DE3046858A1

DE3046858A1 - Verfahren und vorrichtung zum messen radioaktiver emissionen sich bewegenden radioaktiven materials

Info

Publication number: DE3046858A1
Application number: DE19803046858
Authority: DE
Inventors: Rolf Carsten Kyalami Transvaal Böhme; Max Morris Northcliff Transvaal Lazerson
Original assignee: General Mining Union Corp Ltd
Current assignee: General Mining Union Corp Ltd
Priority date: 1979-12-21
Filing date: 1980-12-12
Publication date: 1981-09-17
Also published as: GB2126337B; US4434365A; CA1150420A; FR2476314B1; GB2066457A; AU539641B2; AU6552980A; GB8313247D0; GB2126337A; GB2066457B; FR2476314A1

Description

PATENTANWÄLTE RUFF UND BEIER STUTTGART

A 18 773 10.Dezember 1980Sf/bt

Anmelderin: GENERAL MINING UNION CORPORATION LIMITED 6 Hollard Street, Johannesburg, Transvaal - Süd-Afrika

Verfahren und Vorrichtung zum Messen radioaktiver Emissionen sich bewegenden radioaktiven Materials

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung der radioaktiven Emissionen sich bewegenden, Strahlung emittierenden Materials, insbesondere von radioaktiven Erzpartikeln.

Beim Sortieren von Strahlungsemittierenden Erzen,beispielsweise Uranerz oder Golderz, das Spuren von Uran enthält, werden die Erzpartikel lose oder einzeln in einem Strom, im allgemeinen auf einem Bewegungsförderer, an einem oder mehreren Strahlungsdetektoren vorbeigeführt, die die Strahlung der Partikel messen. Die Strahlungsmessung der einzelnen Partikel oder Zonen von Partikeln wird dann mit physikalischen charakteristischen Parametern verglichen, beispielsweise Masse oder Volumen, um zu unterscheiden zwischen Partikeln oder Zonen von Partikeln, die oberhalb oder unterhalb eines vorbestimmten Wertes liegen. Die Partikel werden dann von dem Förderer in eine Anordnung entladen, um die Partikel in einen akzeptierten und einen zurückgewiesenen Anteil in Abhängigkeit von ihrer gemessenen Güte zu sortieren.

Ein Problem, bei derartigen Sortierunqsanordnungen liegt darin, daß die radioaktive Strahlung der Partikel sich nur schwierig genau messen läßt, während sich die Partikel mit

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Geschwindigkeit an dem bzw. den Detektoren vorbeibewegen. Dies gilt insbesondere dann, wenn man es mit Erzen wie Golderz zu tun hat, die nur schwache Emissionen zeigen. Dieses Problem führt zu mangelnder Wirksamkeit des Sortierens und besitzt die folgenden hauptsächlichen Ursachen:

a) Die radioaktiven Emissionen der Partikel sind zufallsverteilt und können im Fall eines Sortierers, der nur einen einzigen Strahlungsdetektor verwendet, übersehen werden. Diese Schwierigkeit wird jedoch in gewissem Maße bei modernen Sortierungsausrüstungen dadurch verringert, daß eine Vielzahl von Strahlungsdetektoren vorgesehen werden, die in Reihen nebeneinander und längs des Partikelweges angeordnet und mit einem Computer verbunden sind, um statistisch eine Mittelwertbildung der radioaktiven Zählung von jedem Partikel oder jeder Zone von radioaktiven Partikeln durchzuführen, um dadurch Zählfehler zu reduzieren, die als Ergebnis zufallsverteilter Emissionen von den Partikeln entstehen können.

b) Aufgrund der schwachen Natur der Emissionen von geringen Mengen radioaktiven Materials in Partikeln, wie es bei südafrikanischen Golderzen der Fall ist, können die meßbaren Emissionen, die von den entfernten Strahlungszählern aufgenommen werden, von der Untergrundstrahlung in der Meßzone zugedeckt werden, oder sie sind nahe im Bereich dieser Untergrundstrahlung, selbst dann, wenn die Meßzone des Sortierers massiv mit Blei abgeschirmt ist. Es wurde herausgefunden, daß die Hintergrundstrahlung im wesentlichen von einer radioaktiven Kontamination der Bleiabschirmung und natürlicher kosmischer Strahlung herrührt, die von Ort zu Ort auf der Oberfläche der Erde variiert, sowie von natürlichen radioaktiven Spurenelementen, wie beispielsweise Kalium 40, die in verschiedenen geologischen und Baumaterialien vorhanden sein können.

