Ionisationsrauchmelder
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Ionisationsrauchmelder oder Ionisationsmelder sind Brandmelder, die mit einem radioaktiven Strahler, meist 241Am, arbeiten. Sie waren lange Zeit Rauchmelder der ersten Wahl. Wegen der radioaktiven Quellen werden sie aber nach und nach von optischen Rauchmeldern und Wärmemeldern abgelöst.
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[Bearbeiten] Funktionsprinzip
Ein kleines Luftvolumen wird mit einem Alpha-Strahler bestrahlt und dadurch ionisiert. Die Leitfähigkeit der Luft wird mit zwei Elektroden gemessen. Befindet sich Rauch in der Luft, so treffen häufig Ionen auf Rauchpartikel und lagern sich dort an. Die Leitfähigkeit der Luft verringert sich. Anhand der Leitfähigkeitsabnahme kann auf die Rauchkonzentration geschlossen werden. Bei Verringerung des Stromflusses schlägt der Ionisationsmelder Alarm.
Häufig wird mit zwei Messvolumen/Kammern gearbeitet. Die Referenzkammer ist geschlossen und es kann nur langsam Luft und damit Rauch eindringen. Die Messkammer ist geöffnet (eine Elektrode ist als Gitter ausgeführt) und Rauch kann eindringen. Der Strom der beiden Kammern wird verglichen (Spannungsteiler mit beiden Kammern). Verschiedene Störgrößen wie z.B. Luftdruckänderungen, Feuchte usw. sind langsam und wirken auf beide Kammern gleich und werden daher nicht gemessen.
[Bearbeiten] Vor- und Nachteile
Ionisationsmelder reagieren besonders empfindlich auf kleine Rauch-Partikel, wie sie vorzugsweise bei flammenden Bränden, aber auch in Dieselruß, auftreten. Im Gegensatz dazu sind optische Brandmelder besser zum frühzeitigen Erkennen von Schwelbränden mit relativ großen und hellen Rauchpartikeln geeignet. Das Detektionsverhalten beider Meldertypen ist daher eher als einander ergänzend zu betrachten. Ein eindeutiger Vorteil bezüglich Sicherheit vor Fehlalarmen (durch Wasserdampf, Küchendämpfe, Zigarettenrauch, etc.) kann für keinen dieser Meldertypen ausgemacht werden.
[Bearbeiten] Verwendete Alpha-Strahler
Die ersten Ionisationsrauchmelder verwendeten Radium als Alpha-Strahler. Radium strahlt auch einen großen Anteil an Gamma-Strahlung. Es konnten nur relativ große Ströme gemessen werden. Entsprechend stark musste der Strahler sein. Früher wurde das Radium von Hand mit Pinseln auf eine kleine Fläche im Rauchmelder aufgebracht; mit entsprechender Strahlenbelastung der Arbeiter. Später wurde der radioaktive Stoff als Oxidmatrix unter einer sehr dünnen, aber hermetisch dichten Edelmetallabdeckung aufgewalzt. Die Scheiben oder Folien wurden als sogenannte "Umschlossene radioaktive Stoffe" in den Melder eingebaut. Eine Bauartzulassung, und damit die allgemeine Verwendbarkeit, bei vorliegender Umgangsgenehmigung des Einbauers, war deswegen möglich.
- Americium 241
Das Radium wurde später durch Americium 241 abgelöst. Es weist einen wesentlich geringeren Gamma-Anteil aus. Dafür muss aber die Aktivität gegenüber Radium ca. das Fünffache betragen.
[Bearbeiten] Verstärker
Die Ionisations-Ströme sind sehr klein. Zu beginn wurden Elektronenröhren eingesetzt. Sie konnten Ströme im Berich einiger nA messen. Später wurden diese durch Mos-FET abgelöst. Mit ihnen war es möglich Ströme im Bereich einiger 10 pA zu Messen. Die Radioaktivität konnte entsprechend verringert werden.
[Bearbeiten] Isolation
Beim Messen kleiner Ströme ist die Isolation von großer Bedeutung. Wasser auf der Oberfläche, Staub, Feuchte führen zu Leckströmen. Die Isolationsstrecken mussten daher groß und auch aus geeigneten Materialien hergestellt werden.
[Bearbeiten] Problematik
Die Vorschriften bezüglich radioaktiver Quellen wurden im Laufe der Zeit verschärft. Hersteller wurden verpflichtet, die radioaktiven Quellen fachgerecht zu entsorgen. In der Praxis war das fast nicht umzusetzen. Wird ein Haus mit einer Brandmeldeanlage abgerissen, denkt vermutlich niemand mehr daran, dass in jedem Raum eine radioaktive Quelle ist, welche entsorgt werden müsste.
Ein weiterer heikler Punkt ist die Korrosion der Quellen. Die radioaktiven Materialien können nicht gut gekapselt werden weil sonst die Alpha-Strahlung an der Umhüllung absorbiert würde. In der Praxis wurde der Strahler häufig nur mit einer sehr dünnen Goldschicht oder auch gar nicht bedeckt. Korrodierte die Quelle mit der Zeit, konnte radioaktives Material austreten. Die Strahlenbelastung eines in einiger Distanz montierten und intakten Melders ist gering. Lediglich ein kleiner Anteil Gamma-Strahlung kommt bis zum Bewohner. Tritt jedoch radioaktives Material aus und wird z.B. eingeatmet, so kann das böse Folgen haben, weil Alpha-Stahler im Körper eine stark schädigende Wirkung haben.
Aufgrund der radioaktiven Strahlung werden Ionisationsmelder allerdings nur noch in Sonderfällen eingesetzt, da die Auflagen sehr streng sind. Das Gefährdungspotenzial eines einzelnen Melders ist bei bestimmungsgemäßem Gebrauch und Entsorgung jedoch gering.
Im Normalfall sind die Ionisationsmelder aufgrund ihrer geringen Aktivität vollkommen ungefährlich. Im Brandfall muss aber der Brandschutt nach verschollenen Brandmeldern abgesucht werden. Wenn nicht alle Melder gefunden werden, muss der gesamte Brandschutt nach den Strahlenschutzverordnungen (zumindest im EU-Raum) als Sondermüll entsorgt werden, was auch zu erheblichen Mehrkosten nach einem Einsatz der Feuerwehr kommt. Das Suchen der Melder ist aber nicht immer sehr einfach. Mit Geigerzählern hat man kaum eine Chance, sie unter einer Schicht mit einer Dicke von einigen Zentimetern zu finden. Daher ist es meist besser, man sucht das Gelände entsprechend dem Brandschutzplan visuell ab, wo der Melder ungefähr liegen kann.
Am weitesten verbreitet sind Ionisationsmelder in Angloamerika, da sie dort über den Hausmüll entsorgt werden dürfen.
Siehe auch: Portal:Feuerwehr
