DE2145438A1

DE2145438A1 - Strahlungsmeßgerät mit gegen Kontamination geschützten Oberflächen

Info

Publication number: DE2145438A1
Application number: DE19712145438
Authority: DE
Inventors: Gerbrand van der Ir.; Bernards Anthonius Petrus; Alkmaar Koogh (Niederlande). M
Original assignee: Reactor Centrum Nederland
Current assignee: Reactor Centrum Nederland
Priority date: 1970-09-10
Filing date: 1971-09-10
Publication date: 1972-06-29
Also published as: FR2112207A1; NL7013369A; FR2112207B1; GB1353918A; JPS5129675B1

Description

Dr. F. Zündstein sen. Dr. E. Assmann Dr. R. Koenfgsberger - Dlpl.-Phys. R. Holzbauer - Dr. F. Zumstein Jun.

TELEFON: SAMMEL-NR. 225341

TELEX 529979

TELEGRAMME: ZUMPAT POSTSCHECKKONTO: MÜNCHEN Θ1139

BANKKONTO: BANKHAUS H. AUFHÄUSER

8 MÜNCHEN 2,

BRÄUHAUSSTRASSE -4/111

P 35 Dui.

REACTOR CENTRUM NEDERLAND (Stichting), Den Haag/Niederlande

Strahlungsmeßgerät mit gegen Kontamination geschützten Oberflächen

Die Erfindung "betrifft ein Meßgerät zum Messen von elektromagnetischer und/oder Teilchenstrahlung, das eine oder mehrere gegen Kontamination geschützte Oberflächen hat.

Im weiteren Sinn ist der Gegenstand der Erfindung auf jede nachweisbare Strahlung in einer Umgebung anwendbar, bei der das Risiko einer Kontamination des Meßgerätes besteht.

Ein Gaskontrollgerät liefert ein Beispiel für eine Messung, bei der das Meßresultat früher wegen der Kontamination der Meßvorrichtung während und nach dem Durchgang von großen Mengen radioaktiven Gases nicht benutzt werden konnte.

Gaskontrollgeräte werden zur Messung der Radioaktivitätsmenge in einem Gasstrom, z.B. in der Entlüftungsluft eines Reaktorge~ bäudes, benutzt.

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Das Kontrollgerät "besteht im Prinzip aus einem Gefäß, durch.· das das zu messende Gas strömt und in dem ein Strahlungsnachweisinstrument angebracht ist. Das Nachweisinstrument ist mit einer Anzeige-, einem Aufzeichnungs- und/oder Zählgerät verbunden. In vielen Fällen ist das Kontrollgerät in der Lage, automatische Reaktionen, wie das Abschalten der Ventilation oder des Reaktors, zu veranlassen.

Aus dem Gas werden radioaktive Substanzen herausgefiltert, bevor es in den Meßbehälter gelangt. Einige radioaktive Gase lassen beim Zerfall feste Tochterprodukte entstehen, die ihrerseits auch radioaktiv sind. Vor ihrem Zerfall werden die radioaktiven Gase in einem Filter für feste Substanzen nicht zurückgehalten. 'Ein gewisser Anteil dieser Tochterprodukte, der aus positiven Ionen besteht, lagert sich an der Wand des Meßbehälters und am Nachweisinstrument ab und kann das Meßergebnis unbrauchbar machen.

Im Falle eines Absaugens von radioaktiven Gasen während einer kurzen Zeitspanne wird der dadurch hervorgerufene Kontaminationsgrad derart sein, daß die Anzeige des Kontrollgerätes gewiss nicht auf ihren ursprünglichen Wert zurückfallen wird. In diesem Falle wird jede Aktion, die automatisch bei einer aufaddierten Aktivitätsmenge ausgelöst wird, vor Erreichen des bestimmten Grenzwertes und daher zu einem zu frühen Zeitpunkt beginnen.

Die vom Standpunkt der Kontamination aus lästigsten Gase sind

235 die Krypton- und Xenon-Isotope, die als Spaltprodukt von U "^ und anderer Spaltstoffe erzeugt werden. Diese Gase können durch Leckverluste von einem Reaktor freigesetzt werden, in dem Brennelemente mit Hüllrohrschäden enthalten sind. Es ist von größter Wichtigkeit, daß die momentane sowie die aufaddierte Gasaktivität während und nach dem Eintreten dieser besonderen Verhältnisse genau gemessen wird. Die Erfindung bezwecke, dem oben genannten Nachteil vorzubeugen und unter anderem die Herstellung eines besseren Gaskontrollgerätes zu ermöglichen. Die Erfindung ist im weitesten Sinne auf Messungen von oder durch elektromagnetische oder Teilchenstrahlung in gasförmiger und flüs-

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siger Phase anwendbar.