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c) Es tritt ebenfalls eine radioaktive Störung von Parti kein auf, die im Bereich des speziellen, zu messenden Parti- kels oder der Zone von Partikeln liegen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen radioaktiver Emissionen sich bewegenden Materials zu schaffen, die die obengenannten Probleme verringern.

Erfindungsgemäß wird bei dem Verfahren zur Messung radioaktiver Emissionen sich bewegenden radioaktiven Materials ein

^⁰ Strahlungsdetektor benachbart zu dem Weg des Materials angeordnet, wird der Detektor im Bereich seiner Rezeptoroberfläche mit Hilfe einer ersten Strahlungsabschirmung eines ersten Materials abgeschirmt, wird der abgeschirmte Abschnitt des Detektors dadurch weiter abgeschirmt, daß eine zweite Strahlungsabschirmung eines zweiten Materials zwischen mindestens einem Abschnitt des Materials der ersten Abschirmung und dem Detektor angeordnet wird, wobei das zweite Material von sich aus weniger Strahlung abgibt, als das Material der ersten Abschirmung, wird das bezüglich seiner radioaktiven Emission zu messende Material an der unabgeschimten Rezeptoroberfläche des Detektors vorbeigeführt und werden die Emissionen des Materials mit Hilfe einer mit dem Detektor verbundenen Einrichtung gemessen. Vorzugsweise wird mindestens der Abschnitt des Materialweges, der dem Detektor gegenüberliegt, mit Hilfe einer Strahlungsabschirmung abgeschirmt.

In Weiterbildung sieht die Erfindung vor, daß ein Strahlungsdetektor in einem Gehäuse angeordnet wird, das derart ausgebildet ist, daß es den Detektor im Bereich seiner Rezeptoroberfläche von äußerer Strahlung abschirmt, daß eine Abdekkung aus einem Strahlungsabschirmungsmaterial mit einer Richtöffnung über die Rezeptoroberfläche des Detektors angeordnet wird, daß das radioaktive Material längs eines Weges über die öffnung in der Abdeckung geführt und die radioaktiven Emissionen von dem Material gemessen werden,

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die auf der Rezeptoroberfläche des Detektors auftreffen. Vorzugsweise ist das Abschirmungsmaterial, aus dem die Detektorabdeckung besteht, von Natur aus weniger radioaktiv als das Material, aus dem das Gehäuse hergestellt ist.

Eine Vorrichtung zur Messung radioaktiver Emissionen sich bewegenden radioaktiven Materials enthält erfindungsgemäß einen Strahlungsdetektor, eine erste Strahlungsabschirmung aus einem ersten Material, die derart gegenüber dem Detektor angeordnet ist, daß sie diesen im Bereich seiner Rezeptoroberfläche abschirmt,eine zweite, zwischen mindestens einem Abschnitt des Materials der ersten Abschirmung und dem Detektor angeordnete zweite Strahlungsabschirmung aus einem zweiten Material, das von Natur aus weniger kontaminiert ist und/oder sekundäre Erregungsstrahlung niedrigerer Energie als das Material der ersten Abschirmung emittiert, sowie mit dem Detektor verbundene Einrichtungen zur Umwandlung der radioaktiven Emissionen, die auf der Rezeptoroberfläche des Detektors auftreffen, in elektrische Signale, die gezählt werden können.

In einer Form der Erfindung ist der Detektor ein Kristall-Szintillationszähler und die erste Strahlungsabschirmung ist ein Gehäuse aus industriellem Blei, während die zweite Abschirmung eine Hülse aus radioaktiv reinerem Blei ist, die zwischen der ersten Abschirmung und dem Detektor eingesetzt ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Detektor von der ersten Abschirmung durch eine dritte Strahlungsabschirmung getrennt, die aus einem Metall mit einer niedrigeren Atomordnungszahl als der von Blei besteht. Die dritte Abschirmung kann aus Metallen wie beispielsweise Cadmium, Kupfer oder dergl., aus einer Kombination dieser Metalle oder ihren Legierungen bestehen.

