DE2044373A1

DE2044373A1 - Process and device for determining the C content in chemical processes

Info

Publication number: DE2044373A1
Application number: DE19702044373
Authority: DE
Inventors: Michael J . Prof Dr Rumpold Karl Dr Wien Viehbock Franz Dr Maria Enzersdorf Higatsberger, (Oster reich)
Original assignee: Oesterreichische Studiengesellschaft fuer Atomenergie GmbH
Current assignee: Oesterreichische Studiengesellschaft fuer Atomenergie GmbH
Priority date: 1969-10-02
Filing date: 1970-09-08
Publication date: 1971-04-15
Also published as: GB1305573A; AT295198B; US3812364A; FR2064898A5

Description

PatentanwaltPatent attorney Starnberg bei MönchenStarnberg with monks

Österreichische Studiengesellschaft für Atomenergie Ges.m.b.H., Lenaugasse 1o, 1o82 WienAustrian Study Society for Atomic Energy Ges.m.b.H., Lenaugasse 1o, 1o82 Vienna

Verfahren und Einrichtung zur Bestimmung des C-GehaltesProcess and device for determining the C content

bei chemischen Prozessenin chemical processes

Die Erfindung betrifft ein Verfahren undThe invention relates to a method and

eine Einrichtung zur Bestimmung des C-Gehaltes bei chemischen Prozessen, insbesondere bei der Herstellung von Stahl.a device for determining the C content of chemical Processes, especially in the manufacture of steel.

Roheisen bzw. Stahl in einem NeutronenflußPig iron or steel in a neutron flux

ergibt zwei Arten von Gammastrahlung: prompte Gammastrahlung, die innerhalb von 10 see. nach der Neutronenreaktion emittiert wird und deren Energie im Bereich von etwa 5-8 MeV liegt, und verzögerte Gammastrahlang, die relativ spät mit niederer Energie auftritt. Beide Arten von Gammastrahlung können zur Spontananalyse in der Metallurgie herangezogen werden. Die Energie und die charakteristische Emissionszeit der Gammaquauten gibt Aufschluß über dae Element,gives two types of gamma radiation: prompt gamma radiation, which within 10 see. after the neutron reaction is emitted and whose energy is in the range of about 5-8 MeV, and delayed gamma rays that are relatively occurs late with low energy. Both types of gamma radiation can be used for spontaneous analysis in metallurgy can be used. The energy and the characteristic emission time of the gammaquauts provide information about the element,

109816/1836109816/1836

wovon es emittiert wird und ist daher ein Maß für die qualitative Analyse der Probe. Die Intensität, mit der Gammaquanten wohldefinierter Energie auftreten, ist ein Maß für die Quantität des emittierten Elements in der Probe.what it is emitted from and is therefore a measure for the qualitative analysis of the sample. The intensity with which gamma quanta well-defined energy occurs is a measure of the quantity of the emitted element in the sample.

Bei der automatischen Prozeßführung im LD-Stahlwerk ist eine kontinuierliche Analyse der Schmelze erwünscht.With the automatic process control in the LD steelworks a continuous analysis of the melt is desirable.

Zur routinen Analyse wurden bisher vorwiegend Proben aus Schmelzen gezogen. Durch die verschiedensten Methoden wird mit variabler Meßdauer und -genauigkeit die Analyse der Proben durchgeführt. Vom Zeitpunkt der Probenentnahme bis zum Analysenresultat verstreichen ca. 5 min., während der ganze Strahlenerzeugungsprozeß nur etwa 30 - 45 min. beträgt. Eine exakte dynamische Verfolgung und damit Beeinflussung des Produktionsprozesses war daher bislang nicht möglich.So far, samples have mainly been taken from melts for routine analysis. Through the most diverse Methods, the analysis of the samples is carried out with variable measurement duration and accuracy. From the time the sample was taken It takes approx. 5 minutes to obtain the analysis result, while the entire radiation generation process only takes approx. 30 - 45 minutes. amounts to. An exact dynamic tracking and thus influencing of the production process was therefore not possible until now.

