DE1598262A1

DE1598262A1 - Einrichtung zur Spektrometrie der paramagnetischen elektronischen Resonanz in Verbindung mit Kernreaktoren

Info

Publication number: DE1598262A1
Application number: DE19661598262
Authority: DE
Inventors: Daniel Galland; Christian Santier; Pierre Servoz-Gavin; Michel Soutif
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1963-10-22
Filing date: 1966-05-05
Publication date: 1970-04-23
Also published as: FR87843E; ES344699A2; GB1072667A; LU51033A1; LU47152A1; CH437859A; BE680102A; BE654074A; ES326468A2; DE1648864A1; FR91472E; CH473388A; BE702704A; DE1498673A1; NL6412316A; GB1152779A; CH478409A; US3551792A; GB1058562A; NL6606120A

Description

Einrichtung zur Spektrometrie der paramagnetischenelektronischen Resonanz in Verbindung mit Kernreaktoren Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Spektrometrie der paramagnetischen-elektronischen Resonanz in Verbindung mit Kernreaktoren, gemäß DBP ... (Anmeldung C 54 171 Mob/42 1 vom 22.10.1964).
Ein Spektrometer dieser Art dient zur Feststellung der durch Bestrahlung in Feststoffproben, flüssigen oder gasförmigen Proben hervorgerufenen Schäden. Ein Hauptanwendungsgebiet besteht in der Untersuchung von Schäden die in einer Probe hervorgerufen werden, die in der Nähe eines Reaktorkernes in einem tangentialen Kanal angeordnet und der Wirkung eines intensiven Stromes schneller Neutronen ausgesetzt ist. Die Vorrichtung enthält eine Kühlemrichtung, ein Spektrometer und eine Einrichtung zur elektrischen Energiezufuhr, die über einen Meßstab mit einem Kühlkreis, einem die zu untersuchende Probe enthaltenden Hohlraumresonator und einem Elektromagneten verbunden sind, der ein stabiles, homogenes Magnetfeld gleichbleibender Richtung erzeugt, dem die Probe ausgesetzt ist.
Die Erfindung betrifft eine Verbesserung dieses Spektrometers, durch die seine Verwendung bei reiner y-Strahlung möglich ist. Hierdurch ist es möglich, die durch eine t-Strahlung in einer im höheren Resonator angeordneten Feststoff-, flüssigen oder gasförmigen Probe hervorgerufenen Schäden im einzelnen zu untersuchen.
Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß die KEhleinrichtung, das Spektrometer und die Einrichtung zur elektrischen Energiezufuhr mit dem Kühlkreis, dem Elektromagneten und dem Hohlraumresonator durch eine Stange verbunden sind, die einen den Elektromagneten tragenden feststehenden Teil und einen darin geschützt angeordneten beweglichen Teil enthält, der den Hohlraumresonator sowie den Zuführungswellenleiter trägt.
Der feste Teil der Stange enthält ein Kalorimeter, das zur Messung des t-Strahlenflusses dient, dem die Probe ausgesetzt ist. Der feste Teil enthält einen dichten Mantel, in dem ein konzentrisches Führungsrohr für den beweglichen Teil untergebracht ist. Dieser bewegliche Teil enthält einen Mantel, dessen Form der des FUhrungsrohres des festen Teiles angepaßt ist.
Um eine Übertragung von t-Strahlen durch den zum Hohlraumresonator führenden Wellenleiter zu verhindern, enthält dieser Wellenleiter zwei lange, parallel zueinander gefUhrte, geradlinige Abschnitte sowie einen gegenüber der Richtung dieser beiden Abschnitte stark geneigten Verbindungsabsohnitt.
Der Mantel des festen Teiles sowie der Mantel des beweglichen Teiles sind teilweise mit Bleisehrot geflillt, wobei diese beiden mit Bleischrot gefüllten Räume miteinander sowie mit dem vom Wellenleiter gebildeten Absatz derart zusammenwirken, daß ein biologischer Schutz gebildet wird.
Zahlreiche Elemente der erfindungsgemäßen Einrichtung (insbesondere Slektromagnet, Ktlhlkreis, Vorrichtung zur Stromversorgung des Elektromagneten, Spektrometer) entsprechen der Ausführung gemäß der Hauptanmeldung. Die vorliegende Zusatzanmeldung betrifft im wesentlichen nur die Ausbildung der Meßstange, die den Elektromagnet und den Hohlraumresonater, mit der Probe trägt.
Einzelheiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschrelbung eines in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispieles hervor. Es zeigen: Fig. 1 einen Schnitt durch die ganze Stange mit ihrer auf dem Boden des Wasserbeckens ruhenden Halterung; Fig. 2 eine Aufsicht äuf die Einrichtung gemäß Fig. 1; Fig'; 5 einen Axialschnitt durch den festen4Teil der Stange; Fig. 4 einen Axialschnitt durch den beweglichen Teil der Stange, wobei der untere Bereich im vergrößerten Maßstab veranschaulicht ist; Fig. 5 einen Querscnitt durch die ganze Stange.
Das Spektrometer, bei dem der Meßstab A der Fig. 1 benutzt wird, dient zur Untersuchung der allein durch t-Strahlen erzeugten Fehler und freien Stämme. Die Quelle B wird hier durch sechs Uranstäbe 2 gebildet, die zuvor in einem Reaktor verwendet wurden und in das Wasser eines Beckens C eingetaucht sind.
