DE1065102B - Verfahren und Vorrichtung zur Untersuchung von Neutronen fuehrenden Medien - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Experimentelle Untersuchungen von Neutronen führenden Stoffen, um gewisse Eigenschaften dieser Medien in bezug auf die Neutronen zu bestimmen, insbesondere die Diffusionslänge (freie Weglänge) bei absorbierenden Medien oder den Laplace-Koeffizienten, d. h. die Flußwölbung bzw. den Vermehrungs- oder Multiplikationsfaktor in reproduzierenden Medien, wurden bisher im allgemeinen mittels exponentiell Messungen durchgeführt; dieser Ausdruck soll dabei bedeuten, daß unter gewissen Bedingungen die räumliche Neutronenverteilung, die in dem untersuchten Medium aufrechterhalten wird, durch ein exponentielles Gesetz oder eine Summe von Exponentialtermen dargestellt werden kann.

Die Technik dieser Untersuchungen ist beispielsweise aus den Arbeiten von Fermi aus dem Jahre 1942 (Smyth-Rapport) bekannt; ferner sind in der letzten Zeit Arbeiten über dieses Thema erschienen, insbesondere von Davenfort (Bericht von der Genfer Konferenz Nr. P/599, 1955), Cohen (Bericht von der Genfer Konferenz Nr. P/605, 1955), Kouts (Bericht von der Genfer Konferenz Nr. P/600, 1955) und Groshev (Bericht von der Sitzung der Moskauer Akademie der Wissenschaften, JuH 1955).

Die Meßverfahren bestehen im wesentlichen darin, eine Oberfläche des zu untersuchenden Mediums mittels einer äußeren, festen Neutronenquelle zu bestrahlen. Man erzeugt in dem Medium einen Gleichgewichtszustand mit einer gut definierten Neutronenverteilung ψ; wenn man nun in erster Näherung annimmt, daß das zu untersuchende Medium isotrop ist, kann man die Flußwölbung B² aus der Diffusionsgleichung der Neutronen ableiten, die in einer gewissen Entfernung von der äußeren Oberfläche der Probe und der Neutronenquelle gültig ist:

V² ψ + B² ψ = 0.

In der Praxis ist das untersuchte Medium im allgemeinen jedoch anisotrop, so daß B² kein Skalar, sondern ein Tensor ist. Es genügt jedoch in den meisten Fällen, eine transversale Komponente B\ und eine longitudinale Komponente B²// zu betrachten, die die zwei Hauptkomponenten der Flußwölbung des Mediums darstellen.

Es sind jedoch zwei voneinander unabhängige, exponentielle Messungen nötig, um eine der beiden Komponenten zu bestimmen; jedes Meßergebnis mit dem Indexi ergibt ein Teilergebnis, das eine Linearkombination folgender Form darstellt:

K_t* = O_iBⁱ _i +B_iB*//.

Die mittlere Flußwölbung erlaubt insbesondere die Berechnung eines kritischen Reaktors mittels eines wichtigen Korrekturfaktors, der jedoch schlecht bekannt ist und einen erheblichen Fehler einführen kann.

Verfahren und Vorrichtung
zur Untersuchung von Neutronen
führenden Medien

Anmelder:

Commissariat ä l'Energie Atomique, Paris

Vertreter: Dr.-Ing. E. Sommerfeld, Patentanwalt,
München 23, Dunantstr. 6

Beanspruchte Priorität: Frankreich vom 22. Juli 1957

Julien Martelly, Paris
ist als Erfinder genannt worden

K_i ² selbst erhält man als Differenz von zwei Tennen desselben Zeichens (die höhere Werte davon sein können). Dadurch wird wiederum die Fehlergrenze vergrößert, um so mehr, wenn einer der beiden Terme aus den Werten des untersuchten Mediums extrapoliert ist; diese sind meist schlecht bekannt, und es ist schwierig, sie experimentell mit genügender Genauigkeit zu bestimmen.

