DE3017997C3 - Verfahren und Einrichtung zum Beobachten einer in einem Strömungskanal strömenden Gasströmung - Google Patents

Description

a) einen Nukleartcilchengenerator (12) zur Erzeugung eines Strahls nuklearer Teilchen,

b) eine von dem Teilchenstrahl durchdrungene

Bestrahlungskammer (14) zum Beschüß des Indikatormediums,

c) einen Injektor (30) zur Injektion des bestrahlten Indikatormediums in Form eines Strömungsfadens in die Gasströmung,

d) eine außen am Strömungskanal anzuordnende und mit bezüglich des erwarteten Gasströmungsweges innerhalb des Strömungskanals zu orientierende Detektoreinrichtung (32) zur Erfassung der Strahlungsemission des Indikatormediums, und

e) eine Geräteanordnung (36, 40) zum Auswerten und Aufzeichnen der Detektorausgangssignale.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoranordnung mehrstufige Mehrleitungs-Proportionalzähler als Detektoren (32) und Kollimatoren (34) zur Unterteilung jedes Detektors in eine Anzahl von Detektorabschnitten und zur Begrenzung des Sehfeldes jedes Detektorabschnitts aufweist

10. Einrichtung nach Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnet durch eine die Bestrahlungskammer (14) und eine Umwälzpumpe (16) enthaltende geschlossene Leitungsschleife zum Zirkulieren des Indikatormediums durch die Bestrahlungskammer.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Beobachten von Gasströmungen in Strömungskanälen wie beispielsweise Gasturbinentriebwerken, Windkanälen, Prüfständen oder dergleichen.

Es ist bereits bekannt, mit Hilfe von im Realzeitverfahren arbeitenden Röntgenbild-Fernsehübertragungssystemen Bewegungen von metallenen Maschinenkomponenten innerhalb von Maschinengehäusen, beispielsweise von Laufrädern innerhalb von Triebwerksgehäusen, zu beobachten, und es ist auch schon bekannt, unter Verwendung von Neutronenquellen im Realzeitverfahren Fernsehbilder von Strömungen von Kohlenwasserstoffe enthaltenden Flüssigkeiten innerhalb von Maschinen, beispielsweise in Schmier- und Brennstoffsystemen, zu erzeugen. Jedoch war es bisher nicht möglich, auch Gasströmungen innerhalb umschlossener Strömungskanäle bzw. Innerhalb von Triebwerksgehäusen zu verfolgen und zu beobachten.

Bei beiden eben erwähnten bekannten Verfahren werden Röntgenstrahlen oder Neutronen von einer Seite aus durch das Triebwerk bzw. die Maschine hindurchgesandt, und die auf der anderen Seite aus dem Triebwerk bzw. der Maschine austretende Strahlung wird mit Hilfe von darauf ansprechenden Bildschirmen erfaßt. Gegenwärtig ist jedoch keine Strahlung bekannt, die von Luft oder anderen Gasen in ausreichenden Mengen absorbiert werden kann, um die bekannten Methoden auch zur Analyse von Gasströmungen heranziehen zu können.

In der Medizin ist beispielsweise ein Untersuchungsverfahren bekannt, gemäß welchem ein radioaktiver Indikatorstoff in den Blutstrom injiziert wird, und wobei anschließend durch Anordnung von Detektoren um ein

ft' bestimmtes interessierendes Körperteil herum festgestellt wird, ob der Indikatorstoff diesen Körperteil erreicht.

Die in der Medizin verwendeten Verfahren unterlie-

gen jedoch Beschränkungen aufgrund der Tatsache, daß es sich bei dem untersuchten Körper um einen menschlichen Körper handelt, so daß sich diese Verfahren nicht ohne weiteres auf maschinenbautechnische Anwendungen Obertragen lassen, obwohl die auf '< medizinischem Gebiet verwendete apparative Ausrüstung zum großen Teil auch auf maschinenbautechnischem Gebiet Anwendung finden kann.

