DE2642064A1 - Irradiation type densitometer with multiple beam collimator - has five channels plus reference channel with electronic stabilisation - Google Patents
Irradiation type densitometer with multiple beam collimator - has five channels plus reference channel with electronic stabilisationInfo
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Abstract
Description
Dichtemessvorrichtung für strömende Medien nach dem Durchstrah-Density measuring device for flowing media after the penetration
lungsprinzip Die Erfindung betrifft eine Dichtemessvorrichtung für strömende Medien nach dem Durchstrahlungsprinzip D wobei von einer Strahlenquelle ausgehende Strahlung mittels einer Kollimatoreinrichtung in mehrere Teilstrahlen aufgeteilt wird, welche die Medien in repräsentativen Bereichen durchdringen und anschließend detektiert werden.treatment principle The invention relates to a density measuring device for Flowing media according to the radiation principle D whereby from a radiation source outgoing radiation into several partial beams by means of a collimator device which penetrate the media in representative areas and can then be detected.
Es ist bereits eine t -Dichtemessvorrichtung bekannt (ANCR-1181, Seite 33 bis 40, 1974). Diese Vorrichtung verwendet jedoch nur einen, zwei oder drei Teilstrahlen und hierzu jeweils einen Detektor mit vollständiger elektronischer Meßwertverarbeitung.A t density measuring device is already known (ANCR-1181, p 33 to 40, 1974). However, this device uses only one, two or three partial beams and for this purpose a detector with complete electronic data processing.
Durch den Platzbedarf der Detektoren ist die erreichbare Anzahl der Teilstrahlen begrenzt und der elektronische Aufwand wird erheblich erhöht. Weiterhin sind die Wandstärken der inedienführenden Rohrleitungen im Bereich der Durchstrahlung aufgrund bestehender Drücke innerhalb der Rohrleitungen relativ stark (bis zu einigen Zentimetern), wodurch die verwendete Gammastrahlung stark geschwächt wird. Zum Teil ist zwar auch vorgesehen, die Wandstärke durch Bohrungen an der Stelle der Durchstrahlung zu verringern, dies kann jedoch dazu führen, daß die Rohre bei hohen Drücken (z.B. 150 ata) Schaden erleiden.Due to the space required by the detectors, the achievable number of Partial beams are limited and the electronic effort is increased considerably. Farther are the wall thicknesses of the pipelines carrying the media in the area of the irradiation relatively strong (up to a few Centimeters), which means the gamma radiation used severely weakened will. In some cases, the wall thickness is also provided by drilling holes at the point However, this can cause the tubes to decrease in irradiation high pressures (e.g. 150 ata).
Die Aufgabe, die die erfindungsgemäße Vorrichtung zu lösen hat, besteht darin, die räumliche Auflösung für die Dichteverteilung und/oder die Strömungsform im Meßquerschnitt eines Mediums, insbesondere eines Dampf-Wasser-Gemisches, durch Verwendung vieler Teilstrahlen wesentlich zu erhöhen, ohne dabei den elektronischen Aufwand und die Gefahr für eine Zerstörung der medienführenden Leitung bei hohen Drücken zu vergrößern.The task which the device according to the invention has to solve is therein, the spatial resolution for the density distribution and / or the flow shape in the measuring cross-section of a medium, in particular a steam-water mixture Use of many partial beams to increase significantly without reducing the electronic Effort and the risk of destruction of the media-carrying line at high Press to enlarge.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß die Kollimatoreinrichtung selbst als Medienleitung ausgebildet ist, daß für die Detektion der Teilstrahlen ein einziger Detektor vorgesehen ist, und daß zwischen dem Detektor und den Austrittsstellen der Teilstrahlen aus der Kollimatoreinrichtung eine zeitlich steuerbare Verschlußanordnung der Austrittsstellen angebracht ist.According to the invention, this object is achieved in that the collimator device itself is designed as a media line that for the detection of the partial beams a single detector is provided and that between the detector and the exit points the partial beams from the collimator a time-controllable shutter arrangement the exit points is attached.