Durch die Erfindung soll ein Verfahren und eine Einrichtung zur Untersuchung von Medien, in denen sich Neutronen fortpflanzen, angegeben werden, die eine wesentlich einfachere Bestimmung der Eigenschaften der Medien in bezug auf Neutronen, insbesondere des Vervielfältigungsfaktors oder der freien Weglänge, ermöglichen.

Das Verfahren gemäß der Erfindung besteht im wesentlichen darin, künsthch einen definierten Neutronenfluß auf einer Oberfläche zu erzeugen, die praktisch geschlossen ist und die zu untersuchende Probe des Mediums umschließt; dadurch und durch Steuerung des erwähnten Neutronenflusses ist es möglich, die Verhältnisse an den Flußgrenzen auf einer zweiten, geschlossenen Oberfläche zu bestimmen, die innerhalb der erstgenannten Oberfläche liegt und den untersuchten Teil des Mediums exakt abgrenzt, sowie den im Inneren des so eingegrenzten Teiles des Mediums herrschenden Neutronenfluß zu messen.

Eine Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens gemäß der Erfindung ist im wesentlichen gekennzeichnet einerseits durch Neutronenquellen, die kontinuierlich oder diskontinuierlich, fest oder beweglich mit oder ohne

909 627/339

Reflektoren oder Diffusoren versehen sein können und die auf einer praktisch geschlossenen, das zu untersuchende Medium einschließenden Fläche einen Neutronenfluß erzeugen, wobei die Probe eine definierte geometrische Gestalt haben soll; ferner durch Mittel zur Steuerung des von den Neutronenquellen ausgehenden Flusses, und schließlich durch geeignet angeordnete Sonden im Inneren des zu untersuchenden Mediums, mittels deren die Neutronenverteilung in dem Medium aufgenommen werden kann.

Für die Einrichtung gemäß der Erfindung können Neutronenquellen beliebiger Art Verwendung finden; die einzige Bedingung, die an sie zu stellen ist, besteht darin, daß sie über eine geschlossene, definierte Fläche verteilt sein müssen, die den das zu untersuchende Medium enthaltenden Körper umschließt. Man versucht, wenigstens annähernd zu erreichen, daß die Quellen im Inneren des zu untersuchenden Mediums dieselbe Wirkung ergeben wie eine kontinuierliche Quellenverteilung auf der betrachteten Oberfläche.

Um dieses Ergebnis zu erreichen, sind verschiedene Möglichkeiten gegeben:

Man kann mit einer wirklich kontinuierlichen Quellenverteilung arbeiten (z. B. indem man eine homogene, Neutronen emittierende Mischung herstellt, die gleichmäßig auf einer geschlossenen, das Medium umgebenden Oberfläche verteilt ist).

Man kann andererseits mit diskontinuierlichen Quellen arbeiten, die an verschiedenen Punkten oder längs bestimmter Geraden oder Kurven auf der geschlossenen Oberfläche angeordnet sind. Wenn das zu bestrahlende Medium beispielsweise die Form eines Rotationskörpers hat, kann man die Bestrahlung mit Hilfe von Quellen vornehmen, die im Inneren von Kreisringen angeordnet sind, die längs Parallelen zu der Oberfläche des Körpers liegen.

Man kann auch lokalisierte Quellen verwenden, die jedoch nach Wunsch in bezug auf das zu untersuchende Medium beweglich sind; man kann sie dabei eine oder mehrere, die zu untersuchende Probe umfassende Kurven mit einer im allgemeinen periodischen Bewegung durchlaufen lassen. Wenn man als Meßsonde Meßgeräte für die verursachte Radioaktivität verwendet, wird die Bewegungsperiode genügend kurz in bezug auf die Zeitkonstante des verwendeten, die Radioaktivität anzeigenden Meßgerätes gewählt; es kann aber trotzdem eine größere Anzahl von Zyklen erforderlich sein. Wenn man ein unmittelbar ansprechendes Meßgerät verwendet, beispielsweise eine Bortrifluoridkammer, kann die Dauer des Zyklus beliebig sein und gegebenenfalls ein einziger Zyklus ausreichen (die erreichten Aktivitäten werden dann für die ganze Dauer des Experimentes gerechnet).

