DE1539628A1

DE1539628A1 - Neutronendetektor

Info

Publication number: DE1539628A1
Application number: DE19661539628
Authority: DE
Inventors: Andersson Dr Karl Oeste Ingvar
Original assignee: ATOMENERGIE AB
Current assignee: ATOMENERGIE AB
Priority date: 1965-02-08
Filing date: 1966-02-02
Publication date: 1969-08-28
Also published as: GB1095072A; US3400289A

Description

Neutronendetektor Priorität: 1587/65 vom 8. Februar 1965 in Schweden Die Erfindung betriff-t einen Neutronendetektor zur Messung von Neutronenflussdichten durch die Verwendung von P-Strom.
Zur Messung des Neutronenflusses innerhalb von Kernreaktoren ist es bekannt, Detektoren zu benutzen, die einen ß-Stromemitter aufweisen, d.h. ein Element, das bei Bestrahlung mit Neutronen in eine Substanz umgewandelt wird, Ir durch Abgabe von ß-Strahlung zerfällt, und ausserdem einen Sammler und eine Isolierung zwischen dem Emitter und dem Sammler (Kollektor) aufweisen, wobei die ß-Strahlung ein elektrisches Potential zwischen dem Emitter und dem Kollektor erzeugt. Durch Anschluss eines Strommessinstrumentes an den Emitter und den Kollektor kann direkt ein Strom gemessen werden, der propor-tional ist der Neutronenflussdichte. Jedoch haben diese bekannten Detektoren gewise Nachteile insofern, als sie eine verhältnismässig geringe Empfindlichkeit und ein verhältnismässig geringes Verhältnis der Empfindlichkeiten auf Neutronenfluss und auf t-Strahlung haben. Da im Reak-torkern und in dessen Umgebung eine verhältnismässig intensive strahlung vorhanden ist, ist zur Bestimmung der Stärke der Neutronenflussdichten an unterschiedlichen Stellen des Reaktors während dessen Betrieb ein möglichst hohen Verhältnis zwischen diesen Empfindlichkeiten wänschenswert.
Gemäss der Erfindung hat sich nun gezeigt, dass die vorstehend geschilderten Nachteile in starkem Masse vermieden werden können mit einem Neutronendetektor der geschilderten Bauweise, bei dem die Menge des Isolierstoffes 70 bis 140 mg/cm2 beträgt. Mit einem gegebenen Isoliermaterial ergibt sich die Isolationsdicke in Zentimetern dadurch, dass man die Isolationsstoffmenge in mg/cm2 durch die Dich-te des in Frage stehenden Materials in mg/cm3 dividiert.
Der Emitter ist bevorzugterweise Rhodium, Silber oder Vanadium, und der Isolator kann aus A1203, Be2O3 oder MgO bestehen. Gemäss einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Emitter ein Vanadiumdraht, der einen Durchmesser von 2 mm hat und von einem Isolator als A1203 umgeben ist, dessen Dicke 0,25 mm beträgt, und der seinerseits von einem Sammler aus rostfreiem Stahl mit einer Dicke von 0,25 mm umgeben ist.
Nachstehend wird die Erfindung näher erläutert und beschrieben anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels, das in der Zeichung dargestellt ist. Die Zeichnung zeigt einen axialen Schnitt durch einen Neutronendetektor gemäss der Erfindurg.
Der in der Zeichnung dargestellte, insgesamt mit 1 bezeichnete Neutronendetektor weist einen Emitter 3 auf, der aus einem 2 mm dicken Vanadiumdraht besteht, der von einem Isolator 5 umgeben ist, der aus A120) besteht und eine Dicke von 0,25 mm hat, Dieser Isolator 5 ist seinerumseits von einem Kollektor 7 geben, der aus einer 0, 25 mm dicken Hülse aus rostfreiem Stahl besteht. Die llttlse 7 ist am einen Ende durch eine durch Schweissen befestigte Stirnwand 9 verschlossen.
Am anderen Ende der Detektroeinheit 1 ist ein koaxiales Kabel 11 angeschlossen, das eine äussere Ummantelung 13. aus 11lnconel" (vgl. Chemie-Lexikon von Römpp, 5. Auflage, Seite 2299, rechte Spalte) aufweist, die ein Isoliermaterial 15 aus Al2O3 umgibt, das zwei gegenseitig isolierte Leitungen 17, 19 enthält, wovon die Leitung 17 durch Verlötung mit dem Emitter 3 verbunden ist. Das koaxiale Kabel 11 ist mit der Hülse 7 des Kollektors über eine Hülse 29 verbunden, die das Kabel 11 umgibt und in die Hülse 7 eingesetzt ist, und zwar ist die Hülse 23 durch Verlötung oder Verschweissung befestigt. An seinem anderen Ende ist das Kabel 11 mit einem (nicht dargestellten) Messinstrument zur Messung der Stromstärke verbunden.
Die Arbeitsweise des Detektors ist kurz gesagt folgendermassen: Der Vanadiumdraht enthält zum grösseren Teil das Isotop V51, das bei Neutronenbestrahlung das Isotop V52 ergibt. Dieses Isotop zerfällt mit einer Halbwertzeit von 3,76 Minuten unter Abgabe von ß-Strahlung. Derjenige Bruchteil der ß-Strahlung, der den Kollektor erreicht oder durch diesen hindurchgeht, bewirkt die Entstehung eines elektrischen Stroms, der direkt abgelesen werden kann und der ein Mass für die Neutronenflussdichte ist, wobei die Stromdichte proportional der Neutronenflussdichte ist.
Wie bereits oben erwähnt, ist das koaxiale Kabel 11 nit zwei innen liegenden Leitungen versehen, von denen nur sine mit dem Emitter verbunden ist. Infolge der t-Strahlung wenden Ströme in diesen Leitungen induziert, die jedoch einander entgegengesetzt sind, so dass ihre Wirkung eliminiert wird.
Die Erfindung ist natürlich nicht auf das beschrieszene Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern es ist eine Vielzahl von Ausführungen möglich. Die Materialien der verschiedenen Teile des Detektors können abgewandelt werden, und anstelle der beschriebenen koaxialen Anordnung der Detektorteile kann auch eine plattenförmige Anordnung gewählt werden, bei der die einzelnen Teile in Plattenform angeordnet sind in der Reihenfolge Emitter-Isolator-Kollektor-Isolator-Emitter-Isolator-Kollektor etc. Die Lage des Emitters und des Kollektors kann auch vertauscht werden, wobei die innere Elektrode negativ geladen ist.

Claims

Patentansprüche 1. Neutronendetektor zur Messung von Neutronenflussdichten, gekennzeichnet durch einen Emitter, der bei Neutronenbestrahlung eine radioaktive Substanz erzeugt, die unter Abgabe von ß-Strahlung zerfallt, einen Kollektor und einen Isolator in einer Menge von 70 bis 140 mg/cm2 zwischen dem Emitter und dem Kollektor, wobei die ß-Strahlung ein elektrisches Potential zwischen dem Emitter und dem Kollektor erzeugt.
2. Neutronendetektor nach Anspruch 1, dadurchgekennzeichnet, dass der Emitter aus Rhodium, Silber oder Vanadium besteht,
3. Neutronendetektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolator aus Al203, Be203 oder MgO besteht.
4. Neutronendetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Emitter aus einem Vanadiumdraht besteht, der einen Durchmesser von 2 mm hat, und der von einem Isolator aus Al203 in einer Dicke von 0,25 mm umgeben ist, der seinerseits von einem Kollektor aus rostfreiem Stahl mit einer Dicke von 0,25 mm umgeben ist.

L e e r s e i t e