Tragbare Gamma-Kamera

Entwickler bei Toshiba haben ein Augmented-Reality-System entwickelt, das Echtbilder mit genauen Messwerten zur Radioaktivität überlagert.

Der japanische Konzern Toshiba setzt in der japanischen Präfektur Fukushima neuartige Spezialkameras ein, die die Gammastrahlen-Belastung messen und in ein Videobild einblenden können. Die Technik wurde bereits in einer stationären Variante im Unglücksmeiler Fukushima Daiichi verwendet, um in Langzeituntersuchungen besonders belastete Bereiche aufzudecken. Die nun vorgestellte "Portable Gamma Camera" ist erstmals tragbar und passt samt Anzeigemodul in Form eines portablen Rechners in einen Koffer.

Betastrahlen, also Elektronen, und Gammastrahlen, elektromagnetische Strahlung, sind im Vergleich zu Alphastrahlen, wie sie zum Beispiel zerfallendes Plutonium oder Uran freisetzen, weniger energiereich. Allerdings sind sie viel schwerer abzuschirmen, weil sie eine größere Reichweite haben: Betastrahlen kommen in Luft immerhin zwei Meter weit, während sich die Intensität von Gammastrahlen in Luft erst nach 100 Metern halbiert hat. Beide Arten können auch die Haut durchdringen. Entsprechend wichtig ist es, sich zu schützen – oder zumindest zu wissen, wo die Strahlenquellen sitzen.

Das Toshiba-System ist vor allem dafür geeignet, um in kürzester Zeit sogenannte Strahlungs-Hotspots zu finden – stark belastete Stellen in einem ansonsten weniger belasteten Bereich, die man sonst nur mühsam mit einem Strahlenmessgerät aufdecken würde. Zur Nutzung richtet man die Gamma-Kamera auf den zu messenden Bereich. Der eingebaute Strahlensensor stellt dann die Bereiche im Bild fest, die problematisch sind. Ein Signalprozessor macht aus den Messwerten farbige Punkte von Grün oder Blau (leichte Strahlung) über Orange (mittlere Dosis) bis Rot (starke Strahlung). Die Zonen werden dann geometrisch korrekt über das Live-Bild der Kamera gelegt. Der Aufnahmewinkel liegt dabei bei 60 Grad.

Die von Toshiba verwendete Form der Augmented Reality (AR) ist dabei eine sinnvolle Anwendung, gibt sie dem Betrachter doch schnell Hinweise, wo er eingreifen muss. Neben dem Auffinden von Hotspots kann die Kamera auch zur Kontrolle nach Dekontaminierungsmaßnahmen eingesetzt werden.

Die Genauigkeit soll dank eigens angepasster Halbleiter-Detektoren, von denen 128 Einzelelemente ihren Dienst in der Kamera verrichten, bis hinunter auf immerhin 0,1 Mikrosievert pro Stunde (1 Millisievert pro Jahr) gehen. Das ist eine Steigerung um rund das 30fache gegenüber früheren Gamma-Kameras. Das Gerät wiegt knapp 10 Kilo und ist damit nur halb so schwer wie das stationäre Modell, dass seinen Dienst im AKW Fukushima Daiichi tut. Praktisch ist auch, dass sich die Kamera mit Batterien betreiben lässt: Momentan liegt die Laufzeit bei zwei bis drei Stunden.

Ein erster Feldtest in Fukushima-Stadt verlief im Dezember erfolgreich. Noch in diesem Frühjahr sollen die Geräte deshalb an Umweltbehörden und Gemeinden ausgegeben werden.

Die betroffenen Orte können die Technik gut gebrauchen: Immer wieder fanden sich auch außerhalb der Evakuierungszone in den Provinzen um den Pannenmeiler mittel bis stark belastete Bereiche. Böden und Dächer werden abgetragen, Sandflächen entsorgt. Mit dem Einsatz der Gamma-Kamera lässt sich eine wesentlich praktikablere Kontrolle vornehmen – nur das, was wirklich belastet ist, muss entsorgt werden.

Momentan gibt es in den betroffenen Gebieten nach wie vor Organisationsprobleme. So will die japanische Regierung die Strahlendosis in teilweise evakuierten Gebieten außerhalb der Sperrzone in drei Jahren auf ein Millisievert pro Jahr senken, ohne einen Plan vorgelegt zu haben, wie dies konkret umgesetzt werden kann. "Es ist noch nicht klar, wie wir Strahlung in Gebieten mit hoher Radioaktivität senken können", sagte der zuständige Beamte im Umweltministerium gegenüber Technology Review. Vielleicht hilft Toshibas Gamma-Kamera ja weiter. (bsc)