Wenn die Neutronenquelle nicht beweglich ist, wie z. B. eine thermische Säule eines Reaktors oder ein Neutronengenerator, kann man die Quelle fest lassen und dafür die zu untersuchende Probe bewegen.

Es können beliebige Neutronenquellen Verwendung finden, die z. B. auf den Reaktionen (α, η), (γ, η), (d, η) oder auf Kernspaltung beruhen.

Zu den Grenzbedingungen auf einer geschlossenen, das Medium umgebenden Oberfläche, die wählbar sind, rechnet das Neutronenspektrum auf dieser Oberfläche. Im Falle, daß die verwendeten Quellen ein ungeeignetes Spektrum aufweisen, kann man Konverter vorsehen, die Diffusoren oder auch vervielfachende Medien enthalten können und durch die die emittierten Primärneutronen in Sekundärneutronen mit der gewünschten spektralen Verteilung umgewandelt werden.

Das zu untersuchende Medium selbst kann ganz beliebig sein: absorbierend oder multiplizierend, homogen

oder heterogen, gasförmig, flüssig, fest oder gemischt. Die Anordnung gemäß der Erfindung ist insbesondere für Untersuchungen des Aufbaues von Kernreaktoren an einer Massenprobe von großem Nutzen, die beträchtlich unterhalb der kritischen Masse liegt.

Auch die geometrischen Formen, dia man für das zu untersuchende Medium wählen kann, sind sehr verschieden: Zylinder, Kugel, Polyeder usw.; es sprechen jedoch viele Gründe für die Wahl einer geometrisch

ίο einfachen Form oder einer wenigstens annähernd geometrisch einfachen Form mit einer höherzähligen Symmetrie, insbesondere, um die Grenzbedingungen und die entsprechenden Lösungen der Diffusionsgleichung in einfacher Form ausdrücken zu können. Zur Ausübung des Verfahrens gemäß der Erfindung sind deshalb zylindrische oder sphärische Formen am besten geeignet.

Ein besonders einfacher und wichtiger Fall ist der, wo die Quellen so verteilt sind, daß der untersuchte Fluß (oder sein zeitliches Mittel) in geeigneten Einheiten aus-

ao gedrückt nur von einer einzigen Raumkoordinate und der zu untersuchenden Größe abhängt.

Die verwendeten und an verschiedenen Punkten im Inneren des zu untersuchenden Masseblocks angeordneten Meßsonden können BF_s- oder S₄C-Kammern oder Meßeinrichtungen sein, die mit induzierter Radioaktivität arbeiten und geringe Mengen von Substanzen enthalten, die bei Neutroneneinfang ein radioaktives Isotop bilden (Mn, In, Cu, Ag usw.). Schließlich können auch Spaltungskammern oder photographische Platten verwendet werden.

Das Verfahren gemäß der Erfindung zur Untersuchung von Medien, in denen sich Neutronen fortpflanzen, findet ein interessantes Anwendungsgebiet in der Bestimmung der Hauptflußwölbung eines reproduzierenden Mediums

(z. B. für eine Reaktorschichtung). Man bestrahlt dabei eine zylindrische Probe des Mediums derart, daß man einen Fluß erzeugt, der unabhängig von der Z-Koordinate, die parallel zur Zylinderachse gerichtet ist, erzeugt. Hat die Probe eine Vorzugsrichtung und liegt diese parallel zur Zylinderachse, so kann man die radiale Flußwölbung oder den Laplace-Koeffizienten B\ bestimmen, indem man die radiale Verteilung in einer Ebene ζ = constans experimentell aufnimmt, gemessen in geeigneten Einheiten mit einer Bessel-Funktion /„ {Bj).

