Strahlende Sache
Leitungen in radioaktiver Umgebung
Nils Jäger | 4. August 2021
Die Anwendungsgebiete unserer Leitungen sind vielfältig. Die Anforderungen und Umgebungsbedingungen könnten unterschiedlicher nicht sein. Innen- und Außenbereich, warme und kalte Umgebung, Reinraum und ölige Luft. Wie aber verhalten sich Leitungen in radioaktiver Umgebung?
Was ist Strahlung?
Mit Strahlung ist die Ausbreitung von Teilchen oder Wellen gemeint, unabhängig von der Art der Strahlung. Unterschieden wird in Alpha-, Beta- und Gammastrahlung. Mit der Energiedosis wird die über die Bestrahlungsdauer aufgenommene Energie auf die bestrahlte Masse bezeichnet. Hieraus kann die Dosisleistung bestimmt werden, die in den Einheiten Sv (Sievert), Gy (Gray) oder veraltet Rd (Rad) wird. Je höher die Strahlenlast, desto größer die Auswirkung.
Leitungen in radioaktiver Umgebung
Vor allem bei Radioaktivität wollen Anwender sichergehen, dass die eingesetzten Produkte einen vorher definierten Zeitpunkt überstehen, ohne, dass sie ausgetauscht werden müssen. Kommt es zu einem unerwarteten Instandhaltungsfall, bedeutet dies, dass ein Mensch sich der radioaktiven Umgebung und damit einem hohen gesundheitlichen Risiko aussetzen muss. Dies gilt es so gut es geht zu vermeiden.
Ein chinesischer Kunde fragte uns im Jahr 2020 nach kettentauglichen Leitungen, welche bei einer Strahlenbelastung von 106 Gy eingesetzt werden können. Da Leitungen mit PUR Außenmantel bei radioaktiver Strahlung am besten geeignet sind, stellten wir dem Kunden für einen Test diverse Leitungsmuster zur Verfügung. Vor und nach dem Test, den der Kunde selbst durchgeführt hat, wurden weitere Zugbelastungstests durchgeführt.
Dadurch konnten wir die Veränderung der Materialien bewerten. Bei diesem Versuch haben wir Leitungen mit unterschiedlichen Aderisolationsmaterialien getestet. Hier gab es unterschiedliche Ergebnisse. Die Aderisolation unserer CF270.UL.D hat hierbei am besten abgeschnitten. Schnell war klar, dass wir kundenspezifische Leitungen, basierend auf den Testergebnissen entwickeln werden. Nur so können wir die bestmögliche Lebensdauer erzielen. Die gute Zusammenarbeit, sowie der enge Kundenkontakt führten dann schließlich zum ersten von vielen Aufträgen.
Was passiert mit den Materialien?
Durch die radioaktive Strahlung werden Molekülketten des Kunststoffs unterbrochen. Das heißt, das Material härtet aus, der Mantel wird porös und führt zum Mantelbruch. Somit ist nicht nur die Leitung defekt, sondern die Maschine steht still. Je länger die Molekülkettenstruktur, desto besser hält sie der Strahlung Stand.
Welche Materialien für Leitungen in radioaktiver Umgebung?
Beim Einsatz in nuklearer Umgebung sind Materialien mit langer Molekülkettenstruktur von Vorteil. PVC hat eine kurze Molekülkettenstruktur, während PUR eine lange Molekülkettenstruktur aufweist.
Vergleichen wir das Ganze mit der Auswirkung der Sonne auf unsere Haut:
Ein dunkler Hauttyp kann wesentlich länger ohne Schutz in der Sonne verweilen als ein heller Hauttyp. Je heller der Hauttyp desto schneller und stärker wird die Haut verbrannt.
Genauso ist es bei Mantel- und Isolationsmaterialien von Kabeln und Leitungen. Manche sind beständiger gegen nukleare Strahlung als andere. Bei den von uns verwendeten Mantelwerkstoffen weist PVC mit 10 Mrad die schlechteste Beständigkeit auf und PUR mit 100 Mrad die Beste. TPE ist mit 15 Mrad nur etwas beständiger als PVC und daher ebenso nicht zu empfehlen.
Fazit
Beim Einsatz von Leitungen in radioaktiver Umgebung ist immer die Dosis der Strahlung in Kombination mit der Dauer entscheidend. Unser Außenmantel aus PUR hält der radioaktiven Strahlung am Besten stand. Eine genaue Lebensdaueraussage ist uns jedoch nicht möglich.
Bei Fragen zum Thema stehen wir Ihnen gerne zur Verfügung.