Skrot är en etablerad råvara i stålproduktion, men materialets ursprung kan vara svårt att följa hela vägen bakåt. En leverans kan bestå av metall från maskiner, byggnader, processindustri, sjukvård eller rivningsprojekt och ha passerat flera återvinningsled innan den når stålverket.
I dessa flöden kan radioaktiva ämnen förekomma utan att det är känt för avsändaren. Det kan handla om en industriell strålkälla som följt med utrustning till skroten, material med naturligt förekommande radioaktiva ämnen eller metall som tidigare har förorenats.
Därför använder många större återvinningsanläggningar, stålverk och gjuterier system för strålningskontroll. Det finns leverantörer som arbetar exempelvis med strålningsdetektering för metallåtervinning och stålindustri, där fordonsportaler kombineras med bland annat detektorer för griputrustning, analysinstrument och handhållna instrument.
Hur radioaktiva källor hamnar i metallskrot
Radioaktiva ämnen används inom bland annat processmätning, nivå- och densitetsmätning, industriell radiografering, medicinsk verksamhet och forskning. Normalt hanteras strålkällorna under särskild kontroll. Problemet uppstår när en källa tappas bort, överges eller följer med utrustning som skrotas utan att dess innehåll har identifierats.
Strålsäkerhetsmyndigheten använder begreppet herrelös strålkälla för en källa som har kommit på avvägar från sin ägare och inte längre står under fysisk kontroll. Myndigheten pekar särskilt ut metallåtervinning och återvinningscentraler som verksamheter där sådana föremål kan förekomma. Mer information finns hos Strålsäkerhetsmyndigheten om herrelösa radioaktiva strålkällor.
IAEA använder begreppet orphan source för strålkällor som inte längre står under den kontroll som regelverket kräver. En sådan källa kan utifrån se ut som en relativt anonym metallkomponent och därför hamna i ett vanligt skrotflöde.
Andra larm kan orsakas av NORM, naturally occurring radioactive material. Det är naturligt förekommande radioaktiva ämnen som kan finnas i exempelvis mineralbaserat material, slam, beläggningar eller rester från vissa industriella processer. Ett strålningslarm innebär därför inte automatiskt att en övergiven industriell strålkälla finns i lasten.
Första kontrollen sker ofta när lasten kommer in
Ett vanligt första steg är en radiakportal vid anläggningens infart. Lastbilen eller järnvägsvagnen passerar mellan detektorer som registrerar strålningen från lasten och jämför mätningen med den normala bakgrundsnivån på platsen.
Strålsäkerhetsmyndigheten beskriver radiakportaler som utrustning som används vid bland annat järnverk, metallåtervinningsanläggningar, förbränningsanläggningar och återvinningscentraler. Myndigheten har även tagit fram särskild vägledning om kontroll av strålningsnivå i last med skrot eller annat gods.
Mätresultatet påverkas av fler faktorer än strålkällans aktivitet. Avståndet mellan källan och detektorn spelar stor roll. Detsamma gäller fordonets hastighet, lastens täthet, källans placering och strålningens energi.
Metall fungerar samtidigt som skärmning. En källa som ligger långt in i en tät skrotlast kan därför ge en betydligt svagare signal än samma källa nära lastens utsida.
En radiakportal ska därför betraktas som ett screeningsystem. Den kan indikera att något avviker från den förväntade strålningsnivån, men kontrollen innebär inte en absolut garanti för att allt radioaktivt material kan identifieras.
Ett larm talar inte om exakt vad som finns i lasten
En enkel portal kan registrera att strålningsnivån avviker från det normala utan att direkt fastställa vilken isotop som orsakar signalen. Vid ett larm behövs därför normalt en andra kontroll.
Handhållna instrument kan användas för att lokalisera den del av lasten där signalen är högst. Instrument med spektrometrisk funktion kan även analysera energifördelningen hos gammastrålningen och ge information om vilken radionuklid som kan ligga bakom mätningen.
Det är en annan uppgift än själva portalövervakningen. Portalen ska snabbt kontrollera stora materialflöden. Den efterföljande mätningen används för att undersöka ett specifikt larm. Tanken är att mätning kan ske på flera punkter i materialflödet istället för enbart vid infarten.
