DE2139966A1

DE2139966A1 - Vorrichtung zur Strahlungsüberwachung

Info

Publication number: DE2139966A1
Application number: DE19712139966
Authority: DE
Inventors: William Francis San Jose Calif. Splichal jun. (V.St-A.)
Original assignee: US Atomic Energy Commission (AEC)
Current assignee: US Atomic Energy Commission (AEC)
Priority date: 1970-08-18
Filing date: 1971-08-10
Publication date: 1972-03-09
Also published as: GB1304480A; US3666953A; CA933678A; SE367255B; AU452582B2; FR2102336B1; AU3162071A; FR2102336A1

Description

ALEXAN.DER R. HERZFELD 6 fran kfurt a. m. w is

SO PH I EN STRASS E 52 '

RECHTSANWALT 9 1 *3 Q Q R P

BEI DEM LAN DGERICHT FRANKFURT AM MAI N ~ I «J v7 "J U U

Anma.lderin: United States Atomic Energy Commission Washington, D. C, U S A

Vorrichtung zur Strahlungsüberwachung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung von Strahlungen, insbesondere radioaktiver Strahlung oder Kontaminierung von Personen und Gegenständen.

Die Überwachung radioaktiver Strahlung, z. B. von Personen nach Verlassen strahlungsintensiver Arbeitsplätze, von kontaminierten Werkzeugen usw. erfordert oft die Anzeige einer ein zuverlässiges Mass überschreitenden Kontaminierung bei einer u. U. wechselnden Grundstrahlung. Wie sich herausstellte, wird eine besonders grosse Empfindlichkeit und Genauigkeit des Messgeräts erzielt, wenn die alarmauslösende kritische Strahlungs- oder Kontaminierungshöhe als proportionaler Teil bzw. im proportionalen Verhältnis zu der Grundstrahlung eingestellt wird.

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Die bisher bekannten Mess- und Überwachungsvorrichtungen machen sich diese Erkenntnis noch nicht zu Nutze. Zum Ausgleich der Grundstrahlung arbeiten sie mit sehr aufwendigen Rechenschaltungen und mit analogen anstatt den günstigeren digitalen elektronischen Bauteilen. So misst z. B. die von Knowles in ITUCLEONIOS, Juni 1955, S. 98 - 102, beschriebene Vorrichtung mit zwei Strahlungsmessern getrennt ,je eine saubere und eine kontaminierte Luftprobe. Mit einer Vakuumröhre und einer Voltmeterschaltung wird der Ausgangswert des ersten Messers fortlaufend von dem des zweiten Messers abgezogen, wodurch ein dem Zählwert der Messprobe bzw. der Kontami nierung analoger Ausgabewert erhalten wird.

Aufgabe der Erfindung ist eine vergleichsweise einfache, zuverlässige und genaue Vorrichtung zur Strahlungsüberwachung unter Bestimmung der Kontaminierungsstrahlung im proportio nalen Verhältnis zu einer gegebenenfalls wechselnden Grundstrahlung.

Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtung zur Strahlungsüberwachung der Erfindung dadurch gelöst, dass ein an die Ausgänge der beiden Strahlungsdetektoren schaltbar angeschlossener Zähler die Zählwertausgabe des ersten Strahlungsdetektors akkumuliert und die Zählwertausgabe des zweiten Strahlungsde-

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tektors abzieht, Zeitgeber den ersten Strahlungsdetektor mit dem Zähler während eines ersten und eines zweiten Zeitintervalls und den zweiten Strahlungsdetektor mit dem Zähler während des zweiten Zeitintervalls verbinden und an den Zähler angeschlossene, alarmgebende Mittel einen den akkumulierten Zählwert des ersten Detektors erschöpfenden Zählwert des zweiten Detektors anzeigen*

Der Zähler akkumuliert die Grundstrahlung während des ersten und zweiten Zeitintervalls und zieht die gesamte Grund- und Kontaminierungsstrahlung während des zweiten Zeitintervalls ab. Durch einen Zeitgeber werden die Zeitintervalle im Hinblick auf ein mindestzulässiges Verhältnis von Kontaminierung ZTi Grundstrahlung eingestellt und ein Alarmsignal ausgelöst, sobald die gesamte Grund- und Kontaminierungszählung den akkumulierten Grundstrahlungszählwert erreicht hat, also ein zu hohes Verhältnis von Kontaminierung zu Grundstrahlung vorliegt.