Eine Weiterführung der erfindungsgemäßen Dichtemeßvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß in die Kollimatoreinrichtung eine zur Ebene der Teilstrahlen senkrechte und durchgehende Bohrung eingefügt ist, welche eine dünnwandige, die Durchtrittsbohrungen für die Teilstrahlen abdichtende Hülse aufnimmt, und daß für hohe Drücke die Kollimatoreinrichtung derart ausgelegt ist, daß sie die Druckabstützung der Hülse übernimmt.A continuation of the density measuring device according to the invention is characterized in that in the collimator device one to the plane of the partial beams vertical and through hole is inserted, which is a thin-walled, the Receives through-holes for the partial beams sealing sleeve, and that for high pressures the collimator device is designed such that they support the pressure the sleeve takes over.
Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß der Detektor quer zur Einfallsrichtung der Teilstrahlen in einer Abschirmung liegt, welche eire öffnung aufweist, vor der die Verschlußanordnung steht. Hierbei kann die Verschlußanordnung von einer bewegbaren Blendenscheibe mit Schlitzen gebildet sein, deren Abmessungen durch die Teilstrahlquerschnitte und die Meßzeit bestimmt sind.One embodiment of the invention provides that the detector transversely to the direction of incidence of the partial beams lies in a shield which has an opening has, in front of which the closure arrangement is. Here, the closure arrangement be formed by a movable diaphragm disk with slots, the dimensions of which are determined by the partial beam cross-sections and the measuring time.
Eine bevorzugte Ausbildungsart der erfindungsgemäßen Dichtemeßvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Blendenscheibe mittels Motorantrieb rotierbar ist, wobei die Schlitze auf unterschiedlichen Radien liegen.A preferred embodiment of the density measuring device according to the invention is characterized in that the diaphragm disc rotates by means of a motor drive is, the slots are on different radii.
Eine weitere Ausbildungsform der Erfindung sieht vor, daß die Quelle in einer Abschirmung angeordnet ist, welche am Kollimator befestigt ist, und daß zwischen der Quelle und den Eintrittsstellen der Bohrungen für die Teilstrahlen in die Kollimatoreinrichtung ein Schieber zur Korrektur bzw. Kalibrierung der Quellstärke angeordnet ist.Another embodiment of the invention provides that the source is arranged in a shield which is attached to the collimator, and that between the source and the entry points of the holes for the partial beams a slide in the collimator device for correcting or calibrating the source strength is arranged.
Eine besonders vorteilhafte Weiterführung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu den das Medium durchdringenden Teilstrahlen ein Teilstrahl die Kollimatoreinrichtung außerhalb des Mediums durchquert und ebenfalls auf den Detektor gerichtet ist.A particularly advantageous development of the invention is thereby characterized in that, in addition to the partial beams penetrating the medium, a Partial beam crosses the collimator device outside the medium and also is aimed at the detector.
Die besonderen Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß eine serielle Abfrage der Teilstrahlen möglich ist, wobei mit extrem dünnen Fenstern in der Wandung der Rohrleitung für die Medien gearbeitet werden kann. Da die Anzahl der verwendeten Teilstrahlen wesentlich erhöhbar ist, kann die Meßgenauigkeit wesentlich erhöht werden. Hinzu kommt noch, daß bei Dichtemeßsorrichtungen, bei denen weiche Strahler verwendet werden können, der Aufwand für den Strahlenschutz verringerbar ist.The particular advantages of the invention are that a serial Interrogation of the partial beams is possible, with extremely thin windows in the wall the pipeline for the media can be worked on. As the number of used Partial beams can be increased significantly, the measurement accuracy can be increased significantly will. In addition, with density measuring devices in which soft radiators can be used, the effort for radiation protection can be reduced.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen mittels der Figuren 1 bis 3 näher erläutert.The invention is illustrated below with the aid of exemplary embodiments Figures 1 to 3 explained in more detail.
