NORM in einem geothermischen Heizwerk

1. NORM in einem geothermischen Heizwerk M. Köhler a), A. Wöllert a), H. Menzel b) a) Verein für Kernverfahrenstechnik und Analytik Rossendorf e.V. (VKTA) PF 510119D-01314 Dresden Labor für Umwelt- und Radionuklidanalytik DAP-PL-2206.00 b) Erdwärme Neustadt-Glewe GmbH, Obotritenring 40D-9053 Schwerin

2. Zusammenfassung • Das geothermische Heizwerk Neustadt-Glewe gewinnt Wärmeenergie aus 100 C heißem Wasser, welches aus einem 50 bis 100 m dicken Sandsteinreservoir in 2450 m Tiefe gepumpt wird. Um 6,5 MW thermische Leistung bereitzustellen, müssen bis zu 120 m3 h-1 durch die Anlage fließen. • Neben einer hohen Salzkonzentration von 216 g l-1 enthält das geförderte Wasser 5,9 Bq l-1226Ra, 1,7 Bq l-1210Pb, 8,2 Bq l-1228Ra und 2 . 104 Bq l-1222Rn. Die Quelle dieser Radionuklide sind die langlebigen Mutternuklide 238U und 232Th in den Speichergesteinen, welche in Konzentrationen von je 60 Bq kg-1 vorkommen. Die geochemischen Verhältnisse im Aquifer bedingen den Transport vorwiegend der Ra-Nuklide (226Ra, 228Ra). • Untersuchte Ablagerungen (Scale) an Pumpen, Rohren und die Filter wiesen Radionuklidkonzentrationen von bis zu 104 Bq kg-1226Ra, 105 Bq kg-1210Pb und 104 Bq kg-1228Ra auf. 228Th befindet sich dabei nicht im radioaktiven Gleichgewicht mit dem Mutternuklid 228Ra und wächst mit T1/2 = 1,9 a nach. • Es werden Probleme bei der Anwendung des Teil 3 der StrlSchV aufgezeigt. Dies sind insbesondere folgende Fragestellungen: • ·Ist Teil 3 StrlSchV auf die Rückstände aus einem geothermisches Heizwerk überhaupt anzuwenden oder gibt die Tabelle XII Teil A abschließend die zu berücksichtigenden Materialien vor? • ·Ist eine Dosisabschätzung nach Anlage XII Teil D bei der Entlassung aus der Überwachung, die formal durch die hohe spezifische Aktivität der Materialien notwendig wäre, auch für Rückstandsmassen von einigen Kilogramm notwendig? • ·Sind die Freigabewerte für Oberflächenkontaminationen (Teil 2, Anlage II, Tabelle 1, Spalte 4) auch auf natürliche Radionuklide (Teil 3) übertragbar? • Es wird außerdem auf die Relevanz der bei TENORM in der Regel gestörten radioaktiven Ungleichgewichte hingewiesen.

3. Gliederung • Geothermisches Heizwerk Neustadt-Glewe • NORM – Konzentrationen und Quellen • Probleme bei der Anwendung des Teil 3 StrlSchV • Ist Teil 3 StrlSchV überhaupt anzuwenden ? • Dosisabschätzung für kleine Rückstandsmassen ? • Freigabewerte für Oberflächenkontamination (Teil 2 StrlSchV) auf natürliche Radionuklide (Teil 3 StrlSchV) anwendbar ? • radioaktive Ungleichgewichte beachten !?

4. consumer 100 °C 50 °C heat exchanger pump 260 m 2353 m 2450 m injection hole source hole Geothermisches Heizwerk Neustadt-Glewe • Technische Daten: • 6,5 MW thermische Leistung • 120 m3 h-1 Pumpleistung • Geothermales Wasser: • 216 g l-1 Salzgehalt • 5,9 Bq l-1226Ra • 2 104 Bq l-1222Rn • 1,7 Bq l-1210Pb • 8,2 Bq l-1228Ra • Aquifer: • 60 Bq kg-1238U • 60 Bq kg-1232Th

5. NORM – Konzentrationen und Quellen Thermalwasser Scale, Filter 226Ra 226Ra 222Rn 210Pb 228Ra 228Ra 228Th (T1/2 = 1,9 a)

6. (1) Ist Teil 3 StrlSchV überhaupt anzuwenden ? Anlage XII Verwertung und Beseitigung überwachungsbedürftiger Rückstände Teil A: Liste der zu berücksichtigenden Rückstände 1. Schlämme und Ablagerungen aus der Gewinnung von Erdöl und Erdgas Formal: Thermalwasser ist kein Erdöl

7. (2) Dosisabschätzung für kleine Rückstandsmengen ? • Einordnung als zu berücksichtigender Rückstand Anlage XII, Teil A • ai > 0,2 Bq g-1 • Der Gruppe „zu berücksichtigend“ zugehörig • Einordnung als überwachungsbedürftiger RückstandAnlage XII, Teil B • R cU238max + cTh232max > 1 Bq g-1 (für übertägige Verwertung) • Somit der Gruppe „überwachungsbeürftiger Rückstand“ zugehörig • Unlogisch, Einordnung ist vom Verwertungsweg abhängig !!

8. (2) Dosisabschätzung für kleine Rückstandsmengen ? • Entlassung aus der Überwachung Anlage XII, Teil C • ai > 10 Bq g-1 (Standarddeponie) • ai > 50 Bq g-1 (Deponie für überwachungsbedürftige Abfälle) • Vereinfachte Entlassung nach Anlage XII, Teil C nicht möglich • Entlassung aus der Überwachung nur, bei Einzelnachweis der Einhaltung der 1 mSv-Richtdosis für die Bevölkerung • Dosisabschätzung nach Anlage XII, Teil D für 50 kg Rückstände ? • Mischung möglich ? (Filterbelag mit Filtersack, Scale mit Rohr)

9. (3) Dekontamination einer Unterwasserpumpe Oberflächenaktivitäten vor der Dekontamination

10. 1 mSv a-1 10 Sv a-1 (3) Dekontamination einer Unterwasserpumpe • -spektrometrische Bestimmung von Flächenaktivitäten • Kalibrierung eines Oberfächenkontaminationsmonitors im Labor • Kontrolle der mechanischen und chemischen Kontamination durch Messung -Zählrate • Berechnung der Flächenaktivitäten • Sind flächenbezogene Freigabewerte (Anlage II, Tabelle 1, Spalte 4) aus dem kerntechnischen Teil 2 der StrlSchV auf NORM anwendbar ? • Zugrundeliegende unterscheidliche Akzeptanzschwellen:

11. (4) Problem radioaktive Ungleichgewichte ? • Berücksichtigung aller Radionuklide der Zerfallsreihe nach StrlSchV • Analyse i. a. -Spektrometrie der langlebigen -Strahler • Potentielle Gefahrenstellen (nicht berücksichtigte Ungleichgewichte): • ggf. radiochemische Analysenverfahren einsetzen