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In Weiterbildung der Erfindung kann die Rezeptoroberfläche des Detektors mit einer Strahlungsabschirmung abgedeckt sein, die aus einem Metall wie beispielsweise Platin, Wolframlegierungen o.dgl.besteht, das ein größeres spezivisches Gewicht als Blei besitzt, wobei die Abdeckung eine Richtöffnung zur Begrenzung des Sehkegels der Rezeptoroberfläche des Detektors in mindestens zwei entgegengesetzten Richtungen aufweist.

Eine Vorrichtung zur Messung radioaktiver Emissionen radioaktiven Materials enthält erfindungsgemäß einen Strahlungsdetektor, eine erste Strahlungsabschirmung zur Abschirmung des Detektors von einer Strahlung, die nicht auf seine Rezeptoroberfläche fällt, sowie eine Abdeckung aus einem Strahlungsabschirmenden Material, die eine oberhalb der Rezeptoroberfläche des Detektors angeordnete Richtöffnung aufweist.Vorzugsweise besitzt das Material, aus dem die Abdeckung besteht, eine höhere Dichte als Blei.

Eine Vorrichtung zur Messung radioaktiver Emissionen radioaktiven Materials besitzt erfindungsgemäß ein Gehäuse aus einem Strahlungsabschirmenden Material, einen in dem Gehäuse angeordneten Strahlungsdetektor, wobei mindestens ein Abschnitt seiner Rezeptoroberfläche durch eine Öffnung in dem Gehäuse und eine Nut in dem Material des Gehäuses unabgeschirmt ist, wobei sich die Nut quer zur Öffnung in dem Gehäuse in einer zu der Bewegungsrichtung des Materials über den Detektor quer verlaufenden Richtung erstreckt, so daß Strahlung des radioaktiven Materials, das über die Nut von der Rezeptoroberfläche des Detektors entfernt vorbeigeht, von dem Detektor gemessen werden kann, sowie mit dem Detektor verbundene Einrichtungen zur Messung von Strahlungszählungen des dem Detektor durch die Öffnung und den Schlitz zugänglichen Materials.

Erfindungsgemäß weist eine Abschirmung zur Abschwächung radioaktiver Strahlung ein Laminat aus Blei und einem oder mehreren Metallen mit einer niedrigeren Atonordnungszahl

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als Blei auf.

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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorzüge der Erfindung

ergeben sich aus den Ansprüchen, der folgenden Beschreibung

bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnung. 5 Hierbei zeigen:

Fig.1 bis

Fig.

Fig. 5 und graphische Darstellungen der Wirkung der Veränderung des Zählabstandes von einem Strahlungsdetektor;

einen seitlichen Querschnitt eines in verschiedenen Arten von radioaktiven Abschirmungen
eingesetzten Detektors;

die Wirkunq einer zweiten Ausführungsform einer Abschirmung bei einem Strahlungsdetektor;

Fig.7 und

Fig.

Fig. 10 und

eine Variation der Detektoranordnung in Fig.5;

eine weitere Abänderung der Strah lungsabschirmung nach der Erfindung;

einen Querschnitt bzw. eine Aufsicht auf abgeschirmte Detektoren· Ordnungen in einer Strahlungsmeßstation bei einer Erzsortiervorrichtung.

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Eines der Probleme, die beim genauen Messen der von einem sich bewegenden radioaktiven Partikel, sei es einzeln oder in größeren Mengen, emittierten Strahlung auftreten, ist in den Fig. 1 bis 3 dargestellt, die einen Szintillationsdetektor 20, eine ausgezogene Kurve 12, die die Strahlungszählungswirksamkeit des Detektors darstellt, wenn das Partikel von links nach rechts in der Zeichnung über den Detektor bewegt wird, sowie eine gestrichelte Linie 14 enthält, deren vertikale Abschnitte den horizontalen Abstand anzeigen, über den der Detektor sieht bzw. die Emissionen des Partikels zählen kann, und deren horizontaler Abschnitt relativ zu der Kurve 12 die durchschnittlichen Zählungen bzw. Strahlungsmessung über den Zählabstand darstellt. Die ausgezogene horizontale Linie 16 in den Fig.stellt, wieder relativ gegenüber der Amplitude der Kurve 12, die durchschnittliche Höhe der Hintergrund-Strahlungsstörung in der Zählzone dar.

