DE1145831B - Verfahren und Vorrichtung zur mittelbaren Messung der radioaktiven Intensitaet - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur mittelbaren Messung der radioaktiven Intensitaet

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DE1145831B
DE1145831B DEP25419A DEP0025419A DE1145831B DE 1145831 B DE1145831 B DE 1145831B DE P25419 A DEP25419 A DE P25419A DE P0025419 A DEP0025419 A DE P0025419A DE 1145831 B DE1145831 B DE 1145831B
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liquid
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ionization chamber
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DEP25419A
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Murray Vincent Wilson
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Plessey Co Ltd
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01TMEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T7/00Details of radiation-measuring instruments
    • G01T7/02Collecting means for receiving or storing samples to be investigated and possibly directly transporting the samples to the measuring arrangement; particularly for investigating radioactive fluids
    • G01T7/06Collecting means for receiving or storing samples to be investigated and possibly directly transporting the samples to the measuring arrangement; particularly for investigating radioactive fluids by electrostatic precipitation

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Description

  • Verfahren und Vorrichtung zur mittelbaren Messung der radioaktiven Intensität Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur mittelbaren Messung der radioaktiven Intensität - ausgedrückt durch die Zählung der veraniaßten Impulse - von gasförmigen Spaltstoffen, die in einem Gasstrom mitgeführt werden, bei welchem die Abkömmlinge der gasförmigen Spaltstoffe elektrostatisch auf einen Träger ausgefällt werden, der dann einer Aktivitätszähleinrichtung zugeführt wird, sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
  • Bekanntlich sind in verschiedenen Arten von Kernreaktoren die Brennstoffelemente in Behältern untergebracht, die in den Reaktorkern eingeführt werden.
  • Wenn die Behälter richtig arbeiten, wird im wesentlichen vollständig verhindert, daß Spaltprodukte in die Kühimitteiströmung des Reaktors eintreten. Bei einer Rißbildung in einem oder mehreren der Behälter können Spaltprodukte in die Kühlmittelkreise des Reaktors austreten. Das Vorhandensein derartiger Spaltprodukte in den Kühlmittelkreisen stellt eine be trächtliche biologische Gefahr dar. Zur Feststellung des Vorhandenseins von Spaltprodukten sind bisher bereits verschiedene Arten von tJberwachungssystemen vorgeschlagen worden. Solche bisher bekannten Überwachungssysteme enthalten lonenaustauschharze, Überwachungseinrichtungen für verzögerte Neutronen, Gammadetektoren, Tscherenkow-Detektoren und Überwachungsgeräte für gasförmige Spaltprodukte, wobei die zuletzt genannten durch Anwendung einer Gasausfällung in der Lage sind, die instabilen festen Abkönunlinge der gasförmigen Spaltprodukte Krypton und Xenon festzustellen.
  • Für die mit Gasausfällung arbeitenden Verfahren ist eine Vorrichtung bekanntgeworden, die aus einer langgestreckten, geschlossenen Ionisationskammer besteht. An den beiden Stirnwänden der Kammer sind keramische Durchführungen angebracht, durch die ein Draht aus nichtrostendem Stahl geführt ist. Dieser Draht wird mittels zweier Spulen, von denen die eine angetrieben wird, durch die abgeschlossene Kammer bewegt. Die Kammer besitzt einen Gaseinlaß und einen Gasauslaß. Die Kammer ist an den positiven Pol einer Spannungsquelle angeschlossen, deren negativer Pol mit dem Draht verbunden ist. Das Gas tritt in den Behälter ein, wird positiv aufgeladen, und die sich bildenden Ionen werden von dem negativ geladenen Draht angezogen. Sie werden mit dem Draht aus der Kammer herausgeführt und zu einer Meßapparatur gebracht, welche die Aktivität der von dem Draht mitgeführten Teilchen mißt.
  • Bei dieser bekannten Vorrichtung besteht eine wesentliche Schwierigkeit in der Erzielung einer aus- reichenden Abdichtung der Ionisationskammer. Es ist praktisch unvermeidbar, daß an den Durchführungsstellen des Drahtes aktives Gas austritt. Dies stellt eine erhebliche Gefahr für dieUmwelt dar.
  • Außerdem ist es als Nachteil anzusehen, daß der die eine Elektrode darstellende Draht eine sehr geringe Oberfläche aufweist. Es kann daher nur ein Bruchteil der entstehenden Ionen tatsächlich den Draht erreichen und von diesem mitgeführt werden.
  • Darunter leidet die Empfindlichkeit der Anordnung.