Bei der Verwendung von thermischen Neutronen zur prompten (n,Gamma)-Analyse zeigten Untersuchungen am Reaktor, daß hauptsächlich eine Manganbestimmung von 1 i» Mn auf 10 io genau erfolgen kann. Pur 6, Si und P spricht diese Methode nicht an, da die Wirkungsquerschnitte zu klein sind. Für eine Roheisen- und Stahlprobe ergab die Rechnung folgende Werte:When thermal neutrons are used for prompt (n, gamma) analysis, investigations on the reactor have shown that mainly a manganese determination of 1 i » Mn can be carried out with an accuracy of 10 io. Pur 6, Si and P does not address this method, as the effective cross-sections are too small. For a pig iron and steel sample, the calculation resulted in the following values:

^ Aktivität in %^ Activity in%

Roheisen Gew.-Element Pig iron weight element

Wirkungsquerschnitt in BarnCross section in barn

907b ^,6? 907b ^, 6?

4 13,34 13.3

1 0,161 0.16

0,2 0,520.2 0.52

0,2 0,20.2 0.2

4 0,00374 0.0037

100,00 :100.00: Stahlstole Elementelement Gew.-56Wt-56 PePe 95,895.8 MnMn 22 SiSi 11 SS. 0,10.1 PP. 0,10.1 CC. 11

Wi rkungs que rschnitt in BarnEfficiency cut in barn

^277447 17,2237 0,0170 0,0094 0,0037 0,0015^ 277447 17.2237 0.0170 0.0094 0.0037 0.0015

100,0000 f> 100.0000 f>

Aktivität in $> Activity in $>

2,62 13,3 0,16 0,52 0,2 0,00372.62 13.3 0.16 0.52 0.2 0.0037

100,00100.00

91,0165 8,9586 0,0177 0,0048 0,0019 0,000491.0165 8.9586 0.0177 0.0048 0.0019 0.0004

99,999999.9999

109816/1836109816/1836

20U37320U373

Erfindungsgemäß wird nun vorgeschlagen, daß am Prozeß beteiligte Materialien intermittierend mit mittelschnellen bzw. schnellen Neutronen beschossen werden und in den Pausen innerhalb der intermittierenden Bestrahlung die sich ergebende sekundäre Gammastrahlung des sich aus dem C-12 beim Neutronenbeschuß bildenden Isotop B-12 bestimmt wird, wobei die Bestrahlungsdauer und -pausen in der Größenordnung der Halbwertszeit von B-12 liegen, und daß man aus der Intensität der gemessenen Gammastrahlung*von B-12 den Kohlenstoffgehalt bestimmt.According to the invention it is now proposed that materials involved in the process intermittently with medium-fast or fast neutrons are bombarded and in the pauses within the intermittent Irradiation the resulting secondary gamma radiation from the C-12 formed upon neutron bombardment Isotope B-12 is determined, the irradiation duration and pauses in the order of magnitude of the half-life of B-12, and that you can get from the intensity of the measured gamma radiation * of B-12 the carbon content certainly.

Insbesondere wird vorgeschlagen, daß die Bestrahlung mit Neutronen einer Energie zwischen 12 und 25 MeV, insbesondere von 14 MeV, durchgeführt wird.In particular, it is proposed that irradiation with neutrons with an energy between 12 and 25 MeV, especially of 14 MeV.

Die Wirkungsquerschnitte und Reaktionen bei Verwendung von Neutronen mit 14 MeV sind in folgender Tabelle angeführt:
Element Reaktion Barn Neutronen- Produkt- HWH Gamma-Ener-The cross sections and reactions when using neutrons with 14 MeV are listed in the following table:
Element Reaction Barn Neutron Product HWH Gamma Energy