Erfindungsgemäß ist die zu schützende Oberfläche mit einer Vorrichtung versehen, entlang ihren Rändern eine schützende Fluidrandschicht aus einer reinen Substanz aufzubauen.

Mit Fluid sind sowohl flüssige wie gasförmige Substanzen gemeint. Die schützende Randschicht kann an einem Nachweisinstrument, einer Strahlungsquelle oder beidem, einer Strahlungsquelle und einem Nachweisinstrument, wenn die Strahlungsfortpflanzungstechnik angewandt wird, vorbeifließen. Teile des Meßbehälters müssen auch als zu schützende Oberflächen angesehen werden. Eine schützende Randschicht kann leicht aufgebaut werden.

Nun ist es z.B. möglich, die Radioaktivität eines Gases direkt an einer vor einem Nachweisinstrument strömend an Gasschicht zu messen. Auf diese Weise kanr keine Kontamination des Nachweisinstruments eintreten.

Vor dem Passieren des Nachweisinstrumentes tritt keine Vermischung des Schutzgases mit dem möglicherweise radioaktiven Gas ein.

Im Falle von Messungen an gasförmigen Fluiden kann man entweder eine gasförmige oder eine flüssige Schutzschicht verwenden. Vorzug wird in diesem Falle einer gasförmigen Schutzschicht gegeben. Wenn eine Flüssigkeit als Schutzschicht benutzt wird, ist es wesentlich, daß sich das Gas oder Teile davon, die sich am Nachwe isinstrument oder an der Strahlungsquelle ablagern können, nicht in der Schutzflüssigkeit lösen. Irgendwelche ausgefällte feste Substanzen können nur an der Zwischenfläche zwischen Gas und Flüssigkeit oder in jedem Fall in der Nähe des Meßbehälters, des Nachwe isinstrument er, oder der Strahlungsquelle vorkommen.

Im Falle von Strahlungsmessungen, die an Flüssigkeiten durchgeführt werden, sind sowohl gasförmige als auch flüssige Schutzschichten anwendbar. Jedoch wird in diesem Falle die benutzte schützende Randschicht vorzugsweise eine Flüssigkeitsschicht sein.

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Ein Beispiel für die Bestrahlungstechnik, bei der die Erfindung angewandt werden kann, ist die Messung von Ruß in Rauchgasen. Das Rauchgas ist in diesem Falle durch eine Lichtquelle bestrahlt, Die durch das Rauchgas transportierte Strahlung wird mit einem Nachweisinstrument gemessen, wobei das Nachweisinstrument und die Strahlungsquelle gegen Kontamination oder Verrußen durch Gasströme geschützt sind, die an den Fenstern entlang strömen.

Eine Ausführüngsform, die besonders brauchbar für die Messung an Flüssigkeiten ist, ist die, bei der eine Randschicht durch einen Spalt am Umfang des Strömungsmeßbehälters eingespritzt wird. Wenn als Schutzschicht eine Flüssigkeit benutzt wird, können die Strömungsverhältnisse so eingestellt werden, daß zwischen der Schutzschicht und der zu messenden Flüssigkeit keine Vermischung eintritt. Diese Ausführungsform passt besonders gut z.B. für die Messung und Überwachung des Gehaltes an radioaktiven Substanzen in -^iner strömenden Flüssigkeit.

Mit Hilfe der Bestrahlungstechnik ist es ähnlich möglich, z.B. den Gehalt an festen Substanzen zu messen. Das Nachweisinstrument ist in diesem Falle an der Außenseite des Meßbehälters angebracht und misst die Strahlung durch die Wand. Wenn eine Strahlungsquelle benutzt wird, sollte sie ebenfalls an der Außenseite des Meßbehälters angebracht sein. In diesen Fällen ist der Meßbehälter mit für Strahlung durchlässigen Fenstern an den Stellen ausgerüstet, wo das Nachweisinstrument und die Strahlungsquelle angebracht sind.

Eine besonders einfache,zuverlässige und billige Methode ist das Einspritzen der Randschicht durch eine poröse Wand. Das Nachweisinstrument und die Strahlungsquelle, falls vorhanden, sind in diesem Falle an der Außenseite der porösen Wand eines Strömungsmefibehälters angebracht. Schutzgas wird durch die Wand dieses Behälters gedrückt, so daß es einen schützenden Strom bildet, der entlang der porösen Wand des Behälters strömt. Dieser Schutzgasstrom schützt die Wand des Behälters, das Nachweisinstrument und die Strahlungsquelle gegen Kontamination durch Bestandteile oder Ablagerungen, die von dem in der Mitte strömen-

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den zu messenden Gas herrühren (s. Fig. 1).

