DE1269740B - Ortsfester Neutronenkollimator fuer Atomkernreaktoren - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES WntW> PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

G 21g

Deutsche KL: 21g-21/12

1 269 740
P 12 69 740.4-33
25. März 1965
6. Juni 1968

Die Erfindung bezieht sich auf einen ortsfesten Neutronenkollimator für Atomkernreaktoren mit zwei scherenartig verstellbaren Kollimationsblöcken, wobei die den Kollimatorkanal begrenzenden Flächen der Blöcke vom Kanaleingang zum Kanalausgang schräg gegen die Kanalachse gestellt sind und die Verschlußmechanik eine Verstellung der Blöcke bis zur Berührung der Flächen in der Kanalachse gestattet.

Aus der deutschen Patentschrift 1 010 659 ist ein Kollimator bekannt, bei dem eine Parallellage der Strahlengangflächen nicht möglich ist. Kollimatoren nach der deutschen Auslegeschrift 1 062 350 und nach der deutschen Patentschrift 1 047 331 gestatten keinen vollkommenen Verschluß des Strahlenganges. Bei einem in »Am. Journ. Roentg.« Januar 1959, S. 6, beschriebenen Kollimator wird eine gelenkige Lagerung zweier Plattenpaare an einem gemeinsamen Antriebskopf gezeigt. Dadurch wird diese Vorrichtung recht kompliziert. Keine dieser Vorrichtungen eignet sich zur Unterbringung in einem Durchführungskörper.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen einfachen, robusten Kollimator zu schaffen, der in einem Durchführungskörper untergebracht und als Strahlrohrverschluß bzw. Strahlrohrstopfen verwendet werden kann und einen vollkommenen Abschluß des Strahlenganges gestattet.

Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Kollimator dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß die Blöcke als langgestreckte Balken nebeneinander in einem die Reaktorabschirmung durchdringenden hohlen, stirnseitig offenen Durchführungskörper gelagert sind und mit diesem den Kollimator bilden, wobei die Balken und der Durchführungskörper an den gemeinsamen Berührungsflächen ineinandergreifende Strahlenhindernisse aufweisen.

Der Kollimator gemäß der Erfindung ist zweckmäßigerweise so gestaltet, daß die Kollimationsblöcke mindestens an einer der quer an den Kollimationsflächen angrenzenden Flächen Führungszapfen und die ortsfeste Durchführung an den entsprechenden Stellen Führungsnuten aufweisen, in welche die Zapfen eingreifen, wobei die Führungsnuten in Stopfen eingearbeitet sein können, die — gegebenenfalls drehbar und auswechselbar — an entsprechender Stelle in Öffnungen der Durchführung eingesetzt sind. Die dem Kollimationskanal abgekehrte Seite der Kollimationsblöcke kann sägezahnförmig konturiert sein und mit ihren Zähnen in entsprechende Gegenzähne der Durchführung eingreifen.

Auf diese Weise ergibt sich ein einfacher, robuster

Ortsfester Neutronenkollimator für
Atomkernreaktoren

Anmelder:

Europäische Atomgemeinschaft (EURATOM),

Brüssel

Vertreter:

Dipl.-Ing. R. Müller-Börner

und Dipl.-Ing. H. H. Wey, Patentanwälte,

1000 Berlin 33, Podbielskiallee 68

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Phys. Dr. Karl-Heinz Krebs, Ispra;

Rene Rochez, Besozzo (Italien)

Aufbau des Kollimators, der gleichzeitig als Strahlrohrverschluß bzw. Verschlußstopfen verwendet werden kann. Auch eine getrennte, voneinander unabhängige Verstellung der separaten, sehr robusten Balken ist möglich. Die Verstellantriebe brauchen nur eine translatorische Bewegung zu erzeugen. Bei einer solchen Translationsbewegung kommt durch die mittels Nuten und Zapfen den Blöcken aufgezwungene Bewegungsbahn gleichzeitig eine Transversalbewegung zustande.

