DIN ISO 2889 Bb 2-2012 Sampling airborne radioactive materials from the stacks and ducts of nuclear facilities - Supplement 2 Assessment of the changes in the concentration of aero.pdf

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1、August 2012 DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDENormenausschuss Radiologie (NAR) im DINPreisgruppe 8DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V.

2、, Berlin, gestattet.ICS 13.040.40!$|-“1891092www.din.deDDieses Beiblatt enthlt Informationen zuDIN ISO 2889, jedoch keine zustzlichgenormten Festlegungen.DIN ISO 2889 Beiblatt 2Probenentnahme von luftgetragenen radioaktiven Stoffen aus Kanlenund Kaminen kerntechnischer Anlagen Beiblatt 2: Abschtzung

3、 der nderungen der Konzentration derAerosolpartikel infolge nicht-isokinetischer ProbenentnahmeSampling airborne radioactive materials from the stacks and ducts of nuclear facilities Supplement 2: Assessment of the changes in the concentration of aerosol particles due tonon-isokinetic samplingchanti

4、llonnage des substances radioactives contenues dans lair dans les conduits etmissaires de rejet des installations nuclaires Supplment 2: valuation de la variation de concentration des particules daerosol parprlvement non-isocintiqueAlleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin www.b

5、euth.deGesamtumfang 8 SeitenDIN ISO 2889 Bbl 2:2012-08 2 Inhalt SeiteVorwort. 3 1 Allgemeines . 3 2 Gleiche Strmungsrichtung des Haupt- und des Teilluftstroms 3 3 Unterschiedliche Strmungsrichtungen des Haupt- und des Teilluftstroms . 6 4 Zusammenfassung 7 Literaturhinweise 8 Bild 1 Schematische Dar

6、stellung der Strmungslinien und Trajektorien groer Aerosolpartikel bei isokinetischer Probenentnahme 4 Bild 2 Schematische Darstellung der Strmungslinien und Trajektorien groer Aerosolpartikel bei ber-isokinetischer Probenentnahme 4 Bild 3 Schematische Darstellung der Strmungslinien und Trajektorien

7、 groer Aerosolpartikel bei unter-isokinetischer Probenentnahme. 4 Bild 4 Nach den Gleichungen (1) und (2) berechnetes Verhltnis der Aerosolpartikelkonzentrationen 1ccs0bei nicht-isokinetischer Probenentnahme als Funktion der Stokes-Zahl St und des geometrischen Aerosolpartikeldurchmessers dp5 Bild 5

8、 Nach den Gleichungen (1) und (2) berechnetes Verhltnis der Aerosolpartikelkonzentrationen 1ccs0bei nicht-isokinetischer Probenentnahme als Funktion des Verhltnisses der Strmungsgeschwindigkeiten 1uu0s. 5 Bild 6 Schematische Darstellung des Einflusses einer nicht ausgerichteten Probenentnahmesonde a

9、uf die Probenentnahme von groen Aerosolpartikeln. 6 Bild 7 Verhltnis der Aerosolpartikelkonzentrationen 1ccs0in Abhngigkeit von der Ausrichtung der Probenentnahmesonde zur Strmungsrichtung im Hauptluftstrom, der Stokes-Zahl St und dem aerodynamischen Aerosolpartikeldurchmesser dae7 DIN ISO 2889 Bbl

10、2:2012-08 3 Vorwort Fr dieses Beiblatt ist das nationale Arbeitsgremium GUK 967.2 Aktivittsmessgerte fr den Strahlen-schutz“ der DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE (www.dke.de), Gemeinschaftsgremium mit dem Normenausschuss Radiologie (NAR) im DIN zus

11、tndig. Zu Fragen der berwachung luftgetragener Aktivittsableitungen hat dieses den Arbeitskreis GAK 967.2.4 ein-gesetzt. Zur Untersttzung der Anwendung der DIN ISO 2889:2012-07 sind folgende Beibltter vorgesehen bzw. ver-ffentlicht: DIN ISO 2889 Beiblatt 1 Probenentnahme von luftgetragenen radioakti

12、ven Stoffen aus Kanlen und Kami-nen kerntechnischer Anlagen Beiblatt 1: Verteilungen von Aktivitt ber dem Aerosolpartikeldurchmesser DIN ISO 2889 Beiblatt 2 Probenentnahme von luftgetragenen radioaktiven Stoffen aus Kanlen und Kami-nen kerntechnischer Anlagen Beiblatt 2: Abschtzung der nderungen der

13、 Kon-zentration der Aerosolpartikel infolge nicht-isokinetischer Probenentnahme DIN ISO 2889 Beiblatt 3 Probenentnahme von luftgetragenen radioaktiven Stoffen aus Kanlen und Kami-nen kerntechnischer Anlagen Beiblatt 3: Abschtzung von Abscheideverlusten in Probenentnahmeleitungen DIN ISO 2889 Beiblat