(n,2n)(n, 2n) 0,0150.015 energieenergy MeVMeV nuklidnuclide 8,9 m8.9 m gie MeV gie MeV 8484 Pe⁵⁴
26^Fe Pe ⁵⁴
26 ^feet 0,3730.373 1414th MevMev Per-,By-, . 291 d . 291 d 0,380.38 325325 5,81 io 5.81 io (n, d. ) (n, d. ) 0,2700.270 1414th MeVMeV MriciMrici 27,8 d 27.8 d EC; 0, EC; 0, 2222nd ■a 56 ■ a 56 (n,2n)(n, 2n) 0,50.5 1414th MeVMeV Crj?2Crj? 2 2,6 y 2.6 y EO; ο, EO; ο, 1,81;;1.81 ;; 26^Fe 26 ^feet (n,p)(n, p) 0,110.11 1414th MeVMeV Pe^Pe ^ 2,58 h 2.58 h EC; 0, EC; 0, 8484 91,68 $> $ 91.68> (n,3?)(n, 3?) 0,8250.825 1414th MeVMeV MnMn 291 d 291 d 0,845;0.845; ₂₅Mn ₂₅ mn UtP)UtP) 0,0750.075 1414th MeVMeV *&* & 3,52m3.52m EC; 0,EC; 0, 100 io 100 ok (η,·ί)(η, ί) 0,050.05 1414th MeVMeV 3,75m3.75m (n,2*)(n, 2 *) θ,006θ, 006 1414th MeVMeV V⁵ V ⁵ 20,5m20.5m 1,441.44 C¹²
6° C ¹²
6 ° (n_fp)(n _f p) 0,0290.029 1414th MeVMeV C¹¹ C ¹¹ 0,022s0.022s 98,89 $> $ 98.89> 0,080.08 1414th MeVMeV B¹²JB ¹² y stabilstable 4,434.43 1 ;6,11; 6.1 O¹⁶ O ¹⁶ (n,p)(n, p) 0,0420.042 1414th MeVMeV 7,1s7.1s 8°8 ° (n,eC)(n, eC) 0,30.3 1414th MeVMeV ^N1^ ^N 1 ^ stabilstable 3,3;7,3.3; 7, 99,76 io 99.76 io (n,p)(n, p) 0,250.25 1414th MeVMeV C¹⁵ C ¹⁵ 2,5 m2.5 m o, 28
14^Si o, 28
14 ^Si 0,0520.052 1414th MeVMeV stabilstable 1,781.78 92,27 io 92.27 io (n,2n)(n, 2n) 0,0110.011 1414th MeVMeV Kg,⁰ Kg, ⁰ 2,6 m2.6 m p31p31 (n,p)(n, p) 0,0840.084 1414th MeVMeV 2,62h2.62h loo % loo % 0,150.15 1414th MeVMeV SiooSioo 2,3 m 2.3 m (n,p)(n, p) 0,30.3 1414th MeVMeV Al²⁸ Al ²⁸ 14,3d14.3d 1,781.78 16^S 16 ^pp (n,ct)(n, ct) 0,1090.109 1414th MeVMeV p32p32 stabilstable 95,02 io 95.02 io 1414th 09810981 Si^⁹ Si ^ ⁹ 1
• 3 1
• 3 6/10366/1036

1 ? 1 ?1 ? 1 ?

Die Kernreaktion C (n,p)B mit einem Wirkungsquerschnitt von 19 millibarn, wie in der obigen Tabelle angeführt, für 14 MeV-Neutronen (Energie der ■Neutronen nach Verlassen des Neutronengenerators) gibt das Borisotop 12, das mit einer Halbwertszeit von 0,021 see. zerfällt und ein Gammaquant der Energie von 4,45 MeV emittiert.The nuclear reaction C (n, p) B with a cross section of 19 millibarn, as in the table above for 14 MeV neutrons (energy of ■ neutrons after leaving the neutron generator) there is the borisotope 12, which has a half-life of 0.021 seconds. disintegrates and emits a gamma quantum of energy of 4.45 MeV.