Bei dem erwähnten medizinischen Diagnoseverfahren wird der Indikatorstoff in den Blutstrom injiziert w und gelangt mit diesem durch den Körper hindurch, wobei er von verschiedenen Organen absorbiert wird. Nach einer gewissen Zeit werden die Organe mit Hilfe der Detektoren untersucht, wobei die restliche Radioaktivität des Indikatorstoffes in dem betreffenden Organ ι '· dazu ausgenützt wird, ein Bild dieses Organs herzustellen. Dieses Verfahren ist notwendigerweise zeitraubend, so daß die Halbwertzeiten der verwendeten Isotopen im Bereich von mehreren Minuten bis zu einer Stunde oder mehr liegen müssen. Außerdem wird der radioaktive 2« Stoff mindestens so lange im Körper zurückgehalten, bis die Radioaktivität des betreffenden Isotops bis auf einen unschädlichen Pegel abgeklungen ist, so daß keine Gefahr der radioaktiven Verunreinigung der Umgebung vorhanden ist. Außerdem müssen die verwendeten Strahlungsenergien auf verhältnismäßig niedrigen Pegeln gehalten werden, um die gesundheitliche Gefärdung des Patienten möglichst klein zu halten.

Im Gegensatz hierzu liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Technik zur Untersuchung einer Gasströmung innerhalb eines umschlossenen Strömungskanals, beispielsweise innerhalb einer Gasturbinentriebwerks, im Realzeitverfahren zu entwickeln, um dreidimensionale informationen hinsichtlich des Strömungsweges und des Strömlings- i~> Verhaltens des Gases beim Durchströmen des Strömungskanals bzw. Triebwerks zu gewinnen. Die dabei zu bewältigenden Schwierigkeiten liegen in der Geschwindigkeit, mit welcher die Gase durch das Triebwerk hindurchströmen, weiter in der Ausbreitung ίο der Gasströmung innerhalb des Triebwerks und in der Tatsache, daB ein Indikatorstoff in der Gasströmung die in der Außenluft austretenden Triebwerksabgase und möglicherweise auch Triebwerksteile verunreinigt, was eine Strahlengefährdung nach sich zieht

Die eben erläuterte Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil dss Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Demgemäß bewältigt die Erfindung die erwähnten Schwierigkeiten dadurch, daß speziell im Hinblick auf kurze Halbwertszeiten und hohe Strahlungsenergien ausgewählte Isotope Anwendung finden, daß weiter die Bestrahlung des Indikatormediums in einer solchen Weise erfolgt, daB die höchstmögliche Aktivität des betreffenden Isotops erzeugt wird, und daß dafür Sorge getragen wird, daB die Injektion des Indikatormediums aus der Bestrahlungskammer in die Gasströmung in sehr kurzer Zeit stattrinden kann.

Eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist Gegenstand des Anspruchs 8.

Um eine ernsthafte Kontamination des untersuchten Triebwerks zu vermeiden, welche das Personal am Untersuchungsort gefährden könnte, und um außerdem eine Verunreinigung der Außenluft zu vermeiden, welche die örtliche Bevölkerung gefährden könnte, sind f>5 Isotope mit Halbwertszeiten von etwa 20 s oder weniger zu bevonu^in. Befindet sich der Untersuchungsort in einer abgelegenen Gegend, können auch Isotope mit längerer Halbwertszeiten verwendet werden, ohne daß dadurch wesentliche Verunreinigungsprobleme entstehen.

Die Isotope können durch Beschüß geeigneter Targets entweder mit Neutronen oder geladenen Teilchen erzeugt werden. Der Neutronenbeschuß ist zwar die besser beherrschte Technik und kann für manche Anwendungsfälle auch eine ausreichende Isotopenaktivität ergeben, aber infolge der isotropen Emission der von einem Neutronengenerator erzeugten Neutronen kann der Neutronenfluß keine für eine Reaizeituniersuchung von mit hohen Strömungsgeschwindigkeiten strömenden Gasen ausreichende Aktivität der Isotope erzeugen. Daher ist ein Zyklotron als Teilchenquelle zu bevorzugen. Solche Teilchenbeschleuniger sind kommerziell verfügbar und können eine Vielfalt geladener Teilchen erzeugen, die zur Bestrahlung entsprechender Stofie zwecks Erzeugung von Isotopen mit den gewünschten Eigenschaften geeignet sind.

