DE2852812A1

DE2852812A1 - Fernbeobachtungseinrichtung zum beobachten von objekten in einem ionisierenden strahlungsfeld

Info

Publication number: DE2852812A1
Application number: DE19782852812
Authority: DE
Inventors: Boris Ivanovitsch Ivanov; Nikolai Michailovitsch Ivanov; Igor Konstantinovitsc Malachov; Jury Dmitrievitsch Motin; Igor Aleksandrovit Reformatsky; Pavel Romanovitsch Sinitsyn
Original assignee: MO INZH FIZ INST
Current assignee: MO INZH FIZ INST
Priority date: 1977-12-06
Filing date: 1978-12-06
Publication date: 1979-06-13
Also published as: GB2012447A; JPS5499447A; FR2411423A1

Description

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Moskovsky inähenerno-fizichesky Institut Moskau, UdSSR

Fernbeobachtungseinrichtung zum Beobachten von.Objekten in einem ionisierenden Strahlungsfeld

Die vorliegende Erfindung besieht sich auf !iontroll·= meßeinrichtungen_s die als Bestandteile von Kernenergiean= lagen arbeiten und sie betrifft genauer eine Fernöeobachtungseinrichtung für Objekte im P@.lde. ionisierender Strahlungen C

.. In derBetriebsprasis der Kernenergieanlagen sowie beim Durchführen wissenschaftlicher Forschungsarbeiten auf dem Gebiet der Strahlungschemi© und der Reaktor-iaaterial·= künde kann die J'grnb.eöbachtung von Objekten^ die sieh in mächtigen Feldern .ionisierender. Strahlungen befinden,, sowie von Objekten., welche Quellen für- ionisierend© Strahlungen darstellen₃ dem Bedienungspersonal wertvolle Information liefern,Gegenwärtig sind Fernbeobaehtungssysteme bekannt₃ die die Möglichkeit bieten_s Beobachtungen ana«stell@n._s sowie-; Photo- und Kinoaufnahmen technologischer. P durchzuführen_s die in Strah-

J.

lungsfeldern verwirklicht werden· Entsprechend den Unterschieden ihrer Prinzip- und Konstruktionsschaltungen können die Fernbeobachtungssysteme in drei Hauptgruppen klassifiziert werden: a) optische Systeme-Einschauöffnungen in Schutzkammerri, Periskope, Systeme mit einem faseroptischen Bildübertrager; b) elektronenoptische Systeme Fernsehkameras, elektronenoptische Wandler; c) kombinierte Systeme, enthaltend ein Periskop bzw· ein Lichtleitfaserbündel mit einer Fernsehkamera.

Bei all der Mannigfaltigkeit der Prinzip- und Konstruktionsschaltungen dieser Einrichtungen ermöglichen die gegenwärtig bekannten Fernbeobachtungssysteme einen Dauerbetrieb bei einer mittleren Dosisleistung des ionisierenden otrahlungsfeldes von P :C jQor/sek. Diese Grenze ist durch die beschränkte strahlungsoptische Beständigkeit der optischen Elemente bedingt, die in der Konstruktionsschaltung des betreffenden Fernbeobachtungssystems enthalten sind. Die .Aufgabe einer Erhöhung der strahlun^soptischen Beständigkeit der optischen Elemente läßt sich durch Einführung in das Glasmaterial stabilisierender Zusätze, beispielsweise von GeO₂ in anorganische Gläser teilweise lösen. Optische Elemente, hergestellt aus Glas, welches stabilisierende Zusätze enthält, kann man bis zu einem Wert der absorbierten Gesamtdosis von etwa ^A>r 10⁸ rad (bei einer Dosisleistung ~~ 100 r/sek läßt

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''^ 8 sick die absorbier ire. Gesamtaosis von 10 rad in einem halben Jahr akkumulieren) verwenden Hierbei ist zu bemerken, das ütof fe j die OeOp-^usätze enthalten, in einem mächfeigen ionisierenden Strahlungsfeld eine starke Radiolumineszenz aufweisen, deren Intensität proportional der Feistärke ansteigt» Folglich ist eine faseroptische Sonde Kur Sichtkontreolle der aktiven Zonen eines Kernreaktors, deren Prinzip-.und Konstruktionsbild in der Monographie von No S₀ Kapani "Faseroptik" /Moskau, "MIE"-Verlag, 196% So 3&G/ beschrieben ist, zur visuellen Prüfung der aktiven 2,one eines arbeitenden Kernreaktors nicht geeignet und kann lediglich zur Oberflächenkontrolle der Elemente der aktiven Zone, der MontagequaIitat u, dgl, vor dem Betrieb des Reaktors verwendet werden»

ils Beispiel eines kombinierten Ifernbeobachtungssystems kann man eine Untersuchungsanlage der Wärmeentwicklung se le ine nt e eines Kernreaktors anführen /s. französische Patentanmeldung ITr.-2298859, veröffentlicht am 24. September 1-976· im "Bulletin Officiel de la propriete industrielle F39, Klasse G 21c 17/06/, die ein Prismenendoskop mit einem geneigten Spiegel enthält, das mit einer Fernsehkamera auf Stoß verbunden ist.

