DE1473038C - Verfahren zum Bestimmen der Stromungs stärke eines stromenden Mediums - Google Patents

Description

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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Ver- ren Mengen an radioaktivem Material — wie nachfahren zum Bestimmen der Strömungsstärke eines stehend genauer ausgeführt wird — und mit viel strömenden Mediums, bei dem das Medium mit einer größerer Genauigkeit durchgeführt werden kann,
bestimmten Menget eines radioaktiven Mittels ge- Außerdem können auch radioaktive Stoffe verimpft und die von diesem Mittel ausgesandte Strah- 5 wendet werden, die keine harten Strahlen aussenden lung stromabwärts von der Impfstelle registriert wird. und daher während ihres Durchgangs an der Meßstelle Es ist bekannt, die Durchflußgeschwindigkeiten weder-'registriert' noch gemessen werden können, bzw. die Strömungsstärken von Flüssigkeiten mit Solche Stoffe^ Hvie z.B^ Wasserstoff-3 und Kohlen-Hilfe radioaktiver Methoden zu bestimmen. stofM4, die sehr weiche/?-Strahien aussenden, werden Mit dem älteren deutschen Patent 1219 702 wird io dadurch für die Messung verwendbar, daß die Radio- ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen aktivität der aufgefangenen Probe mit einem empfindder Strömungsstärke eines Strömungsmittelflusses vor- : licheren Zähler gemessen werden kann,
geschlagen, wobei^; das Strömungsmittel mit einem Gemäß einer Äusführungsform der Erfindung wird radioaktiven Stoff geimpft wird und die von de? radio- die Zahl R an einer Probe bestimmt, die sich aus

. aktiven Strahlung desselben ausgelösten. Zählimpujse 15 mehreren Einzelproben zusammensetzt, welche,wäh-

eines Strahlungsdetektors stromabwärts von der Impf-: rend der! Zeitdauer T in gleichbleibenden zeitlichen

stelle gezählt werden. ^;i>: : ; . Abständen aus dem strömenden Mittel gezogen werden.

Dieses Verfahren findet unter der Bezeichnung Erfindungsgemäß wird der Wirksamkeitsfaktor F

»Gesamtzählverfahren« (total count method) immer des Radioaktivitätszählers in Impulsen je Zeiteinheit

^breitere Anwendung. Das in der deutschen. Patent- ao pro Radioaktivitätseinheit je Volumeinheit unter Ver-

schrift 1 219 702 beschriebene Verfahren besteht darin, Wendung eines bestimmten radioaktiven Standard-

daß die Zählimpulse des Detektors in einem Zähl- , materials bestimmt.

gerät als ein Wert JV integriert werden, daß das Zähl- Hierbei wird eine bekannte Menge radioaktives ·.

gerät durch einen Proportionalitätsfaktor F; geeicht Material in den Flüssigkeitsstrom, dessen Strömungs-

wird, def durch die Messung der Zählraten mit einer 25 stärke/ermittelt werden soll, eingeführt. Von diesem

. bekannten Konzentration des radioaktiven; Stoffes Strom werden Proben unterhalb der Einführungsstelle

in einem Volumen des zu messenden Strömungs-, des radioaktiven Materials entnommen. Die Entnahme

mittels gewonnen wird, und daß unter Verwendung , . der Probe erfolgt mit konstanter Geschwindigkeit und

des so geeichten Zählgerätes als Maß für die Strö- innerhalb einer bestimmten Zeitspänne, die die Zeit,

mungsstärkeg der Wert ' 30 während der das gesamte eingeführte radioaktive

'p-.'A '■■■. V"¹"· ■ Material an der Entnahrhestelle vorbeifließt, mit ein-

..'... Q = -T-vrv--^: (1) schließt. Die Probe wird soweit unterhalb des Punktes,

^: . . an dem das radioaktive; .Material eingeführt ,würde,

genommen wird, wobei A die Menge des radioaktiven aus dem Flüssigkeitsstrom entnommen, daß ein gleich-

■ Stoffes ist. ·■■.·■■■. '■■■ . ; ;^!; ^;: - -35 hiäßiges Durchmischen des^; radioaktiven Materials

Dieses »Gesamtzählverfahren« ist in vielen Fällen,. mit dem Flüssigkeitsstrom gewährleistet ist. Außerdem

in denen eine verhältnismäßig genaue Messung zu wird die Zeit, während der die Probe aufgefangen

kompliziert öder zu kostspielig wäre, eine ausgezeich- wird, genau bestimmt. Dann wird die Probe gründlich

nete Methode zur Messung der Strömungsstärke. Es durchgemischt und ein Teil davon in den Radioaktivi-

hat jedoch. den Nachteil, daß relativ große Mengen 40 tätszähler gebracht, der die Aktivität in Impulsen je

radioaktiven Materials zugesetzt werden müssen, um Zeiteinheit mißt.