Unter der Aktivität der Isotope :<i die Zerfallsrate der Isotope, d. h. die Anzahl der pro Zeite nheit stattfindenden Emissionen zu verstehen.

Zerfallende Isotope erzeugen im allgemeinen Gammastrahlung, zu deren Erfassung verschiedene Bauarten von Detektoren verfügbar sind, beispielsweise Szintillationszähler mit Natriumjoditkristallen, oder röntgenstrahlenempfindliche Fotodioden. Der gegenwärtig am besten geeignete Detektor ist jedoch ein kürzlich entwickelter mehrstufiger Mehrleiitings-Proportionalzähler. Die Detektoren werden mindestens an zwei Stellen am Umfang des Strömungskanals angeordnet und erstrecken sich jeweils über die Länge des Strömungskanals, so daß sie eine dreidimensionale Information über die Bahn der sich an ihnen vorbeibewegenden Isotope liefern. Vorzugsweise finden drei Detektoren Anwendung, die mit gleichen Winkelabständen um das Triebwerk herum verteilt sind.

Die Ausgangssignale der Detektoren, die jeweils der Anzahl der von dem betreffenden Detektor erfaßten Gammastrahlungsemission der zerfallenden Isotope entsprechen, ergeben eine Strahlungsdichteaufzeichnung aus verschiedenen Beobachtungspositionen entsprechend der Anordnungsstellen der einzelnen Detektoren. Diese Information wird in eine Digitalform gebracht und zu einem Rechner weitergeleitet, der diese Information mit Hilfe eines einprogrammierten Bildrekonstruktionsalgorithmus in eine zweckmäßige Bildinformation umsetzt, beispielsweise in Form einer Sichtspur auf einem Bildschirm, die dann außerdem mittels eines Aufceichnungsgeräts aufgezeichnet wird.

Die Erfindung wird nachstehend mehr im einze'nen beispielsweise beschrieben.

'j\i Auswahl des jeweils als Indikator verwendeten Isotops hängt vom jeweiligen Anwendungsfall ab, aber bei dem nachstehend erörterten Anwendungsfali der Gasströmungsuntersuchung in einem Gasturbinentriebwerk sind folgende Kriterien maßgebend:

1) Da der Indikator mit dem Triebwerksabgas in die Außenluft austritt, muß die Halbwertzeit des Isotops zwar ausreichend lang rein, um die erforderlichen Messungen vornehmen zu können, sie muß aber andererseits auch ausreichend kurz sein, damit ein im wesentlichen vollständiger Zerfall stattgefunden hat, bevor irgendeine Berührung mit in der kürzest möglichen Entfernung befindlichen Personen stattfinden kann. Demge-

maß ist eine minimale Halbwertszeit von etwa 3 s erforderlich, um nach der Injektion der Isotope in die Gasströmung die erforderliche Auswertung vornehmen zu können, jedoch kann die Halbwertszeit bis zu etwa 2 min betragen, je nach Lage des Versuchsortes. Zur Vermeidung von Verletzungen von Umwellschutzvorschriften und zur Vermeidung einer Gefährdung des Arbeitspersonals an der Versuchsstelle liegt die maximale Halbwertszeit vorzugsweise im Bereich von 20 s.

2) Der Fnergiepegel der emittierten Strahlung muß ausreichend hoch sein, um das Triebwerksgehäuse zu durchdringen, und es muß sich um eine leicht feststellbare Strahlung handeln.

3) Zwischen dem Indikatormedium und den Triebwerksteilen sowie den durch das Triebwerk hindurchströmenden Gasen darf keine wesentliche schädliche Reaktion auftreten, und die Dichte des !r,uik*it"rni?d!'j!"5 ϊΐν.ιί} nut iler^em^eri ¹J^r O^usströmung verträglich sein, in welche es injiziert wird, so daß das Indikatormedium genau dem Strömungsweg der Gasströmung folgt.