In den der weiteren Erläuterung dienenden Zeichnungen zeigen

die Figur 1 die Schaltung des Strahlungsüberwachungsgerätes und die

Figur 2 die Schaltung eines mit diesem verwendbaren Zeitgebers,

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Die in der Figur 1 dargestellte Vorrichtung enthält zwei Strahlungsdetektoren 10, 12, die im gleichen Strahlungsfeld angeordnet sind. Der erste Strahlungsdetektor 10 empfängt nur die Grundstrahlung, während der zweite Strahlungsdetektor 12 eine etwaige Kontaminierungsstrahlung einer Person oder eines Gegenstandes misst. Die Detektoren bestehen vorzugsweise aus pulsierten Geräten, wie G-M-Röhren, oder auch Proportionalzählern, mit denen eine Digitalmessung bzw. -zählung möglich ist.

Ein Relais oder Tor 14 verbindet den Ausgang des Strahlungsdetektors 10 mit dem einen Eingang 20 und ein weiteres Relais oder Tor 16 den Ausgang des zweiten Strahlungsdetektors 12 mit dem anderen Eingang 22 eines AUF-AB-Zählers 18. Die Elemente 14, 16 bestehe#z. B. aus gewöhnlichen Logikrelais oder -toren und können entweder wie gezeigt je einen Eingang für die Funktion "offen" und "geschlossen" haben, oder über einen ψ einzelnen Eingang durch aufeinanderfolgende oder kodierte Signale abwechselnd geöffnet und geschlossen werden.

Der aus einem Zweiwegdigitalzähler beliebiger Bauart bestehende AUF-AB-Zähler 18 empfängt über den AUF-Eingang 20 die Grundstrahlung und über den AB-Eingang 22 die Grund- und Kontaminierungsstrahlung, bzw. die entsprechenden Zählwerte 22

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von den akkumulierten Eingangwerten 20. Die Rückstellung des Zählers nach Beendigung der Eingaben erfolgt entweder ■ automatisch oder über einen Stelleingang 24-. Ein Alarmsignal 26, z. B. einer Lampe oder Glocke wird durch Anschluss an den Ausgang des Zählers 18 betätigt. Zur Vermeidung eines falschen Alarms wird der Zähler nicht auf Null sondern auf einen vernachlässigbar kleinen positiven Zählwert eingestellt,

Ein Startkreis 28 verbindet eine Kraftquelle 30 zunächst mit dem Stelleingang des Zählers 18 und dann mit dem Eingang für die Offenstellung des Tors 14-, und erregt nach öffnen des Tors 14- einen Verzögerungszeitgeber 32, der seinerseits nach Ablauf eines bestimmten Zeitintervalls ein Ausgangssignal erzeugt. Dieses wird auf den Eingang für die Stellung "offen" des Tors 16 sowie den Eingang eines zweiten Zeitgebers 34· gegeben und es beginnt der Lauf eines zweiten Zeitintervalls, bei dessen Ende der Zeitgeber einen Ausgangsimpuls erzeugt, der den Eingängen für die Funktion "geschlossen" der Tore 14- und 16 zugeführt wird. Die beiden Zeitgeber können auch zu einer Baueinheit mit den entsprechenden Ein- und Ausgängen zusammengefasst werden.

Ein besonders günstiger und genau arbeitender Zeitgeber ist als Beispiel in der Figur 2 dargestellt» Ein Impulsgenerator oder Oszillator 36 überträgt ein konstantes Signal auf einen

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Digital zähler 38, der so eingestellt ist, dass er nach Akkumulierung einer das erste Zeitintervall bestimmenden Zählwertsumme ein Ausgangssipnal erzeugt, mit dem die Tore 40 und 16 geöffnet werden. Das Tor 40 gibt den im Oszillator 36 erzeugten Impuls an einen zweiten Digitalzähler 42 weiter, der so eingestellt ist, dass er nach dem Ende des zweiten Zeitintervalls ein Äusgangssignal an die Eingänge "geschlosfc sen" der Tore 14 und 16 legt. Wie aus der Figur 1 hervorgeht, steuern diese Tore die Übertragung der Ausgangssignale von den Strahlungsdetektoren 10 und 12 zu dem Zähler 18.

Im Betrieb der Vorrichtung wird die vom Strahlungsdetektor 10 laufend empfangene Grundstrahlung im Zähler 18 während der beiden Zeitintervalle akkumuliert, während die vom Detektor 12 empfangene Grund- und Kontaminierungsstrahlung nur während des zweiten Zeitintervalls akkumuliert wird und von der während beider Zeitintervalle angesammelten Gesamtgrundstrahlung laufend abgezogen wird. Wird das anfallende Ergebnis vor Ende des zweiten Ze it Intervalls Null, so wird die Alarmanlage betätigt und zeigt damit eine überstarke, gefährliche Kontaminierung an.