Das Verfahren gemäß der Erfindung ist jedoch in keiner Weise auf die Messung der Flußwölbung oder des Laplace-Koeffizienten beschränkt, es ist auch sehr nützlich für die Bestimmung verschiedener physikalischer Eigenschaften von Neutronen führenden Medien:

Durch eine der oben beschriebenen entsprechende Messung, jedoch an einem absorbierenden Medium, kann die radiale freie Weglänge L₁ durch Bestimmen des Flusses mit einer Funktion I₀ (r/L_±) erhalten werden. In diesem besonderen Falle ist es notwendig, das Probestück mit thermischen Neutronen zu bestrahlen. Eine Verfahrensart besteht darin, mittels einer Differenzmessung den »negativen.. Neutronenfluß zu bestimmen, der von einer Zylinderfläche eines Absorbens, beispielsweise Kadmium, emittiert wird.

Des weiteren kann im Inneren des zu untersuchenden Mediums eine zweite Zylinderfläche aus einem Absorbens, beispielsweise aus Bor angeordnet werden. Die Anzahl der vom Bor absorbierten Neutronen leitet sich vom Wirkungsquerschnitt ab. Durch Vergleichen des Flußgradienten in der Nachbarschaft des Absorbens ist es möglich, den Diffusionskoeffizienten für Neutronen in dem Medium zu bestimmen. Die Änderung des Gradienten mit dem Abstand von der Borschicht erlaubt ferner die Bestimmung des makroskopischen Wirkungsquerschnitts des Mediums.

Bestrahlt man eine Kugel eines Mediums, in dem Diffusion stattfindet, mit einer diskreten Quellenverteilung, durch die eine gleichförmige Verteilung auf der das Medium begrenzenden Kugelfläche angenähert wird, und rechnet man notfalls mit Korrekturgliedern, die höhere Kugelfunktionen sein können, so kann man die Anordnung gemäß der Erfindung zur Messung der freien Weglänge in Medien verwenden, deren Absorption eine freie Weglänge in der Größenordnung von 10 bis 20 cm ergibt.

Durch Bestrahlen eines reproduzierenden oder absorbierenden Mediums in Form eines Zylinders, der extrapolierten Höhe h mit Hilfe einer sich längs ζ erstreckenden Quelle, die derart bemessen ist, daß auf einer seitlichen Oberfläche ein Fluß der Form cos (πζ/h) — oder in Form einer Summe von harmonischen Termen von cos (ηπζ/h) — erhält man im Inneren des Zylinders einen Fluß cos (πζ/h) I₀ (a, r) — oder in Form einer Summe von cos (ηπζ/h) I₀ (a_nr) —. Durch bekannte Versuche läßt sich dann die Anisotropie des Mediums bestimmen.

Bestrahlt man eine beschränkte Anzahl von Zellen eines Reaktors oder den Kern (oder ein Teil des Kernes) des Reaktors mit thermischen oder schnellen Neutronen und gleichzeitig mit Hilfe der Einrichtung gemäß der Erfindung den vom Reaktor entfernten Teil, so ist es durch experimentelle Untersuchung des reproduzierenden Mediums möglich, die Feinstruktur des Neutronenflusses in der Zelle oder im Reaktorkern zu bestimmen und Größen experimentell zu erhalten, wie den thermischen Wirkungsgrad f, den Antieinfangfaktor φ usw.