Die genannte Anlage kann man in der aktiven Zone eines abgestellten Kernreaktors verwenden, wenn die Dosisleistung Y der ionisierenden Strahlung und des Stroms der harten Strahlung P keine ''^ 100 r/sek übersteigt.

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Bekannt ist a ine Fernbeobachtungseinrichtung von Objekten in den Feldern ionisierender strahlungen, deren faseroptische Kanal zur Bildübertragung des Beobachtung--Objekts außerhalb des Bereichs des biologischen Schutzes gegen die Wirkung der ionisierenden Strahlungen ein Eingangsobjektiv sowie ein aus einzelnden Lichtleitfasern gebildetes faseroptisches Bündel enthält, dessen eine Stirnseite in unmittelbarer Ilähe des Eingangsobjekts- und die andere Stirnseite außerhalb des biologischen Schirms angeordnet ist /s. z.B. Ή. S. Kapani "Faseroptik" Moskau, "RiIx₁ "-Verlag, I969 S. 360/.

Die genannte Einrichtung, ebenso wie die obenbeschriebenen, arbeitet nur in schwachen Feldern ionisierender Strahlungen, weist dabei eine kurze Lebensdauer auf und ist in starken Feldern ionisierender Strahlungen praktisch unbrauchbar.

üer vorliegenden Erfindung liegt die .Aufgabe zugrunde, eine Fernbeobachtungseinrichtung von Objekten in den Feldern ionisierender Strahlungen zu schaffen, deren konstruktive .Ausführung einen stabilen Lichtdurchtritt, ihres faseroptischen Bündels in starken Feldern der ionisierenden Strahlung gewährleisten würde.

Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß in der Fernbeobachtungseinrichtung von Objekten in den Feldern ionisierender Strahlungen, deren faseroptische Kanal zur Bildübertragung des Beobachtungsobjekts außerhalb des Be-

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reichs des biologischen Schutzes gegen die Einwirkung der ionisierenden Strahl untren ein Eingangsobjektiv und ein aus einzelnen Lichtleitfasern gebildetes faseroptisches Bündel enthält, dessen eine Stirnseite in unmittelbarer Nähe des Eingangs Objektivs- und die andere Stirnseite außerhalb des biologischen Schirms angeordnet ist, erfindungsgemäß der faseroptische Kanal außerdem eine Wärmequelle zum aufrechterhalten mindestens nur des faseroptischen Bündels bei einer Temperatur enthält, die eine Wärmestabilisierung seines Lichtdurchtritts bei der Einwirkung der ionisierenden Strahlung gewährleistet.

Es ist zweckmäßig, die Wärmequelle in Form einer Spirale auszuführen, die an die Stromquelle angeschlossen wird, und das faseroptische Bündel an dem Abschnitt umfaßt, der sich im Feld der ionisierenden Strahlung befindet.

Es ist vorteilhaft j daß die wärmequelle einen wärmeaustauscher mit einen Heizelement enthält, die in unmittelbarer Nähe einer der Stirnseiten des faseroptischen Bündais angeordnet sxnd, sowie eine Rohrleitung, deren Hohlraum mit dem Warmeumtauscher von der Heizseite verbunden ist, während das faseroptische Bündel im Hohlraum der Rohrleitung untergebracht und durch Gas bzw_e ein Gasgemisch eiwärmt wird, die gegen die Wirkung der ionisierenden Strahlung widerstandsfähig sind·

Es ist effektiv, wenn die Wärmequelle einen an die

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Stromquelle angeschlossener!. Iwet al !Überzug aus einem Material darstellt;_s das exnen spezifischen elektrischen Widerstand dieses Überzugs von O₉I Ohm/cm und darüber gewährleistet;, und uie Oberfläche jeder Lichtleiterfaser des faseroptischen Bündels umhüllte

Is ist vorteilhaft₉ daß die Wärmequelle eine Einschlußkomponente in die stoffe des faseroptischen Bündels darsteiitj wofür chemische Verbindungen von !lementen benutzt werden, die eine Verwandlung der Energie der absorbierten bzw ο fjestreuten neutronen in wärmeenergie gewähr le is te n_o

Es ist zweckmäßig j, das diese Komponente als Bestandteil des llaterials der Lichtleitfasern des faseroptischen Bündels eingeschlossen wirdo