Für den Fall der Alarmbetätigung gilt:

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t. = dap erste Zeitintervall des Zeitgebers 32; to = das zweite Zeitintervall des Zeitgebers 3^; BG_x, =t durchschnittliche Zählrate der Grund strahlung

während t^,;
BGp = durchschnittliche Zählrate der Grundstrahlung

während t₂;
0 = durchschnittliche Zählrate der Ko'nt amini erungs-

strahlung während t₂;
dann

t₂ (BG₂ + 0) ^ Tv₁(BG₁) + t₂(BG₂)
und

0 _ ^1_
BG₁ ^ t_?

Werden die Zeitintervalle t,, und t₂ kurz gehalten, so ist der Wechsel der Zählrate der Grundstrahlung von dem einen Zeitintervall zum anderen unerheblich, also BG₁ ^ BGp. Wird also das Verhältnis der beiden Zeitintervalle zueinander entsprechend dem kleinst zulässigen Verhältnis von der Kontaminierung zur Grundstrahlung gewählt, so zeigt die Alarmvorrichtung 26 eine zu hohe Kontaminierung an.

Die Betriebsaufnahme des Strahlungsdetektors erfolgt durch Erregung des Stromkreises 28, der zunächst den Zähler 18 zu-

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rückstellt. Sodann Öffnet das Tor 14 und leitet den Ausgang des Strahlungsdetektors 10 zu dem AUF-Eingang des Zählers 18, der nun mit der Akkumulation der Grundstrahlungswerte "beginnt. Der Verzögerungszeitgeber 32 lässt ein erstes Zeitintervall ablaufen, während dessen nur Grundstrahlung gezählt wird, bevor das Tor 16 öffnet und der Strahlungsdetektor 12 mit dem AB-Eingang des Zählers 18 verbunden wird. Der Zähler beginnt nun, die vom Detektor 12 empfangenen Grund- und Kontaminierungszählungen abzuziehen, akkumuliert aber auch weiter die vom Detektor 10 empfangenenGrundstrahlungszählwerte. Der Zeitgeber 34 lässt vor öffnen der Tore 14 und 16 ein zweites Zeitintervall ablaufen. Die Zeitgeber 32 und 34 werden zuvor so eingestellt, dass das Verhältnis der beiden Zeitintervalle zueinander dem kleinst zulässigen Verhältnis von Kontaminierung zu Grundstrahlung entspricht. Für ein solches zulässiges Verhältnis von 0,25 wird z. B. ein erstes Zeitintervall von 4 Sek. Dauer gewählt. Übersteigt die Kontaminierung den zuläs- ψ sigen Wert, so wird der Zähler 18 auf Null zurückgestellt und die Alarmvorrichtung 26 betätigt.

Die Vorrichtung der Erfindung bietet eine einfache aber genaue Strahlungsüberwachung, insbesondere bei Überschreiten der Kontaminierung eines zulässigen Anteils der Grundstrahlung, bei xvechselnder Grund strahlung» Die Berechnung erfolgt mit einem

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Minimum an elektrischen Schaltelementen. Die Vorrichtung ist daher besonders vorteilhaft im Aussendienst einsetzbar, wenn grösste Zuverlässigkeit und geringe Wartung Voraussetzung
einer wirksamen Überwachung sind, kann aber allgemein zur
Strahlungsüberwachung, z.B. mit einem Hand- und ITussgerät
zur Personal- und GeSundheitsüberwachung in strahlungsintensiven Bereichen eingesetzt werden.

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Claims

Patent anspräche

1. Vorrichtung zur Strahlungsüberwachung unter Bestimmung der Kontaminierungsstrahlung im proportionalen Verhältnis zur Grundstrahlung, mit je einem Strahlungsdetektor für die Grundstrahlung und für den Gesamtwert von Grundstrahlung und Kontaminierungsstrahlung, dadurch gekennzeichnet, dass

^ ein an die Ausgänge der "beiden Strahlungsdetektoren (10, 12) schaltbar angeschlossener Zähler (18) die Zählwertausgabe des ersten Strahlungsdetektors (10) akkumuliert und die Zählwertausgabe des zweiten Strahlungsdetektors (12) abzieht, Zeitgeber (32, 34-) den ersten Strahlungsdetektor (10) mit dem Zähler während eines ersten und eines zweiten Zeitintervalls und den zweiten Strahlungsdetektor mit dem Zähler während des zweiten Zeitintervalls verbinden, und an den Zähler angeschlossene, alarmgebende Mittel (26) einen den akkumulierten Zahlwert des ersten Detektors erschöpfenden Zählwert

" des zweiten Detektors anzeigen·

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