In Verbindung mit den Zeichnungen soll nun ein Ausführungsbeispiel einer Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens gemäß der Erfindung zur Untersuchung von Neutronen führenden Medien beschrieben werden, das jedoch nicht einschränkend auszulegen ist. In den Zeichnungen bedeutet

Fig. 1 eine schematische Darstellung des mechanischen Aufbaues einer erfindungsgemäßen Einrichtung,

Fig. 2 den oberhalb der horizontalen Ebene XX und

Fig. 3 den unterhalb der horizontalen Ebene XX gelegenen Teil eines Längsschnittes eines Teiles der Einrichtung nach Fig. 1,

Fig. 4 eine Darstellung des rechts von der vertikalen Ebene YY und

Fig. 5 des links von der vertikalen Ebene YY gelegenen Teiles der Einrichtung in einer waagerechten Schnittebene ZZ,

Fig. 6 einen Längsschnitt und

Fig. 7 einen Querschnitt, aus denen Einzelheiten der blockförmigen Quellen der Fig. 1 bis 5 ersichtlich sind,

Fig. 8 eine mittels der Einrichtung gemäß der Erfindung experimentell erhaltene Kurve, die die radiale Flußverteilung in einer zylindrischen Probe auf einem reproduzierenden Material zeigt.

In den Zeichnungen sind nur die für das Verständnis der Erfindung notwendigen Bauelemente dargestellt; gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugsziffern versehen.

In dem in Verbindung mit den Fig. 1 bis 8 beschriebenen Ausführungsbeispiel einer Anordnung zur Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Untersuchung eines Neutronen führenden Mediums besteht das zu untersuchende Medium aus einem Uranoxyd-Beryllium-Gitter in Form eines geraden Prismas mit einer kreisähnlichen Grundfläche. In diesem Medium wird ein Fluß erzeugt, der von der in Richtung der Zylinderachse gerichteten Koordinate ζ unabhängig ist, d. h. ein Fluß, wie er in einem zylinderförmigen, kritischen Reaktor von unendlicher Länge herrschen würde.

Man kann dies erreichen, indem man gemäß der Erfindung die zylindrische Probe mit Hilfe einer konstan-

ten Neutronenquelle bestrahlt, die ein geeignetes Energiespektrum analog dem Fluß eines Reaktors besitzt, wobei man sie periodisch mit konstanter Geschwindigkeit längs einer zum untersuchten Zylinder koaxialen Wendel bewegt; dabei soll jedoch die Bedingung eingehalten werden, daß die Steigung der Wendel klein ist gegenüber dem Durchmesser des Körpers.

In der Praxis sind jedoch die überstrichene Höhe und der Durchmesser von derselben Größenordnung, so daß ίο sich Verluste infolge von Randeffekten ergeben, die man auf die folgende Weise kompensieren kann:

a) Man kann in erster Linie die oberflächliche Flußdichte der seitlichen Quelle in der Nähe der Zylinderenden erhöhen. Dies kann dadurch erreicht werden, daß die Vertikalbewegung der Quelle, wenn sie den äußersten Koordinatenwert erreicht (in der Nähe der Grenzen des Probekörpers), für eine Anzahl von Umläufen Null wird, bevor sie die Richtung umkehrt.

Dies wird durch eine Einrichtung bewirkt, die sich um die senkrechte Achse des untersuchten ZyHnders dreht und die beiden Bestrahlungsarten ausführt, nämlich eine gleichförmige Kreisbewegung mit einem Ansteigen und Absinken der blockförmigen Quellen, das von Phasen konstanter Höhe unterbrochen ist.
b) Man kann andererseits auf der Zylinderachse in der Nähe der Endflächen außerhalb des untersuchten Bereiches kleine Quellen anordnen, die dauernd arbeiten können oder nicht.

In den Fig. 1 bis 5 ist schematisch ein Element 1 dargestellt, das auf einem Tisch 2 ruht, der auf Pfosten 3 steht. Das Element 1 wird von einem Turm 4 umgeben, der aus einem metallischen Gerüst besteht, das über vier Räder (von denen in Fig. 1 die Räder 6 und 7 zu sehen sind) auf einer Kreisschiene 5 gelagert ist. Die Räder sind mit Vorrichtungen zur Zentrierung der Einrichtung versehen.