Es ist auch z^eckmäßigs, daß diese iLom^.Onente als Bestandteil des Überzugs eingeschlossen wird₈ der auf der Oberfläche jeder Faser das faseroptischen Bündele ausgeführt ist ο

Im folgenden wird die Erfindung durch eine BeSchreibung ihrer konkreten .ausf uhsungsvarianten und durch die beiliegenden Zeichnungen erläutert ₉ in welchen as seigen

Figo 1 PrinsipsGhaltbild der erfinaua&sgemäßen FerntiaobachtuiigseinriGhtung von Objekten in den Feldern ionisierender btrahitragen /im teiliveisen Längsschnitt/;

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Fie; ο 2 üb schnitt des erfindungsje mäßen faseroptischen Kanals der erf indungsgema'ßen Einrichtung mit einer .Vär me quelle, ausgeführt als '»wärmeaustauscher mit einem Heizelement /im teilweisen Längsschnitt/;

Figo 3 -abschnitt des erfindungsgemäßen faseroptischen Bündels der vorliegenden Einrichtung, angeordnet in der Nähe der Eingangsstirnfläche dieses Bündels, mit der als Klemmen gestalteten Stromquelle; Fig_e 4 Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. j5; Fig_e 5 Schnitt nach der Linie V-V der Fig. 3;

Fig_e 6 Prinzipschaltbild der erfindungsgemäßen Einrichtung mit einem FerP-sehkanal ;

Fig. 7 Kopplung der .Ausgangsstirnseite des faseroptischen Bündels der erfindungsgemäßen Einrichtung mit einer Elektronenstrahlabtaströhre /Querschnitt der Photokathode, teilweiser Abbruch des Gehäuses/.

Der vorliegenden Fernbeobachtungseinrichtung von Objekten in den Feldern ionisierender Strahlungen enthält einen faseroptischen Kanal zur Bildübertragung des beobachteten Objekts, das sich in einem starken Feld der ionisierenden Strahlung befindet, außerhalb des biologi*- schen Schutzes gegen die Wirkung der ionisierenden Strahlung» Der faseroptische Kanal enthält ein Eingangsobjektiv 1 (Fig_e I)₉ das die Abbildung des beobachteten Objekts

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2 auf die in unmittelbarer liahe des Eingangsobjektivs 1 angeordnete Emgüngsstirnfläche des faseroptischen Bündels 3 mit regelmäßiger Einbettung der einzelnen Lichtleitfasern projiziert. Durch die Eingangsstirnfläche des Bündels 3 wird die Abbildung des Objekts 2 auf dessen iusgangsstirnfläche übertragen. In der beschriebenen iusführungsvariante enthält die erfindungsgemäße Einrichtung ein Ausgüngsobjekbiv 4.

Der faseroptische Kanal ist in einer hermetischen Hülle 5 eingeschlossen, ausgeführt in Form eines starren Bohres bzw. eines biegsamen Metallschlauch^, an dessen gegen das beobachtete Objekt 2 gerichtete Ende ein aus einem durchsichtigen iuaterial ausgeführtes Fenster 6 vorgesehen ist. Das zweite Ende der HÜLle 5 ist an die innere Verkleidung der als biologischer Schirm dienenden Wand 7 angeschweißt.

Der faseroptische Kanal enthält außerdem eine wärmequelle, die zum Aufrechterhalten mindestens nur des faseroptischen Bündels 3 bei einer Temperatur bestimmt ist, die eine wärme stabilisierung seines Lichtdurchtritts bei der Einwirkung der ionisierenden Strahlung gewährleistet» In der beschriebenen Ausführungsvariante ist die wärmequelle in Form einer Spirale 8 ausgeführt, die das faseroptische Bündel 3 an dem Abschnitt umfaßt, der sich im Feld der ionisierenden Strahlung 9 befindet, und an die

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als Klemmen dargestellte Stromquelle angeschlossen isto

üuf Figo 2 ist das Prinzipbild der erfindungsgemäßen Einrichtung gezeigt^ die aus einem analog dem auf Figo 1 dargestellten faseroptischen Kanal sowie aus liner iiärmequelle besteht,, welche nach einen prinzipiell anderen Schema ausgeführt isto Die auf Mg₀ 2 gezeigte wärmequelle enthält einen Wärmeaustauscher 10 mit einem Heizelement 11 s, ausgeführt in Form eines keramischen Zylinders 12_g auf dessen Innen= und Außenfläche ein Überzug 13 aus einem Metall aufgetragen ist /in der beschriebenen Variante aus Tantal/s das einen hohen spezifischen elektrischen Widerstand aufweisto ΰβζ wärmeaustauscher 10 ist mit dem Heizelement 11 in unmittelbarer JSähe der Stirnfläche 14 des faseroptischen Bündels 3 angeordnete

