DE1925981A1 - Thermische Neutronenquelle - Google Patents

Description

PATENTANWALT

8 MÜNCHEN 2, OTTOSTRASSEIa TELEFON C08I13 59 36 B2

B.2809-3 PG München, 21. Mal 1969

— Dr,M,/nt

CP 288/739

Commissariat ä 1'Energie Atomique in Paris / Prankreich

Thermische NeutronenquelLe

Die Brfindunt|betrifft eine Quelle thermischer Neutronen mit regelbarer Temperatur, die so eingerichtet ist, daß sie eine beliebige Einwirkung auf die Energie der vom Core eines Kernreaktors gelieferten Neutronen gestattet.

Diese Aufgabe erfüllt die Neutronenquelle gemäß der Erfindung dadurch, daß sie einen im Inneren eines Kernreaktors in der Nähe von dessen biologischer Abschirmung vor einem eine durch diese Abschirmung führende Zugangsöffnung verschließenden Stopfen angeordneten Block von Moderatormaterial, eine diesen Block umgebende und den Stopfen im Inneren des Kernreaktors verlängernde dichte Hülle, einen im Inneren der Hülle niündenden Wellenleiter mit einem axial durch den Stopfen führenden Abschnitt und einen außerhalb der biologischen Abschirmung angeordneten Wellenstrahler, der seine Leistung in den Wellenleiter in Richtung des Moderatorblocks abgibt, aufweist.

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Die aus dem Core des Kernreaktors austretenden, vom Moderatorblock gebremsten Neutronen werden nach Durchgang durch den Wellenleiter einer außerhalb der biologischen Abschirmung angeordneten Meßoder Versuchsanordnung zugeführt, wobei die Energie dieser Elektronen durch Veränderung der Temperatur des Moderatorblocks, die durch die vom Wellenstrahler au diesem Block ausgesandten und von ihm absorbierten Wellen erzeugt wird, eingestellt werden kann.

Abgesehen von diesem Hauptmerkmal besitzt eine Neutronenquelle gemäß der Erfindung weitere zusätzliche Merkmale, die im folgenden genauer erläutert werden und insbesondere die folgenden, einzeln oder in Kombination zu beachtenden Punkte betreffen:

a) Der Uell.'.nstrahl'jr ist ein Zentimeterwellensender, der insbe- £ondere aus einem Magnetron für technische Heizung mit kontinuierlicher oder diskontinuierlicher Emission besteht und eine einstellbare Hochfrequente istung lief ort.

b) Des? \7ellenntrahlej.¹ ist sin Mikrometerwellenstränier, bestehend aus einem Last-rstab,

ψ c) Der Wellenstrahler- besteht aus einem Lichtbogenofen,, der mit einüffl seine Strahlung -zum Moderatorblock lenkenden P ar ab ο !umlenkspiegel zusammenwirkt. ■ -,■-.

d) Der Wellenleiter ist an .seinem der dichten Hülle entgegengesetzten Ende verschlossen und mit einer Vakuumpumpanlage verbunden »

e) Der Wellenleiter ist an seinem in der dichten Hülle mündenden Ende- mit einem einen Übergang zu dieser Hülle bildenden Übergangsstück versehen.

f) Der Moderatorblock ist am Boden der dichten Hülle angeordnet

und seitlich von einer Schicht aus Wärmeisolatiansmaterial umgeben;

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cj) Der Wellenleiter ist in einem massiven schützenden Halter angebracht, der einen den durch den Stopfen der Abschirmung führenden Abschnitt des Wellenleiters verlängernden Neutronenaustrittskanal aufweist.

Die Erfindung γ/ird weiter genauer erläutert durch die folgende Beschreibung einer nur als Beispiel angegebenen Ausführungsform und mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung, deren einzige Figur einen schematischen Schnitt durch eine Neutronenquelle gemäß der Erfindung zeigt.

Die in dieser Figur gezeigte Neutronenquelle soll thermische Neutronen mit veränderbarer Energie liefern. Diese Neutronen treten aus dem Core eines in'der Zeichnung rechts vnn einer biologischen Aschirmwand 1 gelegenen (nicht gezeigten) Kernreak~ tors aus. Diese Abschirmvand besitzt eine Zugang zum Core gebende Öffnung 2, die normalerweise durch einen Stopfen 3 aus einem Material hoher Dichte verschlossen ist, der eine Sperre für die erzeugten Neutronen bildet. Der Stopfen 3 ist in Richtung des Gores axial durch eine vorzugsweise zylindrische Metallkappe 4 verlängert, die insbesondere aus Aluminium hergestellt und duieh Befestigungsschrauben 5 starr-und fest mit dem Stopfen 3 verbunden ist. Am Boden 6 dieser Kappe ist ein Block 7 aus einem die Neutronen moderierenden Material angebracht, der insbesondere aus Graphit geformt ist. Vorteilhafterv/eise ist dieser Block 7 von einer geeigneten Schicht 8 aus einem u'ärmedämmenden Material umgeben, das aus Graphitfilz oder einem anderen ähnlichen Material hergestellt iüt. An der Außenseite des Kernreaktors ist in der Nähe der Abschirmungrvancl '"< gegen den Stopfen 3 ein massiver HaI-

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ter 9 angebracht, der ebenfalls aus einem neutronenabsorbierenden ; Material, insbesondere Blei,oder Beton, besteht. Dieser massive Halter 9 ist mit einem Wellenstrahler verbunden, der im besonderen betrachteten Ausführungsbeispiel aus einem Magnetron 10 für technische Heizzwecke besteht, das mit einer dauernd einstellbaren Leistung Zentimeterwellen in das Innere eines Wellenleiters 11 liefert. Dieser besitzt einen ersten Abschnitt 12, an den sich über ein Reflexionselement 13 ein zum ersten Abschnitt senkrechter und axial durch den Stopfen 3 führender zweiter Abschnitt 14 anschließt, der in der Metallkappe 4 gegenüber dem Moderatorblock mündet. Der übergang zwischen dem Abschnitt 14 des Wellenleiters und der Metallkappe 4 erfolgt mittels eines an der Innenfläche der Metallkappe angeschweißten Trichters 15· Der gesamte Wellen** leiter 11 ist mittels einer Leitung 16 mit einer (nicht gezeigten) Pumpanlage verbunden, wodurch im Inneren dieses Wellenleiters ein Vakuum erzeugt werden kann. Schließlich besitzt der massive Halter 9 in der Verlängerung des Abschnitts 14 des Wellenleiters einen Austrittskanal 17, wodurch die vom Core des Kernreaktors kommenden und durch den Moderatorblock 7 hindurchgegangenen Neutronen aus der Vorrichtung austreten und zu einer Kontrollvorrichtung geführt werden können, die ein Diffraktometer, ein Spektrometer oder jede andere geeignete Versuchsanordnung sein kann, die insbesondere Messungen der Neutronenabsorptionsquerschnitte bestimmter Materialien ermöglicht.

Durch Veränderung der Hochfreuuenzenergie der vom Magnetron 10 gelieferten und durch den Wellenleiter 11 bis zum Moderatorblock 7 übertragenen Wellen erhält man eine kontinuierliche oder kontinuierliche Steuerung der Temperatur des Moderatorblocks» die

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auf die durch ihn gehenden Neutronen einwirkt und ihre Energie entsprechend verändert. Man erhält so eine Hochtemperaturc[uelle heißer Neutronen, die leicht von außerhalb des Kernrealetors gesteuert werden kann»

Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene und dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern umfaßt auch alle Abwandlun gen,. Insbesondere kann man statt einas Zent!materiellen liefernden Magnetrons einen Mikrometerv/ellen liefernden Laserstab oder sogar---einen Lichtbogenofen verwenden_λ dessen Strahlung durch einen an der Stelle des Reflexionselements 13 angeordneten Parabolspiegel aus deir'Moderafcorblock gerichtet wird, um dauernd auf dessen Temperatür einzuwirken.

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Claims (8)

1. Patentansprüche

   ( 1«) ^Thermische Neutronenquelle mit regelbarer Temperatur, gekennzeichnet durch einen im Inneren eines Kernreaktors in der Nähe

   eine

   von dessen biologischer Abschirmung und vor einem/durch diese Abschirmung führende Zugangsöffnung verschließenden Stopfen angeordneten Block aus Moderatormaterial, eine diesen Block umgebende und den Stopfen im Inneren des Reaktors verlängernde dichte Hülle, einen Wellenleiter, der einen axial durch den Stopfen führenden und im Inneren der Hülle mündenden Abschnitt besitzt, und einen fc außerhalb der Abschirmung angeordneten und Leistung in den Wellenleiter in Richtung des Moderatorblocks abgebenden Wellenstrahler.
2. 2.) Neutronenquelle nach Ansprtich 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenstrahler ein Zentimeterwellenstrahler ist, der aus einem eine einstellbare Hochfrequenzleistung liefernden Magnetron für teclinische Heizzwecke besteht.
3. 3·) Neutronenquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der We liens tr aliler ein Mikrometerwellenstrahler ist, der aus ™ einem Laserstab besteht.
4. 4.) Neutronenquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenstrahler aus einem Lichtbogenofen besteht, der mit einem seine Strahlung zum Moderatorblock lenkenden Umlenk-Parabolspiegel zusammenwirkt.
5. 5.) Neutronenquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenleitei* an seinem der dichten Hülle entgegengesetzten Ende geschlossen und mit einer Vakuumpumpanlage verbunden ist.

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6. 6.) Neutronenquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

   in
   der Wellenleiter an seinem/der dichten Hülle mündenden Ende mit einem einen Übergang zu dieser Hülle bildenden Übergangsstück zusammenwirkt,
7. 7*) Neutronenquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Moderatorblock am Boden der dichten Hülle eingeordnet und seitlich von einer Schicht von wärmeisolierendem Material umgeben ist.
8. 8.) Neutronenquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenleiter in einem ab.qchirmenden und schützenden Halter angebracht ist, der einen den durch den Stopfen der Abschirmungjcührenden Abschnitt des Wellenleiters verlängernden Neutronenaustrittskanal besitzt.

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