Die sechs Stäbe, die die Strahlungsquelle bilden, stützen sich in Gruppen von je drei Stäben auf zwei hörnohenförmigen Halterungen 4 und 6 ("Halbschalen") ab. Diese Halterungen 4 und 6 sind an den Enden von zwei Armen 8 und 10 (Fig. 2) befestigt, die um zwei Achsen 12, 14 drehbeweglich sind, um auf diese Weise das Auseinanderbauen der Strahlungsquelle zu vereinfachen. Die ganze Anordnung sitzt auf der oberen Fläche 16 eines Hockers 18, der sich am Boden des Beckens C abstützt. Die Uranstäbe 2 befinden sich 3,50 m unter der Wasseroberfläche.
Der Meßstab A enthält einen festen Teil 20 und einen herausziehbaren beweglichen Teil 22. Der feste Teil 20 wird in der richtigen Lage durch eine Halterung 26 gehalten, die am Rand des Beckens abgestützt ist. Der feste Teil 20, der den Kreis für die Kühlung der Probe enthält, ist über Kühlmittel-Zuflußleitungen und Abflußleitungen 28 mit einer Kühleinrichtung verbunden.
Der bewegliche Teil 22 enthält den Resonanzhohlraum und sein langes ZuSührungsrohrstUck, das mit dem Spektrometer über einen weiteren Wellenleiter 24 verbunden ist.
Anhand der Fig. 3, 4 und 5 seien die Einzelheiten des festen und beweglichen Teiles der Meßstange näher erläutert.
Der feste Teil 20, der dicht sein muß, wird von miteinander verbundenen äußeren Elementen 30a, 30b, 3oc und einem Führungsrohr 2 gebildet, das vom beweglichen Teil 22 durchsetzt wird.
Die Hauptelemente, die der feste Teil 20 aufweist, sind der Elektromagnet 34 (der dem in der Hauptanmeldung beschriebenen Magneten ähnlich ist), ferner ein Kalorimeter 36, 38 zur Messung des W-Strahlenflusses, dem die Probe ausgesetzt ist, weiterhin ein Kühlkreis sowie ein Thermoelement 42, das die Messung der Temperatur der Probe gestattet.
Der feste Teil 20 enthält ferner alle Verbindungselemente zwischen den äußeren Einrichtungen der Meßstange und den in der Meßstange untergebrachten Elementen, d.h. die Rohrleitungen 44 zur Zuführung und Abführung des Kühlmittels (Fig. 5), die elektrischen Leitungen 46 zur Stromversorgung des Elektromagneten 34 sowie die mit dem ThermoeLement 42 verbundenen Drähte 47.
Im oberen Teil der Schnittansicht des festen Teiles 20 der Meßstange (Fig. 3 links) erkennt man nur ein einziges Rohr des Kühlmittelkreises, da sich die Achsen der beiden Rohre in einer Ebene befinden, die senkrecht zur Zeichenebene liegt.
Im Innern der Rohre 3Oa und 3Ob (unterer Teil des oberen Jereiches des festen Teiles 20 der Meßstange sowie oberer Teil des unteren Bereiches dieses festen Teiles) befinden sich die Achsen der Rohre 44 in der Zeichenebene. Der Ubergang der Rohre 44 von der einen in die andere Lage erfolgt auf der Höhe der Erweiterung des Führungsrohres 32 und ist in der Zeichnung nicht sichtbar.
Der bewegliche Teil 22, der in die zentrale Öffnung des festen Teiles 20 eingreift, enthält im wesentlichen den Resonanzhohlraum 48 (Fig. 4) zur Aufnahme der zu untersuchenden Probe 52> die von einer Halterung 54 getragen wird. Weiterhin enthält der bewegliche Teil einen Wellenleiter 50 sowie einen äußeren Mantel 56 mit rechteckigem Querschnitt, der den geradlinigen Anfangsteil des Wellenleiters 50 sowie das gegenüber den anderen Stücken geneigte zweite Wellenleiterstück umgibt.
Der diesen gebogenen Teil des Wellenleiters umgebende Teil des Mantels 56 ist mit Bleischrot gefüllt und bildet - wie bereits erläutert - zusammen mit diesem abgebogenen Abschnitt sowie einem Teil des oberen Elementes des feststehenden Teiles 20 einen biologischen Schutz.
Der Beginn des letzten geradlinigen Abschnittes des Wellenleiters ist durch ein Rohr 58 verstärkt. Der untere Abschnitt des Wellenleiters enthält zwei Stücke, die über eine Verbindung 60 miteinander verbunden sind, die ein Ausbauen des Hohlraumes ermöglicht. Ein Kupplungselement 62 verbindet den letzten Abschnitt des Wellenleiters mit dem Wohlraum, der einen konischen Boden 64 aufweist.
Die für den Betrieb des Spektrometers erforderlichen Arbeitsgänge entsprechen der Beschreibung gemäß der Hauptanmeldung, ausgenommen, was das Wechseln der Probe anbelangt. Die einzelnen Phasen dieses letzten Arbeitsganges sind folgendermaßen: - Entfernen der Uranstäbe 2 (Fig. 1, 3) zur Beseitigung des a-Strahlenflusses, der sonst das zentrale Rohr des festen Teiles der Meßstange durchsetzen würde, - Trennen der Abschnitte 24 und 50 des Wellenleiters (Fig. 4), - Anheben des beweglichen Teiles 22 der Meßstange mittels eines Laufkranes, in, dem dieser bewegliche Teil von einem Haken erfaßt wird, der in einen Durchbruch 66 eingreift, anschließend vollständiges Herausziehen des beweglichen Teiles (Fig. 1), - Abbauen des die Probe enthaltenden Hohlraumes 48 (Fig. 4) durch offenen der Verbindung 60, - Wiederanbauen eines mit einer neuen Probe versehenen neuen ,Hohlraumes, wobei die letzteren Elemente schon entsprechend vorbereitet sind, soh3i,ealiah Wiederzusammenbau in umgekehrter Reihenfolge.
Das erfindungsgemäße Spektrometer ist im allgemeinen im Wasserbecken eines Reaktors angeordnet; als Strahlungsquelle können ohne weiteres Reaktorstäbe benutzt werden. Selbstverständlich kann die Einrichtung auch in irgendeinem anderen Wasserbecken benutzt werden.