Eines der Räder, nämlich das Rad 7 (Fig. 1 und 3), wird von einem Elektromotor 8 über ein Getriebe 9 und eine Untersetzung 10 angetrieben. Der Motor 8 wird stark überdimensioniert gewählt, in dem beschriebenen Beispiel etwa 3 PS, um eine möglichst konstante Drehbewegung des Turmes 4 um das Element 1 zu gewährleisten.

Das Getriebe 9 erlaubt, die Drehgeschwindigkeit des Turmes zwischen zwei und zehn Umdrehungen pro Minute einzustellen.

In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel besitzt der Turm 4 einen achteckigen Querschnitt.

An zwei gegeneinander gegenüberliegenden Flächen des metallischen Gerüstes, das den Turm 4 bildet, sind zwei Führungen 11 angebracht, in denen zwei Blockquellen 12 und 13 gleiten können, die durch Gegengewichte 14 ausgewuchtet sind.

Der Oberteil des Turmes 4 ist von elektrischen Schleifringen 15 umgeben. Im Oberteil des Turmes befindet sich eine Plattform 16 (Fig. 2), von der aus die Kanäle zugänglich sind, die, zur Einführung der Sonden dienen. Die Plattform trägt ferner ein nicht dargestelltes Kommandopult und einen Wagen 17 (Fig. 2), der eine axiale Quelle 18 trägt, die durch einen Motor 19 dargestellt ist und zur Korrektion der Randeffekte dient. Eine zweite axiale Quelle 20, die durch einen Motor 21 dargestellt ist und von einem am Boden befindlichen Wagen getragen wird, ist unterhalb des Tisches 2 (Fig. 3) angeordnet.

Eine senkrechte Achse 22 (Fig. 1) ist am Turm 4 befestigt und trägt an ihrem unteren Ende ein Ritzel 23, das mit einem Zahnkranz 24 kämmt, der die Kreisschiene 5 umgibt; die beiden letztgenannten Teile sind fest in bezug auf den Boden.

Claims (7)