Wie sich aus Fig.1 ergibt, ist der Zählabstand zwischen den vertikalen Abschnitten der Linie 14 nur etwas breiter als die Breite der Rezeptoroberfläche des Detektors 10. Beispielsweise kann der Detektor einen Durchmesser von 75mm aufweisen, während der Zählabstand in dieser Zeichunung 100mm ist.Nimmt man an, daß die Spitze der Zählkurve bei diesem Beispiel 100% ist, dann ist es in Praxis nicht unüblich, eine Hintergrundzählung von etwa 63% unter diesen Umständen zu haben, sowie eine Durchschnittszählung von etwa 84% über Zählabstände der dargestellten Abmessungen.Wie sich aus der Zeichnung ergibt, ermöglicht die durchschnittliche Anzahl von Strahlungj/szählungen über den Zählabstand eine leicht unterscheidbare Differenzierung zwischen der Hintergrundstrahlung 16 und der durchschnittlichen Zählung des gemessenen Partikels bzw. der Zone von Partikeln. Sobald jedoch, wie sich aus Fig.2 und 3 ergibt, der Zählabstand vergrößert, so daß die durchschnittlich gemessenen Strahlungszählungen über den Zählabstand abnehmen,siehe Fig.3, werden die gemessenen Zählungen vollständig von der Hintergrundstrahlung überdeckt.Aufgrund der zufallsverteilten und

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sporadischen Art sowohl der Hintergrund- als auch der gemessenen Strahlung ist es außerordentlich schwierig, wenn überhaupt möglich, selbst mit bekannten elektronischen Korrellationstechniken die gemessenen Zählungen von dem Hintergrund zu isolieren, sobald die durchschnittlich gemessene Zählung sich der Hintergrundstrahlung annähert und sich mit dieser vermischt. Daraus ergibt sich, daß die gemessene Zählung genauer wird, wenn der Meßabstand, sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung, sich dem Mittelpunkt der Rezeptoroberfläche des Detektors nähert.

Fig.4 zeigt einen Szinti1lationskristalldetektor 10 mit einem Sekundärelektronenvervielfacher 18, drei Hülsen 20, und 24 aus einem Radioaktivität abschirmenden Material, ein Gehäuse 26, in dem der Detektor und seine Abschirmungen angeordnet sind, sowie einen Fördergurt 28, der in geeigneter Weise zur Bewegung so nahe wie möcil ich an der Rezeptoroberfläche des Detektors angeordnet ist.

Das Gehäuse 26 besteht wie üblich aus handelsüblichem Blei. Bei bekannten Strahlungsmeßgeräten grenzt das Gehäuseblei an den Detektorkristall an und stellt die einzige Isolierung dar, die die nichtwirksamen Oberflächen des Kristalles von der Hintergrundstrahlung und der Strahlung von Partikeln, die nicht auf dem Fördergurt gemessen werden sollen, abschirmt. Die Schwierigkeit bei dieser Abschirmungsanordnung liegt darin, daß das meiste handelsübliche Blei selbst mit radioaktiv emittierendem Material kontaminiert ist. Die inhärente Radioaktivität des Bleis variiert natürlich von Platz zu Platz auf der Oberfläche der Erde in Übereinstimmung mit kosmischer Strahlung, und es wurde in Johannesburg in Süd-Afrika herausgefunden, daß die inhärente Strahlung handelsüblichen Bleis bis zu 9 Zählungen pro Sekunde ergibt. Statistisch bedeutet dies, daß in einer Gesamtzählperiode von 250MiIlisekunden für ein Partikel 92% der Hintergrundstrahlungen weniger als 4 Zählungen bei einem Durchschnittswert von 9 Zählungen pro Sekunde und weniger als zwei Zäh-

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lungen für vier Zählungen pro Sek.sind. Ein wesentlich teureres gering kontaminiertes Blei ergibt an der gleichen Stelle vier Zählungen pro Sek. oder weniger.

Die Abschirmungshülse 24 in Fig.4 besteht aus einem gering kontaminierten Blei, die Abschirmung 22 aus gering kontaminiertem Cadmium und die Abschirmung 20 aus gering kontaminiertem Kupfer. Mit dieser Abschirmungsanordnung ergibt die radioaktive Zählung von der Hülsenanordnung nur drei Zählungen pro Sekunde. Es ist daher zu sehen, daß mit einer Abschirmungsanordnung, wie sie eben beschrieben wurde, die Störungshöhe 16 in Fig.1 bis 3 um zwei Drittel ihrer senkrechten Höhe relativ gegenüber der Amplitude der Kurve 12 verringert wird, so daß das Auflösevernögen des Strahlungsmeßsystems unter Verwendung des Detektors 10 wesentlich vergrößert wird.