16 16 Die Konkurrenzreaktion 0 (n,p)N mit einem 16 16 The competitive reaction 0 (n, p) N with a

Wirkungsquerschnitt von 42 millibarn, wie in der obigen Tabelle angeführt, für 14 MeV-Neutronen ergibt das Stickstoffatom , das mit einer Halbwertszeit von 7,1 see. zerfällt und Gammaquanten der Energien von 6,13 und 7,12 MeV emittiert.Cross-section of 42 millibarn, as shown in the table above, for 14 MeV neutrons gives the nitrogen atom , which has a half-life of 7.1 see. decays and gamma quanta of energies of 6.13 and 7.12 MeV emitted.

Andere (n,p)-Reaktionen schwerer Kerne liefern Radioisotope noch längerer Halbwertszeitcund ergeben erst bei längerer Einschaltezeit des Neutronengenerators eine nennenswerte Aktivität.Other (n, p) reactions give heavier nuclei Radioisotopes have an even longer half-life and only give a significant activity.

Ein pulsierender Betrieb (der Neutronengenerator wird etwa für die Dauer der Halbwertszeit des Kohlenstoffs ein- und ausgeschaltet) hat den Vorteil, daß die sekundär entstehende Gammastrahlung ohne die bei der Erzeugung der Neutronen entstehenden Störstrahlungen gemessen wird. Die Messung der für die Analyse wichtigen Gammastrahlung erfolgt daher nur bei ausgeschaltetem Neutronengenerator. A pulsating operation (the neutron generator is running for about the duration of the half-life of the carbon switched on and off) has the advantage that the secondary gamma radiation without the Generation of the neutrons resulting interference radiation is measured. The measurement of the important for the analysis Gamma radiation therefore only occurs when the neutron generator is switched off.

Die Figuren dienen zur Erläuterung des Verfahrens und zur beispielsweisen Darstellung zur Durchführung. des Verfahrens:The figures serve to explain the method and to illustrate how it is carried out by way of example. of the procedure:

Fig. 1 zeigt die Abhängigkeit der entstehendenFig. 1 shows the dependence of the resulting

Atome als funktion der Zeit, Fig. 2 zeigt die Zahl derAtoms as a function of time, Fig. 2 shows the number of

12
B -Zerfälle in Abhängigkeit zum Verhältnis zwischen den Impulsen von Kohlenstoff und den Impulsen von Sauerstoff, die Fig. 3 und 4 zejbgen zwei verschiedene Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Einrichtung.12th
B decays as a function of the ratio between the pulses of carbon and the pulses of oxygen, FIGS. 3 and 4 show two different embodiments of the device according to the invention.

10 9 8 UW 1 H 3 610 9 8 UW 1 H 3 6

20U37320U373

In Pig. 1 ist die Abhängigkeit der entstehendenIn Pig. 1 is the dependence of the emerging

1 fi 1 ?1 fi 1?

N - bzw. B -Atome von der Einschützeit t des Neutronengenerators dargestellt. Die Abklingkurven bei abgeschaltetem Neutronengenerator sind strichliert dargestellt. Zur Bestimmung dieser Kurven wurden 5 kg Pe (das sind ca. 50 g C) in einer Scheibe von 3 cm Dicke (Halbwertsdicke der 4,43 MeV Gammastrahlung) und einem Radius von 8 cm mit einem ■Fluß von 5.10 n/cm .see. bestrahlt. Die Zahl der aktivenN or B atoms from the insertion time t of the neutron generator shown. The decay curves when the neutron generator is switched off are shown in dashed lines. To the Determination of these curves were 5 kg Pe (that is approx. 50 g C) in a disk 3 cm thick (half-value thickness of 4.43 MeV gamma radiation) and a radius of 8 cm with a ■ Flux of 5.10 n / cm. Lake. irradiated. The number of active

1 P 1 (\ 1 P 1 (\

B -und N -Kerne steigt mit der Neutronengenerator-Einschaltzeit t.B and N nuclei increase with the neutron generator switch-on time t.

12 Den Sättigungswert erreicht man bei B nach 1 see,12 The saturation value is reached at B after 1 second,

12 612 6

wobei die Anzahl der B -Atome gleich 1,4.10 beträgt,where the number of B atoms is 1.4.10,

bei N nach 100 see,wobei die Anzahl der N -Atome gleich o,8.10^ beträgt.at N after 100 see, the number of N atoms being the same o, 8.10 ^.