Die Wärmequelle enthält eine Rohrleitung 15 _s deren Hohlraum 16 mit dem wärmeaustauscher 10 von der Heizseite verbunden ist₀ In diesem Hohlraum 16 ist das faseroptische Bündel 3 untergebracht₉ das durch ein Gas bzw_o ein Gas«= gemisch erwärmt wird₉ dessen Stromrichtung durch Pfeile 17 angegeben ist_o Das Gas bzw₀ das Gasgemisch ist gegen die Einwirkung der ionisierenden Strahlung 9 widerstandsfähig und gegenüber dem Material des Wärmeaustauschers chemisch inert /in der beschriebenen iusführungsvariante wird dazu Argon benutzt/o

Das kalte Gas gelangt in den üärme austausch©!? 10 durch

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die Rohrleitung 18₅ welche die Rohrleitung 15 (nit" dem in ihrem Hohlraum 1o untergebrachten faseroptischen Bündel 3 umfaßt«, Das im 'Wärmeaustauscher 10 erwärmte Gas gelangt in die Rohrleitung 15 und umspült das faseroptische Bündel 3s> indem es bis auf die erforderliche Temperatur erwärmt wird® um iusgang des faseroptischen Ivanais kehrt das ibgas in die Rohrleitung 18 zurück und gelangt wieder in den wärmeaustauscher 1O₀

iiUf Figo 3 ist der stirnseitige Teil des faseroptischen BÜndels 3 un^ die läfär me quelle gezeigt,, die als Belag aus einem Metall ausgeführt ist_s das eirsn spezifischen widerstand dieses Iv.etallbelags von 0_s1 Ohm/cm und darüber gewährleistete Dabei ist dieser Belag auf die Oberfläche jeder Lichtleitfaser des faseroptischen Bunde Is 3 aufgetragen und an die durch Klemmen bezeichnete Stromquelle angeschlossene

In der beschriebenen iiusf ührungsvariante stellt die Stirnseite 14 das faseroptischen BÜndels 3c wie aus Fig. 4- zu ersehen ist₉ eine aus einem stromleitenden Laterial

19 ausgeführte Matrize dar₀ in der die uichtleiterfasern

20 regelmäßig verteilt sind_s und die einen der stromführenden Kontakts bildeto Wie aus Figo 5 zu ersehen ist, sind die einzelnen Lichtleiterfasarn 21₉ die das faseroptische Bündel 5 bilden^ in einem anderen beliebigen Querschnitt des faseroptischen BÜndels 3 miteinander nicht

verbände η ο Die Li c h t le it; fasern 21 sind rait einem überzug 22 versehen,--de £ auf der Oberfläche jeder Faser 20 ausgeführt ist β Der · überzug 22 ist aus einem s Lr umleitenden Material ausgeführt und dient sowohl als LichtSchutzhülle jeder Faser 20 als auch als »wärmequelle für diese Fasern 2Oo über dem stromleitenden Überzug 22 ist eine elektroiflolierende Hülle 23 aufgetragen, die eine galvanische Verbindung der stromleitenden überzüge 22 der Fasern 20 auf der Gesamtlänge des faseroptischen Bündels 3 verhinde r t„

liehen den obenbeschriebenen vv arme quellen, die bei den offensichtlichen Unterschieden ihrer Konstruktions- und Prinzipbilder ein gemeinsames iiaerkmal aufweisen, nämlich, daß sie gegenüber dem faseroptischen Bündel und dessen Hersuellungsmaterial äußere tfärmequeilen darstellen, wird auch eine innere Wärmequelle vorgelegt, deren Ir/irkungsweise auf dem Effekt der Verwandlung der Energie der absorbierten bzw· gestreuten Neutronen in Wärmeenergie beruht, die sich im Gesamtvolumen des Materials entwickelt, aus dem das faseroptische Bündel hergestellt ist. Um diesen Effekt zu erreichen, muß man in die Zusammensetzung der Stoffe, aus welchen das faseroptische Bündel hergestellt ist₉ eine Komponente einführen, wozu chemische Verbindungen von Elementen verwendet werden, die eine Verwandlung der Energie der absorbierten bzw· gestreuten

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Neutronen in War me energie gewährleisten, ils Beispiel einer solchen Beaktionsart kann die ßeaktion Cn, oL· ) dienen, weiche mit den itocikernen des Borisotops (cB in einem Strom von './ärmenautronen verläuft: ,-B ⁰Cn, od.

iils Material für die Lichtleitfasern 20 Ci^lig· 5) des faseroptischen Bündels ^ kann man optisches Borosilikatglas folgender Zusammensetzung /in Gew.%/ verwenden:

SiO₂ 8,6

^L₂O₃ 2,0

CaO 9,0

MgO 4,8

Li₂O 5,^

B₂O₃ 80,1

ils Material für die Lichtleitfasern 20 kann man auch Kadmium-Bor at-GIas folgender Zusammensetzung /in Gew. ⁽/o/ verwenden;

OdO 50

B₂O₃ 45

BeCO₃ 5

Demnach genügt es, die Lichtleitfasern 20 aus Glas von den genannten Zusammensetzungen herzustellen, um im btjcom der Thermoneutronen den erforderlichen Effekt der Wärmeentwicklung aus dem Volumen jeder Paser 20, die das .faseroptische Bündel 3 bilden, zu erzielen, um so mehr,

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daß Kadmium und seine Verbindungen /wie im genannten Beispiel CdO/ auch die Fähigkeit einer Verwandlung der Energie der absorbierten bzwo gestreuten neutronen in Wärmeenergie aufweist ο Um den Effekt der Erwärmung des Materials aus welchem die Lichtleitfasern 20 hergestellt sind₉ zu steigern_s kann man auf jede Faser 20 einen Üherziag 22 aus einem Material auftragen^ das chemische Verbindungen von Elementen enthält ₉ die die Fähigkeit einer Verhandlung der Energie der absorbierten bzwo gestreuten Neutronen in iifär me energie aufweisen^ Als ein derartiges Material kann man Glas verwenden₉ zu dessen Lusammensetzung Kadmium«=_s Bor·= und Gadoliniumoxyde in folgenden Gewichtsverhältnissen (in %) gehöreng

oooooooooo ^t"
Sj r\ ν/ η? ooooooooo ^?^)
VJCLvp ooooooooo 1)2

Effektiv wird die lieutronenenergia durch Stoffe mit Zusätzen von Lithiumverbindungen in Warme verwandelte ils Beispiel kann man Glas von folgender Zusammensetzung in Gq wicht s-fo anfuhr eng

JjI ρ

ülU

w ooooooooo

- ooooooooo

Wie bereits erwähnt wurde _ΰ kann die wärmequelle auoh zur Durohwärmung solcher Konstruktionselemente des faseroptischen Kanals wie das Eingangsobjekt if 1 (Figo 2) und

das Eingangsfenster ö dienen₀ Für diesen Zweck weiden in den Zwischenwänden 24 und 25 Öffnungen 26 ausgeführt, durch welche das erwärmte Gas bzw_o das Gasgemisch zum Eingangsobjektiv 1 und dem Eingangsfenster 6 herangeführt wird, umspult sie und erwärmt bis auf eine bestimmte (Temperatur«!,

Die erfindungsgemäße Fernbeobachtungseinrichtung von Objekten in den Feldern ionisierender Strahlungen, die einen faseroptischen Kanal und eine nach einem beliebigen Prinzip- und lions trukt ions bild ausgeführte Wärmequelle enthält _D kann man zwecks Erweiterung der Funkt ions mög Henke it en der Einrichtung im Bereich ihrer ünwendung du^ch das Einführen /wie aus Figo 6 zu ersehen ist/ eines Fernsehkanals 27 ergänzen₅ wobei die Ibbiiduag des beobachteten Objekts 2 von der ausgangs Stirnseite 28 des faseroptischen Bündels 3 auf die Photokathode 29 einer Eiektronenstrahlibtaströhre JO mit Hilfe des iusgangsobjaktvs 4- projiziert werden kanrio

Jitii Figo 7 ist de£ Kopp!imgsteil der üusgangsstiünseite 28 des faseroptischen Bündels 3 wit der Blektronaiistrahlibtastsöhre JO da£gestellt_s der sich durcli das üusbleiban eines /,usgangsobjektivs legnnzeiohnet₀ Die Verwendung einer Blektrongnst£ahl=ibtastrb°hre 30 mit einer faseroptischen Planscheibe 31 als deren Eingangsfenster ermöglicht das Projizieren der übbildisag von der iusgangsstirnseite 28

des faseroptischen Bündels 3 auf die i'hotokäthode 29 der EIe ktronenstrahl-iibtastr öhre 30 ohne Verwendung eines Ausgangsobjektivs durch die Kopplung der Oberfläche der üus-

s gangsstirnseite 28 des faseroptischen Bunde! 3 mit der Oberfläche der faseroptischen Planscheibe 31 des Eingangsfensters der Elektronenstrahi-Abtaströhre 30·

Die erfindungsgemäße Fe ^beobachtungseinrichtung von Objekten in den Feldern ionisierender Strahlungen kann sowohl im periodischen als auch im Dauerbeobachtungsbetrieb arbeiten₀ Der prinzipielle Unterschied der Funktionsschaltungen einer Einrichtung, die in einer der beiden genannten Betriebsarten arbeitet, besteht im periodischen bzw/· Da ue rf unkt ions be trieb der Wärmequelle, die nach einer der auf Fig. 1, 2, 3 ausgeführten Herstellungsvarianten der Einrichtung ausgeführt ist.