eine befriedigende; Genauigkeit der Messung der Anschließend wird die Strömungsstärke nach "der

Strömungsstärke erreichen zu können. ' Formel

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu- _ AF
gründe, ein Verfahren der. eingangs genannten Art 45 Rf~ '
zu finden, das mit sehr viel kleineren Mengen an radioaktivem Material und mit viel größerer Genauigkeit ermittelt, in der Q die Strömungsstärke bedeutet, durchgeführt werden kann, als dies bisher möglich war. A die Menge des in die Flüssigkeitsströmung-ein-Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge-; : geführten/.rad.ipäktiyen'j:Materia|s;/i.n;.MiIlicurie.'.:oder löst,.daß dem strömenden radioaktiv' geimpften^: Me- 5° einer anderen Radipaktivitätseirih'eit angibt, F der dium zunächst eine mit konstanter Rate entzogene . Wirksamkeitsfaktor des Radioaktivitätszählers in ImProbe entnommen wird; und zwar während einer Zeit- ' pulsen je Zeiteinheit je Millicurie (oder einer anderen, dauer T, die die: Zeitzum Passieren des eingeführten _ für den Wert A benutzten Einheit) je Volumeinheit radioaktiven Mittels an der Entnahmestelle einschließt, ist, R die Anzahl der durch denselben Zähler registrierweiche so weit stromabwärts gewählt wird, daß eine 55 ten Impulse je Zeiteinheit der aufgefangenen Probe gleichmäßige Verteilung des Mittels über den Leitungs- bedeutet und Γ die Zeit angibt, während der die Probe querschnitt gewährleistet ist, und daß anschließend aufgefangen wurde.

die Impulszahl R pro Zeiteinheit der so entnommenen Gleichung (2) folgt aus Gleichung (1), wenn man

ruhenden Probe in einem Zählrohr bestimmt und'die für die Gesamtzahl M ansetzt:
Strömungsstärke aus den Werten für A, T, R und 60 - ,

einer die Zählfähigkeit des zur Bestimmung von R J

verwendeten Radioaktivitätszählers angegebenen Kon- /V — / Ä(/)d/ = R-T'.

stanlen F, die ausgedrückt wird durch die Zahl der 0 .
Impulse je Zeiteinheit je Millicurie je Voliimeinheit,

berechnet wird. . 65 /?(/) ist die zeitabhängige Impulsrate beim Ver-

DJc mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen fahren nach dem älteren deutschen Patent 1219 702,

. insbesondere darin, daß das Verfahren gegenüber den und R entspricht einer mittleren Iinpulszahl im Zeitbisher verwcmletcn Verfahren mit wesentlich geringe- Intervall 0 bis T.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wurde die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers in einem Raffinerie-Wärmeaustauscher gemessen. Als radioaktives Spurenelement verwendete man Kobalt-60 in Form von Na₃Co (CN)₆.

Zur Messung wurde Kobalt-60 in einer Menge von 306 Micorcurie verwendet. Diese Menge wurde in die Leitung eingeleitet, die zu dem Wärmeaustauscher führt. Aus der von dem Wärmeaustauscher wegführenden Leitung wurde mit konstanter Geschwindigkeit eine Probe, bestehend aus drei gleichgroßen Teilmengen entnommen, wobei jeder dieser drei Teilmengen die Wassermenge darstellte, die sich im Abstand : von jeweils 50 Sekunden angesammelt hat, nämlich.'etwa 15,51. Jede Teilmenge wurde "in demselben zylindrischen Behälter mittels eines. Geigerzählers ausgezählt. Das Fliissigkeits-FassungsvermÖ-gen des Zählzylinders betrug etwa 9,5 1. Bei der ersten Teilmenge' wurden 49,0 Impulse je Sekunde gezählt, bei der zweiten 8,5 und bei der dritten 7,4. Die letztere Zahl entspricht dem Wert der Störradioaktivität, die' an dem vor diesem Versuch aus der Anlage entnommenen Wasser gemessen wurde. Die erste Teilmenge entstammte also aus dem Teil des Stromes, der das meiste radioaktive Material enthielt. Die zweite Teilmenge enthielt noch wenige, die dritte jedoch keine radioaktiven Stoffe mehr. ·

, Um nun die Strömungsstärke zu berechnen, wurden die Impulse der ersten und der zweiten Teilmenge nach Abzug der »Störradioaktivität« addiert, denn wenn das gesamte radioaktive Material in dem durch eine einzige Teilmenge gekennzeichneten Teil des Stromes vorhanden gewesen wäre, dann wäre die Zahl der Impulse dieser Teilmenge gleich der Summe der Impulse der verschiedenen Teilmengen. Die Strömungsstärke Q wurde an Hand der Formel ·