Figur 5 zeigt eine der Fig.4 ähnliche Ansicht. In dieser Zeichnung ist die Rezeptoroberfläche des Detektors 10 von einem Metalleinsatz 30 umgeben, der aus einem Schwermetall besteht, d.h. aus einem Metall mit einem größeren spezifi- ^⁰ sehen Gewicht als Blei, beispielsweise Platin28 über den Detektor 10Förderer 28 über den Detektor mit einem spezifischen Gewicht von etwa 21 und Wolframlegierungen mit einem spezifischen Gewicht von etwa 18.

Die graphische Darstellung in Fig.6 ist der in Fig.1 bis 3 ^⁵ ähnlich. Die gestrichelte Kurve 32 stellt das Zählmuster des Detektors 10 in Fig.5 dar, wenn ein radioaktives Partikel von dem Förderer 28 über den Detektor 10 bewegt wird, wenn dieser durch das handelsübliche Blei nur des Gehäuses 26 abgeschirmt ist.Die ausgezogene Linie 34 stellt die Wirkung dar, die die Abschirmung des Einsatzes auf das Zählmuster des Detektors ausübt. Wie sich aus Fig.6 ergibt, fallen die Seiten der Kurven 34 viel stärker im Bereich der Seiten des Detektors ab als die der gestrichelten Kurve 32, was einer Verengung des Meßabstandes des abgeschirmten Detektors entspricht.Die Wirkung dieser Maßnahme liegt darin, daß Strahlung von den weiter auß^a rj9·? j^ftT^ä ^rzpartikeln 36 in

Fig.5 wesentlich weniger wahrscheinlich von dem Detektor empfanqen wird, wenn dieser von dem Einsatz 30 abgeschirmt ist, als es der Fall ist, wenn die Partikel in dem Meßabstand der gestrichelten Kurve angeordnet sind. Die durch den Einsatz 30 zur Verfügung gestellte Strahlungsabschirmung ermöglicht es daher dem Detektor, eine positivere Strahlungsmessung jedes Partikels aufzuzeichnen, in-dem Strahlungsstörungen von den vorhergehenden und folgenden Partikeln in dem Strom auf dem Förderer 28 möglichst gering gehalten werden.

Diese Wirkung wird, siehe Fig.7 und 8, weiter dadurch verbessert, daß die Rezeptoroberfläche des Detektors mit einem Schwermetalleinsatz 38 abgedeckt wird, die einen Richtschlitz 40 aufweist. Die Richtwirkung des Schlitzes 40 verringert den Meßabstand des Detektors 10 nochmals weiter, wie durch die ausgezogene Kurve 42 in Fig.8 dargestellt ist.

Bei einer Erzsortiervorrichtung mit einzelnen Partikeln werden die Partikel im Idealfall den Förderer 28 entlang in einem geradlinigen Strom über die Mittelpunkte einer Vielzahl von Detektoren 10 geführt, von denen jeder die Strahlung jedes Partikels mißt. Die Strahlungsmessungen jedes Partikels werden dann in einer Einrichtung, nähmlich einem Computer, integriert und anschließend wird eine durchschnittliche Strahlungsmessung für jedes Partikel in dem Strom errechnet. Aufgrund der Erfordernisse eines in kommerzieller Hinsicht akzeptierbaren hohen Durchsatzes und der Begrenzungen des Partikelzuführsystemes, ebenso aufgrund der Tatsache, daß die Vorrichtung Partikel mit einem Größenbereich von möglicherweise 2:1 oder 3:1 bearbeiten muß, werden viele Partikel, insbesondere die kleineren, in seitlicher Richtung von der Mittellinie des Fördergurtes und der Detektoren verlagert.Aufgrund des umgekehrten Quadratgesetzes der Strahlungsemission, und ebenso der Partikel-

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Detektorgeometrie, ergeben die verlagerten Partikel eine beachtlich reduzierte Strahlungszählung im Vergleich dazu, was die radioaktive Zählung des Partikels ergeben würde, wenn es in Linie über den Detektoren gewesen wäre. Dieses Problem wird durch die Detektorabschirmung kompliziert und würde schwerwiegend werden, wenn die Schwermetalleinsätze der Fig.5 und 7 die Rezeptoroberflächen der Detektoren vollständig umgeben müßten.Um dieses Problem zu verringern, ist in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß in äer Oberfläche des Materials des Gehäuses 26 Nuten vorhanden sind, die über die Rezeptoroberfläche der Detektoren in einer Richtung verlaufen, die zu der Bewegungsrichtung der Partikel über die Detektoren senkrecht ist.

