DE1937626A1 - Neutronenempfindliche Ionisationskammer - Google Patents

Description

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Li c e η t i a
Patent-Verwaltungs-G.m.b.H., 6 Frankfurt/Main, Theodor-Stern-Kai 1

Wi-F-69/13 · 18. Juli 1969

Ueutronenempfindliche Ionisationskammer

Bei der nuklearen Kerninstrumentierung zur Leistungsmessung "benötigt man möglichst linear arbeitende, neutronenempxindliche Meßgeräte gedrängter Bauart. Man kann dazu ZLußmeßsonden, die auf dem thermoelektrischen Prinzip beruhen, oder Miniatur-Ionisationskammern verwenden. Es ist eine derartige Ionisationskammer bekannt, die zwei Zylinderelektroden aufweist, wobei die eine Elektrode ein mas^jLver Zylinder ist. (Innenelektrode), der von der anderen Elektrode (Außenelektrode) konzentrisch in einem definierten Abstank' (Spalt) umschlossen wird. In dem· Spalt befindet sich ein Miligas. Eine Elektrode, z.B. die

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J^v:vieneiektrone, ist nit ripnlts toff (Uran) "beschichtet. Die liexxtreu:·."η rufen :>'>alt'm:-en hervor, wobei die energiereichen Sr>altrtofio ihrerseits in de:n Füllgas Ionisationen verursachen; ■uirch υ ine an -iie Kammerelektroden angelegte Spannung v/er de η fiia .T-iäun *cn urch die Elektroden abgeführt und über ein spe- ;·:.·/" luc :'.ö'ü-:i.';l>abel, das den Verhältnissen innerhalb des ,~:c"il·:- t~.r.^r; entsprechen rr.ui;, mit üblichen Methoden anfezeigt. Zwischen }!· l-el un.i K¹C-.'.τη ist dabei eine Dichtung vorgesehen, nie vor-}::h.:- rt, daß Gas ^i-'ber das Kabel aus der KPiruner entweichen kar-ii.

Pci äerartifcn NeutroneiiTeßkaranern ist man bestrebt, die AVr.esr.unren möglichst klein zu halten, iiine kleine Kar.uner kann leichter im Heaktorkern installiert werden, besonders bei kleinen Kernen. Außerdem ist bei einex^ kleinen Kar.:.:er die Position ir. Korn relativ zur Eichkamraer genauer bekannt.

Vr'ird i"io i'arr.er in bekannter Y.'eise ausschließlich a">r Kerar.i'.·- 'ir.il !.: »t'O.lteilon zusamniciißesetst, so bestimmen die aus Bear na i~ tur.!~r-gründen einzuhaltenden ?.:indestr_;afie dieser xoilc die untere Trense der Abmessung. T>er l?rfindun^ liegt die Auf^bbe Kti^ri *^it anderer l'etho^en eine Kammer 'iufnwb-'uen, Xptcv, /-bressurg unterhalb der Abmessunren bekannter Kammern lie.'^rt, d.h. pino extrem kleine, lineare Ioni^r.tions^anmer zur I der Ti^utronenflußverteilunr· in Loistun.^sreaktornr

Die Erfindung geht daher von einer neutronenempfindlichen mit Gas gefüllten Ionisationskaraner aus, bei der eine zylindrische Außenelektrode in einem definierten Abstand eine sylindrische Innenelektrode tunschließt und dabei einen Gasraum bildet, der durch eineji Dichtung gegenüber einem für den elektrischen An- schluß vorgesehenen Koaxialkabel abgeschlossen ist. Um vorstehende Aufgabe zu lösen, ist auf den Innenleiter (Seele) des Koaxialkabels in einem vom Außenleiter (Mantel) entfernten Bereich einmal die aus einem beschichteten Röhrchen bestehende Gasdichtungi zum anderen.die mit Schichten zur Abstandshalterung versehene Innenelektrode aufgeschoben und durch Loten oder dgl. fixiert und die Außenelektrode im Durchmesser dem Durchmesser

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des Kabelmantels angepaßt ist, stumpf mit diesem sowie mit der Außennchicht der Gasdichtung verbunden ist.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausfuhrungnheisnie.ln v.'ird die erfindungsgemäße Kammer sowohl hinsichtlich der Konstruktion als auch der Vorteile näher erläutert;: außerdem wird der Zusammenbau der Kammer dargestellt.