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berechnet. In diesem Versuch betrüg der Wert A = 306 Microcurie, der Wert F = 13 230 Impulse je Minute je Microcurie je 3,8 1, der Wert #= 42,7 Impulse je Sekunde und der Wert T = 50 Sekunden. (Werden die beiden ersten Proben vereinigt, so ergeben sich 21,3 Impulse, und die Zeit ist T = 100 Sekunden). Aus diesen Werten ergab sich für β = 7182 l/Minute. Da beim Auszählen der radioaktivsten Probe 20000 Impulse registriert wurden, beträgt die Fehlergrenze ±761/Minute. i£;_:: ..· > \.:;...- ^:;;λ;-.:·

Die Strömungsstärke des gleichen Stromes durch diesen Wärmeaustauscher würde gleich danach nach dem »Gesamtzählverfahren« gemessen. Man , verwendete die gleiche Menge Kobalt-60 als Spuren-' element und kam auf eine Strömungsstärke von 7268 l/Minute. Doch wurden in demselben Zähler während des Durchflusses des radioaktiven Materials nur 2110 Impulse registriert, so daß also die Genauigkeit des nach dem Gesamtzählverfahren ermittelten Ergebnisses ±227 l/Minute betrug. Um also nach dem »Gesamtzählverfahren« die gleiche Genauigkeit zu erreichen wie nach dem erfinclungsgemäßen Verfahren, müßte das radioaktive Material in der zehnfachen Menge eingesetzt werden.

Bei dem »Gesamtzählverfahren« kann die Gesamtzahl N der Impulse definiert werden als das Produkt aus der Zeit, die für den Durchfluß des Spurenelements erforderlich ist und der während dieser Zeit registrierten durchschnittlichen Impulszahl. Die statistische Genauigkeit hängt von der Gesamtzahl der Impulse ab; nach Durchgang des Spurenelements sind beim

ίο »Gesamtzählverfahren« keine zu zählenden Strahlen mehr vorhanden. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann aber die Auszählung der Proben beliebig lange fortgesetzt werden, um den Wert R mit beliebig hoher, statistischer Genauigkeit zu bestimmen.

Für die vorliegende Erfindung geeignete radioaktive Stoffe sind Caesium-134, Caesium-137, Gold-198, Antimon-124, ; Kobalt-60, Krypton-85, Jod-131 und Tritium. Diese Stoffe können in Form von Verbindungen eingesetzt werden, die in den zu messenden Flüssigkeiten löslich oder gleichmäßig dispergierbar sind. Je nach dem Fließ volumen und dem Zweck der Untersuchung kann die dafür notwendige Menge an

_: radioaktivem Material zwischen einigen Microcurie und einer Anzahl Curie schwanken. In Ausführung der Erfindung kann jeder übliche Strahlungszähler, d. h. ein Geigerzähler, Proportionalzähler, sowie Kristall- oder Flüssigkeits-Szintillationszähler verwendet werden.

Claims (2)

. Patentansprüche:

1. Verfahren zum Bestimmen der Strömungsstärke eines strömenden Mediums, bei dem das Medium mit einer bestimmten Menge A eines radioaktiven Mittels geimpft und die von diesem Mittel ausgesandte Strahlung stromabwärts von der Impfstelle registriert wird, dadurch gekennzeichnet, daß dem strömenden radioaktiv geimpften Medium zunächst eine mit konstanter Rate entzogene Probe entnommen wird, / und zwar während einer Zeitdauer T, die die Zeit zum Passieren des eingeführten radioaktiven Mittels an der Entnahmestelle einschließt, welche so weit stromabwärts gewählt wird, daß eine gleichmäßige Verteilung des Mittels über den Leitungsquerschnitt gewährleistet ist, und daß

,anschließend die Impulszahl R pro Zeiteinheit der so entnommenen ruhenden Probe in einem

- Zählrohr bestimmt und die Strömungsstärke aus den Werten für Α,,Τ, R und einer die Zählfähigkeit des zur Bestimmung von R verwendeten .Radioaktivitätszählers angebenden Konstanten F, / die ausgedrückt wird durch die Zahl der Impulse je Zeiteinheit je Millicurie je Volumeinheit, berechnet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- \: zeichnet, daß die Zahl R an einer Probe bestimmt

wird, die sich aus mehreren Einzelproben zusa'mv mensetzt, welche während der Zeitdauer Γ in

gleichbleibenden zeitlichen Abständen auf dem

- strömenden Mittel gezogen werden.