14、t 4 Probenentnahme von luftgetragenen radioaktiven Stoffen aus Kanlen und Kami-nen kerntechnischer Anlagen Beiblatt 4: Sammelverfahren DIN ISO 2889 Beiblatt 5 Probenentnahme von luftgetragenen radioaktiven Stoffen aus Kanlen und Kami-nen kerntechnischer Anlagen Beiblatt 5: Verfahren der Bestimmung d

15、er Leis-tungsfhigkeit von Probenentnahmeeinrichtungen 1 Allgemeines Eine nicht-isokinetische Probenentnahme kann zu einer nderung der Grenverteilung und der Konzentra-tion von Aerosolpartikeln und damit zu einer nicht-reprsentativen Probe fhren. Diese nderungen der Aero-solpartikelkonzentration sind

16、 von Durchmesser und Dichte der Aerosolpartikel, der Strmungsgeschwindig-keit und der Form der Probenentnahmesonde abhngig. Dabei werden zwei Flle betrachtet: gleiche Strmungsrichtung des Haupt- und des Teilluftstromes; unterschiedliche Strmungsrichtungen des Haupt- und des Teilluftstromes. Aus expe

17、rimentellen Daten abgeleitete Gleichungen gestatten es, diese nderungen rechnerisch abzuscht-zen. 2 Gleiche Strmungsrichtung des Haupt- und des Teilluftstroms In den Bildern 1 bis 3 sind die Einflsse auf die Aerosolpartikelkonzentration c bei nicht-isokinetischer Pro-benentnahme schematisch dargeste

18、llt. Ist die Strmungsgeschwindigkeit in der Einlassffnung der Proben-entnahmesonde uskleiner als die Strmungsgeschwindigkeit im Hauptluftstrom u0, erhht sich die Konzen-tration von greren Aerosolpartikeln im Teilluftstrom. Bei einer greren Strmungsgeschwindigkeit in der Einlassffnung usder Probenent

19、nahmesonde als im Hauptluftstrom u0verringert sich die Konzentration von greren Aerosolpartikeln. Die nderung der Aerosolpartikelkonzentration c hngt von Durchmesser, Dichte und Form der Aerosolparti-kel und dem Verhltnis der mittleren Strmungsgeschwindigkeiten im Hauptluftstrom u0und in der Einlass

20、ff-nung der Probenentnahmesonde usab. Aerosolpartikel mit einem aerodynamischen Durchmesser unter 1 m folgen im Allgemeinen den Stromlinien der Luft, so dass fr diese Aerosolpartikel die Effekte durch nicht-iso-kinetische Probenentnahme zu vernachlssigen sind. DIN ISO 2889 Bbl 2:2012-08 4 u0= usBild

21、 1 Schematische Darstellung der Strmungslinien und Trajektorien groer Aerosolpartikel bei isokinetischer Probenentnahme u0usBild 3 Schematische Darstellung der Strmungslinien und Trajektorien groer Aerosolpartikel bei unter-isokinetischer Probenentnahme Die Konzentration von groen Aerosolpartikeln m

22、it einem aerodynamischen Durchmesser ber 30 m vern-dert sich umgekehrt proportional zum Verhltnis der Strmungsgeschwindigkeiten. Bei Aerosolpartikeln mit einem aerodynamischen Durchmesser bis 30 m ndert sich die Aerosolpartikelkonzentration nach den von 1 und 2 angegebenen Gleichungen (1) und (2): (

23、1 )cucu=+s00s(1) mit 13,331StSt e=(2) Dabei ist: u0die Strmungsgeschwindigkeit im Hauptluftstrom, in m s1; usdie Strmungsgeschwindigkeit in der Einlassffnung der Probenentnahmesonde, in m s1; c0die Konzentration im Hauptluftstrom, in m3; csdie Konzentration in der Einlassffnung der Probenentnahmeson

24、de, in m3; St die Stokes-Zahl. Fr den Term in Gleichung (2) werden von anderen Autoren abweichende Funktionen angegeben (3, 4 und 5). Der Ausdruck 1ccs0wird auch als Aspirationsgrad bezeichnet. DIN ISO 2889 Bbl 2:2012-08 5 In den Bildern 4 und 5 werden die nach den Gleichungen (1) und (2) berechnete

25、n relativen nderungen der Aerosolpartikelkonzentrationen als Funktion der Stokes-Zahl St und des Verhltnisses der Strmungsge-schwindigkeiten u0und usangegeben. Bild 4 Nach den Gleichungen (1) und (2) berechnetes Verhltnis der Aerosolpartikelkonzentrationen 1ccs0bei nicht-isokinetischer Probenentnahm

26、e als Funktion der Stokes-Zahl St und des geometrischen Aerosolpartikeldurchmessers dpBild 5 Nach den Gleichungen (1) und (2) berechnetes Verhltnis der Aerosolpartikelkonzentrationen 1ccs0bei nicht-isokinetischer Probenentnahme als Funktion des Verhltnisses der Strmungsgeschwindigkeiten 1uu0sDIN ISO