Diese Anordnung ist in Fig.9 dargestellt. Bei dieser Anordnung ist die Nut so breit wie der Detektorkristall und ist in der Form zweier quer verlaufender Abschrägungen 44 ausgeführt. Wie sich aus der Figur ergibt, gibt es nur wenig oder gar keine Absorptionsabschwächung der Strahlung zwischen dem verlagerten Erzpartikel 36 und dem Detektor 10, wenn das Partikel die abgeschrägte Nut 44 links von dem Detektor überquert. Dies besitzt die Wirkung, daß der Zählabstand des Detektors 10 in einer zur Erzbewegungsrichtung quer verlaufenden Richtung verbreitert wird, während der Zählabstand in der Bewegungsrichtung eng gehalten wird.

Ein praktisches Beispiel der Nut und Einsatzabschirmung der Erfindung ist in Fig.10 und 11 dargestellt. Obwohl diese Figuren einen Mengensortierer betreffen, sind die Techniken in gleichgünstiger Weise auf einen Partikelsortierer anwendbar, der eine einzige Reihe von Detektoren aufweist, die hintereinander in der Richtung der Bewegung des Erzes angeordnet sind, wogegen in der Zeichnung drei Reihen dargestellt sind.

Die Figuren 10 und 11 stellen ein aus Blei bestehendes Detektorgehäuse 26 dar, das neun Detektoren 10 trägt, die in

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drei Reihen sowohl in der Richtung der Erzbewegung auf einem Fördergurt 46 als auch quer dazu angeordnet sind.Die Richtung der Erzbewegung in den Fig.ist durch den Pfeil in Fig.10 dargestellt.Die Rezeptoroberfläche jedes Detektors ist mit Hilfe eines Schwermetalleinsatzes 48 abgeschirmt, von denen jeder aus zwei rechteckigen Blöcken des Schwermetalles besteht, die in das Material des Gehäuses auf beiden Seiten der Quermittellinie der Detektoren eingesetzt sind. Die Blöcke besitzen einen Abstand voneinander, um Richtschlitze 50 zu definieren, die sich quer über jeden Detektor erstrecken. Das Blei des Gehäuses 26 besitzt Nuten 52, die in Übereinstimmung mit den ausgerichteten Schlitzen 50 jeder Querreihe von Detektoren 10 sind.

Wie oben erwähnt, besteht die Wirkung der Nuten 52 darin,

den Meßabstand der Detektoren 10 in einer Richtung zu verbreitern, die quer zu der Bewegungsrichtung des Erzes über das Gehäuse 26 verläuft,während die Distanz in der Richtung der Erzbewegung so eng wie es praktisch möglich ist,gehalten wird, um den Strahlungseffekt folgender und vorausgehender Partikel zu verringern.Wie sich aus Fig.9 ergibt, überlappen sich der Meßabstand jedes der Detektoren in jeder der Querreihen in Querrichtung um wirksam die Breite des Fördergurtes 46 abzudecken und in engen Querbändern die Strahlung von Partikeln in massenartigem Material 54 zu messen, das auf dem Förderer 46 über die Detektoren 10 gefördert wird.

Wie oben bereits erwähnt, wird jedes derart bezüglich seiner Radioaktivität gemessene Materialband elektronisch verfolgt und die aufeinanderfolgenden Messungen für jedes Band werden integriert, um zu einer durchschnittlichen Strahlungsmessung für jedes Band für Sortierungszwecke in bekannter Art zu gelangen.

Die Erfindung ist nicht auf die genauen hierin beschriebenen Einzelheiten beschränkt.Beispielsweise kann jeder Detektor vorzugsweise in den unterschiedlichen Ausführungsformen von einer Mehrfachabschirmung abgeschirmt sein, wie es unter Bezugnahme

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auf Fig.4 beschrieben ist. Zusätzlich können die Partikelwege über die Detektoren bei allen Ausführungsformen in abgeschirmten Kanälen oder Abdeckungen angeordnet sein, wie es in Fig.9 dargestellt ist, wobei die inneren Wände der Kanäle in der gleichen Art abgeschirmt sein können, wie es der unter Bezugnahme auf Fig.4 beschriebene Detektor ist.