Die Figur 1 zeigt hierbei einen schematischen Überblick über die Dichtemessvorrichtung mit anschließender elektronischer Meßkette und einen zusätzlichen Teilstrahl durch den Kollimator zu Eichzwecken, die Figur 2 einen Schnitt durch eine spezielle Dichtemeßvorrichtung und die Figur 3 einen Aufblick auf diese Dichtemeßvorrichtung.FIG. 1 shows a schematic overview of the density measuring device with a subsequent electronic measuring chain and an additional partial beam the collimator for calibration purposes; FIG. 2 shows a section through a special density measuring device and FIG. 3 is a plan view of this density measuring device.
Die Figur 1 zeigt schematisch die Quelle 1 mit ihrer Abschirmung 2, welche auf dem Kollimatorblock 3 mit Strömungskanal 4 und eingebetteter dünner Hülse 5 aufgesetzt ist. Unterhalb des Kollimatorblocks 3 befindet sich eine Lochblendenscheibe 6, welche über eine Achse 7 von einem Stellgetriebe 8 mit Motor 9 in rotierende Bewegungen versetzt werden kann. Unter der Lochblendenscheibe 6 mit Durchtrittsöffnungen 10 bzw. 11 für die Teilstrahlen 12 bzw. 13 befindet sich das Fenster 14 einer Abschirmung 15 für den Detektor 16, welcher durch einen Szintillator gebildet wird, an den ein Photomultiplier 17 angeschlossen ist.Figure 1 shows schematically the source 1 with its shield 2, which on the collimator block 3 with flow channel 4 and embedded thin sleeve 5 is in place. Below the collimator block 3 there is a pinhole disk 6, which via an axis 7 of an actuating gear 8 with motor 9 in rotating Movements can be offset. Under the perforated diaphragm 6 with openings 10 and 11 for the partial beams 12 and 13, the window 14 of a shield is located 15 for the detector 16, which is formed by a scintillator, to the one Photomultiplier 17 is connected.
Unterhalb der Abschirmung 15 ist eine elektronische Meßkette angeschlossen, welche über Leitungen 18 und 19 mit einer Lichtschranke 20 für den Zählerstart und einer Lichtschranke 21 für die Kanalidentifikation an der Lochblendenscheibe 6 rückgekoppelt ist.An electronic electrode is connected below the shield 15, which via lines 18 and 19 with a light barrier 20 for the meter start and a light barrier 21 for the channel identification on the pinhole disk 6 is fed back is.
Die von dem radioaktiven Nuklid der Gammaquelle 1 ausgesandte Gammastrahlung durchdringt in fünf eng kollimierten, über den Querschnitt des Strömungskanals 4 verteilten Strahlenbündeln bzw. Teilstrahlen 12 eine Zweiphasenströmung und die Wand 5 einer eingepreßten Hülse. Eine sechste Bohrung 11 im Kollimator 3 führt seitlich am Strömungskanal 4 vorbei und hat die Aufgabe, einen Referenzstrahl zu erzeugen. Während in fünf Kanälen (ihre Anzahl ist nach oben hin nicht begrenzt) der Gammastrahl entsprechend der mittleren Dichte des durchfließenden Zweiphasengemisches nach dem exponentiellen Gesetz geschwächt wird (bezogen auf die Anzahl der Quanten) unterliegt der sechste Strahl 11 nur den Intensitätsänderungen, die die anderen Strahlen zusätzlich mitmachen. Diese Änderungen sind dichteunabhängig und werden durch Nachlassen der Quellstärke, Driften der Elektronik, Anderung des Nulleffektes usw. verursacht.The gamma radiation emitted by the radioactive nuclide of the gamma source 1 penetrates in five closely collimated over the cross section of the flow channel 4 distributed beam bundles or partial beams 12 a two-phase flow and the Wall 5 of a pressed-in sleeve. A sixth hole 11 in the collimator 3 leads laterally past the flow channel 4 and has the task of generating a reference beam. While in five channels (there is no upper limit to their number) the gamma ray corresponding to the average density of the flowing two-phase mixture according to the exponential law is weakened (based on the number of quanta) the sixth beam 11 only changes in intensity, the other beams in addition participate. These changes are not dependent on the density and are made by decreasing the Source strength, drifting of the electronics, change of the background effect etc. caused.