So muß beispielsweise der Operator im Laufe des periodischen Arbeitsbetriebs der auf Fig. 1 dargestellten Einrichtung mit einer als Spirale 8 aufgeführten Wärmequelle, die einen Abschnitt des faseroptischen Bündeis 3 umfaßt, der S-LCh im Wirkungsfeld der ionisierenden Strahlung 9 befindet, eine gewisse Zeit vor der Durchführung eines Beobachtungszyklus des Objekts 2 die Spirale 8 an die Stromquelle anschließen, Dabei steigt die Temperatur des durch die Spirale 8 umfaßten Abschnitts des faseroptischen Bündels 3 bis auf einen vVert, der zum Verwirklichen und

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^ufrechterhalten das Prozesses del thermostimulierten Destruktion der Farbzentren erforderlich ist, welche im Gesamtvolumen des Materials entsGehen, aus dem die Lichtleitfasern hergestellt sind, uie das faseroptische Bündel 3 bilden, infolge der Einwirkung der ionisierenden strahlung 9· Die Temperaturerhöhung des Materials der Lichtleitfasern verursacht eine Verschiebung des dynamischen Gleichgewichts zwischen den konkurrierenden Prozessen der Strahlungserzeugung; und der thermostimulierten Destruktion der Farbzentren für dieses Material in der Richtung der bevorzugten thermostimulierten Destruktion, wodurch die Lichtdurchlässigkeit des faseroptischen Bündels 3 bis auf das Niveau des unbestrahlten iustands ansteigt, was eine Durchführung des Beobachtungszyklus des Objekts 2 ermöglicht. Nach beendigtem Beobachtungszyklus schaltet der Operator die Spirale 8 von der Stromquelle ab. Falls die auf Fig. 1 dargestellte Einrichtung im Dauerbeobachtungsbetrieb verwendet werden soll, so wird die Temperatur des Materials der Lichtleitfasern, die das faseroptische Bündel 3 bilden, während der gesamten Betriebsdauer durch die an die Stromquelle angeschlossene Spirale 8 auf dem erforderlichen Niveau aufrechterhalten. Nötigenfalls kann die an die Spirale 8 zugeführte elektrische Leistung und damit auch die Temperatur des Materials der Lichtleitfasern manuell durch den Operator bzw. automatisch

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korrigiert werden_e

Das Funktionsbild einer Einrichtungp die eine nach Figo 5 ausgeführte -Was me quelle in Form eines stromieitenden Überzugs 22 enthält_s der auf die Oberfläche {jeder Lichtleitfaser 20 des faseroptischen Bündels 3 aufgetragen WlEd₂ ist mit" dem Funktionsbild der auf Fig₀ 1 gezeigten Einrichtung identische?

Im Prozeß der periodischen Betriebsfolge einer Bin= richtungj die eine auf Figo 2 dargestellte wärmequelle enthält, muß der Operator eine gewisse Zeit vor der Durchführung eines Beobachtungszyklus des Objekts 2 (Figo 1) eine Umspülung des Heizelements 11 (Figo 2) des vYärmewm=· tauschers 10 mit einem stationären Gasstrom b2w_o einem Gasgemischs, das gegen die Einwirkung der ionisierenden Strahlung beständig ist_s gewährleisten,; wonach aidas Heizelement 11 an die stromquelle /in der Zeichnung nicht angegeben/ anschiießt_D Das im wärmeaustauscher 10 erwärmte Gas gelangt in die Bohrleitung 15 mit dem in ili£ untergebrachten faseroptischen Bündel 3 und erwärmt das Material der Lichtleitfasern des Bündels 3 bis auf die erforderliche Temperatur₀ Infolge der Durchwärmung des Materials der Lichtleitfasern steigt die Lichtdurchlässigkeit des faseroptischen Bündels 3 bis auf das Mvaau des unbestrahlten £.ustands an₈ wobei die Durchführung des Bs-

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obachtungszyklus des Objekts 2 (Fig. 1) ermöglicht wird, lach beendigtem Beobachtungszyklus schaltet der Operator das Heizelement 11 (Fig. 2) des 7/ärme austausche rs 10 von der Speisequelle ab, wonach äer in den wärmeaustauscher 10 gelangende Gasstrom überdeckt wird. Um eine ununterbrochene Betriebsfolge der Fernbeobachtungseinrichtung zu verwirklichen, wird während der gesamten Betriebsdauer ein Umspülen des Heizelements 11 des Wärmeaustauschers 10 mit einem stationären Gasstrom gewährleistet, wobei die Hauptkennwerte des Gasstroms sowie die dem Heizelement 11 des Wärmeaustauschers 10 zugeführte elektrische Leistung automatisch reguliert wenden.

