DE1016854B

DE1016854B - Kernreaktor mit einer Einrichtung zur Messung der Intensitaet der Neutronenstrahlung

Info

Publication number: DE1016854B
Application number: DEC11242A
Authority: DE
Inventors: Paul Louis Braffort; Jacky Weill
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1954-05-17
Filing date: 1955-05-16
Publication date: 1957-10-03
Also published as: NL91797C; FR1104885A; NL197303A; US2911343A; GB780219A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kernreaktor,⁵¹ wie z. B. einen Graphit-Reaktor od. dgl., welcher mit einer Einrichtung zur Messung der Intensität der Neutronenstrahlung versehen ist. Der Ausdruck »Meßeinrichtung« ist hierbei im weitesten Sinne zu verstehen und umfaßt insbesondere Meßeinrichtungen mit direkter Ablesung, registrierende Meßeinrichtungen, Einrichtungen zur selbsttätigen Regulierung der Energie und sonstige Meß-Regeleinrichtungen od. dgl. ίο

Das Problem der Messung der Intensität von Neutronenstrahlen, die mit wesentlichen Gammastrahlungen vermischt sind, ist an sich bekannt. Es wurde bereits vorgeschlagen, zu diesem Zweck Ionisationskammern mit zwei aktiven Kammer-Inhalten vorzusehen, von denen der eine gegenüber Neutronen- und Gamma-Strahlen und der andere lediglich gegenüber Gamma-Strahlen empfindlich ist. Dabei mußte man aber ein kompliziertes Subtraktionsverfahren zur Hilfe nehmen. Durch die Erfindung wird bezweckt, die Meßeinrichtung zu vereinfachen und praktischer auszubilden. Insbesondere soll die Einrichtung die Messung sowohl sehr schwacher Neutronenstrahlungen, z. B. derjenigen, welche beim Anhalten des Reaktors noch weiter entwickelt werden, als auch starker Strahlungen gestatten, wie z. B. derjenigen, welche während der normalen Tätigkeit des Reaktors entwickelt werden.

Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß zwischen dem eigentlichen Reaktor und der Meßeinrichtung ein entfernbarer Schirm aus Bor eingeschaltet ist und daß die Meßeinrichtung zwei verschiedene Eichungen aufweist, die den beiden Stellungen des entfernbaren Schirmes, d. h. den schwachen bzw. starken Neutronenstrahlungen entsprechen, wobei ein ortsfester Schirm aus Wismut vorzugsweise zwischen dem in seiner Wirkstellung befindlichen entfernbaren Schirm und der Meßeinrichtung angeordnet ist. Die Meßeinrichtung selbst ist dabei nach Art einer Ionisationskammer ausgebildet.

Durch die Erfindung wird erreicht, daß man unter Zuhilfenahme eines beweglichen Schirmes aus Bor mit einer einzigen Ionisationskammer die Möglichkeit erhält, einen außerordentlich weiten Strahlungsintensitätsbereich eines Reaktors zu messen, beispielsweise neun Dekaden, d. h. von 50 mW bis 50 MW, während die besten bisher bekannten Meßvorrichtungen mit Ionisationskammer lediglich eine Messung von sechs bis sieben Dekaden der Strahlungsintensität gestatteten. Dieser Vorteil wird durch mechanische Vorrichtungen von großer Einfachheit, nämlich mit Hilfe des beweglichen Schirmes erzielt.

In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand der Kernreaktor mit einer Einrichtung

zur Messung der Intensität

der Neutronenstrahlung

Anmelder:
Commissariat ä l'Energie Atomique, Paris

Vertreter: Dipl.-Ing. E. F. Eitner, Patentanwalt,
München 5, Erhardtstr. 8

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 17. Mai 1954

Jacky Weill, Saint-Cloud, Seine-et-Oise,

und Paul Louis Braffort, Paris (Frankreich),

sind als Erfinder genannt worden

nachfolgenden Beschreibung beispielsweise erläutert. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt in einem schematischen und abgebrochenen Querschnitt einen Kernreaktor mit einer Meßeinrichtung gemäß der Erfindung.

Der eigentliche Kernreaktor 1, beispielsweise ein Graphit-Reaktor, ist auf an sich beliebige Art ausgebildet. Er ist mit einer Schutzhülle versehen, die vorzugsweise aus einem inneren, aus Eisen bestehenden Mantel 2 und einem äußeren, massiven Mantel 3 aus Beton besteht.