Die senkrechte Achse 22 überträgt ihre Bewegung über ein Umkehrgetriebe 25 und eine Kupplung 26 auf eine waagerechte Achse 27. Die Achse 27 steuert über die Ketten 28 und 29 die gewünschte Bewegung der blockförmigen Quellen 13 und 14 längs des Turmes 4. Die vertikale Translationsbewegung der blockförmigen Quellen 12 und 13 längs des Turmes 4 ist starr mit der Rotationsbewegung des Turmes 4 um das Element 1 synchronisiert, und Abweichungen der Steigung der von den Quellen beschriebenen Wendel sind dadurch nicht möglich. Das Anhalten und Umkehren der Vertikalbewegung der blockförmigen Quellen 12 und 13 wird durch die Drehung des Turmes derart gesteuert, daß jede Bewegungsphase ein bestimmtes, einstellbares Vielfaches einer Viertelumdrehung andauert. Die Einstellung der Quellen steuert den Beginn des ersten Zyklus; das Anhalten des Turmes und die Entfernung der Quellen erfolgt automatisch nach einer bestimmten Anzahl von Zyklen. Das Element 1 ist ein Zylinder mit pseudokreisförmigem Querschnitt von 0,819 m mittlerem Durchmesser (Extrapolationsabstand eingeschlossen) und 2,760 m Höhe. Der Berylliumoxyd BeO nimmt nur eine Höhe von 1,40 m ein, entsprechend einer Masse von 8 Tonnen. Es ist in zwei Schutzblöcken oder Reflektoren 30 und 31 eines Graphit-Wasserstoff-Uran-Gitters angeordnet; der Wasserstoff wird durch Polyäthylenschläuche eingefühlt, um das Bremsvermögen der beiden Medien zu vergleichmäßigen und Störungen des Spektrums an ihren Grenzen zu vermeiden. Die Weite der Maschen des quadratischen Gitters beträgt 150 mm. Die die Stäbe enthaltenden Schächte haben einen Querschnitt von 50 - 50 mm2; die Uranstäbe haben einen Durchmesser von 29,2 mm und sind in Aluminiumrohre von 30 · 32 mm eingeschlossen; das Reaktorelement enthält 90 Uranstäbe und ebensoviel Meßkanäle, die an den Punkten 32 liegen, wo der mikroskopische Fluß im Reaktor ein Maximum ist (Fig. 4). Das reflektierende Medium ist an der Unterseite durch einen Graphitreflektor 33 (Fig. 3) von 0,20 m Dicke und an der Oberseite durch einen Paraffinreflektor 34 (Fig. 2) desselben Reflexionsvermögens verlängert. Der vertikale Hub der blockförmigen Quellen 12 und 13 beträgt 2,50 m; er wird in einer Zeit durchlaufen, die 12,25 Umdrehungen des Turmes 4 entspricht. Die von den blockförmigen Quellen 12 und 13 durchlaufenen stationären Phasen an den beiden Enden, sowohl unten wie auch oben am Reaktor, dauern jeweils drei Umdrehungen; von Zyklus zu Zyklus wechseln die beiden blockförmigen Quellen 12 und 13 um die Hälfte einer Umdrehung, wodurch eine vollständige Kompensation gewährleistet wird, im Falle daß die beiden Quellen nicht vollständig gleich sind. In dem beschriebenen speziellen Ausführungsbeispiel dauerte eine Umdrehung des Turmes 30 Sekunden. Die gesamte Bewegungsperiode, die SO1I2 Umdrehungen umfaßt, dauert etwa 15 Minuten. Die Wirkungen der Bestrahlung werden über diese Zeit von den Sonden durch die induzierte künstliche Radioaktivität integriert, die zur Messung des Neutronenflusses dienen (Mn 2,576 Stunden; In 54,0 Minuten). Die erreichte Aktivität ist dieselbe, wie wenn die gesamte Bestrahlung eines Zyklus während einer mittleren Zeitdauer erfolgt wäre; die vernachlässigten Größen zweiter Ordnung sind kleiner als 1 pro Mille im Falle von Mangan als Detektor und kleiner als 5 pro Mille im Falle von Indium. Die Gleichmäßigkeit der Bewegungen wird durch ein Registriergerät kontrolliert. Es sind ferner Sicherheitseinrichtungen vorgesehen, um in bestimmten Fällen den Turm anhalten zu können, beispielsweise wenn die Quellen schlecht eingerichtet sind, wenn die blockförmigen Quellen zu hoch steigen oder zu tief sinken oder wenn die Zyklusdauer nicht regelmäßig ist. Eine der blockförmigen Quellen ist in Fig. 6 im Längsschnitt und in Fig. 7 im Querschnitt dargestellt. Die blockförmige Quelle enthält einen Konverter, bestehend aus einem multiplizierenden Medium aus BeryUium-Uraniumoxyd, das mit dem des Reaktorkörpers 1 identisch ist und aus vier Zellen 35,36,37 und 38 besteht, die vor der Vorderfläche einer Beryllium-Oxydschicht 39 angeordnet sind. Hinter der Oberfläche dieser Schicht 39 liegt die mit 40 bezeichnete Neutronenquelle, die vom Radium aBeryllium-Typ ist und 6 Quellen von jeweils 0,5 Curie enthält. Die Quelle 40 ist von einem Wismutschirm 41 umgeben, der zur Abschirmung der Gamma-Strahlung dient. Ein auf der Oberfläche vor der Neutronenquelle 40 gelegener zylindrischer Uranblock 42 dient gleichfalls zur Abschirmung der Gamma-Strahlung, hauptsächlich jedoch, um durch unelastische Stöße schnelle Neutronen zu bremsen. Die Anordnung der blockförmigen Quelle in Fig. 6 und 7 wird durch einen Graphitblock 43 vervollständigt, der auf der Rückseite hegt und als Reflektor dient, und durch eine Paraffinschicht 44, die den Graphitblock 43 umgibt, ferner durch zwei KadmiumfoHen 45 und 46, die die seitlichen Oberflächen der Blockquelle bedecken und zur Abschirmung von thermischen Neutronen dienen. Fig. 8 zeigt als Funktion des Abstandes von der Achse den durch die vorbeschriebene Einrichtung experimentell bestimmten Fluß in einer Ebene ζ = constans des untersuchten U-BeO-Gitters. Man bestimmt die Kurve 47 nach der Methode der kleinsten Quadrate; sie stellt mit einem angenäherten Multiplikationsfaktor die Funktion J0 (Bxr) dar, die am besten durch die Meßpunkte geht. Daraus erhält man die gesuchte radiale Flußwölbung B1. PatentansprücHK:

