiko durch ionisierende Strahlung ausgesetzt sind.

Aus diesem Grund unterliegen Messgeräte zur Bestimmung der Aktivität in den genannten Bereichen in Österreich der Eichpflicht bzw. der Pflicht zur messtechnischen Kontrolle. Akkreditierte Prüf- und Überwachungsstellen können die Rückverfolgbarkeit ihrer Aktivitätsmessgeräte, die sie für ihre akkreditierte Prüf- und Überwachungstätigkeit verwenden, alternativ über Kalibrierungen sicherstellen. Zur operativen Umsetzung der Rückverfolgbarkeit von Aktivitätsmessungen in Form von Eichungen, messtechnischen Kontrollen und Kalibrierungen betreibt das Bundesamt für Eich- und Vermessungswesen seit Anfang der 1990-Jahre ein Aktivitätslabor. Die Raum- und Geräteressourcen des Laboratoriums im Wiener Arsenal werden zur Kostenoptimierung kooperativ mit dem Austrian Research Center - ARC und der Universität für Bodenkultur Wien - BOKU genutzt. In diesem Labor befinden sich die nationalen Normale, Bezugsnormale und Arbeitsnormale - Schachtionisationskammern, Radonmessgeräte, Gammaspektrometer und radioaktive Standardpräparate - für die Messgröße Aktivität, deren SI-Einheit das Becquerel (Bq) ist (Bild 1).

Bild 1: Schachtionisationskammer des BEV - das nationale Normal des BEV
für Aktivität im Aktivitätslabor Arsenal

Zur Sicherstellung der internationalen Vergleichbarkeit der nationalen Messnormale und zum kontinuierlichen Nachweis der notwendigen messtechnischen Kompetenz der metrologischen Aktivitätslabors hat das internationale Büro für Maß und Gewicht - BIPM im Jahr 1976 ein Internationales Referenzsystem für Aktivitätsmessungen "Système International de Référence" SIR gestartet. Seither werden laufend Vergleichsmessungen der Aktivität von Radionukliden zwischen dem BIPM-SIR-Labor und den nationalen Metrologielaboratorien durchgeführt. Herzstück des SIR sind zwei Schachtionisationskammern und fünf hochpräzise 226Ra-Standardreferenzquellen. Mit diesen Standardpräparaten sind die Schachtionisationskammern kalibriert und darüber hinaus wird durch monatliche Messungen dieser radioaktiven Referenzquellen die Langzeitstabilität der SIR-Schachtionisationskammern kontinuierlich überprüft und sichergestellt.

Eine zusätzliche Bedeutung hat das SIR mit dem internationalen Übereinkommen der gegenseitigen Anerkennung nationaler Messnormale und Kalibrier- und Prüfzeugnisse nationaler Metrologieinstitute - MRA Mutual Recognition Arrangement (MRA, 1999) - im Oktober 1999 erhalten. Seither dient die erfolgreiche Teilnahme am Programm des SIR als Nachweis der messtechnischen Kompetenz der Metrologieinstitute im Bereich der Aktivitätsmessung.

Das BEV hat seit 1998 mit folgenden Radionukliden am SIR erfolgreich teilgenommen: Co-57, Co-60, Ba-133, Cs-137, Eu-152, Na-22, Mn-54, Y-88, F-18, Zn-65, Tc-99m, Mn-54, Ir-192, Am-241, I-125, I-131 und Co-60. Im Jahr 2008 sind Vergleichsmessungen mit den Radionukliden Cs-134 und Ce-139 geplant. Ein wesentliches Resultat der erfolgreichen SIR-Vergleichsmessungen des BEV mit dem BIPM sind derzeit 82 gültige Einträge in das internationale Verzeichnis der Leistungsfähigkeit des BEV für Kalibrierungen und Messungen "Calibration and Measurement Capabilities - CMCs" (http://kcdb.bipm.org/AppendixC/) im Sektor Aktivität von Radionukliden.

