DE3017436A1 - Alpha-monitor - Google Patents

Description

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Beschreibung: . -■

Die Erfindung betrifft einen Alpha-Monitor, der nach dem Prinzip der Trommelmeßzelle arbeitet, wobei sich in einem Trog mit Meßlösung eine Walze unter einer Öffnung 2u einem Detektor vorbeidreht und einen Meßflüssigkeitsfilm zur Messung der α-Strahlung vor den Detektor bringt, und bei der die Detekt.oroberf lache mittels eines stetigen Gasstromes vor Kondensat geschützt wird.

Aus der α-Aktivität einer Prozeßlosung in einer Wiederaufarbeitungsanlage läßt sich sehr genau ihre Plutoniumkonzentration bestimmen, da andere α-Strahler wie die höheren Transurane schom beim ersten Extraktionsschritt mit einem Dekontaminationsfaktor von 200 - lOOO abgetrennt, werden. Das ebenfalls in den Lösungen vorhandene Uran hat dagegen eine spezifische α-Aktivität, die um den Faktor 10~ geringer ist. Die α-Strahlung zeigt nun aufgrund ihrer starken Wechselwirkung mit Materie in Lösung nur eine Reichweite von ca. 0,05 mm und in Luft von ca. 3,5 cm. Deshalb ist es bei der Messung der a-Aktivität notwendig, einen dünnen Flüssigkeitsfilm sehr nahe an einen α-Detektor zu bringen. Die den Detektor belastende, ebenfalls vorhandene ß- und γ-Aktivität läßt sich dadurch verringern. Ein Gerät, das diese Forderungen erfüllt, ist die Trommelmeßzelle. Eine derartige Trommelmeßzelle ist im PWA-Bericht 20/75 (1975), 'Alpha-Monitor" von P. Groll et al beschrieben.

Sie besteht im wesentlichen aus einem kleinen Trog, durch den die Prozeßlösung fließt. Mit Hilfe einer gleichmäßig rotierenden Walze, wird" eine Prozeßf lüssig-

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keit aus einer Wanne unter einen Detektor gebracht, wobei der Detektor durch eine Folie gegen, das Boxen- . ■ medium, Lösungsmittelspritzer und -ciämpf e geschützt, wird, so daß eine direkte Kontamination des. Zählrohres nicht möglich ist. Das Beschlagen der Folie wird durch Gasspülung verhindeir.tv Durch· Fernsteuerung lassen sich, neben der eigentlichen Messung, wahlweise Null- öder Eichmessungen durchführen» Dicht über der Walze ist . eine Dreipositionsblendenscheibe angeordnet, welche in der Mitte drehbar- ^gelagert ist und am Rand einseitig angetrieben" wird- ^: .---.-· . ' ' ■■".-■·: ^-'-.." -.- . ': ""■■/"

Infolge der Zweipünktlagerung der·Blendenscheibe Kann diese an der Walze streifen. Die so erfolgte Kontamination bleibt, bedingt durch den. Kriecheffekt des Lqsungsmittels, nicht auf die tlnterseite der Blendenscheibe, beschränkt; daraus ergibt sich ein erhöhter Untergrund, welcher'die Messungen geringerer Konzentrationen ungenauer werden läßt. Besonders gravierend: ist, daß sich weder eine reproduzierbare Uhtergrundbestimmung, noch eine Eichung .ausführen läßt. Die Ursache ist darin zu suchen, daß beide, Messungen durch die Blen— denscheibe bewerkstelligt werden, die sich, zwischen der Walze und dem Detektor dreht. Schon leichte.Kontaminationen führten zu falschen Ergebnissen.

Die der Erfindung gestellte Aufgabe besteht nunmehr

-.: " --...- : - .... .■■..■- auch ■ . .. ■ darin, einen Älpha-Monitor zu bieten, mife dem/Korrekte^: Untergründbestimmungen.der Strahlung und Eichmessungen durchführbar sind. . - ." '"■'"'_;.. -_

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Die Lösung dieser Aufgabe ist in den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 beschrieben. Die Unteransprüche geben vorteilhafte. Weiterführungen der Erfindung wieder.

Die besonderen Vorteile der Erfindung sind darin zu sehen, daß eine Kondensation an der Folie und auf dem Eichpräparat durch Heliumspülung -unterbunden wird. Die Gasspülung wird ,so geführt, daß nur noch ca. 4 1 · h~ erforderlich sirid. Die Ausbildung der Wanne als Kegelstumpf mit tiefliegendem Abfluß fuhrt dazu, daß bereits nach 3 Spülgängen a 15' ml die Nullrate reproduzierbar erreicht wird. Das Eichpräparat besteht aus einer Glasperle, in welche kleinste Mengen.Plutonium eingeschmolzen werden. Dadurch erreicht main eine Energie-Verteilung ähnlich der Energie-Verteilung aus der Lösung sowie beste chemische Resistenz des Präparats. Die Meßrate des Eichpräparats bewegt sich innerhalb der zu erwartenden Meßrate der Lösung, so daß nach der Nullmessung durch Einfahren des Eichpräparats jederzeit die Richtigkeit der Messungen überprüft werden kann. Der Einsatz eines geeigneten Rate-Meters mit Back-ground-Subtraktion und Schreiberausgang erlaubt, daß nur der jeweilige Meßwert auf einem Schreiber ausgegeben wird, wodurch sich die Einsatzfähigkeit des Gerätes zur Kontrolle eines kontinuierlichen Prozeßstromes ergibt. Die Verwendung von Helium als Spülgas steigert die Empfindlichkeit um das 3,5-fache.