Bekanntlich wird die Messung der Intensität schwacher Neutronenstrahlungen eines solchen Reaktors vor allem durch folgende Umstände sehr erschwert :

a) dadurch, daß beim Anhalten des Reaktors nach einer längeren Tätigkeit desselben ein merklicher Grundpegel von Gamma-Strahlen vorhanden ist, und

b) dadurch, daß es notwendig ist, den Meßapparat sehr nahe an dem Reaktorkern unterzubringen, um bei der Messung von schwachen Strahlungen genügende Empfindlichkeit zu erhalten, wodurch mit ziemlicher Sicherheit die Gefahr einer Zerstörung dieses Apparates heraufbeschworen wird, wenn der Reaktor in Tätigkeit tritt und starke Strahlungen entwickelt.

Um diesen Übelstand zu beseitigen, schiene es möglich, den Meßapparat in einem in der Schutzhülle des Reaktors angeordneten Kanal unterzubringen, der lediglich derart nach außen mündet, daß man diesen Apparat zurückziehen kann, wenn der Reaktor mit hoher Energie läuft, wobei dann der Kanal durch

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Claims

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dicke Schutzschirme verschlossen wird. Eine solche Sorptionswirkung des entfernbaren Schirmes 8 wie

Einrichtung ist aber mechanisch sehr kompliziert. einer eventuellen Änderung der Empfindlichkeit der

Die Erfindung löst dieses Problem auf einfache Meßapparate Rechnung zu tragen.

Weise und gestattet eine kontinuierliche Messung der Der Meß apparat 4 kann auf jede beliebige Weise

Intensität der Neutronenstrahlungen von den nied- 5 ausgebildet sein, beispielsweise nach Art der unter rigsten bis zu den höchsten Werten. Was nun die der Bezeichnung »Ionisationskammer« bekannten

Meßeinrichtung 4 betrifft, so wird erfindungsgemäß Apparate. Um dem geringen Anteil von Gamma-

zwischen ihr und dem Reaktor 1 ein ortsfester Strahlen Rechnung zu tragen, die durch den

Schirm 5 angeordnet, der aus einem Material besteht. Schirm 5 aus Wismut zu dem Meßapparat gelangen,

welches einerseits einen hohen Massenabsorptions- io verwendet man vorzugsweise eine kompensierte Ioni-

koeffizienten gegenüber Gamma-Strahlen, aber an- sationskammer. Ein solcher Apparat ist an sich be-

dererseits einen schwachen Absorptions-Wirkungs- kannt und geeignet, in einem gewissen Maße die

querschnitt gegenüber Neutronen besitzt und praktisch Störwirkung restlicher Gamma-Strahlen zu eli-

keine sekundären Gamma-Strahlen erzeugt. minieren.

Bekanntlich vergrößert sich der Massenabsorptions- 15 Zur Bestimmung der Abmessungen des Wismutkoeffizient gegenüber Gamma-Strahlen mit dem Atom- schirmes kann man sich durch folgende Überlegungen gewicht bzw. der Atommasse des Absorptionsmittels. leiten lassen. Man kennt die Gesetze der Absorption Dies führt dazu, daß man ein Absorptionsmittel mit von Gamma-Strahlen einerseits und von Neutronen einem Atomgewicht über 200 wählt, wie z. B. Wismut, andererseits als Funktion der Dicken des Wismut-Blei usw. Erfindungsgemäß wird Wismut gewählt, 20 körpers ebenso wie das Verhältnis zwischen dem weil dieser Stoff im natürlichen Zustand den ge- Gamma-Strahlenfluß und dem Neutronenfluß, die vom ringsten Absorptions-Wirkungsquerschnitt gegenüber Reaktor auf das Wismut treffen. Da man das Emp-Neutronen besitzt. findlichkeitsverhältnis des Meßapparates gegenüber

Der Meßapparat 4 ist vorzugsweise in einer Kam- Gamma-Strahlen und Neutronen kennt, welches etwa mer 6 untergebracht, die im Inneren des aus Wismut 25 bei einer gewöhnlichen Ionisationskammer mit Borbestehenden Schirmes 5 angeordnet ist. niederschlag in der Größenordnung Vioo und bei einer

Die dem Reaktor zugewandte Oberfläche dieses kompensierten Ionisationskammer in der Größen-Schirmes 5 soll so weit wie möglich unbedeckt durch Ordnung von V10000 liegt, ist es offensichtlich möglich, den Eisenmantel 2 sein, wie aus der Figur er- den Mindestwert der Dicke e zu berechnen. Dieser sichtlich ist. 30 Wert kann in der Größenordnung von 20 bis zu 50 cm

Man erreicht auf diese Weise eine beträchtliche oder auch höher liegen.