Eine Einrichtung, in der die Wärmequelle eine Komponente darstellt, welche in die Zusammensetzung der Stoffe des faseroptischen Bündels 3 eingeschlossen ibt, wofür chemische Verbindungen von Elementen benutzt werden, die geeignet sind₃ die Energie der absorbierten bzw. gestreuten Neutronen in Wärmeenergie zu verwandeln, ist zur Verwendung im Dauerbeobachtungsbetrieb bestimmt.

Für optisches Borosilikatglas, dessen Zusammensetzung oben angegeben isfcj gilt Bor als EIement₃ das die Energie der absoibiex'ten.bzw« gestreuten Neutronen in «/ärmeenergie effektiv verwandelt, wobei es als chemische Verbindung BpO, eingeführt wird_o Dank dem großen «V'irkungsquerschnitt

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des Borisotops (B ) mit den Thermoneutronen und dessen

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relativ hohem (18,5/0 Gehält im natürlichen Isotopengemisch, »ird im Borosilikatgias_s Aus in einem m-'chtigen ( V 10 ^) Strom von Thermoneutronen eingeführt ist, eine Kernreaktion B (n, ^L- ) effektiv verwirklicht, in deren Verlauf bei jedem Einfang eines lieutrons durch einen Kern

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B ein Lithiumkern Li' und ein ob -Teilchen - oL mit einer durchschnittlichen Energie /-v- 7 meV entsteht, die bei einem schnellen Bremsen des ^ -Teilchens vollständig in Wärmeenergie umwandelt wird. Folglich kann die Glastemperatur und somit auch die des gesamten faseroptischen Bündels 3 während der ganzen Betriebsdauer der Einrichtung auf einem Niveau aufrechterhalten werden, das eine Thermostabilisierung der Lichtdurchiässigkeit des faseroptischen Bündels J gewährleistet.

tfird als Material für die Lichtleitfasern 20 (1''Ig. 5) Glas verwendet, in dessen zusammensetzung Lithium eingeführt wurde, so findet eine Reaktion (n, n) der elastischen Neutjconenstreuung statt, die unter Zusammenwirkung mit Lii;hiumkörnen (Li ) verläuft. Infoige dieser Kernreaktion findet eine elastische .Neutronenstreuung bei gleichzeitiger Verstellung der Lithiumkerne Li im Glassbrukturgittei statt, wobei der Lithiumkern Li während seiner Verstellung seine Energie schnell verliert, welche sich vollständig in wärmeenergie verhandelt.

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Verwendet man in den Zusammensetzung der οι off β für dia Lichtleitfasern 20 Glas, das Bor und Beryllium enthält, so wird die Energie des ITe utr one ns tr ο ras infolge del' Kernreaktion (n, oL ) unter Ausstrahlung eines elektrisch geladenen Teilchens und dec Reaktion Ca, n) der elastischen Neutronenstreuung in wärmeenergie verwandelt, jjie erfindungsgemäße Fe ^beobachtungseinrichtung von Objekten in den Feldern ionisierender Strahlungen kann man für wissenschaftliche Forschungen und zur Kontrolle der technologischen i-rozesse verwenden, die in mächtigen Feldern der ionisierenden Strahlungen, beispielsweise in aer aktiven äone einer arbeitenden Kernenergie anlage bzw. in einem Strahlenschutzkasten bei der Durchführung von .arbeiten mit großen Mengen eines radioaktiven Stoffes, verlaufen.

Wie bereits hingewiesen wurde, ist der vorliegenden Einrichtung das Prinzip der Thermostabilisierung des Hauptkennwerts des optischen Materials, nämlich dessen Lichtdurchlässigkeit im Bereich der mächtigen Felder der ionisierenden Strahlung zugrunde/gelegt. Das Prinzip der Thermostabilisierung beruht auf dem Effekt der thermischen Äusglühung der Strahlungsdefekte, und darunter der Farbzentren, die in optischen Stoffen infolge der Einwirkung der ionisierenden Strahlungen entstehen. Die allgemeine Gültigkeit dieses Prinzips in bezug auf beliebige