4) Wegen des obigen Punktes I muß die Bestrahlung des Indikatormediums am Untersuchungsort des Triebwerks an Ort und Stelle neben dem Triebwerk stattfinden, damit das bestrahlte Indikatormedium unmittelbar in das Triebwerk injiziert werden kann. Das bedeutet, daß hierzu vorzugsweise ein tragbarer Teilchengenerator verwendet wird.

Bisher ermittelte geeignete Isotope sind das Stickstoffisotop "¹N, das Sauerstoffisotop 'Ό und das Fluorisotop ^:nF. Die zur Erzeugung dieser Isotope erforderlichen Kernreaktionen sind "¹O (n. p) "N. was durch Neutronenbeschuß von Sauerstoff mit Hilfe entweder eines Kernreaktors oder eines Tragbaren Neutronengenerators bewirkt wird. '¹N (d, n) ¹HD und ¹⁴F (d. p) -^F, wozu Stickstoff bzw. Fluor unter Verwendung eines Zyklotrons mit Deuteronen beschossen wird. Ein geeigneter tragbarer Neutronengenerator bzw. ein geeignetes Zyklotron sind im Handel erhältlich.

Nunmehr wird auf die Zeichnung Bezug genommen, die in schematischer Form ein Gasturbinentriebwerk 10 zeigt, dessen Arbeitsmittelströmung untersucht werden soll.

Ein Zyklotron 12 dient zur Bestrahlung des Indikatormediums, das mittels einer Pumpe 16 durch eine Kammer 14 hindurchzirkuliert wird. Die Pumpe 16 wird ihrerseits aus einer Druckgasflasche 20 über ein Ventil 18 gespeist. Das Zyklotron erzeugt einen Deuteronenstrah¹., der in Richtung der Längsachse der Kammer 14 durch diese Hindurchgeworfen wird, so daß das Indikatormedium die größtmögliche Bestrahlung erfährt. Die Kammer bildet einen Teil einer Schleife, durch welche das Indikatormedium. während die Bestrahlung stattfindet kontinuierlich hindurchgepumpt wird, bis die gewünschte Aktivität erreicht ist Weitere Venti'e 22 und 24 verhindern einen Austritt des Indikatormediums aus der Schleife, bis es für die Injektion in das Triebwerk geeignet ist Während der Bestrahlung ist also das Ventil 22 geöffnet während die Ventile 18 und 24 geschlossen sind.

Je nachdem, welcher Bereich des Triebwerks untersucht werden soll, kann es notwendig sein, eine zusätzliche Pumpe und/oder eine Heizeinrichtung (schematisch ais Biocfc 23 eingezeichnet) zwischen dem Ventil 24 und dem Injektor 30 anzuordnen, um Temperatur und Druck des injizierten Indikatormediurns an die entsprechenden Parameter der Gasströmung anzupassen, in welche es injiziert wird. Beispielsweise arbeitet ein Nicdcrdruckverdichtcr oder ein Gebläse bei Temperaturen bis zu etwa 100"C und '■■ Drücken bis zu etwa 1,25 bar, während die Tempeiraturen und Drücke in der Brenneinrichtung bis zu etwa 11VC bzw. 25 bar betragen.

F.s ist darauf hinzuweisen, daß die Aktivität des Isotops je Volumeneinheit um so höher wird, je höher

" der Druck des Indikatormediums ist. Daher ist es vorteilhaft, das Indikatormedium in der Kammer 14 beim höchstmöglichen Druck zu bestrahlen, so daß jeweils möglichst große Mengen des Indikatormediums zum Gebrauch zur Verfügung stehen.

Wenn das Indikatormedium in das Triebwerk injiziert wird, wird das Ventil 22 geschlossen und die Ventile 18 und 24 werden unter der Steuerung einer Regeleinrich tung 26 geöffnet, so daß die notwendige Menge des inHiliKtnrgasp«; in das Triebwerk injiziert wird, wobei die

: jeweils aus der Schleife in das Triebwerk injizierte Indikaiorgasmenge aus der Druckgasflasche 20 ersetzt wird.