Varför flera mätpunkter kan behövas
En stor skrotlast är svår att mäta igenom från utsidan. När materialet senare lossas, sorteras eller flyttas förändras geometrin. En tidigare skärmad källa kan då komma närmare en detektor.
Det är bakgrunden till att strålningsövervakning även kan placeras vid exempelvis gripklor, transportörer eller andra punkter där materialet delas upp. IAEA beskriver både stationära portaler och detektorer monterade vid exempelvis skrotgripar och transportband.
Ett kontrollflöde kan därför bestå av flera nivåer:
- kontroll av inkommande fordon med fast portal
- ny mätning eller kontroll vid ett portalarm
- lokalisering med handhållet instrument
- isotopidentifiering när instrumentering och situation tillåter det
- kompletterande mätning längre in i materialhanteringen där verksamhetens riskbedömning motiverar detta
Hur systemet byggs upp beror bland annat på volymen skrot, hur materialet transporteras, vilka råvarukällor som används och hur anläggningens interna logistik ser ut.
Vissa radioaktiva ämnen är betydligt svårare att mäta
Alla radionuklider beter sig inte likadant. Gammaportaler är konstruerade för att registrera gammastrålning, men olika isotoper avger fotoner med olika energi. Lågenergetisk gammastrålning dämpas lättare av metall.
IAEA beskriver ett fall där en americium-241-källa följde med rostfritt skrot till ett stålverk trots att inkommande material kontrollerades. Americium-241 avger bland annat fotoner med relativt låg energi, och strålningen hade skärmats av skrotet. Källan hamnade i smältprocessen och avvikelsen registrerades senare genom mätning av material från processen.
Det visar varför detektionsförmåga inte bör uttryckas enbart som att ett system kan eller inte kan registrera radioaktivitet. Relevant prestanda beror även på isotop, aktivitet, skärmning, mätgeometri och exponeringstid mot detektorn.
Om materialet når ugnen förändras situationen
Syftet med kontrollen före produktionen är också att undvika att en strålkälla smälts tillsammans med råvaran. När det radioaktiva ämnet väl har gått igenom en smältprocess kan hanteringen bli betydligt mer omfattande.
Hur radionukliden fördelas beror på dess kemiska och fysikaliska egenskaper samt på processen. Radioaktivt material kan hamna i metall, slagg, filterstoft eller andra delar av rökgasreningen. Cesium-137 kan exempelvis följa med ugnsstoft i processen.
Efter en sådan händelse kan det därför krävas mätning av flera materialströmmar och delar av anläggningen. Frågan handlar då inte längre enbart om att isolera en inkommande skrotleverans.
Vad händer när portalen larmar?
Ett larm ska behandlas enligt en fastställd rutin. Personal bör inte börja söka manuellt i skrotet utan att först känna till strålningsnivån och veta vilka åtgärder som gäller.
IAEA rekommenderar att anläggningen i förväg har definierat ansvar, arbetsgång och kontaktvägar för situationer där radioaktivt material misstänks. Hur ett konkret fall ska hanteras beror på mätvärdena, typen av material och gällande nationella krav.
Ett verkligt exempel från ett rostfritt stålverk visar hur detta kan se ut. En inkommande container gav larm i strålningsportalen. Myndigheten kontaktades och materialet undersöktes vidare. Källan identifierades senare som cesium-137 och uppskattades ha en aktivitet på omkring 1,5 GBq. Den låg i ett delvis tillplattat metallrör utan märkning.
Fallet visar samtidigt varför visuell kontroll inte räcker. En strålkälla behöver inte längre bära tydlig märkning när den når ett skrotflöde.
Strålningskontroll är en process
För stålverk och metallåtervinnare handlar strålningsdetektering därför om mer än att montera en mätportal vid grindarna. Systemets placering, kontroll av bakgrundsnivå, passagetid, underhåll och rutiner efter ett larm påverkar hur kontrollen fungerar i praktiken.
Det behövs också förståelse för teknikens begränsningar. Tät metall kan skärma strålning och vissa radionuklider är svårare att mäta än andra. Ett inkommande materialflöde kan därför kontrolleras på flera platser, från fordonsinfarten till den interna materialhanteringen.
Målet är att identifiera avvikande material medan det fortfarande går att avgränsa från resten av råvaruflödet. När materialet väl har gått vidare till smältning kan samma händelse beröra flera delar av processen, från ugn och slagg till filterstoft och färdigt material.