Weitere Vorteile der Erfindung sollen nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigt

F i g. 1 einen Neutronenkollimator im Senkrechtschnitt (Schnittlinie III-III in F i g. 3),

F i g. 2 einen Neutronenkollimator im Waagerechtschnitt (Schnittlinie I-I in F i g. 1),

F i g. 3 einen Neutronenkollimator im Längsschnitt (Schnittlinie II-II in F i g. 1).
Gemäß F i g. 1 besteht der Neutronenkollimator in der Hauptsache aus den vier ortsfesten Abschirmblöcken 1 bis 4 und den beiden beweglichen Kollimationsblöcken 5 und 6. Alle Blöcke bestehen aus

809 558/282

rostfreiem Stahl und sind mit Kühlschlangen ausgestattet. Die vier ortsfesten Blöcke — die eigentliche Durchführung — begrenzen die Wandung 7 eines Kanals 8 mit rechteckigem Querschnitt, in welchem die Kollimationsblöcke 5, 6 gelagert sind. Der freie Raum zwischen den Köllimationsblöcken bildet den eigentlichen Kollimationskanal, dessen Querschnitt durch Bewegen der Kollimationsblöcke variiert wird. Die rückwärtige Austrittsöffnung des Kanals 8 ist das Feld 9.

Wie F i g. 2 deutlich zeigt, sind nun die den Kollimationskanal begrenzenden Flächen 10,11 der Kollimationsblöcke vom Kanaleingang 12 zum Kanalausgang 9 schräg gegen die Kanalachse 13 angestellt. Wie weiter nachfolgend im einzelnen erläutert wird, können die genannten Flächen in der Kanalachse zur Berührung gebracht werden. Wesentlich ist hier zunächst festzuhalten, daß der Kollimationskanal einen pyramidenförmigen Längsquerschnitt mit einem bestimmten Öffnungswinkel aufweist und daß durch die scherenförmige Verstellung der Kollimationsblöcke der für das jeweilige Experiment passende öffnungswinkel einstellbar ist. Damit sind bei geeigneter Ausbildung der Blockführungsmechanik folgende Betriebsvarianten möglich: as

a) Die Ein- und Austrittsöffnungen des Kollimätiönskanals können individuell verändert werden. Es kann z. B. das große Neütronenaustrittsfenster eines Kernreaktors volleffektiv auf die kleine Öffnung der Schaltkanäle eines Neutronenchoppers fokussiert werden.

b) Die Neutronenstrahlung kann für jede Distanz des Zielobjekts (in F i g. 2 ist letzteres mit ζ bezeichnet) auf dieses fokussiert werden. Dabei kann zugleich die Strahlenintensität durch Änderung des Föküssierungswmkels variiert werden.

Wie F i g. 2 zeigt, sind die Kollimationsblöcke 5,6 an der Außenseite sägezahnförmig abgesetzt, desgleichen die zugehörigen Wandpartien der ortsfesten Blöcke 3, 4. Die so entstehende Labyrinthfuge 14 verhindert das Durchtreten von Kernstrahlung. Ähnliche Knickstellen sind in den horizontalen Fugen des Hauptkanals 8 und den zugehörigen Wänden der Blöcke 1, 2 sowie in den Flächen 10,11 der Kollimationsblöcke angebracht. Letztere sind bei 15 abgesetzt, so daß bei geschlossenem Kollimationskanal keine geradlinige Fuge entsteht.

Die horizontalen Fugen des Hauptkanals sind gemäß Fig. 3 in der Weise strahlendicht gemacht, daß in die ortsfesten Blöcke 1, 2 Ausnehmungen 16, 17 eingearbeitet sind und die bewegbaren Blöcke 5, 6 oben und unten entsprechend sprunghaft verdickt sind (vgl. die Schultern 18,19).

Die weiter oben unter a) und b) aufgeführten Ver-Stellbewegungen werden bei dem vorliegenden Neutronenkollimator in einfacher Weise durch das Zusammenwirken von Nuten und Führungszapfen erzeugt. In den F i g. 2 und 3 sind die Nuten mit 20, 21 und die Führungszapfen mit 22,23 bezeichnet. Die Nuten sind in den ortsfesten Block 2 eingearbeitet, während die Zapfen in Gestalt von Kugellagern auf Achsstummeln unten an den Köllimationsblöcken montiert sind. Die F i g. 3 zeigt zusätzlich den Antrieb der Kollimationsblöcke, der später beschrieben wird.