Das Zyklotron kann in diesem Statium abgeschaltet

werden, so daß, nachdem sämtliches radioaktive

■ Indikatorgas in das Triebwerk injiziert worden ist.

nichtradioaktives Gas nachströmt und das System ausspült.

Das 'idikatorgas gelangt aus der Kammer 14 durch eine Leitung 28. deren Bohrung zur Verringerung der

in Transportzeit klein ist, in das Triebwerk 10. Der Injektor 30 injiziert das Indikatorgas unter der Steuerung der Regeleinrichtung 26 in Form eines dünnen Strahls in den gewünschten Bereich des Triebwerks hinein, wobei der Indikatorgasstrahl von der

■ "■ Arbeitsmittelströmung des Triebwerks mitgenommen wird und dessen Strömungsweg folgt Dabei breitet sich der Indikatorgasstrahl allmählich in der Arbeitsmittelströmung aus.

Der Untersuchungsbereich und der Steuerraum sind

<" durch eine dicke Wasserschicht 31 von den radioaktiven Stoffen abgeschirmt, und zusätzlich sind die Detektoren 32 durch dicke Bleiabschirmungen 33 abgeschirmt, um eine Beeinflussung der Detektoren durch Streustrahlung zu verhindern. Aus dem gleichen Grund sollte auch

* · die Leitung 28 abgeschirmt sein.

Die Detektoren 32 sind an drei Stellen am Umfang des zu untersuchenden Triebwerksteils angeordnet, in welchen das Indikatormedium injiziert wird, so daß die infolge des Indikatormediums im Triebwerk entstehen-

v> den radioaktiven Bereiche in drei Dimensionen festgestellt werden können.

Zwischen den Detektoren 32 und dem Triebwerk sind schwere Metallkollimatoren 34 in Form von stahlbewehrten Bleirohren angeordnet, um das Sehfeld jedes

ϊ5 kleinen Detektorflächenbereichs zu begrenzen, so daß man eine gute räumliche Auflösung des Indikatorgasfadens erhält.

Die Detektoren sind mehrstufige Mehrleitungs-Proportionalzähler, die an sich bekannt sind und daher nicht

weiter im einzelnen beschrieben werden. Die Detektoren erzeugen Signale, die jeweils die Anzahl der Gammaquanten darstellen, die auf die verschiedenen Detektorflächenabschnitte an den Enden der Kollimatoren auftreffen. Die Detektorausgangssignale werden einem Rechner 36 zugeleitet, der in an sich bekannter Weise derart prograinniieri ist, daß er unter Verwendung eines Bildrekonstniktionsalgorithinus eine sichtbare Bildspur auf einem Fernsehbildschirm 38 erzeugt

I "in solcher Algorithmus ist beispielsweise der in einem Artikel mit dem Titel »A Tutorial on ART (Algebraic Reconstruction Techniques)« in »Transactions on Nuclear Sien-e» des ![-1-!F-! (Institute of !!lectrical and Kkctronie Engineers). Band NS 21. Juni 1974. Seiten 78 bis 93. beschriebene ΛKT-Algorithmus.

Die Detektoren können so orientiert sein, daß sie e^r Aeder vertikale und horizontale Gitter bilden, oder um ,eweils 120 gegeneinander am Triebwerksuinfang winkelversetzt sein, so daß sie drei einander schneidende fuller bilden. Die Ausgangssignale jedes Detektors liefern Informationen hinsichtlich de-- Vorhandenseins oder ( ehlens ties radio.ikti·.en hulikatorgases aus dem '.on den Kollimatoren )4 leweils festgelegten Blickwin kel. und bemu h bar te DetekK'rbereiche liefern Informationen hinsichtlich der Variation der Stiahltingsintensi tat und folglk Ii hinsn"htlich des Maßes der Ausbreitung.