Durch die Lochblendenscheibe 6 mit drehzahlveränderlichem Antrieb 8, 9 werden die sechs Gammastrahlen mit definierten Zeiten nacheinander auf den Szintillator 16 freigegeben und erzeugen dort eine der Anzahl der Gammaquanten proportionale Anzahl von Lichtblitzen, deren Stärke eine Funktion der Energie der Gammaquanten ist. Dies gilt selbstverständlich auch für ähnliche Strahlungsarten, wie Neutronenstrahlungen. Der Photomultiplier 17 wandelt die Lichtblitze in eine anzahlproportionale Menge von Spannungsimpulsen um, deren Amplitudengröße wiederum von der Lichtintensität und damit von der Gammaenergie bestimmt wird. Da die Amplitudenhöhe auch von der Temperatur des Szintillators 16 und von der Versorgungsspannung des Photomultipliers 17 stark abhängt, ist eine Regelung der Versorgungsspannung, genannt Amplitudenstabilisation, vorgesehen.Through the perforated diaphragm 6 with variable speed drive 8, 9 are the six gamma rays with defined times in succession on the Scintillator 16 released and there generate a number of gamma quanta proportional Number of flashes of light, the strength of which is a function of the energy of the gamma quanta is. Of course, this also applies to similar types of radiation, such as neutron radiation. The photomultiplier 17 converts the flashes of light into a quantity proportional to the number of voltage pulses, whose amplitude size in turn depends on the light intensity and is thus determined by the gamma energy. Since the amplitude height also depends on the Temperature of the scintillator 16 and the supply voltage of the photomultiplier 17 depends heavily, is a regulation of the supply voltage, called amplitude stabilization, intended.
Das Spektrum der elektrischen Impulse nach dem Photomultiplier 17, d.h. die Impulszahl über der Energie (Impulshöhe) aufgetragen, beginnt im niederenergetischen Bereich mit einem großen Wert, der von den gestreuten Gammaquanten, dem sogenannten Compton-Untergrund und dem elektrischen Rauschen gebildet wird. Danach folgen die Energie-Peaks der vom Strahler 1 emittierten Gammastrahlung und der durch sekundäre Prozesse erzeugten Röntgen-und Bremsstrahlung. Für die Amplitudenstabilisation wird ein Zwei-Fensterdiskriminator 22 auf den fÜr die Messungen ausgewählten Gamma-Peak, der z.B. bei einer Tm-170-Quelle bei 84 keV liegt, eingestellt. Die Impulse I sind über der Energie E aufgetragen. Sie gelangen zum Fensterdiskriminator 22 über den Implsverstärker 23. Für die Messungen wird ein Fenster 25 bzw.The spectrum of the electrical impulses after the photomultiplier 17, i.e. the number of pulses plotted against the energy (pulse height) begins in the low-energy Area with a large value, that of the scattered gamma quanta, the so-called Compton subsoil and the electrical noise is formed. This is followed by the Energy peaks of the gamma radiation emitted by the emitter 1 and that of the secondary Processes generated X-ray and bremsstrahlung. For the amplitude stabilization, a two-window discriminator 22 on the gamma peak selected for the measurements, which is e.g. 84 keV for a Tm-170 source. The impulses I are plotted against the energy E. You get to the window discriminator 22 via the Impls amplifier 23. A window 25 or
