DD201204B1

DD201204B1 - Neutronenreflektor fuer neutronenmesssonden

Info

Publication number: DD201204B1
Application number: DD23269081A
Authority: DD
Inventors: Ernst-Dieter Ganss
Original assignee: Ganss Ernst Dieter
Priority date: 1981-08-20
Filing date: 1981-08-20
Publication date: 1987-09-16
Also published as: DD201204A1

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft Neutronenreflektoren in Neutronenmeßsonden zur nuklearen Bestimmung der Wasserstoffkonzentration, insbesondere der Feuchtigkeit, beliebiger Substanzen nach dem Prinzip der wasserstoffabhängigen Neutronenthermalisierung. Die Neutronensonden sollen insbesondere für mobile Einsätze zur Anwendung kommen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

In Neutronensonden zur Bestimmung der Feuchtigkeit von Stoffen werden zur Erhöhung der Meßempfindlichkeit Neutronenreflektoren verwendet. Durch den Reflektor werden von der Strahlenquelle entgegengesetzt zum Meßgut emittierte Neutronen und aus dem Meßgut kommende thermalisierte Neutronen, die nicht sofort im Neutronendetektor zum Nachweis gelangen, zurückgestreut. Es sind Eisenreflektoren bekannt. Diese haben jedoch auf Grund ihrer ungenügenden Reflektorwirkung einen zu geringen Anstieg der Kälibrierfunktion. Reflektoren aus stark wasserstoffhaltigen Stoffen ergeben, ähnlich wie bei der Verwendung von mit diesen Stoffen umhüllten Neutronenquellen, einen wesentlich höheren Anstieg der Kalibrierfunktion. Dies ist im wesentlichen auf deren moderierende Wirkung zurückzuführen. Da aber ein Teil der in den Reflektor eintretenden Neutronen auf thermische Energien abgebremst wird, entsteht ein stark erhöhter Nulleffekt, so daß nur eine unwesentliche Verbesserung des statistischen Meßfehlers erwartet werden kann. Der hohe Nulleffekt bewirkt eine zusätzliche Alterung des Neutronendetektors. Dies ist besonders bei Verwendung von BF3-Proportionalzählrohren von Nachteil. Es ist bekannt, daß diese Nachteile durch einen Neutronenreflektor beseitigt werden, der aus einer Kombination einer Sonde eines wasserstoffhaltigen Materials mit einer Cadmiumabsorberschicht besteht. Dieser Zweischichtreflektor hat jedoch den Nachteil, daß durch die Cadmiumschicht auch thermische Neutronen aus dem Meßgut absorbiert werden.

Ziel der Erfindung

Mit der Erfindung sollen Neutronenreflektoren zum Einsatz kommen, die die Einsatzmöglichkeiten der Neutronenmeßsonden verbessern und erweitern.

Wesen der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Neutronenreflektor zu entwickeln, der durch Erzeugung eines geringeren Nulleffektes die Meßempfindlichkeit erhöht und die Verwendung einer Neutronenquelle mit einer geringeren Quellstärke ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Neutronenreflektor ein Mehrschichtreflektor ist, bestehend aus einer dem Meßmedium abgewandten aus einem oder mehreren bekannten wasserstoffhaltigen Substanzen zusammengesetzten Reflektorschicht, einer sich anschließenden, aus Bor, Silber, Cadmium, Indium allein oder in Kombination zusammengesetzten Absorberschicht und einer dem Meßmedium zugewandten aus Eisen, Nickel, Kupfer allein oder in Kombination bestehenden zusammengesetzten Reflektorschicht.

Die technischen Auswirkungen der Erfindung bestehen in einer verbesserten Kenntnis des Feuchtegehaltes bzw. in einer Verringerung der Meßzeit. Durch den damit möglichen Einsatz von Neutronenquellen mit geringer Quellstärke sind die Neutronensonden kostengünstiger zu realisieren.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll an drei Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In den dazugehörigen Abbildungen zeigen:

Fig. 1 eine Neutronenoberflächensonde

Fig.2 eine Neutronenoberflächensonde mit Gegenreflektor

Fig.3 eine Neutronentauchsonde

Beispiel 1

Zur Bestimmung der Feuchtigkeit von Betonzuschlagstoffen wird eine Neutronenoberflächensonde mit einer Pu²³⁹/Be-Neutronenquelle 1 und einem Lithiumglasszintillator als Neutronendetektor 2 verwendet, die sich im Neutronenreflektorinnenraum befinden. Der Neutronenreflektor 3 besteht aus einer Mehrschichtkombination, die aus einer Reflektorschicht 6 aus Nickel, einer Absorberschicht 5 aus Cadmium- und Indiumblech und einer Reflektorschicht 4 aus Polyäthylen besteht.

Der Einsatz der Neutronenoberflächensonde kann auch an dicken Behälterwandungen erfolgen, ohne daß Fenster eingesetzt werden müssen. Durch die hohe Rückstreuung des Neutronenreflektors 3 sinkt gleichzeitig die Strahlenbelastung der Umgebung.

Beispiel 2

Zur Bestimmung des C/H-Verhältnisses von Kohlenwasserstoffen wird eine Neutronenoberflächensonde mit einer Cf²⁵²-Neutronenquelle 1 und zwei He³-Proportionalzählrohren als Neutronendetektor 2 mit einem Gegenreflektor 9 verwendet, die sich im Neutronenreflektorinnenraum befinden. Der Neutronenreflektor 3 besteht aus einer Mehrschichtkombination, die aus einer Reflektorschicht 6 aus Eisen, einer Absorberschicht 5 aus Bor und einer Reflektorschicht 4 aus Plexiglas besteht. Bedingt durch die hohe Rückstreuwirkung der eingesetzten Reflektoren 3 und 9 ergeben sich auch bei dicken Behälterwandungen 8, geringen Wasserstoffkonzentrationen sowie kleinen Schichtdicken bzw. Rohrdurchmessern beachtliche Meßempfindlichkeiten.

Beispiel 3

Zur Bodenfeuchtigkeitsmessung wird eine Neutronentauchsonde mit einer Am²⁴¹-Neutronenquelle 1, einem BF₃-Proportionalzählrohr als Neutronendetektor 2 und einem Neutronenreflektor 3 aus einer Mehrschichtkombination, die aus einer Reflektorschicht 6 aus Eisen, einer Absorberschicht 5 aus Cadmiumblech und einer Reflektorschicht aus Paraffin besteht, verwendet. Alle Vorrichtungen befinden sich innerhalb einer Sondenhülse 10, welche in ein Schutzrohr 11 eingebracht ist. Im Vergleich zu den bekannten Anordnungen ergibt sich hier bei geringer Neutronenquellstärke und kleiner Meßgutgeometrie eine erhebliche Meßempfindlichkeit.

Claims

Mehrschichtneutronenreflektorfür Neutronenmeßsonden mit bekannten Reflektor- und Absorbersubstanzen, gekennzeichnet dadurch, daß dieser aus einer dem Meßmedium abgewandten, aus einer oder mehreren wasserstoffhaltigen Substanzen zusammengesetzten Reflektorschicht (4), einer sich anschließenden, aus Bor, Silber, Cadmium, Indium allein oder in Kombination zusammengesetzten Absorberschicht (5) und einer dem Meßmedium (7) zugewandten aus Eisen, Nickel, Kupfer allein oder in Kombination zusammengesetzten Reflektorschicht (6) besteht.

Hierzu 3 Seiten Zeichnungen