Der Redner im so programmiert, daß er aus den von di-:: Dcti'ktorgntern Liiipfargener. Informationen die Mittellinie des verfolgten Indikaiorgasfiidcns sowie deren laumlicher Verlauf innerhalb des Triebwerks ermittelt. Außerdem kann eine isometrische Darstellung der 1 riehwerkskonfigiiration im Sehfeld des jeweiligen Den · lors im Rechner gespeichert und zusammen mit der Darstellung der Indikatorfadcnbewegung auf dem Bildschirm angezeigt werden.

Alternativ dazu können wegen der Radialsymmetrie des Triebwerks auch nur die jeweiligen radial- und •\\ialpositionen des Indikatorgasfadens im Triebwerk, wie sie von den verschiedenen Detektorbereichen >· -sehen werden, als tiberlagerte Darstellung auf einem radiogt jfischem oder fluoroskopischen Bild des jeweils u'itersuchten Inebwerksabsehnius. das durch übliche I lochcnergie-Röntgenradiografie gewonnen wird, angezeigt werden. Die Drallkornponente der Bewegung*· bahn des Indikatormediums kann durch eine entsprechende Farbänderung der Abbildung auf dem Bildschirm dargestellt werden, da sich der Indikatorgasfaden winkelmäßig aus einem Sektor des Triebwerks in einen anderen bewegt

Gleichzeitig finde! eine Aufzeichnung des Bildes mittels eines Aufzeichnungsgeräts 40 statt, das beim vorliegenden Ausführungsbeispiel als Videobandrecorder dargestellt ist. aber auch einer anderen geeigneten Gattung angehören und beispielsweise ein Magnetplattenrecorder sein ka nn.

Das beim vorliegenden Ausführungsbeispiel verwendete Indikatormed um ist Kohienstofftetrafluorid-Gas (CF.). das bei den kleinen verwendeten Mengen keine schädliche Wirkung auf das Triebwerk hat Durch Bestrahlung des CF₁ mit Deuteronen ergibt sich die Reaktion "F (d, p) *F. Das Fluorisotop ²⁰F besitzt eine Halbwertszeit von 11,56 s und emittiert Gammastrahlung mit einer Energie von 1.63 MeV. Wegen der kurzen Halbwertszeit dieses Isotops muß seine Aktivität auf den höchsten erreichbaren Pegel angehoben werden.

um eine ausreichend große Zerfallszahl im Triebwerk sicherzustellen, damit eine wirksame Aufspürung des Indikatormediums stattfinden kann. Demzufolge wird der Deiiteronenbesehuß des CF< in der Kammer 14 so lange wie nötig fortgesetzt, bevor die Injektion in das Triebwerk stattfindet. Auf diese Weise kann eine Aktivität im Bereich von 2 C'i/s erreicht werden.

Ein alternativ verwendbares Indikatormedium ist das Sauerstoffisotop ¹H), das durch die Reaktion "N (d. n) ¹ H) entsteht. Dieses Isotop besitzt eine Halbwertzeit von 2 min und emittiert Hetastrahlung mit einer Energie von 1.7MeV. /ur F.izeugung dieser Reaktion wird Stickstoff durch die Kammer 14 hindurchzirkuliert und mit Deuteronen aus dein Zyklotron beschossen. Die Aktivität dieses Isotops isi jedoch viel geringer und liegt bei etwa 20 m( Vcm¹

Andere mögliche Reaktionen, die in einem he schrankten Anwendungsbereich verwendbar sind, können (lurch Neutronenbeschuß geeigneter Targetinate nahen hervorgerufen werden: beispeilsweise ergibt Sauerstoff bei Neutronenbeschuß die Reaktion "¹C > (n. p) ^|(lN. Als Neutronenquelle kann, wie schon erwähnt, ein im Handel erhältlicher Neutronengenerator Anwendung finden. Durch Beschüß des Sauerstoffs mit Neutronen entsteht das .Stickstoffisotop ^lkN. das eine Halbwertzeit von 7,35 s hat und Gammastrahlung im Energiebercich von 6.2 MeV bis 6,7 MeV emittiert. Jedoch sind wegen der Isotopen Neutronenemission die durch den Neutronenbeschuß erreichbaren Aktivitäten der Isotope begrenzt und es ist noch nicht möglich, mit Neutronen einen so konzentrierten Teilchenstrahl zu erzeugen, wie dies mittels eines Zyklotrons möglich ist. Die Anwendung des Neutronenbeschusses ist daher auf die Verwendung von Isotropen mit längerer Halbwertzeit bei solchen Prüfstandanalysen begrenzt, bei denen die verwendeten radioaktiven Substanzen aufgefangen und bis zum Abklingen auf einen unschädlichen Pegel aufbewahrt werden können.