Das poröse Material kann eine zufriedenstellend poröse Substanz sein, die zur gleichen Zeit für die "betreffende Strahlung durchlässig ist.

Poröse Cellulose, gebundener Glasstaub, poröses Steinzeug, poröse Kunststoff-, Asbest-oder Glasfibererzeugnisse usw. sind Beispiele für brauchbare Wandmaterialien.

Ein besonders geeignetes Material ist- Zellstoffilterkerze, wie sie zum Filtern von Flüssigkeiten benutzt wird. Ein hervorstechender Vorteil dieses Materials ist sein geringes spezifisches Gewicht, so daß die Strahlung, die hindurchgeht oder von der zu messenden Flüssigkeit ausgeht, nur wenig abgeschwächt wird.

Ein weiterer Vorteil dieses Materials ist die leichte Verarbeitbarkeit.

Die Empfindlichkeit der Meßvorrichtung (Volumenvergrösserung) kann dadurch gesteigert werden, daß die Nachweiselemente in der Mitte innerhalb einer Anzahl von Behältern mit porösen Wänden angebracht sind, durch die das zu messende Gas strömen kann. Die Behälter mit porösen Wänden sind in einem Behälter mit einer nicht-porösen Wand angeordnet, der einen Einlaß für das Schutzgas aufweist (s. Fig. 2).

Einen zentralen Aufbau der Nachweiselemente bei einem Gaskontrollgerät, der ein noch grösseres (und damit sehr großes) Volumen für das untersuchte Gas aufweist, wird durch den Gebrauch von zwei nachfolgenden porösen Wänden um die Nachweiselemente innerhalb einer nicht-porösen Wand erreicht. Der Raum zwischen den Nachweiselementen und der ersten porösen Wand und der Raum zwischen der zweiten porösen Wand und der nicht-porösen Wand ist mit einem Eingangskanal für das Schutzgas versehen. Der Raum zwischen den zwei porösen Wänden ist mit einem Eingangsund einem Ausgangskanal für das zu messende Gas versehen

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(s. Fig. 3 und Pig. 4).

Eine beispielsweise bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden an Hand der fünf Figuren erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch ein Gaskontrollgerät, das für die Messung radioaktiven Gases benutzt werden soll, das in einem Reaktorgebäude in die Atmosphäre freigesetzt wird, als Folge z.B. des Brechens von Hüllrohren von Brennelementen.

Einen Querschnitt durch ein Gaskontrollgerät, mit einer höheren Empfindlichkeit, in dem die Nachweiselemente in der Mitte innerhalb einer Anzahl von Behältern mit porösen Wänden angebracht sind, zeigt Fig. 2.

Fig. 3 und 4 zeigen jeweils einen waagerechten und eine senkrechten Schnitt durch ein Giskontrollgerät mit einem großen Gasvolumen und zwei porösen Wänden.

Ziffer 1 in Fig. 1 stellt einen Kanal dar, durch den die verdorbene Luft 2 gelangt, d.h. die Luft, die möglicherweise mit radioaktiven Substanzen verunreinigt ist. 3 bezeichnet eine poröse Wand, die für Strahlung gut durchlässig ist. Diese poröse Wand 3 wird von einer nicht-porösen Wand 4 umgeben, die eine Eingangsleitung 5 für die Reinigungsluft 6 unter einem gewissen Druck über dem Atmosphärendruck aufweist.

Zwischen den Wänden 2 und 4 ist die Nachweisvorrichtung 7 angeordnet.

In Fig. 2 bilden'sechs poröse Töpfe 8 sechs Kanäle 1, durch die das zu prüfende Gas strömt. In der Mitte zwischen den porösen Topfen 8 sind sechs Nachweisinstrumente 7 angeordnet. Die porösen Töpfe 8 sind von einem undurchlässigen Behälter 4 umgeben, der eine Einlaßleitung 5 für die Reinigungsluft 6 aufweist.

In Fig. 3 und Fig. 4 bezeichnet 7 das Nachweisinstrument, das von zwei konzentrischen porösen Wänden 8 und 9 umgeben ist, die

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wiederum von einer nicht-porösen Wand 4- umgeben sind. Zwischen dem Nachweisinstrument 7 und der porösen Wand 8 und zwischen der porösen Wand 9 und der nicht-porösen Wand 4- gelangt die Reinigungsluft unter Druck in die Meßkammer. Die Wände 8 und 9 bilden eine Kammer 10, durch die die zu prüfende verdorbene Luft strömt.