Die Erfindung wird im folgenden-anhand eines Ausführungsbeispiels mittels der Figur näher erläutert.

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Die Figur zeigt βΛήοη Schnitt durch eine Meßzelle 2/ die .im wesentlichen-aus einem Trog 1, einem Ejeckel 7, einer Quarζwalze 3 und einem Halbleiter-Detektor 5 über dem

. " : ■■■ ■ -ν-'- ^: besteht · : ^:.

Scheitelpunkt der Walze 3/ Der Trog 1 kann bis zu einem bestimmten Niveau mit Meßflüssigkeit oder NuI-I*
lösung P. über die Zu- und . Ableituhgen 9 und 10 gefüllt werden.Die Quarzwalze/dreht s ich in Pfeilrichtung undnimmt somit einen Flüssigkeitsfilm auf ihrer Oberfläche 11 auf, der unter einer Öffnung 12 zu einem Bereich vor dem Detektor 5 vorbeigeführt wird. Die <x-Strahlung, ausgehend«von diesem Film, wird vom Detektor 5 registriert, währehia-Strahlung[und ß-Strahliüng aus der Meßflüssigkeit 8;von der Walze 3 direkt abgeschirmt wird. Der Bereich vor dem=Detektor 5 ist mit einem Deköntaminations-Ring 13 verseilen und der Detektor 5 selbst wird mittels einer dünnen PVC-Folie 14 vor direkter Verunreinigung geschützt. Der Detektor 5 ist über eine Halterung 15 über der Öffnung 12 im Deckel 7 des Monitors 2 befestigt» ^:.

Während der Messungen wird in der Nähe der Schutzfolie 14 für den Detektor 5 ein Spülgas He durch eine seitliche Öffnung 6 in den Bereich vor dem Detektor eingeblasen, der'eine Kondensation von Flüssigkeit auf der Folie 14 Verhindert. Das Spülgas tritt durch die Ableitung 16: wieder aus dem Trog: 1 aus-

Für Eichungen dient ein Eich^räpärät 4, das durch die: öffnung 6· vor den' Detettor 5 gebracht wird. Hierzu
dient eine Stange Π, an deren Spitze das Eichpräpärat 4 in Form deiner Glasperle mit dari.iv verteiltem Pu ;

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befestigt ist und die z.B. pneumatisch axial (Doppelpfeil) bewegbar ist. Bei den Messungen befindet sich das Präparat innerhalb der Öffnung 6 und ist abgeschirmt.

Zur Bestimmung des Strahlungsuntergrundes wird die Meßlösung 8 aus dem Trog 1 entfernt und Trog 1 und Walze 3 mittels einer dreifachen Spülung mit einer organischen, α-freien Lösung dekontaminiert. Bei der Untergrundbestimmung wird sodann mit dem Detektor die gesamte Reststrahlung (Untergrund) aus der Zelle registriert.

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Leerseite

Claims (3)

1. Kernforschungszentrum Karlsruhe, den 30.4.1980 Karlsruhe GmbH PLA 8015 Ga/wk

   Patentansprüche:

   Ii Alpha-Monitor, der nach dem Prinzip der Trommelmeßzelle arbeitet, wobei sich in einem Trog mit Meßlösung eine Walze unter einer ,Öffnung zu einem Detektor vorbeidreht und einen Meßflüssigkeitsfilm zur

   i Messung der a~Strahlung vor den Detektor bringt, und bei der die den Detektor bedeckenden Folie mittels eines stetigen Gasstromes vor Kondensat geschützt wird,.gekennzeichnet durch die Verwendung einer α-freien .' ■ Nullösung im Trog (1) zur Bestimmung des Strahlungsuntergrundes aus der gesamten Meß zelle (2) 'und durch ein Eichpräparat (4), welches in den Bereich zwi- ■».

   sehen der Trommel (3) und dem Detektor (5) einbringbar ist. ' " *
2. 2. Alpha-Monitor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Gasstrom He dient.
3. 3. Alpha-Monitor nach Anspruch l_f dadurch gekennzeichnet, daß das Eichpräparat (4) eine Glasperle mit darin homogen verteiltem Plutonium ist, welche durch eine seitliche Öffnung (6) vor den Detektor (5) schiebbar.ist. :

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