Die Abklingkurve ist im halblogarithmisehen Maßstab eine Gerade. Bei N verläuft sie wegen der relativ langen Halbwertszeit praktisch gerade. Wie man aus Jig. 1 ersehen kann, lügen vernünftige Aus- und Einschaltzeiten des Neutronengenerators in der- Gegend von 1 - 1oo Millisekunden. Der Betrieb eines pulsierenden Neutronengenerators ver-The decay curve is on a semi-logarithmic scale a straight. In the case of N, it is practically straight because of the relatively long half-life. How to get out of Jig. 1 can see, reasonable switch-off and switch-on times lie of the neutron generator in the region of 1 - 100 milliseconds. The operation of a pulsating neutron generator

1 ? 1 fi1 ? 1 fi

ändert die Zahl der aktiven B - und N -Atome genau nach den lurven von Pig. 1.changes the number of active B and N atoms exactly the lurven of Pig. 1.

Auf folgendes sei hingewiesen: Ist die Einschaltzeit des Neutronengenerators zuThe following should be pointed out: If the switch-on time of the neutron generator is closed

lange (erreicht die Kurve in Pig. 1 einen Grenzwert), solong (if the curve in Pig. 1 reaches a limit value), see above

1212th

ist die Produktion von aktiven B -Atomen nicht mehr rentabel, und außerdem bauen sich in derselben Zeit N und schwerere Kerne zu stark auf.the production of active B atoms is no longer profitable and, in addition, N and are built in the same time heavier kernels too strong.

Ist die Einschaltzeit des Neutronengenerators zuIs the switch-on time of the neutron generator too

12 kurz, erreicht man keine genügend hohe Anzahl von B -Atomen und damit eine zu kleine Zählrate von Kohlenstoff.12 in short, one does not achieve a sufficiently high number of B atoms and thus a count rate of carbon that is too low.

109816/ 1836109816/1836

20U373 t 20U373 t

Umgekehrt:Vice versa:

Ist die Ausschaltzeit des Neutronengenerators zu lange, so ist die Zählrate am Ende der Ausschaltzeit zu klein, da die Abklingkurve bekannterweise eine Exponentialfunktion ist.If the switch-off time of the neutron generator is too long, the counting rate is closed at the end of the switch-off time small, since the decay curve is known to be an exponential function.

Ist die Ausschaltzeit des Neutronengenerators zu kurz, so tritt dasselbe ein, da die Einschaltzeit im Verhältnis zur Ausschaltzeit überwiegt. Ua nur während der Ausschaltzeit Gammastrahlung gemessen wird, wird die Meßzeit pro Zeiteinheit zu kurz und somit die Intensität zu klein.If the switch-off time of the neutron generator is too short, the same thing occurs because the switch-on time is in proportion predominates at the switch-off time. Among other things, gamma radiation is only measured during the switch-off time, the Measuring time per unit of time too short and thus the intensity too small.

Die optimalsten Ein- und Ausschaltzeiten des Neutronengenerators kann man der Fig. 2 entnehmen. In Pig. 2 wurden für die verschiedensten Ein- und Ausschaltzeiten die B -Zerfälle als Punktion dee Verhältnisses der Impulse von Kohlenstoff zu den Impulsen von Sauerstoff eingezeichnet. Es hat sich gezeigt, daß der Koordinatenpunkt in Fig. 2 gleichbleibt, wenn man die Ein- und Ausschaltzeiten vertauscht. Aus Pig. 2 ergibt sich auch, daß die zweckmäßigsten Ein- und Ausschaltzeiten 20, 10, 5 oder 0,1 Millisekunden sind. (Werte der obersten Einhüllenden der Kurven^The optimal switch-on and switch-off times of the neutron generator can be seen in FIG. In Pig. 2, the B decays were used as a puncture of the ratio of the impulses for the various switch-on and switch-off times drawn from carbon to the pulses of oxygen. It has been shown that the coordinate point remains the same in FIG. 2 if the switch-on and switch-off times are interchanged. From Pig. 2 also shows that the most expedient On and off times are 20, 10, 5 or 0.1 milliseconds. (Values of the uppermost envelope of the curves ^