26 etwas unterhalb und etwas oberhalb des Energiepeaks 24 eingestellt, so daß beide im Gleichgewichtsfall die gleiche Impulszahl I empfangen. Bei Verstimmung des Gleichgewichtes, d.h. bei unterschiedlicher Impuls zahl I beider Fensterdiskriminatoren 27 und 28 durch Verlagerung des Energiepeaks 24 wird über den Flip Flop 29, die Differenz-Analogsignalschaltung 30 und den Regler-Hilfsspannungserzeuger 31 ein analoges Signal erzeugt, das die Versorgungsspannung des Multipliers.l7 nachregelt und den Energiepeak 24 in die symmetrische Lage zurückbringt. Durch entsprechende Fensterbreite und geringen Abstand beider Fenster 25, 26 voneinander kann erreicht werden, daß die Summe der Impulse, die von beiden Fenstern 25 und 26 durchgelassen wird, der MeR-rate monoenergetischer Gammaquanten, die für die Dichtemessung verwendet werden soll, proportional ist.26 set a little below and a little above the energy peak 24, so that both receive the same number of pulses I in the case of equilibrium. When upset of equilibrium, i.e. with a different number of impulses I of both window discriminators 27 and 28 by shifting the energy peak 24 is via the flip flop 29, the Differential analog signal circuit 30 and the regulator auxiliary voltage generator 31 a analog signal generated, which readjusts the supply voltage of the Multipliers.l7 and returns the energy peak 24 to the symmetrical position. Through appropriate Window width and a small distance between the two windows 25, 26 from one another can be achieved be that the sum of the pulses from both windows 25 and 26 let through is, the MeR rate of monoenergetic gamma quanta used for density measurement should be, is proportional.
Über eine 11und- oder" -Verknüpfung 32 werden daher diese Impulse einem zweiten Zweig über einen Monovibrator 33 und einen Untersetzer 34 zur digitalen Verarbeitung zugeführt. Nach der Untersetzung werden sie in einem Scaler-Timer 35 gezählt und gespeichert. Der Beginn der Zählzeit wird durch das Signal einer Lichtschranke 20 der Lochblendenscheibe 6 ausgelöst.These pulses are therefore generated via an 11and- or "-linkage 32 a second branch via a monovibrator 33 and a coaster 34 for digital Processing fed. After the reduction, they are set in a scaler timer 35 counted and stored. The start of the counting time is triggered by the signal from a light barrier 20 of the pinhole disk 6 triggered.
Sie ist über die Zeitwahl 36 mit dem Scaler-Timer 35 verbunden.It is connected to the scaler timer 35 via the time selector 36.
Gleichzeitig wird der Timer 35 gestartet, der nach Ablauf der vorgewählten Zeit (10 ms bis 1 sec) den Zählvorgang beendet.At the same time, the timer 35 is started after the preselected Time (10 ms to 1 sec) ends the counting process.
Die Zählzeit muß jeweils innerhalb der öffnungszeit eines Loches 10 bzw. 11 der Blendenscheibe 6 liegen, das durch Abstimmung der Motordrehzahl und der Zählzeiteinstellung geschieht. Der digitale Wert (Impulszahl) wird vor Zählbeginn des nächsten Kanals auf einen Pufferspeicher gegeben, um von dort zum Bandspeicher oder Rechner 37 abgerufen zu werden. Zwischen dem Rechner 37 und dem Scaler-Timer 35 liegt eine Anzeigekontrolleinrichtung 38, mit der die zweite Lichtschranke 21 für die Kanalidentifikation verbunden ist.The counting time must be within the opening time of a hole 10 or 11 of the orifice plate 6, which is achieved by tuning the engine speed and the count time setting happens. The digital value (number of pulses) is set before the start of counting of the next channel is transferred to a buffer memory and from there to the tape memory or computer 37 to be called up. Between the computer 37 and the scaler timer 35 is a display control device 38 with which the second light barrier 21 connected for channel identification.