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optische Stoffe wurde experimentell bewiesen und theoretisch begründete Das wichtigste Konstruktionselement der vorliegenden Einrichtung bildet das faseroptische Bündel mit regelmäßiger Einbettung der Lichtleitfasern, das die Möglichkeit bietet, die -Abbildung des in einem mächtigen Feld der ionisierenden Strahlung liegenden Beobachtungsobjekts aus dem Bereich des biologischen Schutzes herauszuführen» Demnach wird eine der wichtigsten Kenndaten der .abbildung des Beobachtungsobjekts - dessen Auflösung durch die entsprechende Kenngröße des faseroptischen Bündels bestimmte Gegenwärtig läßt sich ein faseroptisches Bündel von der erforderlichen Länge mit einem Auflösungsvermögen von 80 Lin/min herstellen_o Dieser Wert des Auflösungsvermögens entspricht der Auflösung eines Fernsehbildes von der Abtastnorm 625 teilen pro BiId₀ Das Prinzip der Thermostabilisierung der Lichtdurchlässigkeit ermöglicht das Herausführen der Abbildung des Beob*?

V^s* achtungsobjektSj, das sich in einem Strahlungsfeld $ von einer Intensität bis zu mehreren Zehnt ausende η r/sek bei

·· 1 ⁷J 14· =-2 —1

Neutronenstromen bis 10 ^J - 10 n_ocm sek befindete Einen faseroptischen Kanal₉ der ein Eingangsobjektiv₃ ein faseroptisches Bündel und ein Ausgangsobjektiv enthält₃ kann man mit einem Fernsehkanal vereinigen In diesem Falle entsteht die Möglichkeit_s die Kinophotoaufnähme der beobachteten Abbildung durch eine Videoaufzeichnung zu

ersetzen, wobei der beobachtete Operator sich mehrere
Kilometer vom Beobachtungsob^ekt entfernt befinden kann. Je nach dem Zweck und den .aufgaben kann der betreffende JPernsehkanal farbig bzw₀ stereoskopisch gestaltet sein_e

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Claims

Patentansprüche

Fernbeobachtungseinrichtung zum Beobachten von Objekten in einem ionisierenden Strahlungsfeld mit einem faseroptischen Kanal für die übertragung eines Bildes des zu beobachtenden Objekts in den Raum außerhalb eines biologischen Schutzes gegen die Wirkung der ionisierenden Strahlung mit einem Eingangsobjektiv und einem aus einzelnen Lichtleitfasern gebildeten faseroptischen Bündel, dessen eine Stirnseite in unmittelbarer Nähe der Eingangsobjektivs und dessen andere Stirnseite außerhalb des biologischen Schutzes liegt,

dadurch gekennzeichnet, daß der faseroptische Kanal eine Wärmequelle aufweist, die mindestens das faseroptische Bündel (3) auf einer Temperatur hält, die eine Temperaturstabilisierung von dessen Lichtdurchlässigkeit unter der Einwirkung der ionisierenden Strahlen (Objekt 2) gewährleistet.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmequelle in Form einer Spirale (8) ausgebildet ist, die an eine Stromquelle angeschlossen ist und das faseroptische Bündel (3) auf einem Abschnitt umfaßt, der im Feld der ionisierenden Strahlung (9) liegt.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmequelle einen Wärmeaustauscher (10) mit einem Heizelement (11), die in unmittelbarer Nähe einer der Stirnseiten des faseroptischen Bündels <3) angeordnet sind,

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und eine Rohrleitung (15) aufweist, deren Hohlraum (16) mit dem Wärmeaustauscher (10) von der Heizseite verbunden ist, und daß das faseroptische Bündel (3) im Hohlraum (16) der Rohrleitung (15) angeordnet ist und durch .-ein Gas oder Gasgemisch erwärmt wird, das gegen die Einwirkung der ionisierenden Strahlung (9) widerstandsfähig ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmequelle einen auf der Oberfläche jeder Lichtleitfaser (20) des faseroptischen Bündels (3) vorgesehenen und an eine Stromquelle angeschlossenen überzug (22) aus einem Metall aufweist, das einen spezifischen elektrischen Widerstand von 0,1 Ohm/cm oder darüber für den überzug (22) gewährleistet.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmequelle eine Komponente aufweist, die auch in der Zusammensetzung der Stoffe des faseroptischen Bündels (3) vorkommt, wobei chemische Verbindungen von Elementen verwendet sind, die eine Umsetzung der Energie absorbierter oder gestreuter Neutronen in Wärmeenergie gewährleisten.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente der Wärmequelle in der Zusammensetzung des Materials der Lichtleitfasern (20) des faseroptischen Bündels (3) vorkommt.
7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberfläche jeder Lichtleitfaser (20) des faseroptischen Bündels (3) ein überzug (22) vorgesehen ist, in dessen Zusammensetzung die Komponente der Wärmequelle vorkommt.

909824/0804