Claims

Patentansprüche 1. Einrichtung zur Spektrometrie der paramagnetischen-elektronischen Resonanz zur Feststellung der durch Bestrahlung in einer in der Nähe einer eingetauchten Strahlungsquelle angeordneten Feststoffprobe entstandenen Schäden, mit einer Kühleinrichtung> einem Spektrometer und einer Einrichtung zur elektrischen Energiezufuhr, wobei diese Elemente durch eine Meßstange mit einem Kühlkreis, einem die zu untersuchende Probe enthaltenden Hohlraumresonator und einem Elektromagneten verbunden sind, der ein stabiles, homogenes Magnetfeld gleichbleibender Richtung erzeugt, dem die Probe ausgesetzt ist, gemäß DBP ... (Anmeldung C 34 171 IXb/42 1 vom 22.10.1964), d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Kühleinrichtung, das Spektrometer und die Einrichtung zur elektrischen Energiezufuhr mit dem Kühlkreis, dem Elektromagneten (34) und dem Hohlraumresonator (48) durch eine Stange (A) verbunden sind, die einen den Elektromagneten tragenden feststehenden Teil (20) und einen darin geschützt angeordneten beweglichen Teil (22) enthält, der den Hohlraumresonator (48) sowie den Zuführungswellenleiter (so) trägt.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der feste Teil (20) der Stange (A) ein Kalorimeter (36, 38) zur Messung des T-Strahlenflusses enthält, dem die Probe (52) ausgesetzt ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, daduroh gekennzeichnet, daß der dichte Mantel (30a,30b,30o) des festen Teiles (20) der Stange (A) teilweise mit Bleischrot gefüllt ist, das als biologischer Teilschutz wirkt.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der feste Teil (20) der Stange (A) in einem dichten Mantel ein konzentrisch angeordnetes Führungsrohr (32) für den beweglichen Teil (22) enthält.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zum Hohlraumresonator (48) führende Wellenleiter (50) zwei lange, parallel verlaufende geradlinige Abschnitte und einen gegenüber der Richtung dieser beiden genannten Abschnitte geprägten Verbindungsabschnitt aufweist.
6. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Teil (22) der Stange (A) einen Mantel (56,58) enthält, der dem des Fuhrungsrohres des festen Teiles angepaßt ist und der teilweise mit Bleischrot gefüllt ist, so daß ein biologischer Schutz gebildet wird, der mit dem des festen Teiles sowie mit dem schräg verlaufenden Abschnitt des Wellenleiters zusammenwirkt.
7. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der am beweglichen Teil (22) der Stange (A) angebrachte Rohlraumresonator (48) lösbar ist.