27、 2889 Bbl 2:2012-08 6 3 Unterschiedliche Strmungsrichtungen des Haupt- und des Teilluftstroms Weicht die Strmungsrichtung des Teilluftstroms an der Einlassffnung der Probenentnahmesonde von der Strmungsrichtung des Hauptluftstromes ab, werden Aerosolpartikel mit zunehmendem aerodynamischem Durchmess

28、er in geringerem Mae als kleinere Aerosolpartikel entnommen (siehe Bild 6). Bild 6 Schematische Darstellung des Einflusses einer nicht ausgerichteten Probenentnahmesonde auf die Probenentnahme von groen Aerosolpartikeln Die nderung der Aerosolpartikelkonzentration in Abhngigkeit vom Aerosolpartikeld

29、urchmesser und vom Einstellwinkel wird bei gleichem Betrag der Strmungsgeschwindigkeiten in Haupt- und Teilluftstrom nach 3 mit Gleichung (3) berechnet: ()(cos )StccSt e+=+ s0,022 0,2011111+0,55(3) Bei dieser Gleichung sind nderungen der Aerosolpartikelkonzentration infolge von Abscheideverlusten in

30、 der Einlassffnung und der Rohrleitung der Probenentnahmesonde, z. B. durch Impaktion an der Krmmung, nicht bercksichtigt. In Bild 7 ist die nderung der Aerosolpartikelkonzentration fr zwei verschiedene Durchmesser der Einlass-ffnung der Probenentnahmesonde und Strmungsgeschwindigkeiten als Funktion

31、 des aerodynamischen Aerosolpartikeldurchmessers aed und des Einstellwinkels dargestellt. Wie daraus ersichtlich, ist die nderung der Aerosolpartikelkonzentration bis zu einem Einstellwinkel von 15 vernachlssigbar. Die nderung der Aerosolpartikelkonzentration bei einer senkrecht zu den Strmungslinie

32、n ausgerichteten Probenentnahmesonde ist jedoch schon bei Aerosolpartikeln mit einem Durchmesser von wenigen m betrchtlich. DIN ISO 2889 Bbl 2:2012-08 7 Bild 7 Verhltnis der Aerosolpartikelkonzentrationen 1ccs0in Abhngigkeit von der Ausrichtung der Probenentnahmesonde zur Strmungsrichtung im Hauptlu

33、ftstrom, der Stokes-Zahl St und dem aerodynamischen Aerosolpartikeldurchmesser dae(Berechnung nach Gleichung (3) bei gleichem Betrag der Strmungsgeschwindigkeiten in Haupt- und Teilluftstrom ()uu=1s01 ) 4 Zusammenfassung Fr Aerosolpartikel mit einem aerodynamischen Aerosolpartikeldurchmesser unter 1

34、 m sind die nderungen der Konzentration der Aerosolpartikel im Allgemeinen zu vernachlssigen. Bei dem blicherweise Vorliegen eines Aerosolpartikelkollektives sollte die nderung der Konzentration fr jeden Aerosolpartikeldurchmesser und damit fr das Aerosolpartikelkollektiv berechnet werden. Daraus er

35、hlt man auch die nderung der Parti-kelgrenverteilung, die zu einer nderung der Verteilung der Aktivitt ber dem Aerosolpartikeldurchmesser fhrt. Dieser Effekt ist zu bercksichtigen. Auer der vorzugsweise nherungsweise isokinetischen Probenentnahme kann es in speziellen Fllen zweckmig sein, eine Probe

36、 unter-isokinetisch zu entnehmen, wenn dadurch der Transmissionsgrad in der Probenentnahmesonde verbessert wird. DIN ISO 2889 Bbl 2:2012-08 8 Literaturhinweise 1 Brkholz, A.: Untersuchungen zum Messfehler bei nichtisokinetischer Entnahme, Staub-Reinhaltung der Luft 51 (1991), Seiten 395400 2 Rthele,

37、 S.: Verfahren zur geschwindigkeitsgleichen Absaugung mit Differenzdrucksonden; Staub-Rein-haltung der Luft 42 (1982) Nr. 1 Januar, Seiten 610 3 Hinds, W. C.: Aerosol Technology, Wiley and Sons, New York (1982) 4 Zenker, P.: Untersuchungen zur Frage der nichtgeschwindigkeitsgleichen Absaugung bei der Staub-strommessung mittels Entnahmesonden, Staub-Reinhaltung der Luft 31 (1971) Nr. 6, Seiten 252256 5 Liu, Y. H., Zhang, Z. Q., Kuehn, T. H.: A Numerical Study of Inertial Error in Anisokinetic Sampling, J. Aerosol Sci., Vol. 20, Nr. I, S. 367380 (1989)