  • Wollte man dagegen die Oberfläche der beweglichen Elektrode beispielsweise durch Verwendung eines Bandes vergrößern, so würden die Schwierigkeiten der Abdichtung in entsprechendem Maße ansteigen.
  • Ziel des Erfindens war demgegenüber, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, bei welchen der die ausgefällten Abkömmlinge aufnehmende Träger eine sehr große Oberfläche haben kann und dennoch die Gefahr eines Austretens von aktivem Gas aus der Vorrichtung vollkommen beseitigt ist.
  • Das eründungsgemäße Verfahren kennzeichnet sich dadurch, daß als Träger eine inaktive Flüssigkeit verwendet wird.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die als Träger dienende Flüssigkeit dem Aktivitätszähler in einem geschlossenen Kreislauf zugeführt werden, so daß die Gefahr eines Austretens von aktiven Stoffen vollständig beseitigt ist. Andererseits kann die Oberfläche der Flüssigkeit in der Ionisationskammer sehr groß gehalten werden, vorzugsweise in Form von geladenen Tropfen, geladenen Strahlen oder einem eine Elektrodeniläche bedeckenden Film.
  • Die zur Durchführung dieses Verfahrens dienende Vorrichtung enthält eine Ionisationskammer mit einem Einlaß und einem Auslaß für den Gasstrom sowie einem Auslaß für den - die ausgefällten Abkömmlinge mitführenden Träger und' einen Aktivität zähler, welchem der Träger zugeführt wird, und sie kennzeichnet sich nach der Erfindung dadurch, daß am Boden der- Ionisationskammer eine poröse Platte mit geneigter Oberfläche angeordnet ist, deren Unterseite eine Flüssigkeitskammer gegen die Ionisationskammer abschließt, daß Einrichtungen zum Einbringen der inaktiven Flüssigkeit unter geringem Überdruck in die Flüssigkeitskammer vorgesehen sind, daß an der tiefsten Stelle der porösen Platte ein Sammler für die über die Oberseite der Platte fiießende Flüssigkeit angebracht ist und d'aß eine Leituag den Sammler mit dem Alttivitätszahler verbindet.
  • Bei dieser Vorrichtung sickert die Flüssigkeit aus der Flüssigkeitskammer durch die poröse Platte hindurch und fließt über deren Oberfläche zu dem tiefer gelegenen Sammler. Dadurch entsteht in der Kammer eine sehr große Flüssigkeitsoberfläche, auf welche die Abkömmlinge der gasförmigen Spaltstoffe ausgefällt werden. Sie werden von der Flüssigkeit zu dem Sammler mitgenommen und von da über die Leitung dem Aktivitätszähler zugeführt. Durch diese Ausbildung ist gewährleistet, daß praktisch sämtliche in der Ionisationskammer entstehenden Abkömmlinge von dem Träger mitgenommen und von der Aktivitätszähleinrichtung registriert werden.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform dieser Vorrichtung besteht darin, daß der Aktivitätszähler ein Szintillationszähler ist, daß vor dem Szintillationszähler eine Leuchtstoffkammer angebracht ist und daß die Leuchtstoffkammer über eine Labyrinthleitung mit dem Sammler verbunden ist und einen Flüssigkeitsauslaß aufweist.
  • Bei dieser Ausführung kann die als Träger dienende Flüssigkeit vollständig von der eigentlichen Zähteinrichtung getrennt gehalten werden. Die in der Flüssigkeit mitgeführten aktiven Abkömmiinge bestrahlen den Leuchtstoff in der Leuchltstoffkommer, der -dadureh zum Leuchten gebracht wird und als Lichtquelle für den Szintillationszähler dient. Die Flüssigkeit kann in einem geschlossenen Kreislauf wer aus der Leuchtstoffkammer abgeführt werden.
  • Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung erläutert, die im Schnitt eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Vorrichtung zeigt.
  • Die in der Zeichnung dargestellte Einrichtung enthält eine Ausfällungsvorrichtung, einen Gasstripper und eine Zählvorrichtung. Sie besteht aus einem zylindrischen Druckmantel 1, der aus Edelstahl hergestellt ist. Das obere Endes des Mantels 1 ist durch eine Edeistahlstirnplatte 2 verschlossen. Der Mantel 1 ist in zwei Hauptabschnitte unterteilt, nämlich einen oberen Abschnitt 3 und einen unteren Abschnitt 4.
  • Zur Unterteilung dient ein verhältnismäßig dicker zylindrischer Block 5 aus Blei oder einem ähnlichen Material, das als Schirm für die radioaktiven Produkte wirkt. Der Schirmblock 5 enthält zwei verhältnismäßig dicke ringförmige Platten 6 und 7.
  • Der obere Abschnitt 3 enthält eine Ausfällungskammer 8 mit einer zylindrischen Wand, die aus einem geringfügig elektrisch leitenden Material besteht. Das untere Ende der zylindrischen Wand 9 ist mit der Oberseite der Platte 6 verbunden, die einen nach oben ragenden Flansch 10 aufweist, der an der Innenseite der Wand 9 anliegt. Das obere Ende der Wand 9 ist durch eine Kappell verschlossen, die eine aus Edelstahl gesinterte poröse Scheibe 12 trägt.
  • Ein Einlaßrohr 13 für die Gasprobe ist mit dem Inneren der Ausfällungskammer 8 über ein aus einem elektrisch isolierenden Material gebildetes rohrförmiges Anschlußstück 14 verbunden. Die Ausfällungskammer 8 ist an eine elektrische Spannungsquelle angeschlossen, wie schematisch bei 15 angedeutet ist.
  • Es ist zu bemerken, daß die Kammer 8 durch eine nicht besonders bezeichnete elektrische Isolierung gegen den Rest des Druckmantels 1 isoliert ist. Am unteren Ende der Kammer 8 ist eine aus Edelstahl gesinterte poröse tellerförmige Platte 16 angebracht.
  • Die Platte 16 weist eine Mittelbohrung 17 auf, die über eine horizontal verlaufende Bohrung 18 mit einem in der Wand des Mantels 1 angebrachten Gasauslaß 19 verbunden ist. Die Platte 16 ist so geformt; daß eine Kammer 20 gebildet wird, die durch die Unterseite der Platte 16, einen Teil der Oberseite der Platte 6 und die innere senkrechte Wand des Flansches 10 begrenzt wird. Diese Kammer 16 ist mit einem (nicht gezeigten) Flüssigkeitseinlaß verbunden.
  • Wenn in die Kammer 20 eine Flüssigkeit unter einem verhältnismäßig geringen Überdruck eingeführt wird, sickert die Flüssigkeit durch die poröse Platte 16, und sie fließt infolge der Neigung der Oberseite-der Platte 16 in die Bohrungl7. Die Flüssigkeit wird von dem durch die Bohrung 17 strömenden Gas durch einen ringförmigen Einsatz 17A getrennt, der die innere zylindrische Wand einer kleinen ringförmigen Karrner 17B bildet, die mit einer horizontal verlaufenden Flüssigkeitsleitung 21 in Verbindung steht.
  • Die Leitung 21 ist an ein senkrechtes Labyrinth 22 angeschlossen, das eine direkte Strahlung aus der Ausfällungskammer 8 in den unteren Abschnitt 4 des Druckmantels verhindert. Die Auslaßseite des Labyrinths ist über eine Flüssigkeitsleitung 22A mit der Einlaßseite einer in der Platte 7 vorgesehenen Lchtstoffkammer 23 verbunden. Die Leuchtstoffkammer hat eine Flüssigkeitsauslaßleitung 24. Die Leuchtstoffkarmner 23 ist über eine eingefügte Lichtführung 26 einem Szintillationszähler 25 zugeordnet. Der Szintillationszähler25 und die Lichtführung26 sind in dem unteren Abschnitt 4 des Druckmantels untergebracht. Ein verhältnismäßig massiver Strahlungsschirmbiock 27 ist in dem unteren Abschnitt4 des Mantels vorgesehen. Die Ausgangssignale des Zählers werden von den Anschlüssen 28 abgenommen.
  • In der Zeichnung sind verschiedene Dichtungsringe und ähnliche Teile dargestellt, die nicht besonders bezeichnet sind.
  • Die beschriebene Einrichtung arbeitet in folgender Weise: An die Scheibe 12 und die Platte 16, die zusammen die Elektroden der Ausfällungskammer bilden, wird eine elektrische Spannung gelegt, wobei das positive Potential an der Scheibe 12 liegt. Die zylindrische Wand 9 dient zur Formung des elektrostatiscten Feldes zwischen den Elektroden. Die zu überwachende Gasprobe wird durch den Einlaß 13 eingeführt, und sie sickert durch die Scheibe 12, so daß das Gas durch die Ausfällungskammer 8 nach unten zur Platte 16 wandert. Ein Teil der gasförmigen Spaltprodukte zerfällt während des Durchgangs durch die Ausfällungskammer 8, wodurch feste Abkömmlinge erzeugt werden. Diese sind im Zerfallszeitpunkt stark ionisiert, und sie werden zu der aus Edelstahl gesinterten Platte 16 hin angezogen. Während das Gas durch die Kammer 8 geht, sickert das unter Druck in die Kammer 20 eingeführte Wasser (das nicht mit Spaltprodukten verunreinigt ist) durch die Platte 16, wodurch ein Wasserfilm auf der Oberseite der Platte 16 gebildet wird, der zur Bohrungl7 hin abfließt.