Die eingangs erwähnte scherenförmige Bewegung der Kollimationsblöcke kommt durch Überlagerung der horizontalen Translationsbewegung der Blöcke mit der durch die Nuten und Zapfen den Blöcken aufgezwungenen Transversalbewegung zustande. Im vorliegenden Fall sind die Nuten 20,21 geradlinig ausgebildet und schräg gegen die Kanalachse 13 angestellt. Alle Nuten nehmen den gleichen Winkel zur Kanalachse ein. Fokussierungswinkel ist der Winkel zwischen den Flächen 10,11 der Kollimationsblöcke. Diese Ausführung erfaßt weitgehend den unter b) aufgeführten Einstellungsfall.

Größere experimentelle Beweglichkeit gewinnt die Anlage, wenn Block 2 an Stelle ortsfester Nuten auswechselbare oder drehbare Einsätze mit Nuten aufweist. Die Einsätze, beispielsweise als Stopfen ausgebildet, weisen die Nuten an der innen gelegenen Stirnfläche auf.

Es werden Stopfen für jeden gewünschten Bewegungsablauf der Kollimationsblöcke bereit gehalten. Durch Einsetzen der passenden Stopfen oder — bei Drehstopfen — durch Verdrehen der eingesetzten Stopfen, können alle unter a) und b) aufgeführten Einstellungen erhalten werden. Für eine bestimmte Gruppe von Einstellungen werden Stopfen mit zur Kanalachse hin gekrümmten Nuten benötigt.

Zum Antrieb der bewegbaren Blöcke 5, 6 dient ein hydraulischer Antrieb mit Arbeitszylindern 24,25, die auf den ortsfesten Block I aufgeschraubt sind. Ihre Kolben arbeiten auf ein Hebelsystem, dessen Struktur in den Fig. 2 und 3 gestrichelt dargestellt ist. Die Hebel 26,27 sind schwenkbar um die Achse 28 gelagert. Ihre Alilenkungspunkte für die hydraulischen Antriebe sind mit 29, diejenigen für die Kollimationsblöcke mit 30 bezeichnet. Die Kollimationsblöcke weisen entsprechend am hinteren Ende Gelenke 31 auf, die in zwei nach unten ragenden Ansätzen 32 angebracht sind. Die Ansätze greifen in korrespondierende Ausnehmungen 33 in Block 2 ein.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Ortsfester Neutronenkollimator für Atomkernreaktoren mit zwei scherenartig verstellbaren Köllimationsblöcken, wobei die den Kollimatorkanal begrenzenden Flächen der Blöcke vom Kanaleingang zum Kanalausgang schräg gegen die Kanalachse gestellt sind und die Verschlußmechanik eine Verstellung der Blöcke bis zur Berührung der Flächen in der Kanalachse gestattet, dadurch gekennzeichnet, daß die Blöcke als langgestreckte Balken (5,6) nebeneinander in einem die Reaktorabschirmung durchdringenden hohlen stirnseitig offenen Durchführungskörper (1 bis 4) gelagert sind und mit diesem den Kollimator bilden, wobei die Balken und der Dürchführungskörper an den gemeinsamen Berührungsflächen ineinandergreifende Strahlenhindernisse aufweisen.

2. Neutronenkollimator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollimationsblöcke mindestens an einer der quer an den Kollimationsflächen angrenzenden Flächen Führungszapfen (22_S 23) und die ortsfeste Durchführung an den entsprechenden Stellen Führungsnuten (20,21) aufweisen, in welche die Zapfen eingreifen.

3. Neutfonenkollimator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsnuten (20,21) in Stopfen eingearbeitet sind, die gegebe-

nenfalls drehbar und auswechselbar, an entsprechender Stelle in Öffnungen der Durchführung (1 bis 4) eingesetzt sind.

4. Neutronenkollimator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollimationsblöcke (5, 6) an der dem KoUimationskanal abgekehrten Seite sägezahnförmig konturiert sind und mit ihren Zähnen in entsprechende Gegenzähne der Durchführung (1 bis 4) eingreifen.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschriften Nr. 1 010 659, 062 350,1 047 331;
Am. Journ. Roentg., Januar 1959, S. 6.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

809 558/282 5.68 © Bundesdruckerei Berlin