Im Rechner 37 kann mit Hilfe von Eichwerten und nach der Korrektur durch den Wert des Referenzstrahlers (siehe Teilstrahl 13) aus den fünf Gamma-Impulswerten je eine Querschnittsdichtebestimmung durchgeführt werden. Die kürzeste Meßzeit für den ganzen Querschnitt des Strömungskanals 4 beträgt etwa 50 ins.In the computer 37, with the aid of calibration values and after the correction by the value of the reference radiator (see partial beam 13) from the five gamma pulse values a cross-sectional density determination must be carried out each time. The shortest measurement time for the entire cross section of the flow channel 4 is about 50 ins.
Die Figuren 2 und 3 zeigen ein Ausführungsbeispiel für die Bestimmung der mittleren Dichte eines mehrphasigen Gemisches mit der Gamma-Strahl-Abschwächungsmethode (die Bezugs zeichen entsprechen denen der Fig. 1). Das Gerät ist besonders geeignet für den Einsatz in der Reaktorsicherheitsforschung, weil für die Bestimmung des Massenstromes eines aus einem defekten Reaktorkreislauf- ausströmenden Wasser-Dampf-Gemisches die Kenntnis der örtlichen Gemischdichte erforderlich ist.Figures 2 and 3 show an embodiment for the determination the mean density of a multiphase mixture using the gamma-ray attenuation method (The reference characters correspond to those of FIG. 1). The device is particularly suitable for use in reactor safety research because for the determination of the Mass flow rate of a water-steam mixture flowing out of a defective reactor circuit knowledge of the local mixture density is required.
Wegen der scharfen Bedingungen in bezug auf den Druck (bis und über 150 ata), die Temperatur (von ca. 350 OC) und die erforderliche Schnelligkeit hat sich für diese Aufgabe die Gamma-Dichtebestimmung als günstig erwiesen. Bestimmungen mit anderen Strahlungsarten sind jedoch nicht ausgeschlossen.Because of the harsh conditions in terms of printing (up and over 150 ata), the temperature (of approx. 350 OC) and the required speed Gamma density determination has proven to be beneficial for this task. Provisions with other types of radiation are not excluded.
In der Figur 2 ist im Schnitt der Kollimatorblock 3 dargestellt. Er besteht aus warmfestem Stahl und wird zwischen zwei Flanschen 41 und 42 (siehe auch Fig. 3) von zwei Spannvorrichtungen 39 und 40 eingespannt. Eine eingepreßte dünnwandige Hülse 5 von ca. 1 mm Wandstärke, die an den Enden mit dem Kollimatorblock 3 verschweißt wird (die Hülse steht senkrecht zur Zeichenebene; die Einschweißstellen sind nicht dargestellt), übernimmt die druckbeständige Abdichtung der Kollimatorbohrungen 12 gegen das Strömungsmedium 4. Dadurch werden extrem dünne Strahlungsfenster 43 und 44 an den Berührungsstellen der Teilbohrungen 12 vor und nach der Durchstrahlung erreicht. Die Durchgangsbohrung 13 ist in dieser Ausführung nicht vorhanden.In FIG. 2, the collimator block 3 is shown in section. He consists of heat-resistant steel and is placed between two flanges 41 and 42 (see also Fig. 3) clamped by two clamping devices 39 and 40. A pressed-in thin-walled one Sleeve 5 with a wall thickness of approx. 1 mm, which is welded to the collimator block 3 at the ends (the sleeve is perpendicular to the plane of the drawing; the weld-in points are not shown), takes over the pressure-resistant sealing of the collimator bores 12 against the flow medium 4. As a result, extremely thin radiation windows 43 and 44 at the contact points of the partial bores 12 before and after the irradiation achieved. The through hole 13 is not present in this embodiment.