Aur, ^rit-spunkt ist das Koaxialkabel, das zum elektrischen .Innchluß der Kammer dient und das aus der Kafeelseele 1, dem Kabelmantel 2 und dem islierenden Material 3 aufgebaut ist. bindet die Kanuner bei Siedewasserreaktoren Anwendung, so besieht- die Seele rr.veokmässiff aus Nickel und das ipoMerende Material aus Aluminiumoxydpulirer. Im Bereich A i&t der Kabelmantel und die Isolierung entfernt, so daß die Kabelse.ele 1 frei heraasragt. Auf ihr αitsen einmal eine Gasdichtung, die später noch näher · erläutert wird, sowie die Innenelektrode 4 der Ionisationskammer. Diese Innenelektrode wird konzentrisch von der Außenelektrode 5 umgeben, die zweckmässig die gleichen Abmessungen hat,' wie der Kabelmantel und mit diesem an der Stelle 6 verbunden ist.

Die Dichtung "besteht aus einem metallischen Röhrchen 7» insbecondere aus einem Nickel- oder Vacon-Rohr. Gemäß einem Kerlanal der Erfindung-wird auf dieses Röhrchen zunächst mittels Kartho- -

' denseratäubung eine isolierende-Schicht 8 aus Aluminiumöxyd aufgestäubt, und daran anschließend nach der selben Methode eine liickelschicht 9, um eine gute Yerlötbärkeit der Gasdichtung mit der metallischen Außenelektrode 5 zu gewährleisten. Die Schichtdicke beträgt dabei jeweils ca. 0,1 mm. Die Abmessungen sind so gewählt, daß das ITickelrciirchen über die Kabelseele paßt, während •der Außendurchmesser einschließlich der aufgestäubten Schichten dem Innendurchmesser des Kabelmantels entspricht.

Die Ausführung der"Dichtung kann auch so abgewandelt werden, daß man auf ein Röhrchen aus isolierendem Faterial, insbesondere fius Aluminiumöxyd, innen und außen Metall aufstäubt, die Innen- beschichtung erfolgt ingdie^mFall zvieckmässig schräg von vora.

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Die Innenelektrode ist zweckmässig ein Vacon-, Tilan- oder Nickelröhrchen, das gerade über die Kabelseele paßt. Zuerst wird das Uran elektrolytisch aufgetragen» Danach werden die Abstandshalter 10 aus Aluminiumoxyd durch Karthodenzerstäubung aufgetragen,· diese Abstandshalter haben die Aufgabe, einen definierten Speilt zwischen der Außen—und der Innenelektrode vorzugeben, der als aktiver Teil der Kammer wirkt. Der Spalt zwischen den beiden Elektroden kann dabei 0,1 mm-betragen.« Die KabelseeIe wird nur so weit in die Innenelektrode gesteckt, daß ein gewünschter Hohlraum für einen positiven Temperatureffekt bleibt.

Im vorderen Teil wird die Kammer durch einen Zylinder 11 aus /iluminiumoxyd abgeschlossen.

Zur Erhöhung der Linearität der Kammer besitzt der Zylinder 11 sowie die vordere Abstandshalterung 10 Gasdurchlassoffnungen' (in nicht dargestellter Weise), die ein Gasausgleich zwischen dem Hohlraum der Innenelektrode und dem Spaltraum herstellen; bei Aufwärmuhg der Innenelektrode wird das Gas aus dem Hohlraum in den aktiven Spaltraum verdrängt und kompensiert durch diese Erhöhung der Empfindlichkeit gerade die Effekte, die eine Empfindlichkeitsverminderung mit der Temperatur nach sich ziehen.

Das Außenrohr der Kammer besteht bei Siedewasserreaktoren zweckmässig aus Incone1. .

