DE2423992C3 - Meßeinrichtung zur Konzentrationsbestimmung von im Wasser gelöstem Bor - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf pine Meßeinrichtung, insbesondere in Druckwasser-Reantoren, zur Konzentrationsbestimmur.g von im Wasser gelöstem Bor, mit einem das borhaltige Wasser aufnehmenden Meßgefäß, das von zwei in konstantem Abstand voneinander angeordneten Begrenzungsflächen begrenzt ist und zwischen einer radioaktiven Neutronenquelle, die von einem Neutronenmoderator nach außen abgeschirmt ist und einem Neutronendetektor verläuft, und mit einer Zähleinrichtung zur Zählung einer vorbestimmten, vom Detektor erfaßten Anzahl von Neutronen und mit einer Auswerteinrichtung, welche den bei geeigneter Wahl der Anordnung der beschriebenen Teile der Meßeinrichtung der Borkonzentration proportionalen Meßzeitraum ermittelt, der nach Verstreichen eines vorbestimmten Anfangszeitraums, welcher dem Erreichen der vorbestimmten Neutronenzahl bei reinem Wasser im Meßgefäß entspricht, verstreicht, bis die vorbestimmte Neutronenzahl gezählt ist.

Bei dieser bekannten Meßeinrichtung (US-Patentschrift 35 97 613) muß ein Temperaturregler verwendet werden, um den Meßbehälter auf eine konstante Temperatur zu halten und dadurch eine entsprechende Meßgenauigkeit zu erreichen. Mit dieser bekannten Meßeinrichtung ist eine lineare Charakteristik nur bis zu einer Borkonzentration von 5 g/kg gewährleistet. Hinsichtlich der konstruktiven Gestaltung dieser bekannten Meßeinrichtung dient das die Neutronenquelle Vumgebende Wasser, in Anbetracht der Messung, entscheidend als Moderator zur Vormoderierüng der aus der Neutronenquelle austretenden Neutronen. Dabei sind hinter, über¹ und unter der Neutronenquelle Moderatoren angeordnet, ,

Gegenüber diesem Stand der Technik besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Meßeinrichtung der eingangs genannten Gattung zu schaffen, mit der eine lineare Charakteristik auch für Borsäurekonzentrationen zu erreichen ist, die höher als 5 g/kg Lösung liegen, bei gleichzeitiger hoher Meßgenauigkeit und einfachem Aufbau der Meßeinrichtung.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs gelöst

Bei dieser Lösung sind die Abmessungen und Relativanordnungen des Meßgefäßes, des Neutronenmoderators, der Neutronenquelle, des Neutronenreflektors und des Neutronendetektors derart gewählt, daß der rechnerische Zusammenhang zwischen dem Meßzeitraum und der Borkonzentration linear ist

Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird die gestellte Aufgabe in vorzüglicher Weise gelöst, wobei genaue lineare Meßergebnisse bis zu 20 g/kg Borsäurekonzentration möglich sind. Bei der erfindungsgemäßen Lösung dient das die Neutronenquelle umgebende Paraffin grundsätzlich als Reflektor, d. h. es reflektiert die aus der Quelle austretenden Neutronen in die Richtung des Meßgefäßes. Die zu messende Flüssigkeit funktioniert grundsätzlich als Moderator, weil sie unmittelbar zwischen der Quelle und dem Detektor angeordnet ist. Demzufolge gelangen überwiegend durch die zu messende Flüssigkeit moderierte Neutronen an den Detektor.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 die Anordnung des Meßplatzes der die genannten Forderungen erfüllenden und ein Ausführungsbeispiel des Gegenstands der Erfindung bildenden Einrichtung und

Fig. 2 eine mit der Meßeinrichtung verwendete Zählschaltung.

Ein eine radioaktive Neutronenquelle Fernhaltendes, mit einem neutronenmoderierten Stoff, wie Wasser, Paraffin usw. gefülltes Gefäß als Neutronenmoderator L befindet sich in einer in F i g.! darg-, .«'eilten Anordnung. Die aus dem Gefäß M in die Richtung eines mit Bortetrafluorid-Gas gefüllten proportionalen Neutronendetektors D strömenden Neutronen werden durch das Bor. oder durch einen andere Neutronen absorbierenden Stoff in einem von mindestens zwei zueinander parallele ebene 1 ächen aufweisenden Seiten begrenzten Meßgefäß M in einem von der Konzentration abhängigen Maß absorbiert.