Es ist möglich, den Raum auf der Seite, von der das Schutzfluid

durch die poröse Wand gedrückt wird, zum Anbringen zusätzlicher Geräte zu benutzen. Das hat den Vorteil, daß mit nur einer Zuführung für eine Schutzflüssigkeit zwei oder mehr Arten von Meßgeräten gegen Kontamination geschützt sind.

Ein Beispiel eines solchen Gerätes ist ein Gaskontrollgerät für Kernstrahlung, das mit einem Nachweisinstrument für Feuerrauch versehen ist. Rauch kann z.B. über die Lichtdurchlässigkeit der Entüüftungsluft nachgewiesen werden.

Eine weitere Möglichkeit ist der Nachweis einer Wärmeentwicklung. Die Wärmeentwicklung kann über den Nachweis eines plötzlichen Ansteigens der Temperatur oder einer Wärmestrahlung gemessen werden.

Fig. 5 zeigt ein Gaskontrollgerät, das mit einem Rauchnachweisinstrument versehen ist.

Fig. 5 zeigt eine Strahlungsquelle 11, die die poröse Wand 3 und die verdorbene Luft 2 durchstrahlt.

Die ausgesandte Strahlung wird durch ein Strahlungsnachweisinstrument 12 aufgefangen.

Rauch wird in diesem Falle über die verminderte Durchsichtigkeit der verdorbenen Luft 2 nachgewiesen.

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Claims

Patentansprüche

Vorrichtung zum Messen von elektromagnetischer und/ oder Teilchenstrahlung, die eine oder mehrere gegen Kontamination geschützte Oberflächen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche oder die Oberflächen mit einer Vorrichtung versehen sind, eine schützende Fluidrandschicht längs ihrer Ränder aufzubauen.

2, Meßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Nachweisinstrument (und eine Strahlungsquelle, falls vorhanden) an der Außenseite eines Strömungsmeßbehälters" für Gas angebracht ist, der an seiner Wand eine oder mehrere konzentrische Spalte zum Einspritzen einer Randschicht aus einem Schutzfluid aufweist.

3· Meßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Nachweisinstrument (7) (und die Strahlungsquelle, falls vorhanden) an der Außenseite eines Strömungsmeßbehälters für ein Fluid angebracht sind, dessen Wand (3) vollständig oder teilweise aus porösem Material besteht, das strahlungsdurchlässig ist, und der mit einer Vorrichtung versehen ist, ein Schutzfluid durch seine Wand zu'drücken.

4-. Meßvorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die poröse Wand aus porösem Zellstoff, gebundenem Glasstaub, porösem Steinzeug, porösem Material aus Kunststoffasern, einem Asbest-oder Fiberglaserzeugnis oder ähnlichem besteht.

5· Meßvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die poröse Wand aus Zellstoffilterkerze besteht.

6. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 t>is 5» dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Nachweisinstrumente (7) in der Mitte zwischen mehreren Behältern (8) mit porösen

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Wänden innerhalb eines Behälters (4) mit einer nicht-porösen Wand angeordnet sind, der eine Einlaßleitung (5) für das Schutzfluid

(6) aufweist, während die Behälter mit porösen Wänden Einlaß- und Auslaßleitungen für das zu messende Fluid aufweisen.

7. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Nachweisinstrumente

(7) innerhalb einer ersten porösen V/and (8) angebracht sind, die in einem gewissen Abstand von einer zweiten porösen Wand (9) umgeben ist, diese Wand (9) wiederum von einer nicht-porösen Wand (4-)iuit einem gewissen Abstand zwischen beiden umgeben ist, der zwischen den beiden porösen Wänden liegende Raum mit einer Einlaß- und einer Auslaßleitung für das zu messende Fluid versehen ist, während der Raum zwischen dem Nachweisinstrument (7) und der ersten porösen Wand (8) und der Raum zwischen der zweiten porösen Wand (9) und der nicht-porösen Wand (4) mit einer Einlaßleitung für das Schutzfluid versenen ist.

8. Meßvorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere verschiedene Arten von Nachweisinstrumenten, unter denen wenigstens ein Typ für den Nachweis elektromagnetischer und/oder Teilchenstrahlung gebaut ist, an der Außenseite der porösen Wand angebracht sind.

9. Meßvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Arten von Nachweisinstrumenten benutzt sind, von denen eine ein Nachweisinstrument für Kernstrahlung, die andere ein herkömmliches Gerät zum Nachweis von Rauch oder Feuer ist.

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