Ein Radionuklid von besonderer heilkundlicher Bedeutung ist der Positronenstrahler F-18. Dieses kurzlebige Radionuklid (Halbwertszeit 1,8288 h) wird in der nuklearmedizinischen Diagnostik zur Lokalisierung von bösartigem Gewebe in Organen angewandt. Die Vernichtungsstrahlung der Positronen ermöglicht mittels spezieller Detektoranordnung und bildgebender Verfahren eine ausgezeichnete räumliche Auflösung. Darüber hinaus wird die Patientin/der Patient aufgrund der kurzen physikalischen Halbwertszeit nur kurzzeitig mit der F-18-Strahlung belastet. Erzeugt wird das F-18 wegen der kurzen Halbwertszeit meistens direkt am Standort des Krankenhauses mit einem Zyklotron-Beschleuniger. Das bedeutet allerdings auch, dass Vergleichsmessungen mit diesem Radionuklid aufgrund der kurzen Halbwertszeit nur unter großem Zeitdruck hinsichtlich des Transportes der Vergleichsprobe zwischen den beiden Messeinrichtungen durchzuführen sind. Das BEV konnte mit weltweit nur wenigen anderen Metrologieinstituten diese logistische Aufgabe bewältigen und erfolgreich an der SIR-Vergleichsmessung für F-18 teilnehmen. In Bild 2 ist das Ergebnis dieser Vergleichsmessung aus Ratel et al., 2005, dargestellt. Die Abweichungen der im ersten Durchgang teilgenommenen sechs Aktivitätslabors - inklusive BEV - vom SIR-Referenzwert liegen innerhalb ± 10 % (rechte y-Achse).

Bild 2: Ergebnis der vom BIPM koordinierten Vergleichsmessung für F-18 im Rahmen
des internationalen Referenzsystems für Aktivitätsmessungen SIR (Ratel et al., 2005).

In naher Zukunft werden im Bereich des Umweltschutzes in Österreich zunehmend auch Radionuklide natürlichen Ursprungs wie z.B. die radioaktiven Isotope der natürlichen Zerfallsreihen von Uran und Thorium messtechnisch an Bedeutung gewinnen. Mit der Veröffentlichung der Empfehlungen Nr. 60 der Internationalen Strahlenschutzkommission (ICRP, 1991) und der darauf folgend erstellten grundlegenden Strahlenschutzrichtlinie der Europäischen Gemeinschaften 96/29/EURATOM, 1996, sind auch Arbeiten, durch die Arbeitskräfte und Personen der Bevölkerung der Strahlung von natürlichen radioaktiven Stoffen exponiert werden können, in das Regulativ des Strahlenschutzes aufgenommen. In Österreich wurde dieser Teil der EU-Richtlinie mit der "Natürlichen Strahlenquellen-Verordnung", BGBl. II 2/2008, ins österreichische Strahlenschutzrecht umgesetzt. Daher ist in den nächsten Jahren ein zusätzlicher messtechnischer Bedarf an der Aktivitätsbestimmung natürlicher Radionuklide wie z.B. Pb-210, Pb-214, Bi-212, Bi-214, Rn-220, Rn-222, Ra-223, Ra-226, Ra-228, Th-228, Ac-228, Th-232, Th-234, U-238 vorhanden. Das Aktivitätslabor des BEV stellt sich dieser messtechnischen Aufgabe und wird auch für diese Radionuklide für Wirtschaft, Behörden, Konsumenten und Strahlenschutz-Prüflabors die Rückverfolgbarkeit von Aktivitätsmessgeräten für natürliche Radionuklide in Form von Eichungen, messtechnischen Kontrollen und Kalibrierungen verstärkt zur Verfügung stellen.

Mitarbeiter des BEV-Radioaktivitätslabors:

DI Robert Brettner-Messler
Ing. Michael Kreuziger (Laborleiter)
Univ.-Doz. DI Dr. Franz Josef Maringer (Referatsleiter)
Peter Michai

Referenzen

ICRP, 1991, Recommendations of the International Commission of Radiological Protection, Publ. No. 60, Pergamon Press, Oxford and New York.

96/29/EURATOM, 1996, Festlegung der grundlegenden Sicherheitsnormen für den Schutz der Gesundheit der Arbeitskräfte und der Bevölkerung gegen die Gefahren durch ionisierende Strahlungen, Rat der Europäischen Union.

MRA, 1999, Mutual Recognition of National Measurement
Standards and of Calibration and Measurement
Certificates, Issued by National Metrology Institutes
International Committee for Weights and Measures,
http://www.bipm.org/pdf/mra.pdf

Ratel G., Michotte C. and Woods M. J., 2005, Comparisons
CCRI(II)-K3.F-18 and APMP.RI(II)-K3.F-18 of activity
measurements of the radionuclide 18F and links to the key
comparison reference value of the BIPM.RI(II)-K1.F-18
comparison, Metrologia 42 (Tech. Suppl.), 06007

 

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