Durch geeignete Wahl des Materials und der Abmessungen des hohen Drücken widerstehenden Meßgefäßes M, des Neutronenmoderators L und eines Neutronenreflektors R sowie durch die richtige Wahl der relativen Anordnung des Meßgefäßes M, des Neutronenmoderators /, des Neutronenreflektors R, der Neutronenquelle Fund des Neutronendetektors D zueinander kann erreicht werden, daß der Zusammenhang zwischen dem im Wasser gelösten Bor (oder einem anderen, die Neutronen absorbierenden Stoff) und der für das Erreichen der Detektoreinschlagzahl N nötige Meßzeit linear wird.

Der Neutronenreflektor (z. B. Graphit) R reflektiert die den Meutronendetektor D erreichenden Neutronen, Wodurch die Wirksamkeit der Messung erhöht wird, was die Benützung von Neütfonenquellen kleinerer Intensität ermöglicht Und die Gefährlichkeit sowie die Herstellungskosten der Einrichtung vermindert.

Bei der gewählten obigen Meßanordnung wurde erreicht, daß der Zusammenhang zwischen der für das Erreichen der gegebenen Einschlagzahl N nötigen Zeit und der Borkonzentration linear ist.

Wird dann die für das Erreichen der N-Impulse nötige Zeit im Fall reinen Wassers bzw. einer eine Konzentration C\ g/kg Borsäure enthaltenden Lösung mit To bzw. T\ und die zwischen diesen Zeitdauern gewählte Differenz mit AT₀ bezeichnet, so lassen sich folgende Gleichungen aufstellen:

T₁ -T₀ = JT₀,

wobei K eine für die Einrichtung kennzeichnende Konstante ist Aus diesen Gleichungen können 7o und 71 bestimmt werden zu:

AT₀

T₀ =

T₁ =

K-\

K-I

In Fig.2 ist eine Zählschaltung für die Meßeinrichtung schematisch dargestellt Ein Zähler Sz_} mit Voreinstellung zählt die aus dem Neutronendetektor D kommenden Signale und beendet die Messung beim Erreichen der vorgeschriebenen Impulszahl. Ein Zeitzähler Sz₂ mit Voreinstellung und ein Anzeigezähler Szj zählen über ein Tor K die Signale eines Zeitbasisgenerators C, jedoch nur von einem Zeitpunkt t=Ta an, d. h. sobald der Zeitzähler mit Voreinstellung hierzu das

ίο Signal abgibt. Die Bedingung für das öffnen des Tores K wird von den Zählern Sz\ und Sz₂ gemeinsam gegeben. Die Einrichtung subtrahiert daher automatisch die zu Null Borsäurekonzentration gehörende Meßzeit und mißt unmittelbar den Wert AT=T-T₀ = B.C. wo B ebenfalls ein für die Einrichtung kennzeichnender Festwert ist

Mit einer entsprechenden Unterteilung ergibt T zahlenmäßig gleich die Borsäurekonzentration C. Sowohl der Zeitzähler Sz₂ mit Vo; -. uistellung als auch der Anzeigezähler werden durch den Zähler 5Z₁ mit Voreinstellung angehalten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Meßeinrichtung, insbesondere in Druckwasser-Reaktoren, zur Konzentrationsbestimmung von im Wasser gelöstem Bor, mit einem das borhaltige Wasser aufnehmenden Meßgefäß, das von zwei in konstantem Abstand voneinander angeordneten Begrenzungsflächen begrenzt ist und zwischen einer radioaktiven Neutronenquelle, die von einem Neutronenmoderator nach außen abgeschirmt ist, und einem Neutronendetektor verläuft, und mit einer Zähleinrichtung zur Zählung einer vorbestimmten, vom Detektor erfaßten Anzahl von Neutronen und mit einer Auswerteinrichtung, welche den bei geeigneter Wahl der Anordnung der beschriebenen Teile der Meßeinrichtung der Borkonzentration proportionalen Meßzeitraum ermittelt, der nach Verstreichen eines vorbestimmten Anfangszeitraurtis, weicher dem Erreichen der vorbestimmten >o Neutronenzahl bei reinem Wasser im Meßgefäß entspricht, verstreicht, bis die vorbestimmte Neutronenzahl gezählt ist, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die Begrenzungsflächen des Meßgefäßes ^zwischen der/¹. Detektor (D)und der Neutronenquelle (F) eben sind und parallel zueinander verlaufen und daß der Neutronendetektor (D) in einem Neutronenreflektor ^angeordnet ist.