Auf den Kollimatorblock 3 ist eine Abdeckscheibe 45 aufgeschraubt, auf welcher wiederum die Abschirmung 2 für die Strahlenquelle 1 aufgeschraubt ist. Die Abschirmung 2 besteht ebenfalls aus einem Block aus Stahl oder Wolfram, welcher eine Innenbohrung 46 aufweist, in der die Strahlenquelle 1 in einer Hülse mit Anpreßvorrichtung 47 eingefügt ist. Die Abschirmung 2 selbst ist über einen spiralförmigen Kanal 48 sowie Wasserzu- und Abführungen 49 (siehe Fig. 3) mit Wasser kühlbar.A cover disk 45 is screwed onto the collimator block 3, on which in turn the shield 2 for the radiation source 1 is screwed. The shield 2 also consists of a block of steel or tungsten, which has an inner bore 46 in which the radiation source 1 is in a sleeve with a pressing device 47 is inserted. The shield 2 itself is via a spiral channel 48 and water inlets and outlets 49 (see FIG. 3) can be cooled with water.
Am unteren Ende 50 der Bohrung 46 für die Quelle 1 ist in die Abschirmung 2 ein Schieber 51 mit konisch ausgeführter Innenbohrung 52 transvertierbar eingefügt. Mit ihm kann die Quellstärke der Quelle 1 kalibriert werden. Die konische Bohrung 52 korrespondiert mit einer Bohrung 53 in der Abdeckplatte 45 und einer weiteren Ausnehmung 54 im Kollimatorblock 3, von der die Eingangsöffnungen 55 der Teilstrahlbohrungen 12 ausgehen.At the lower end 50 of the bore 46 for the source 1 is in the shield 2, a slide 51 with a conical inner bore 52 is inserted so that it can be converted. The source strength of source 1 can be calibrated with it. The conical bore 52 corresponds to a bore 53 in the cover plate 45 and another Recess 54 in the collimator block 3, from which the inlet openings 55 of the partial beam bores 12 go out.
Die Austrittsöffnungen 56 der Teilstrahlbohrungen 12 am unteren Ende des Kollimatorblocks 3 stehen der Blendenscheibe 6 gegenüber.The outlet openings 56 of the partial jet bores 12 at the lower end of the collimator block 3 face the diaphragm disk 6.
Diese Blendenscheibe 6 weist einen Bleiring 57 auf, in dem die einzelnen Durchtrittsöffnungen 10 (es ist nur eine Durchtritts-Öffnung durchgezogen gezeichnet; die anderen sind gestrichelt eingezeichnet) eingefügt sind. Die Blendenscheibe wird über die Achse 7 (siehe auch schematische Zeichnung nach Fig. 1) mittels dem Stellgetriebe 8 und dem Motor 9 angetrieben. Die Halterung 58 für die Achse 7 ist am Kollimatorblock 3 direkt angeflanscht.This diaphragm 6 has a lead ring 57 in which the individual Passages 10 (only one passage opening is drawn in a solid line; the others are shown in dashed lines) are inserted. The aperture disc will via the axis 7 (see also the schematic drawing according to FIG. 1) by means of to the Adjusting gear 8 and the motor 9 are driven. The bracket 58 for the axis 7 is directly flanged to the collimator block 3.
Sie ist über die Zu- und Abführleitungen 59 und 60 ebenfalls mittels Wasser kühlbar.It is also by means of the supply and discharge lines 59 and 60 Water coolable.
Unterhalb der Blendenscheibe 6 und insbesondere unterhalb des Abschirmringes 57 ist das Fenster 14 in der Abschirmung 15 für den Szintillator 16 mit Photomultiplier 17 angeordnet. Die Szintillatorachse 61 steht nahezu senkrecht zu den Strahlungsrichtungen 62 der einzelnen Teilstrahlen 12. Der gemeinsame Schnittpunkt der Teilstrahlungsrichtungen 62 liegt in der Quelle 1. Zwischen dem eigentlichen Szintillator 16 und der Abschirmung 15 befindet sich eine Wasserkühlung 63 bzw. ein Wasserkühlmantel, welcher in den Szintillator 16 von außen eindringende Wärme abführt.Below the diaphragm 6 and in particular below the shielding ring 57 is the window 14 in the shield 15 for the scintillator 16 with a photomultiplier 17 arranged. The scintillator axis 61 is almost perpendicular to the radiation directions 62 of the individual partial beams 12. The common point of intersection of the partial radiation directions 62 lies in the source 1. Between the actual scintillator 16 and the shield 15 is a water cooling 63 or a water cooling jacket, which in the Scintillator 16 dissipates heat penetrating from the outside.