ftft

schar gemäß Fig. 2). Man erhält dann etwa 6.10 Imp./min. bzw. im Mittel 10 Imp./see. von Kohlenstoff allein über den ganzen Raumwinkel. Wie Durch-rechnungen ergabeni verändert sich diese Intensität während des Betriebes nicht. Nicht so das Verhältnis Impulse von B /impulse von N , das sich während des Betriebes laufend verschlechtert, jedoch auch nicht zu beunruhigenden Werten (ca. 0,6 ). Tatsächlich wird das Verhältnis besser sein, da sich die akti-share according to Fig. 2). You then get about 6.10 pulses / min. or on average 10 imp./see. of carbon alone over the whole solid angle. How calculations showed I changed this intensity does not occur during operation. Not so the ratio of impulses from B / impulses from N, which steadily deteriorates during operation, but also not to be alarming values (approx. 0.6). Indeed the relationship will be better because the active

16
ven langlebigen F -Atome wegen der Turbulenz im Eisenbad in tiefere Regionen bewegen und dann vernachlässigt werden können. Die Abschätzung dieses Anteils ist jedoch sehr »chwer,16
ven long-lived F atoms move into deeper regions because of the turbulence in the iron bath and can then be neglected. Estimating this proportion is, however, very difficult,

~⁶~ 109816/1836~ ⁶ ~ 109816/1836

weil man kaum Annahmen über die Turbulenz machen kann.because you can hardly make assumptions about the turbulence.

Wenn man also einen Faktor für Raumwinkel und Efficiency des Detektors von etwa 10 annimmt, so erhält man 10 Imp./see. von Kohlenstoff allein.So if you have a factor for solid angles and If the efficiency of the detector is about 10, then 10 imp./see is obtained. from carbon alone.

Zur Durchführung des Verfahrens benutzt man einen Linearbeschleuniger, der einen Deuteriumstrom von ca. 2 mA auf ein auswechselbares Tritiumtarget schießt; dabei werden aufgrund der Reaktionen H (d,n) He Neutronen der Energie von 14 MeV freigesetzt. Der Fluß über den gesamten Raumwinkel beträgt etwa 10 n/sec. .To carry out the process, a linear accelerator is used which has a deuterium current of shoots approx. 2 mA at an exchangeable tritium target; due to the reactions H (d, n) He become neutrons the energy of 14 MeV is released. The flow over the entire solid angle is about 10 n / sec. .

In den Fig. 3 und 4 sind zwei verschiedene Meßanordnungen gezeigt. In einem Tiegel 1 befindet sich eine Stahlschmelze 2, deren Kohlenstoffgehalt bestimmt werden soll. Außerhalb des Tiegels befindet sich ein Neutronenkollimator 3, in dessen Mittelpunkt sich ein Tritiumtarget 4 befindet. Das Tritiumtarget ist über eine Bohrung 5 mit dem Linearbeschleuniger 6 verbunden. In Richtung auf die Schmelze befindet sich eine weitere Bohrung 7, durch die die Neutronen austreten können. Die Neutronenstrahlen sind mit 8 bezeichnet. Die entstehende Gammastrahlung 9 wird von einem Detektor 10 aufgefangen.3 and 4 are two different measuring arrangements shown. A steel melt 2, the carbon content of which is determined, is located in a crucible 1 target. Outside the crucible there is a neutron collimator 3, in the center of which there is a tritium target 4 is located. The tritium target is connected to the linear accelerator 6 via a bore 5. In the direction There is another hole 7 on the melt through which the neutrons can exit. The neutron beams are denoted by 8. The resulting gamma radiation 9 is captured by a detector 10.

