DE3009563A1 - TRITIUM DETECTION IN GASES - Google Patents
TRITIUM DETECTION IN GASESInfo
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Description
INTERATOM " 06· 24.480.4INTERATOM "06 · 24.480.4
Internationale Atomreaktorbau GmbH D-5O6O Bergisch Gladbach 1Internationale Atomreaktorbau GmbH D-5O6O Bergisch Gladbach 1
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gerät zum kontinuierlichen Nachweis von sehr geringen Mengen von Tritium im Produktgas einer zentralen Gasversorgung, insbesondere einer nuklear beheizten Kohlevergasungsanlage. Das Gerät ist in erster Linie für methanhaltige Gase gedacht, ist aber auch geeignet für Gase, die CO0, C0H c oder COH8 enthalten.The present invention relates to a device for the continuous detection of very small amounts of tritium in the product gas of a central gas supply, in particular of a nuclear-heated coal gasification plant. The device is primarily intended for gases containing methane, but is also suitable for gases containing CO 0 , C 0 H c or C O H8.
Bei nuklear beheizten Kohlevergasungsanlagen soll sichergestellt werden, daß Tritium aus dem Kernreaktor nicht mit dem Produktgas auf dem Wege durch die Gasleitungen zu einem Verbraucher gelangen kann.In the case of nuclear-heated coal gasification plants, it should be ensured that tritium is removed from the nuclear reactor cannot reach a consumer with the product gas on the way through the gas lines.
Auch bei nicht nuklear beheizten Kohlevergasungsanlagen oder bei solchen Gasversorgungsanlagen, die sowohl natürliches Erdgas als auch mit Kernenergie aus Kohle hergestelltes Methan verarbeiten und an einen Verbraucher leiten, ist es von Interesse, ob das Produkt nachweisbare Mengen von Tritium enthält.Even with non-nuclear heated coal gasification plants or with such gas supply systems that process and use both natural gas and methane produced from coal using nuclear energy To guide a consumer, it is of interest whether the product has detectable levels of tritium contains.
Zum Nachweis der von Tritium ausgehenden ß-Strahlung sind Proportional-Durchflußzähler bekannt, in denen ein konstanter und von Tritium völlig freier Methan-Strom durch einen geschlossenen Zählraum geleitet wird, in dem mehrere Zähldrähte elektrisch isoliert aufgehängt sind. Gegenüber dem zu prüfenden Gas haben diese Zählräume ein Fenster, das mit einer sehr dünnen Metallfolie verschlossen ist. Die durch dieses Fenster in den Zählraum eindringende ß-Strahlung ionisiert das im Zählraum vorhandene Methan und läßt kurzzeitig einen elektrischen Strom zwischen Zähldrähten und Gehäuse fließen. Weiterhin, sind Ge-For the detection of the ß-radiation emanating from tritium proportional flow meters are known in which a constant methane flow that is completely free of tritium is passed through a closed counting room in which several counting wires are electrically isolated are hung. Opposite the gas to be tested, these counting rooms have a window that opens with a very thin metal foil is closed. The ß-radiation penetrating through this window into the counting room ionizes the methane present in the counting room and briefly lets an electric current between Counting wires and housing flow. Furthermore, are
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rate bekannt, bei denen ein Gemisch aus Methan und dem zu prüfenden Gas bei Athmosphärendruck und yer i η ge ι Geschwindigkeit durch einen Zähirau:n fließt.rate known in which a mixture of methane and the gas to be tested at atmospheric pressure and yer i η ge ι speed through a Zähirau: n flows.
Diese Geräte haben eine maximale EmpfindlichkeitThese devices have maximum sensitivity
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von etwa 2.10 ' Ci/ia ore Impulse/min.of about 2.10 'Ci / ia ore pulses / min.
Wenn man sich z.B. zum Ziel setzt, eine Tritiumkonzentration von 10 ρ Ci/g Gas noch signifikant nachweisen zu können, so ergeben sich Meßzeiten von etwa einer Stunde, um eine deutliche Trennung von der stets vorhandenen Untergrundstrahlung zu gewährleisten. Da aber die Durchlaufzeit des Produktgases in einer nuklearen Kohlevergasungsanlage vom Reaktor bis zum Eintritt in das Versorgungsnetz nur 1O Minuten beträgt, wäre die hiermit erreichbare Meßzeit zu lang.For example, if you set yourself the goal of a tritium concentration of 10 ρ Ci / g gas still significant to be able to prove, so there are measurement times of about one hour to a clear separation of to ensure that the background radiation is always present. But there is the lead time of the product gas in a nuclear coal gasification plant from the reactor to the entry into the supply network is only 10 minutes, the measurement time that can be achieved with this would be too long.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Gerät zum kontinuierlichen Nachweis von sehr geringen Mengen von Tritium im Produktgas einer zentralen Methanversorgung. Dieses Gerät soll eine möglichst kurze Ansprechzeit haben.The object of the present invention is a device for the continuous detection of very small Amounts of tritium in the product gas of a central methane supply. This device aims to be a have a short response time.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Gerät nach dem ersten Anspruch vorgeschlagen. Wenn men den Zählraum direkt von dem Produktgas anter Schein Druck durchströmen läßt, wird die mögliche Zahl der Impulse/min, erheblich erhöht und das oben erwähnte Problem einer dünnen Folie vermieden. Da die oben erwähnte Meßzeit von einem zu prüfenden Gas bei Atmosphärendruck ausging, verringert sich jetzt die Meßzeit etwa im Verhältnis des Produktgasdruckes zum Atmosphärendruck. Mit einem Produktgasdruck von 6 Bar ergibt sich also eine Meßzeit von etwa 10 Minuten. Den gewünschten hohen Druck kann man mit einem Kompressor erzeugen, der einen Teilstrom des Produktgases aus der Hauptgasleitung entnimmt und nach der Messung wieder in die Hauptgasleitung zurückfördert. Zweckmäßiger erscheintTo solve this problem, a device according to the first claim is proposed. If men use the counting room directly from the product gas anter apparent pressure lets flow through, the possible number of pulses / min, is significantly increased and the above-mentioned Thin film problem avoided. Since the above-mentioned measurement time of a gas to be tested at Starting from atmospheric pressure, the measuring time is now reduced approximately in the ratio of the product gas pressure to atmospheric pressure. With a product gas pressure of 6 bar, there is a measuring time of about 10 minutes. The desired high pressure can be generated with a compressor, the one Partial flow of the product gas is taken from the main gas line and after the measurement back into the main gas line promotes back. Seems more appropriate
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es, das Meßgerät nicht, wie üblich, unmittelbar im Anschluß an die Produktionsanlage vorzusehen, sondern erst dort, wo das Produktgas auf den gewünschten Netzdruck verdichtet wird und dementsprechend unter einem hohen Druck verfügbar ist. Die Meßleitung von der Hauptgasleitung bis zum Meßgerät sollte möglichst kurz sein, damit nicht bereits in der Meßleitung ein Teil des Tritiums durch die Rohrwand nach außen diffundiert und keine zusätzlichen Zeitverluste entstehen. Druck, Temperatur und Geschwindigkeit des Gases im Zählraum sollten kontrollierbar sein. Um die Auswertung der Messung zu vereinfachen, erscheint es zweckmäßig, diese Werte konstant zu halten. Alle drei Werte sind von Bedeutung für den durch den Zählraum fließenden Gasstrom. Die Einhaltung einer maximalen und minimalen Gasgeschwindigkeit im Zählraum ist außerdem von Bedeutung, weil einerseits die dünnen und sehr empfindlichen Zähldrähte nicht beschädigt werden dürfen und andererseits die Gastransportzeit von Bedeutung ist für die Meßzeit. Weiterhin erscheint es zweckmäßig, den Zählraum mit einer Abschirmung gegen die natürliche Strahlung aus der Umgebung abzuschirmen, weil die hier zu messende Tritiumaktivität bereits im Bereich des natürlichen Strahlenpegels liegt.it is not, as usual, to provide the measuring device immediately after the production plant, but rather only where the product gas is compressed to the desired network pressure and accordingly below a high pressure is available. The measuring line from the main gas line to the measuring device should if possible be short so that part of the tritium does not pass through the pipe wall to the outside in the measuring line diffuses and no additional loss of time occurs. The pressure, temperature and speed of the gas in the counting room should be controllable. Around to simplify the evaluation of the measurement appears it is advisable to keep these values constant. All three values are important for the counting room flowing gas stream. Compliance with a maximum and minimum gas velocity in the counting room is also important because, on the one hand, it does not damage the thin and very sensitive counting wires and on the other hand the gas transport time is important for the measurement time. Still appears it is advisable to shield the counting room from the natural radiation from the environment shield because the tritium activity to be measured here is already in the range of the natural Radiation level.
Die im zweiten Anspruch vorgeschlagene Anordnung von parallel angeströmten Zi. irähten vermeidet eine zu große Belastung dxeser Zähldrähte bei hohen Geschwindigkeiten.Avoids the arrangement proposed in the second claim of parallel air flows too much load on the counter wires at high speeds.
Die im ersten Anspruch vorgeschlagene Beheizung des Zählraums dient dazu, den Zähler in Abständen durch erhöhte Temperatur von eventuellen Tritiumablagerungen zu befreie;,, die die Messung verändern könnten.The heating of the counting room proposed in the first claim is used to keep the counter at intervals to remove any tritium deposits by increasing the temperature, which change the measurement could.
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Der im vierten Anspruch vorgeschlagene keramische Formkörper soll den Zähler elektrisch und thermisch gegen das Gehäuse isolieren.The ceramic molded body proposed in the fourth claim is intended to electrically and thermally improve the meter isolate from the housing.
Die Figuren 1 bis 3 zeigen mögliche Ausführungsbeispiele der Erfindung.
Figur 1 zeigt in verkleinerter Darstellung die konstruktive Ausführung eines Tritium-Zählers im
Längsschnitt.Figures 1 to 3 show possible embodiments of the invention.
Figure 1 shows a reduced representation of the structural design of a tritium meter in longitudinal section.
Figur 2 zeigt einen Querschnitt durch Figur 1. Figur 3 zeigt in schematischer Darstellung eine Anordnung von drei parallelen Tritium-Zähler und eine Schaltung zur Auswertung der Meßsignale.FIG. 2 shows a cross section through FIG. 1. FIG. 3 shows a schematic representation of an arrangement of three parallel tritium counters and a circuit for evaluating the measurement signals.
Das zylindrische Gehäuse 1 ist mit einem Deckel 2 an den Zufluß 3 und mit einem Deckel 4 an den Abfluß 5 angeschlossen und enthält einen außen ebenfalls zylindrischen keramischen Formkörper 6, der einen metallischen, rechteckigen Zählraum 7 enthält. Dieser Zählraum ist an beiden Enden offen und enthält in drei zur Strömungsrichtung parallelen Ebenen mehrere Zähldrähte 8, 9 und 10, die im Zählraum 7 isoliert befestigt sind. Die Zähldrähte einer Ebene sind jeweils miteinander leitend verbunden und an eine Leitung angeschlossen, die durch eine hochspannungsfeste Isolierung 11 nach außen geführt ist. Außerhalb des Zählraumes 7 aber innerhalb des keramischen Formkörpers 6 ist eine elektrische Beheizung 12 vorgesehen, deren Anschlüsse durch eine Isolierung 13 aus dem Gehäuse 1 herausgeführt sind. In Strömungsrichtung vor dem Formkörper 6 ist eine kreisförmige Lochplatte 14 angeordnet, die die Strömung vergleichmäßigen soll.The cylindrical housing 1 has a cover 2 on the inlet 3 and a cover 4 on the outlet 5 connected and contains an outside also cylindrical ceramic molded body 6, the a metallic, rectangular counting room 7 contains. This counting room is open at both ends and contains In three planes parallel to the direction of flow, several counting wires 8, 9 and 10, which are located in counting space 7 are attached isolated. The counting wires of a level are each conductively connected to one another and connected to a line which is led through a high-voltage-resistant insulation 11 to the outside is. Outside the counting space 7 but inside the ceramic molded body 6 is an electrical Heating 12 is provided, the connections of which are led out of the housing 1 through insulation 13. In the direction of flow in front of the molded body 6 is a circular perforated plate 14 arranged that the flow should equalize.
In Figur 3 sind drei vollständige Nachweisgeräte strömungstechnisch parallel geschaltet. In der Hauptleitung 30 ist ein Kompressor 31 angeordnet, der dasIn FIG. 3, three complete detection devices are connected in parallel in terms of flow. In the main line 30, a compressor 31 is arranged, which the
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aus einer Gasfabrik beispielsweise mit 1,7 bar austretende Produktgas auf den Druck einer Ferngasleitung
von beispielsweise 70 bar verdichtet.
Jedes der drei Gehäuse 1 ist sowohl auf seiner
Zuflußseite mit einem Druckregulierventxl 32 und einem Absperrventil 33 als auch auf seiner Abflußseite
mit einem Druckregulierventxl 34 und einem Absperrventil 35 ausgestattet. Außerdem sind die
Verbindungsleitungen zur Hauptleitung 30 mit je einem Absperrventil 36 und 37 verschließbar. Mit
dieser Schaltung ist gewährleistet, daß die drei Geräte, solange der Kompressor 31 Produktgas ins
5 Gasversorgungsnetz liefert, ständig mit dem notwendigen Gasdruck versorgt sind. Damit sind also
diese Geräte unabhängig von besonderen Kompressoren. Durch die Parallelschaltung von im Beispiel drei
Geräten wird gewährleistet, daß ein einzelnes Gerät ausgewechselt und inspiziert werden kann,
während die beiden anderen Geräte weiterhin den Triüum-Gehalt überwachen. In der Figur 3 nicht dargestellt
/ aber für den praktischen Betrieb sehr zweckmäßig ist es, wenn anstelle eines Nachweisgerätes
zwei Geräte hintereinander geschaltet sind. Bei dieser Anordnung kann man die Anzeige beider
Geräte miteinander vergleichen und bei evtl. unterschiedlichen Anzeigen auf Messfehler schließen.
Außerdem kann man jeweils eins der beiden Geräte beispielsweise mit einer künstlichen Strahlungsquelle
prüfen.from a gas factory, for example, product gas exiting at 1.7 bar is compressed to the pressure of a long-distance gas line of, for example, 70 bar.
Each of the three housing 1 is both on its
The inflow side is equipped with a Druckregulierventxl 32 and a shut-off valve 33 and on its outflow side with a Druckregulierventxl 34 and a shut-off valve 35. In addition, the connecting lines to the main line 30 can each be closed with a shut-off valve 36 and 37. This circuit ensures that the three devices are constantly supplied with the necessary gas pressure as long as the compressor 31 supplies product gas to the gas supply network. This means that these devices are independent of special compressors. The parallel connection of three devices in the example ensures that a single device can be replaced and inspected,
while the other two devices continue to monitor the Triüum content. Not shown in FIG. 3 / but it is very useful for practical operation if two devices are connected in series instead of one detection device. With this arrangement, the display of both devices can be compared with each other and, if the displays differ, conclusions can be drawn about measurement errors. In addition, one of the two devices can be tested with an artificial radiation source, for example.
Im übrigen ist die Konstruktion- und Betriebsweise von Proportionaldurchflußzählern in "kernphysikalische Messverfahren" von Hubert Neuert 19 66 im G.Braun-Verlag, Karlsruhe, beschrieben, insbesondere auf denIn addition, the construction and operation of proportional flow meters is in "core physics Measurement method "by Hubert Neuert 19 66 in the G.Braun-Verlag, Karlsruhe, described, in particular on the
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Seiten 32 8, 41Ou. folgenden Seiten. Daher kann an dieser Stelle auf die Beschreibung einer elektrischen und elektronischen Schaltung zur Auswertung der Messsignale verzichtet werden.Pages 32 8, 41Ou. following pages. Therefore, at this point we can refer to the description of an electrical and electronic circuit for evaluating the measurement signals can be dispensed with.
Go/Ko 4,2.8OGo / Ko 4,2.8O
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