Reduzierung, ja sogar eine Unterdrückung der stö- Für den Schirm aus Bor genügen kleinste Dicken renden Wirkung der Gamma-Strahlen insbesondere in der Größenanordnung beispielsweise eines Bruchwährend der Messung der Intensität schwacher Neu- teiles eines Millimeters, tronenstrahlungen. 35 Auf diese Weise erhält man, wie auch immer im

Indessen ist es schwierig, einen Meßapparat zu ver- einzelnen die Ausführungsform sein mag, einen wirklichen, welcher sowohl gegenüber schwachen Kernreaktor mit einer Einrichtung zur Messung der Strahlungen (beim Anhalten des Reaktors) wie auch Intensität der Neutronenstrahlung, dessen Wirkungsgegenüber starken Strahlungen (beim normalen Gang weise und Vorteile genügend aus dem Vorandes Reaktors) empfindlich ist. 40 gegangenen hervorgehen, so daß sich weitere Er-

Aus diesem Grunde ist erfindungsgemäß zwischen läuterungen erübrigen. Selbstverständlich beschränkt

dem ortsfesten Schirm und dem eigentlichen Reaktor 1 sich die Erfindung nicht auf die beispielsweise be-

ein weiterer Schirm 8 vorgesehen, welcher jedoch schriebenen und dargestellten Ausführungsformen,

entfernbar oder auswechselbar ist. Dieser Schirm sondern sie umfaßt alle Varianten im Rahmen des

besteht aus einem Material, welches einen hohen Ab- 45 wesentlichen Erfindungsgedankens. sorptions-Wirkungsquerschnitt gegenüber Neutronen

hat, aber praktisch keine sekundären Gamma-Strahlen ^{Ι>ΛTHxΤΛNspRuc!I}

zur Entstehung kommen läßt. Kernreaktor mit einer Einrichtung zur Messung

Unter den Körpern, welche der ersten dieser Be- der Intensität der Neutronenstrahlung nach Art

dingungen entsprechen, ist Kadmium und Bor be- 50 einer Ionisationskammer, dadurch gekennzeichnet*

kannt, jedoch wählt man erfindungsgemäß Bor, weil daß zwischen dem eigentlichen Reaktor und der

Kadmium nicht der zweiten Bedingung entspricht: es Meßeinrichtung ein entfernbarer Schirm (8) aus

emittiert nämlich tatsächlich ebenso viele Gamma- Bor eingeschaltet ist und daß die Meßeinrichtung

Strahlen von 8 MeV wie es Neutronen absorbiert. zwei verschiedene Eichungen aufweist, die den

Mit Hilfe geeigneter Fernbetätigungseinrichtungen 55 beiden Stellungen des entfernbaren Schirmes, d. h.

bringt man den aus Bor bestehenden Schirm 8 (Stel- den schwachen bzw. starken Neutronenstrahlungen

lung in ausgezogenen Linien in der Figur) beim Be- entsprechen, wobei ein ortsfester Schirm (5) aus

trieb mit schwacher Strahlung zum Verschwinden, Wismut vorzugsweise zwischen dem in seiner

während man ihn für den Betrieb mit starker Strah- Wirkstellung befindlichen entfernbaren Schirm (8)

lung in Wirkstellung bringt (in der Figur in strich- 60 und der Meßeinrichtung (4) angeordnet ist.

punktierten Linien dargestellte Stellung). Auf diese

Weise ist man in der Lage, mit einem einzigen Meß- In Betracht gezogene Druckschriften:

apparat 4 die Intensität der Neutronenstrahlung des »Nucleonics«, Bd. 12, 1954, H.
2, S. 11;

Reaktors genau zu bewerten. Der Meßapparat hat »Physical Review«, Bd. 88, 1952, S. 917;

wohlverstanden mehrere Eichungen, um der Ab- 65 »Review of Modem Physics«, Bd. 22, 1950, S. 249.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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