In der Fig. 3 ist eine Aufsicht auf die Dichtemeßvorrichtung nach Fig. 2 dargestellt. Sichtbar ist der Kollimatorblock 3 bzw. die Abdeckplatte 45, die Flansche 41, 42 mit den Halterungen 39 und 40, die Abschirmung 2 mit Kühlzu- und Abführungen 49 sowie die Halterung 47 für die Quelle, die Halterung 58 für die Achse 7 der Blendenscheibe 6, das Stellgetriebe 8 und der Motor 9. In der Blendenscheibe 6 bzw. dem Bleiring 57 sind die winkelversetzten Ausnehmungen 10 auf verschiedenen Radien eingefügt.,Die Anzahl der Ausnehmungen 10 richtet sich nach der Anzahl der Teilstrahlen 12 (siehe Fig. 2), dem Umfang der Blendenscheibe 6 und der Abmessungen der öffnungen 10. Es ist durchaus möglich, daß mehrere Ausnehmungen 10 auf einem Kreisumfang angeordnet werden können. Auf der Außenumrandung 64 der Blendenscheibe 6 sind Schaltlöcher 65, 66 eingefügt, welche für die Photozellen-Steuerung mit den Lichtschranken 20 und 21 (siehe Fig. 1) dienen. Mit Hilfe des Szintillationsdetektors 16 und der angeschlossenen Elektronik nach Fig. 1 kann die Intensität des jeweiligen Gammastrahls bzw. Teilstrahls 12 im Milli-Sekunden-Bereich gemessen werden. Aus der Intensität des jeweiligen Gammastrahles kann auf die Dichte des Gemisches 4 (siehe Fig. 1 und 2) geschlossen werden. Bei homogener Verteilung der Phasen über dem Querschnitt kann daraus auf die mittlere Querschnittsdichte geschlossen werden. Bei nichthomogener Verteilung, und das ist bei Reaktorsicherheitsexperimenten die Regel, sind zum Erreichen einer brauchbaren Genauigkeit mehrere Gammateilstrahlen 12, über den Querschnitt der Hülse 5 verteilt, erforderlich.In Fig. 3 is a plan view of the density measuring device according to Fig. 2 shown. The collimator block 3 or the cover plate 45 is visible, the flanges 41, 42 with the brackets 39 and 40, the shield 2 with cooling and outlets 49 as well as the holder 47 for the source, the holder 58 for the Axis 7 of the diaphragm disk 6, the actuating gear 8 and the motor 9. In the diaphragm disk 6 or the lead ring 57, the angularly offset recesses 10 are on different Radii inserted., The number of recesses 10 depends on the number of Partial beams 12 (see FIG. 2), the circumference of the diaphragm disk 6 and the dimensions of the openings 10. It is entirely possible that several recesses 10 on one Circumference can be arranged. On the outer edge 64 of the diaphragm disc 6 switching holes 65, 66 are inserted, which for the photocell control with the Light barriers 20 and 21 (see Fig. 1) are used. With the help of the scintillation detector 16 and the connected electronics according to FIG. 1, the intensity of the respective Gamma ray or partial ray 12 are measured in the millisecond range. the end the intensity of the respective gamma ray can be related to the density of the mixture 4 (see Fig. 1 and 2) are closed. With a homogeneous distribution of the phases over The average cross-sectional density can be deduced from the cross-section. In the case of non-homogeneous distribution, and that is the case with reactor safety experiments As a rule, several gamma sub-beams are required to achieve a useful accuracy 12, distributed over the cross section of the sleeve 5, is required.
L e e r s e i t eL e r s e i t e
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