Während der minimale Energiepegel der von dem verwendeten Isotop emittierten Strahlung 100 keV beträgt, liegt der zu bevorzugende Bereich des Energiepegels bei 0,5 MeV bis 2 MeV. Bei größeren Energiepegeln wird die Strahlungserfassung schwieriger.

Manche Isotope emittieren Strahlung in mehr als einem Energiebereich, jedoch können die Detektoren durch geeignete Materialauswahl im Hinblick auf das Aufspüren von Strahlung bestimmter Energiepegel optimiert werden.

Das zu verwendende Indikatormedium liegt vorzugsweise in gasförmiger Form vor, jedoch kann in manchen Anwendungsfällen auch eine sehr gut zerstäubte Flüssigkeit geeignet sein. Die Bestrahlung eines flüssigen Indikatormediums ergibt eine höhere Aktivität in dem Medium und kann aus diesem Grund vorteilhaft sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Beobachten einer in einem Strömungskanal strömenden Gasströmung, gekennzeichnet durch folgende Maßnahmen:

a) Erzeugen eines radioaktiven Isotops mit einer Halbwertszeit im Bereich von 3 s bis 2 min und einer Strahlungsemission im Energiebereich von mindestens tOOkeV durch Beschüß eines geeigneten Indikatormediums mit nuklearen Teilchen,

b) unmittelbares Einleiten des bestrahlten Indikatormediums in Form eines dünnen Strömungsfadens in die Gasströmung,

c) Aufsprühen des Strömungsweges des Indikatormediums durch den Strömungskanal unter Verwendung von Strahlungsdetektoren, die außen am Strömungskanal angeordnet und bezuglich des erwarteten Gasströmungsweges durch den Strömungskans! orientiert werden, und

d) Aufzeichnen und Auswerten der Detektorausgangssignale.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Indikatormedium mit einem Strahl geladener Teilchen aus einem Zyklotron beschossen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Indikatormedium mit Neutronen aus einem Neutronengenerator beschossen wird.

4. Verfahren nach Anspr^xrh 2, dadurch gekennzeichnet, daß als indikuormedium Kohlenstofftetrafluorid-Gas verwendet und c irch dessen Beschüß mit Deuteronen die Reaktion ¹⁹F (d, p) ²⁰F hervorgerufen und dadurch das Fluorisotop ²⁰F mit einer Halbwertzeit von 11,56 s und einer Gammastrahlungsemission im Energiebereich von 1,63 MeV erzeugt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Indikatormedium Stickstoffgas verwendet und durch dessen Beschüß mit Deuteronen die Reaktion ¹⁴N (d, n) ¹⁵O hervorgerufen und dadurch das Sauerstoffisotop ¹⁵O mit einer Halbwertzeit von 2 min und einer Betastrahlungsemission im Energiebereich von 1,7 MeV erzeugt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Indikatormedium Sauerstoff verwendet und durch Beschüß mit Neutronen die Reaktion ¹⁶O (n, p) ¹⁶N hervorgerufen und dadurch das Stickstoffisotop ¹⁶N mit einer Halbwertzeit von 735 s und einer Gammastrahlungsemission im Energiebereich von 6,2 MeV bis 6,7 MeV erzeugt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Indikatormedium vor der Einleitung in die Gasströmung in einer geschlossenen Schleife zirkuliert wird, die einen Bestrahlungsraum enthält, in welchem der Beschüß mit nuklearen Teilchen erfolgt.

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8. Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch