DE1903599U - DEVICE FOR MEASURING THE ENERGY OF NUCLEAR RADIATION. - Google Patents
DEVICE FOR MEASURING THE ENERGY OF NUCLEAR RADIATION.Info
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Description
Die Neuerung "betrifft ganz allgemein Geräte zum Messen der Energie einer Kernstrahlung od.dgl., insbesondere zum Eintauchen in eine .Umgebung mit bestimmter Temperatur, beispielsweise in das Reflektor- oder Moäeratormittel, wie Wasser, schweres Wasser, organische Flüssigkeiten usw.s eines Kernreaktors, vorgesehene Geräte.The innovation "relates generally to devices for measuring the energy of a nuclear radiation or the like, in particular for immersion in an environment with a certain temperature, for example in the reflector or Moäeratormittel, such as water, heavy water, organic liquids, etc. s of a nuclear reactor , intended devices.
Ziel der !Teuerung ist es, diese Geräte einfacher und wirksamer zu gestalten als bisher.The aim of the increase in prices is to make these devices simpler and more effective than before.
Sie besteht im wesentlichen darin, daß man die Geräte in Form eines Kalorimeters mit Warm- und Kaltlötstelle herstellt, das eine auf die Temperatur der Umgebung, die die der Kaltlötstelle ist, gebrachte Kammer enthält, in der mindestens eine sich unter Einwirkung der Strahlung zu erwärmen geeignete und mit der Warmlötstelle in Berührung stehende Masse angebracht ist, wobei das Ganze an eine Messvorrichtung angeschlossen ist, die eine dem Temperaturunterschied zwischenIt essentially consists in producing the devices in the form of a calorimeter with a hot and cold solder joint, the one brought to the temperature of the environment, which is that of the cold solder joint, contains, in which at least one that can be heated under the action of radiation and that is in contact with the hot solder joint Ground is attached, the whole thing being connected to a measuring device that measures the temperature difference between
2 -2 -
df en Lötstellen entsprechende und der Strahlungsenergie direkt proportionale Spannung anzeigt.df en solder joints and the radiation energy directly displays proportional voltage.
Sie bestellt außer dieser Hauptanordnung aus bestimmten anderen Anordnungen, die vorzugsweise zur gleichen Zeit genutzt werden können und nachstehend noch ausdrücklich erörtert werden.In addition to this main arrangement, she orders from certain other arrangements, preferably at the same time can be used and are explicitly discussed below.
Die Neuerung betrifft im einzelnen bestimmte Anwendungsarten (insbesondere die, bei der man die Energie einer Kernstrahlung mißt) sowie bestimmte Ausführungsarten dieser Anordnungen, wobei sie ganz besonders, und zwar als neues industrielles Erzeugnis, Geräte der betreffenden Art bei Anwendung dieser gleichen Anordnungen sowie die für ihre Herstellung notwendigen besonderen Teile und entsprechende Geräte enthaltende Anlagen oder Einrichtungen betrifft.The innovation relates to certain types of application (in particular those in which one uses the energy of a Measures nuclear radiation) as well as certain types of construction of these arrangements, with them being very special, namely as a new industrial product, devices of the concerned Kind when using these same arrangements as well as the special parts necessary for their manufacture and corresponding Applies to systems or facilities containing devices.
Die Neuerung wird nachstehend anhand der beigefügten, beispielsweise jedoch nicht beschränkend eine Ausführungsform der Neuerung darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es ζ e ig en:The innovation is shown below with reference to the attached, for example but not by way of limitation the drawing illustrating the innovation explained in more detail. It own:
Pig. 1 einen schematischen Schnitt durch den wesentlichen Teil eines Wärmemeßgerätes (Kalorimeters) zur Messung der Energie einer Kernstrahlung gemäß der Erfindung undPig. 1 shows a schematic section through the essential part of a heat measuring device (calorimeter) for Measurement of the energy of a nuclear radiation according to the invention and
Fig. 2 eine schematische Ansicht des gesamten Gerätes.Fig. 2 is a schematic view of the entire device.
leuerungsgemäß und insbesondere gemäß ihren Anwendungsarten sowie den Ausführungsformen ihrer verschiedenen Teile, denen man den Vorzug geben sollte, beispielsweise zur Herstellung eines Gerätes, das, indem sein empfindliches Element in eine einer Kernstrahlung ausgesetzte Umgebung, d.h. beispielsweise in den Reflektor eines Tankreaktors eingetaucht ist, eine Anzeige der Energie der Strahlung liefern kann, verfährt man wie folgt oder entsprechend.according to taxation and especially according to their types of application as well as the embodiments of its various parts, which should be given preference, for example for the manufacture of a device that, by adding its sensitive element in an environment exposed to nuclear radiation, e.g. immersed in the reflector of a tank reactor can provide an indication of the energy of the radiation, one proceeds as follows or correspondingly.
Man stellt dieses Gerät in Form eines Kalorimeters mit Warm- und Kaltlötstelle her, das so eingerichtet ist, daß, wenn sein empfindliches Element in diese Umgebung eingetaucht ist, die Kaltlötstelle die Temperatur dieser Umgebung annehmen kann, während die Warmlötstelle die Temperatur eines im Inneren des Elements vorgesehenen und sich unter Einwirkung der Strahlung zu erwärmen geeigneten Kerns annimmt.This device is presented in the form of a calorimeter with warm and cold solder joint arranged so that when its sensitive element is immersed in this environment is, the cold solder joint can assume the temperature of this environment, while the hot solder joint the temperature of a provided inside the element and adopts a suitable core to be heated under the action of the radiation.
Das zu bildende empfindliche Element enthält im wesentlichen beispielsweise:The sensitive element to be formed essentially contains, for example:
- ein Metallgehäuse oder einen Metallzylinder 1 mit dünner- A metal case or a metal cylinder 1 with thinner
Wand, damit die Umgebungstemperatur mit einem Minimum an Wärmeträgheit erreicht werden kann, wobei das Gehäuse an -eisfinen Enden durch Stopfen verschlossen werden kann und das Ganze, d.h. das Gehäuse 1 und die Stopfen 2,3, zweckmäßigerweise aus rostfreiem Stahl hergestellt ist,Wall, so that the ambient temperature can be reached with a minimum of thermal inertia, with the housing at -eisfinen Ends can be closed by plugs and the whole, i.e. the housing 1 and the plugs 2,3, expediently is made of stainless steel,
- einen beispielsweise zylindrischen Kern 4 aus einem Material, das sich unter Einwirkung der betreffenden Strahlung erwärmen kann, beispielsweise aus Graphit oder einem der an anderer Stelle (entsprechend der Art der Strahlung) angegebenen Materialien und die Warm- und Kaltlötstellen, die man in jeder beliebigen geeigneten Art (beispielsweise aus "Ohromel-Alumel") herstellen kann und die man zweckmäßigerweise als zwei Warmlötstellen SCL SC2 jeweils an den Enden des Kerns 4 und zwei, beispielsweise auf der Außenseite des Zylinders 1 vorgesehene, Kaltlötstellen Si1., SP2 vorsieht.- A cylindrical core 4, for example, made of a material that can heat up under the action of the radiation in question, for example graphite or one of the materials specified elsewhere (depending on the type of radiation) and the hot and cold soldering points that can be used in any suitable type (for example from "Ohromel-Alumel") and which is expediently provided as two hot solder points SCL SC 2 each at the ends of the core 4 and two cold solder points Si 1 , SP 2 provided, for example, on the outside of the cylinder 1 .
Die Drähte dieser Lötstellen sind gemäß einer bei den im Handel unter der Bezeichnung "Thermocoax" geläufigen Geräten bekannten Anordnung zweekmäßigerweise in Hüllen aus rostfreiem Stahl angebracht, wobei die Drähte aus "Chromel" und aus "Alumel" (oder sonstigen Legierungen) mittels Magnesiumoxyd isoliert und geschützt sind. Diese Hüllen sind in der Zeichnung bei 5-j 52 für die Warmlötstellen und bei 6-, 6 für die Kaltlötstellen schematisch dargestellt.The wires of these soldering points are attached in accordance with an arrangement known in the trade under the name "Thermocoax" known devices in stainless steel sheaths, the wires made of "Chromel" and "Alumel" (or other alloys) insulated by means of magnesium oxide and are protected. These sheaths are shown schematically in the drawing at 5-j 5 2 for the hot solder points and at 6, 6 for the cold solder points.
Der Vorteil dieser Hüllen im vorliegenden Falle besteht darin,-daß sie sich, insbesondere zum Ermöglichen des abgedichteten Hindurehführens durch die Stopfen 2,3» mittels Silberschweissung oder -lötung leicht verschweißen lassen, ^ie Stopfen selbst werden nach ihrer Anbringung in einer Argonatmosphäre ohne Auftragen von Metall mit dem Zylinder 1 verschweißt, so daß eine gute Abdichtung gewährleistet ist*The advantage of these casings in the present case is that -that they themselves, in particular to enable the sealed Hindu leading through the plugs 2, 3 »by means of silver welding or soldering can be easily welded, ie plugs themselves are welded to the cylinder 1 after their attachment in an argon atmosphere without the application of metal, see above that a good seal is guaranteed *
— 5 *-> - 5 * ->
Außerhalb des Zylinders, beispielsweise 1,5m von ihm entfernt, in einer Zone mit weniger intensivem Fluß, erfolgt die Verbindung mit den Kupferdrähten im Inneren einen gegossenen Gehäuses (beispielsweise aus "Araldite", einem Epoxyharz), wie in Fig. 2 bei 7 dargestellt. Auf der linken Seite sieht man die beiden ""nschlüsse 8, an die die sich aus den beiden Lötstellen SC1, SF1 ergebende Spannung angelegt wird, und rechts die den beiden Lötstellen SCp, SFp entsprechenden beiden Anschlüsse 9, während 10 einen gemeinsamen Massenanschluß darstellt«Outside the cylinder, for example 1.5 m away from it, in a zone with less intense flow, the connection with the copper wires takes place inside a cast housing (for example made of "Araldite", an epoxy resin), as shown in FIG. 2 at 7 . On the left side you can see the two "" connections 8 to which the voltage resulting from the two solder points SC 1 , SF 1 is applied, and on the right the two connections 9 corresponding to the two solder points SCp, SFp, while 10 a common ground connection represents «
Sämtliche Ausgangsdrähte werden in einer Hülle 11 zu einem Ablesegerät 12, beispielsweise von der Bauart mit üblichen Thermoelementen, geführt, das zum Ermöglichen einer Aufzeichnung der Veränderung der gemessenen Größe als Funktion der Zeit, beispielsweise auf einem Streifen 13, vervollständigt werden kenn.All output wires become one in a sheath 11 Reading device 12, e.g. will know
Das vorstehend beschriebene Gerät arbeitet wie folgt:The device described above works as follows:
Der beispielsweise aus Graphit bestehende Kern 4- erwärmt sich unter Einwirkung der Kernstrahlung. Der Wärmeaustausch zwischen dem Kern und der Umgebung, d.h. dem Zylinder 1, erfolgt fast ausschließlich mittels Wärmeleitung und Konvektion in der Luft und über die Drähte des Thermoelements. Der Temperaturunterschied zwischen Kern und Umgebung liegt beispielsweise nur in der Größenordnung von 50 C, so daß die Strahlungsverluste vernachlässigt werden können.The core 4, which consists for example of graphite, heats up under the action of the nuclear radiation. The heat exchange between the core and the environment, i.e. the cylinder 1, takes place almost exclusively by means of heat conduction and convection in the air and over the wires of the thermocouple. The temperature difference between the core and the environment is for example only in the order of 50 C, so that the radiation losses can be neglected.
Wenn man außerdem die Wärmeträgheit des Mantels oder Zylinders 1, die aufgrund der geringen Dicke der Wand gering ist, vernachlässigt, kann man aus dem Temperaturunterschied t zwischen Kern und Umgebung (durch das Gerät 12 gemessene Temperatur) den Wert der durch die Kernstrahlung freiwerdenden spezifischen Energie ableiten.If one also considers the thermal inertia of the jacket or cylinder 1, which is small due to the small thickness of the wall, neglected, one can use the temperature difference t between the core and the environment (measured by the device 12 Temperature) derive the value of the specific energy released by the nuclear radiation.
Es ergibt sich die nachstehende Formel: ρ = 4,18 C t The following formula results: ρ = 4.18 C t
In dieser Formel ist:In this formula:
ρ = die in dem Kern je Gramm Graphit (bei Annahme der Ver*- wendung von Graphit) freiwerdende spezifische Energie,ρ = the specific energy released in the core per gram of graphite (assuming the use of graphite),
t = der zwischen den Warmlötstellen und den Kaltlötstellen gemessene Temperaturunterschied,t = the temperature difference measured between the hot solder joints and the cold solder joints,
C = die spezifische Wärme des Graphits in Kalorien je Gramm und je 0C undC = the specific heat of the graphite in calories per gram and per 0 C and
T = die in Sekunden ausgedrückte Pseudo-Periode des Erkaltungsexponenten des Kalorimeters.T = the pseudo-period of the cooling exponent expressed in seconds of the calorimeter.
Eines der Hauptvorteile dieses Gerätes ist die Möglichkeit, die spezifische Energie infolge der Strahlung über einen langen Zeitabschnitt aufzuzeichnen.One of the main advantages of this device is the possibility of using the specific energy as a result of the radiation record a long period of time.
Dabei erhält man Kurven, wie die in Pig, 2 bei C schematisch, dargestellte.This gives curves like those in Pig, 2 at C schematically, shown.
Außerdem kann man, indem man für einen gegebenen Zeitabschnitt den Verlauf dieser Kurve bestimmt, die während dieses Zeitabschnittes freigesetzte Energie integrieren.In addition, by determining the course of this curve for a given period of time, which during this Integrate the released energy.
Diese Integration kann durch Flächenmessung an einer wie vorstehend erörterten Kurve oder mit Hilfe eines jeden anderen geeigneten Mittels erfolgen. Das Messgerät 12 kann insbesondere ein elektronisches Integriergerät sein, das also ein wirklicher Energiezähler ist, der, ohne den Weg über eine Kurve C zu nehmen, den Wert der freigesetzten Energie unmittelbar anzeigt.This integration can be achieved by measuring the area on a like curve discussed above or by any other suitable means. The measuring device 12 can in particular be an electronic integrating device, which is a real energy meter that, without the way Taking over a curve C immediately indicates the value of the energy released.
Bei einer anderen Anwendung kann man auch die Dosisintensität in physikalischen Roentgen-Äquivalenten pro Stunde (reps/Std.), 'und zwar unter Verwendung der energetischen Äquivalenzen des rep in Wasser errechnen.With another application you can also adjust the dose intensity in physical Roentgen equivalents per hour (reps / hour), using the energetic Calculate equivalences of the rep in water.
Es sei bemerkt, daß sich, insbesondere bei einem Kernreaktor, die Art und die Intensität der Strahlungen entsprechend der Stelle, an der man das Kalorimeter im Inneren des Reaktors anordnet, verändern, so daß man dies bei der Wahl des zum Bilden des Kerns vorgesehenen Materials berücksichtigen muß. Diesbezüglich ist bekannt, daß, wenn Graphit für alle Arten von Strahlungen empfindlich ist, Blei und Wismut es für Gammastrahlen ebenfalls sind, während PoIy-It should be noted that, especially in the case of a nuclear reactor, the type and intensity of the radiation are corresponding the place where you place the calorimeter inside the reactor, change so that you can do this at the Must take into account the choice of material to be used to form the core. In this regard, it is known that when graphite is sensitive to all kinds of radiation, lead and bismuth are also sensitive to gamma rays, while poly-
äthylen oder !Polystyrol für die Summe aus schnellen Neutronen plus Gammastrahlung empfindlich sind.ethylene or! polystyrene for the sum of fast neutrons plus gamma radiation are sensitive.
Es versteht sich also, daß, wenn man an einer bestimmten Stelle aufeinanderfolgende Messungen mit verschiedenen Kernen vornimmt, man auf diese Weise die jeder Art von Strahlung entsprechende Energie messen kann«So it goes without saying that when you look at a particular Make successive measurements with different cores, one in this way making each type of Can measure energy corresponding to radiation "
In einem Kernreaktor und an einer bestimmten Stelle kann man also entsprechend der Art des für den Kern gewählten Materials die aus sämtlichen verschiedenen Arten von Strahlung stammende Energie oder die aus einer oder mehreren bestimmten Arten .stammende Energie messen.So in a nuclear reactor and at a specific location one can choose according to the type of core chosen for the core Materials, the energy derived from all different types of radiation, or from one or more measure the energy generated by certain species.
Außerdem sei noch bemerkt, daß bei dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Warmlötstellen und zwei Kaltlötstellen verwendet wurden, was aufgrund der Symmetrie*der Warm— oder Kaltlötstellen untereinander zu einer zweckmäßigen Vorrichtung führt. Jedoch kann man auch, und zwar ist dies voll durchführbar, eine oder mehrere entweder Warm- oder Kaltlötstellen vorsehen, wobei die Anzahl der Warmlötstellen nicht unbedingt gleich der Anzahl der Kaltlötstellen sein muß. Mit anderen Worten besitzt das Gerät nach der !Teuerung mindestens eine Warmlötstelle und mindestens eine Kaltlötstelle.It should also be noted that in the embodiment shown in the figures, two hot solder points and Two cold soldering points were used, which is due to the symmetry * of the hot or cold soldering points among one another an appropriate device leads. However, and this is fully practicable, one or more can be used Provide hot or cold soldering points, the number of hot soldering points not necessarily being the same as the number of Must be cold soldering. In other words, after the inflation, the device has at least one hot solder joint and at least one cold solder joint.
Daraus ergibt sich, daß man ohne Rücksicht auf die gewählte Ausführungsform Geräte zur Messung der StrahlungsenergieIt follows that regardless of the embodiment chosen, devices for measuring the radiant energy
herstellen kann, deren Arbeitsweise aus dem Vorstehenden in ausreichendem MaIBe hervorgeht und die gegenüber den "bisher bekannten Geräten dieser Art zahlreiche Vorteile aufweisen, und zwa_r:can produce whose mode of operation from the foregoing in sufficient quantity and the opposite of the "Previously known devices of this type have numerous advantages, and between:
sind sie einfach und nicht kostspielig,are they simple and not expensive,
ermöglichen sie leicht die Integration der Energie mit der Zeit, und zwar bei sehr hohen, insbesondere den in der Iahe des Kerns von Kernreaktoren herrschenden Strahlungsintensitäten, und they allow the energy to be easily integrated over time, at very high levels, especially the in the radiation intensities prevailing near the core of nuclear reactors, and
sind sie widerstandsfähig und zuverlässig.they are resilient and reliable.
Schutzansprüche ■: Protection claims ■:
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