1. Verfahren zur Untersuchung von Neutronen führenden Medien, dadurch gekennzeichnet, daß künstlich ein bestimmter Neutronenfluß auf einer praktisch geschlossenen Oberfläche erzeugt wird, die eine Probe des zu untersuchenden Mediums umgibt, so daß durch Steuerung des Neutronenflusses die Grenzbedingungen des Flusses auf einer zweiten, geschlossenen Oberfläche festgelegt werden können, die im Inneren der ersten liegt und den untersuchten Bereich des Mediums exakt abgrenzt, und daß der Neutronenfluß im Inneren des so begrenzten Bereichs des Mediums gemessen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Neutronenfluß künstlich auf der praktisch geschlossenen Oberfläche dadurch erzeugt wird, daß man eine Relativbewegung mindestens einer äußeren Neutronenquelle, in bezug auf die Probe des zu untersuchenden Mediums hervorruft, wobei die Neutronenquelle eine geschlossene Kurve auf der geschlossenen Oberfläche beschreibt.

3. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Neutronenquellen.die einenFluß auf einer praktisch geschlossenen, das zu untersuchende Medium umgebenden Fläche erzeugen, das in Form einer Probe mit einer definierten geometrischen Form vorliegt; ferner durch Mittel, den von den Quellen emittierten Fluß zu steuern, und schließlich durch geeignete Meßsonden, die im Inneren des Mediums angeordnet sind und zur Aufnahme der örtlichen Neutronenverteilung in dem Medium vorgesehen sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, wobei das zu untersuchende Medium die Form eines axialsymmetrischen Prismas besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß das Prisma von einem zyHnderförmigen Turm koaxial umgeben wird, wobei längs einer Erzeugenden desselben mindestens eine Neutronenquelle verschiebbar angeordnet ist; daß Mittel vorgesehen sind, um eine relative Drehbewegung der Probe in bezug auf den Turm zu bewirken und zur gleichen Zeit die Neutronenquelle längs einer Erzeugenden des Turms zu verschieben, so daß sie eine Schraubenlinie längs der prismatischen Probe beschreibt.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Neutronenquelle während jedes Elementarzyklus einer Messung einen vollen Weg in einer Pachtung und einen vollen Weg in der entgegengesetzten Richtung längs einer Erzeugenden des Turmes ausführt, während der Turm eine ganze Anzahl von halben Umdrehungen ausführt.

6. Einrichtung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Neutronenquellen vorgesehen sind, die genau in einer einzigen Schnittebene des Turmes liegen und auf gegenüberliegenden Seiten längs zweier Erzeugender verschiebbar sind, und daß Mittel vorgesehen sind, die eine solche Bewegung der Quellen bewirken, daß die Steigung der beschriebenen Helix ein geringer Bruchteü des Durchmessers der Helix ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Neutronenfluß, wie er durch eine Neutronenquelle erzeugt würde, die eine unendliche, die prismatische Probe umgebende Helix durchläuft, durch einen Fluß ersetzt wird, der von Hilfsneutronenquellen emittiert wird, die bei den Endflächen der Proben angeordnet sind, und andererseits durch den Fluß einer Quelle, die Umdrehungen in einer ruhenden Ebene an den Enden einer endlichen HeHx ausführt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

© 909 627/33» 9.59