DIN 25443:2020 – Anforderungen an die Strahlenbeständigkeit von Komponenten und Materialien gegenüber ionisierender Strahlung

DIN 25443:2020 – Anforderungen an die Strahlenbeständigkeit von Komponenten und Materialien gegenüber ionisierender Strahlung
Hohe Gammadosisleistung hat durch Bildung von Ozon und Stickoxiden durch Abspaltung von Chlor aus Chlor- kohlenwasserstoffen und ähnliche Vorgänge erhöhte Korrosion zur Folge. Leicht korrodierbare Oberflächen sind daher zu vermeiden.
Weitere Informationen zur Korrosionsbeständigkeit, siehe DIN 25488. Bei gleichzeitiger Beanspruchung, z. B. durch Strahlung und Korrosion oder hohe Temperaturen, kann sich die Strahlenbeständigkeit verringern. Durch entsprechende Ersatzmaßnahmen kann ggf. eine nicht ausreichende Strahlenbeständigkeit kompen- siert werden, z. B. durch Abschirmung oder Platzieren außerhalb des Strahlungsfeldes.
4.2 Strahlungsarten und ihre Besonderheiten
4.2.1 Alpha- und Betastrahlung Es können sehr hohe Energiedosen akkumuliert werden bei direktem Kontakt, z. B. Kontamination.
4.2.2 Teilchenstrahlen bei Beschleunigern Es können sehr hohe Energiedosen akkumuliert werden und gegebenenfalls muss auch die Aktivierung betrachtet werden.
4.2.3 Neutronenstrahlung Durch Wechselwirkungsmechanismen mit den eingesetzten Materialien kann es, neben der Strahlenschädi- gung, zu einer Aktivierung des Materials kommen. Die Aktivierung führt zu weitergehenden Schädigungen in Bezug auf die Strahlenbeständigkeit. Auch kann die Weiterverwendbarkeit, neutronenbestrahlter Materialien, durch ihre Aktivität eingeschränkt sein. Hinsichtlich der Wirkungsquerschnitte und der physikalischen Pro- zesse wird auf [4] verwiesen.
4.2.4 Röntgen- und Gammastrahlung Es besteht in seltenen Fällen die Möglichkeit einer Aktivierung.
5 Materialien
5.1 Organische Werkstoffe Organische Werkstoffe haben abhängig von der Werkstoffklasse eine Strahlenbeständigkeit von größenord- nungsmäßig 10 4 Gy bis 10 8 Gy. Im Allgemeinen weisen Werkstoffe mit einer Verträglichkeit gegenüber hohen Temperaturen auch eine gute Strahlenbeständigkeit auf. Silicone verhalten sich gegenüber Bestrahlung ähnlich wie organische Werkstoffe. Beispiele für Strahlenbeständigkeit bei einer Schädigung der maßgeblichen Eigenschaften auf max. 50 % der Werte vor der Bestrahlung für organische Werkstoffe und Silicone sind in Tabelle 1 angegeben.
Aufgrund der hohen Materialvielfalt und der hohen Bandbreite der Strahlenbeständigkeit einzelner Materialien sowie der Vielfalt an Anwendungsmöglichkeiten ist in Tabelle 1 nur eine belegbare Auswahl aus [1] wiedergegeben. Neuere Veröffentlichungen, z. B. [5], zeigen auch eine höhere bzw. niedrigere Strahlenbeständigkeit für die einzelnen Materialien auf.
Daher dienen die in Tabelle 1 angegebenen Werte für die Strahlenbeständigkeit als Anhaltspunkte.
Wenn organische Werkstoffe als Klebstoffe verwendet werden, ist der Einfluss der ionisierenden Strahlung auf die Klebewirkung zu betrachten.
Bei manchen Werkstoffen ist die zulässige Energiedosis auch von der Energiedosisleistung und dem Einfluss des Sauerstoffs der Luft abhängig. Niedrige Dosisleistungen und die Einwirkung von Sauerstoff verringern die Strahlenbeständigkeit [2].
5.2 Metalle und Keramiken Metalle und Keramiken können unter sehr hoher Neutronenexposition durch Gitterdefekte und Transmuta- tionen ihre Eigenschaften, z. B. durch Versprödung, verändern. Gegebenenfalls sind die Materialeigenschaf- ten durch Vergleichsproben mit geeigneter Expositionszeit und Dosisleistung zu überwachen. Neben mecha- nischen Eigenschaften sind gegebenenfalls auch physikalische und chemische Eigenschaften zu betrachten.
5.3 Gläser Unter den anorganischen Werkstoffen besitzt übliches Glas für Fenster und optische Geräte eine Strahlenbe- ständigkeit bis zu einer Energiedosis von 10 4 Gy. Bei höheren Anforderungen kann z. B. mit CeO 2 dotiertes Glas verwendet werden, siehe DIN 25420-3. Hierdurch kann die Strahlenbeständigkeit bis zu einer Energiedo- sis von 5 ⋅ 10 7 Gy bei noch ausreichender Transparenz gesteigert werden.