In manchen Fällen ist es günstig wenn man das Tritiumtarget und den Detektor in die Schmelze eintaucht. Eine derartige Anordnung ist in Fig. 4 dargestellt. Der Linearbeschleuniger 6 ist außerhalb des Tiegels 1 vorgesehen. An ihn schließt sich ein Rohr 12 an, das mit seinem anderen Ende in das Bad 2 eintaucht. An diesem Ende befindet sich das Tritiumtarget 4 und durch eine Abschirmung 13 von dieeem getrennt der Detektor 10.In some cases it is beneficial to immerse the tritium target and the detector in the melt. Such an arrangement is shown in FIG. The linear accelerator 6 is provided outside the crucible 1. A pipe 12 connects to it, the other end of which is immersed in the bath 2. At this end the tritium target 4 is located and the detector 10 is separated from it by a shield 13.

Der Neutronenkollimator ist ein kugelförmiger Wasserbehälter mit einem Radius von 76,2 cm. Der Deuteriumstrom wird mittels eines Rohres von ca. 4 cm RadiusThe neutron collimator is a spherical water container with a 76.2 cm radius. The Deuterium Current is made by means of a tube with a radius of approx. 4 cm

— 7 —- 7 -

10 9 8 16/183610 9 8 16/1836

2 U ι, L 3 72 U ι, L 3 7

auf das im Zentrum befestigte Tritiumtarget gelenkt, das Neutronen von 14 MeV isotrop über den ganzen Raumwinkel emittiert. Im Wasserbad werden die 14 MeV-Neutronen abgebremst. Durch Zusatz von Bor im Wasser werden die thermischen Neutronen durch (n,o< )-Reaktionen des Bors schließlich absorbiert. Die ^-Strahlung ist von so kurzer Reichweite, daß sie den Wassertank nicht verläßt. Im kegelförmigen Kollimator, der auch noch eine Aussparung zum-Schutz der Sauerstofflanze gegen Aufaktivierung haben kann, treten die 14 MeV-Neutronen ungehindert durch, um ohne Energieverlust auf das Eisenbad auf tieff en zu können.directed onto the tritium target attached in the center, the Neutrons of 14 MeV emitted isotropically over the entire solid angle. The 14 MeV neutrons are slowed down in the water bath. By adding boron to the water, the thermal neutrons are released by (n, o < ) Reactions of the boron are finally absorbed. The ^ radiation is so short in range that it does not leave the water tank. In the conical collimator, which also has a recess for protection the oxygen lance against activation the 14 MeV neutrons pass through unhindered in order to be able to go deep into the iron bath without loss of energy.

In 1 m Entfernung der Kugel erhält man etwa 0,2 % jener Dosis, die noch als vollkommen unschädliche empfohlene höchstzulässige Dauerbelastung nach internationalen Strahlenschutzvorschriften angegeben wird.At a distance of 1 m from the ball, about 0.2% of the dose is obtained that is still specified as the completely harmless recommended maximum permissible continuous exposure according to international radiation protection regulations.

Wie bereits angedeutet, ist eine Meßanordnung, bei der das Trjtiumtarget und der Detektor in das Eisenbad eingetaucht sin, besonders günstig, weil hier eine gute Neutronenekonomie besteht und weil die Moderierung der 14 MeV-Neutronen nicht wesentlich in Err;cheinung tritt. Die Abschirmung des Gammadetektors gegen den hohen Neutronenfluß kann mit Li , HpO, Paraffin oder Graphit erfolgen.As already indicated, there is a measuring arrangement in which the Trjtiumtarget and the detector in the iron bath are immersed, especially cheap because there is a good neutron economy here and because the moderation of the 14 MeV neutrons does not appear significantly. the The gamma detector can be shielded from the high neutron flux with Li, HpO, paraffin or graphite.