  • Die ionisierten festen Zerfallsprodukte werden daher auf eine Wasseroberfläche ausgefällt, und sie haften an dem Wasser oder vereinigen sich chemisch mit diesem.
  • Das so verunreinigte Wasser wird über die ringförmige Kammer 17 B, die Leitung 21 und das Labyrinth 22 in die Leuchtstoffkammer 23 eingebracht.
  • Die Aktivität, die durch den anschließenden Zerfall der in das Wasser ausgefällten festen Spaltprodukte erzeugt wird, bestrahlt den Leuchtstoff, so daß dieser als Lichtquelle zu dem Szintillationszähler 25 dient.
  • Das verunreinigte Wasser wandert aus der Leuchtstoffkammer 23 zum Auslaß 24.
  • PATENTANSPRÜCHF: 1. Verfahren zur mittelbaren Messung der radioaktiven Intensität - ausgedrückt durch die Zählung der veranlaßten Impulse - von gasförmigen Spaltstoffen, die in einem Gasstrom mitgeführt werden, bei welchem die Abkömmlinge der gasförmigen Spaltstoffe elektrostatisch auf einen Träger ausgefällt werden, der dann einer Aktivitätszähleinrichtung zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Träger eine inaktive Flüssigkeit verwendet wird.

Claims (1)

  1. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit während der Ausfällung in Form von geladenen Tropfen, geladenen Strahlen oder einem eine Elektrodenfläche bedeckenden Film gehalten wird.
    3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 mit einer Ionisationskammer mit einem Einlaß und einem Auslaß für den Gasstrom sowie einem Auslaß für den die ausgefällten Abkömmlinge mitführenden Träger und mit einem Aktivitätszähler, welchem der Träger zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß am Boden der Ionisationskammer (8) eine poröse Platte(16) mit geneigter Oberfläche angeordnet ist, deren Unterseite eine Flüssigkeitskammer (20) gegen die Ionisationskammer (8) abschließt, daß Einrichtungen zum Einbringen der inaktiven Flüssigkeit unter geringem Überdruck in die Flüssigkeitskammer (20) vorgesehen sind, daß an der tiefsten Stelle der porösen Platte (16) ein Sammler(17B) für die über die Oberseite der Platte (16) fließende Flüssigkeit angebracht ist und daß eine Leitung (21, 22) den Sammler (17B) mit dem Aktivitätszähler (25) verbindet.
    4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die poröse Platte (16) trichterförmig ausgebildet und mit einer Mittelöffnung versehen ist, die zu dem Sammler (17B) führt.
    5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge kennzeichnet, daß der Auslaß (17) für den Gasstrom konzentrisch in dem Sammler (17B) angeordnet ist.
    6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß am oberen Ende der Ionisationskammer (8) eine zweite poröse Platte (12) angeordnet ist, durch die der Gasstrom in die Ionisationskammer (8) eingebracht wird.
    7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die porösen Platten (12, 16) aus gesintertem Edelstahl bestehen und elektrisch leitend mit den Polen der Ionisationsspannungsquelle verbunden sind.
    8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktivitätszähler (25) ein Szintillationszähler ist, daß vor dem Szintillationszähler eine Leuchtstofikammer (23) angebracht ist und daß die Leuchtstoffkammer (23) über eine Labyrinthleitung (21, 22) mit dem Sammier (17 B) verbunden ist und einen Flüssigkeitsauslaß (24) aufweist.
    In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2 576 616; britische Patentschrift Nr. 809 416; Naturwissenschaften, 45 (1958), S. 567; Review of Scientific Instruments, 29 (1958), S. 554.
DEP25419A 1959-07-27 1960-07-26 Verfahren und Vorrichtung zur mittelbaren Messung der radioaktiven Intensitaet Pending DE1145831B (de)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2576616A (en) * 1949-09-20 1951-11-27 Livingston Ralph Monitor for fission gases
GB809416A (en) * 1955-11-12 1959-02-25 Atomic Energy Authority Uk Improvements in or relating to apparatus for detecting radioactive particle emission

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