Die Montage der Kammer ergibt sich wie folgt: .Das Außenrohr 5 wird zunächst stumpf mit dem Kabelmantel 2 verschweißt. Auf die Seele!,und in das Rohr v/erden Dichtung, Lötringe 12 und die Innen©;
linder 11 gefädelt. Das G,el

peratur gebracht, abgekühlt, mit Gas gefüllt und anschließend •wird das Außenrohr 5 am vcjrderen Ende zugeejuetseht und verschweißt; die Lötungen Dichtung-Außenrohrj Dichtung-Seele und Inaeiielektrode-Seeele erfolgen also gleichzeitig.

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.ektrode sowie der abschließende Zy-)ilde wird nun evakuiert, auf Lottern·^

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Un die Lebensdauer der -Karahver' suTerlänjern, kann, r.an ';in · b-."_/. .bronnbares Gift oder ein Brutstoff * der soviel Urr/n err:euji;, >/ie gerade durch die Spaltungen verloren geht, zuo

Die Vorteile der Erfindung sind:

Einfacher Aufbau in Verbindung mit einer einfachen und bilJ.ij Herstellung. Geringer, Raumbedarf am Reaktor; die Karrrr.or -:r-.nr: deshalb auch in kleineren Leistungsreaktoren untergebrr.clvt worden,- Geringe Absorption von Neutronen, Geringere Aufhoizuiv; der Kammer durch Gammastrahlung und damit größere II alt barireit.

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Claims (4)

7 193762G L i c ο η t a i Patent-VOrv.'altunijs- G.r..b.H., 6 !«"riinkfurt/Main, Theodor-Stern-Kai 1 Y/i-21 69/15 16. Juli 196S Patentansprüche

1. Keuti-onenempfindiiclie, mit Gas gefüilte Ionisationoka-.jnei-, bei der eine zylindrische Außenelektrode in einein definierten Abstand eine sylinderische Innenelektrode umschließt und dabei einen Gasraum bildet, der durch eine Dichtung gegenüber einem für den elektrischen Anschluß vorgesehenen Koaxialkabel abgeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Innenleiter (Seele) des Koaxialkabels in einem vom Außenleiter (Mantel) entfernten

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·..."■ Bereich, einmal die aus einem be schichte ten Röhrchen be-, ■' stehende Gasdichtung, zum anderen die mit Schichten zur Abstandshalterung versehene Innenelektrode aufgeschoben und durch Löten oder dgl. fixiert ist, und daß die Außen- < elektrode ^m Durchmesser dem Durchmesser, des Kabelmantels angepaßt, stumpf mit diesem sowie mit der Außenschicht der Gasdichtungwerbunden ist.

.

2, Ionisationskammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, .

daß die Inenelektrode über die gesamte Länge hohizylin_fc drisch ist und Ausgleichsöffnungen vom Zylinderinnenraum zum aktiven Gasraum vorgesehen äindo

3. Ionisationskammer nach -Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verlängerung der Lebensdauer abbrennbare Gifte oder Brutstoff vorgesehen sind,

4. Ionisationskammer nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung aus einem Metall, insbesondere EFickelröhrchen besteht, auf das außen zunächst eine elektrisch isolierende Schicht, insbesondere aus' Aluminiumoxyd ; und danach eine Metall Insbesondere Nickelschicht aufgebracht sind. ^: ' · .

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'■ 5, Ionisationskammer nach Anspruch 1 oder einem der folgenden ■ bis Anspruch 3, dadurch!; gekennzeichnet, daß die Dichtung durch ein Röhrchen, bestehend aus einem elektrisch isolierenden Material, -insbesondere aus Muminiumqxyd gebildet vvird, das innen und außen metallisiert ißt.

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6, Yerfahren zur Herstellung del¹· Ionisatignskammer nach den An,- .

Sprüchen 1 und: folgenden, gekennzeiehngt 4urch die Herstellung der Schichten ,auf dem Röhrehen der. Gasdichtung und auf der nenelektrpde Etach de^ Methpde der.

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