Die vom Detektor 10 aufgefangene Gammastrahlung kann bestimmt werden bzw. zur Steuerung eines LD-Prozesses Verwendung finden. Der Detektor 10 gibt an einen Verstärker einen Impuls ab, der einem Analogdigitalkonverter zugeführt wird.Über einen Digitalcomputer wird dann die Prozeßsteuerung angesteuert. Will man keine Prozeßsteuerung durchführen, sondern die Gammaenergie messen, so ist ein entsprechendes Meßgerät, z.B. ein Vielkanalimpulsanalysator, in den elektronischen Kreis einzubringen. Im vorliegendenThe gamma radiation collected by the detector 10 can be determined or to control an LD process Find use. The detector 10 emits a pulse to an amplifier which is fed to an analog-digital converter The process control is then controlled via a digital computer. You don't want process control carry out, but measure the gamma energy, an appropriate measuring device, e.g. a multi-channel pulse analyzer, to be brought into the electronic circuit. In the present

1'' Fall stellt man die Intensität von B '" fest. Aus diesem1 '' case one determines the intensity of B '". From this

1 0 9 8 1 f. / 1 ί· .T 6 ^{ßAD 0R}'G/NAL1 0 9 8 1 f. / 1 ί · .T 6 ^{ßAD 0R} 'G / NAL

2ÜAA3732ÜAA373

1 21 2

Heßergebnis kann man durch einfache Rechnung auf den C -Gehalt schließen. Als Detektoren verwendet man vorteilhafterweise einen Halbleiter- oder Szintillationsdetektor. Die besten Ergebnisse wurden bisher mit einem Ge(Li^Halbleiterdetektor erreicht.The Hess result can be deduced from the C content by simple calculation. The detectors are advantageously used a semiconductor or scintillation detector. The best results so far have been obtained with a Ge (Li ^ semiconductor detector achieved.

Las erfindungsgemäße Verfahren läßt sich bei der Prozeßsteuerung z.B. dazu verwenden, das Einblasen von Sauerstoff über die Sauerstofflanze 11 in das Bad 2 zu regulieren. Besonders vorteilhaft ist die Anwendung der Erfindung bei der Bestimmung und Steuerung von Prozessen bei flüssigem Eisen.The method according to the invention can be used in process control, for example, for blowing in of oxygen via the oxygen lance 11 into the bath 2 to regulate. The application of the invention in the determination and control of processes is particularly advantageous liquid iron.

109816/ 1836109816/1836

ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED

Claims

2ÜU373 / ο patent claims:

1. Procedure for determining the C content at chemical processes, especially in the production of steel, characterized in that involved in the process Materials intermittently with medium-fast or fast Neutrons are bombarded. And in the breaks within the intermittent irradiation that result-

12th

de "secondary gamma radiation of the C. in the new

12 isotope B forming electron bombardment is determined, with the irradiation duration and the breaks in the irradiation

12th

Order of magnitude of the half-life of B, and that one

12 determines the carbon content from the intensity of the measured gamma radiation from B.

2. The method according to claim 1, characterized in that the irradiation with neutrons with ein'Energie between 12 and 25 MeV, in particular 14 MeV, is carried out.

3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that the irradiation duration or the irradiation pauses within the intermittent irradiation L ± n the limits are kept between 0.1 milliseconds to 20 milliseconds and in particular 0.1, 5, 10, 20 milliseconds be.

4. Process according to claims 1 to 3, characterized in that the ratio of the irradiation time to the irradiation pause within the intermittent irradiation is about 1.

5. Facility for carrying out the procedure

according to claims 1 to 4, characterized in that for intermittent bombardment linear accelerators and a target are provided, whereby for measuring the gamma

9816/18369816/1836

20U373 Μι

! radiation a detector is used.

6. Device according to claim 5, characterized in that the linear accelerator, the target and the detector are provided outside the converter.

7. Device according to claims 5 and 6, characterized in that the measuring arrangement is a neutron collimator on v / eist, which is provided with two bores, at one end of which the linear accelerator at the intersection of the a tritium target is arranged in both bores, the second bore being used as a for the exiting Heutjronen Collimator is arranged.

8. Establishment according to the - "- claims 5 to 7, thereby known that the detector is arranged on the neutron collimator.

9. Device according to claim 5, characterized in that that the linear accelerator outside and the target and the detector are arranged within the converter.

10. Device according to claim 9, characterized in that the ^ eating arrangement has a tube on One end of which is the linear accelerator and the other end of which is a tritium target and the detector are, the target and the detector are immersed in the measurement in the metal bath.

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