Die Erfindung schafft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung radioaktiver Emissionen sich bewegenden radioaktiven Materials.

Es wird ein erster Strahlungsdetektor, eine erste Strahlungsabschirmung aus einem ersten Material, die den Detektor abschirmt, sowie eine zweite Strahlungsabschirmung verwendet, die zwischen mindestens einem Abschnitt der ersten Abschirmung und dem Detektor angeordnet ist.Das Material der zweiten Abschirmung ist von Natur aus weniger kontaminiert und emittiert sekundäre Anregunqsstrahlung geringerer Energie als das erste Material.

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eerseite

Claims

PATENTANWÄLTE RUFF UND BEIER STUTTGART

Dlpl.-Ch.em. Dr. Ruff 3046858 Neckarstraße

O I pi.-I ng. J. Bei er D-7OOO Stuttgart

Tel.: CO711) 227O51» Telex O7-23412 erub d

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Anmelderin: GENERAL MINING UNION CORPORATION LIMITED 6 Hollard Street, Johannesburg, Transvaal - Süd-Afrika

Verfahrenund Vorrichtung zum Messen radioaktiver Emissionen sich bewegenden radioaktiven Materials

Ansprüche

Ci..' Verfahren zum Messen radioaktiver Emissionen sich bewegenden radioaktiven Materials, dadurch gekennzeichnet, daß eir Strahlungsdetektor (10) benachbart zu dem Weg des Materials angeordnet wird, daß der Detektor im Bereich ^r.einer Rezeptoroberfläche durch eine erste Strahlungsabschirmung (26) aus einem ersten Material abgeschirmt wird, daß der abgeschirmte Abschnitt des Detektors (10) dadurch weiter abgeschirmt wird, daß zwischen mindestens einen Abschnitt des Materiales der ersten Abschirmung (26) und den Detektor (10) eine zweite Strahlungsabschirmung (24,30) aus einem zweiten Material angeordnet wird, das von Natur aus weniger Strahlung emittiert als das Material der ersten Abschirmung (26), daß das bezüglich seiner radioaktiven Emissionen zu messende Material an der unabgeschirmten Rezeptoroberfläche des Detektors (10) vorbei bewegt wird und daß die Emissionen von dem Material mit Hilfe von mit dem Detektor (10) verbundenen Einrichtungen gemessen werden.

2· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

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mindestens der Abschnitt des Materialweges, der auf der dem Detektor (10) gegenüberliegenden Seite des Materialweges liegt, durch eine Strahlungsabschirmung abgeschirmt wird.

3. Verfahren zum Messen radioaktiver Emissionen sich bewegenden radioaktiven Materials, dadurch gekennzeichnet, daß ein Strahlungsdetektor (10) in einem zur Abschirmung des Detektors im Bereich seiner Rezeptoroberfläche gegenüber äußerer Strahlung ausgebildeten Gehäuse angeordnet wird, daß eine Abdeckung aus Strahlungsabschirmungsmaterial mit einer Richtöffnung über die Rezeptoroberfläche des Detektors angeordnet wird, daß das radioaktive Material längs eines Weges über die Öffnung in der Abdeckung bewegt und die radioaktiven Emissionen des Materials gemessen werden, die auf der Rezeptoroberfläche des Detektors (10) auftreffen.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschirmmaterial der Detektor-Abdeckung geringer radioaktiv ist als das Material des Gehäuses.

5. Vorrichtung zur Messung radioaktiver Emissionen sich bewegenden radioaktiven Materials, gekennzeichnet durch einen Strahlungsdetektor (10), eine erste Strahlungsabschirmung (26) aus einem ersten Material, die gegenüber dem Detektor (10) derart angeordnet ist, daß sie ihn im Bereich seiner Rezeptoroberfläche abschirmt, eine zweite, zwischen mindestens einem Abschnitt des Materials der ersten Abschirmung (26) und dem Detektor (10) angeordnete Strahlungsabschirmung (24,30) aus einem zweiten Material, das von Natur aus weniger kontaminiert ist und sekundäre Anregungsstrahlung niedrigerer Energie als das Material der ersten Abschirmung emittiert, sowie durch mit dem Detektor (10) verbundene Einrichtungen zur Umwandlung der radioaktiven Emission, die auf die Rezeptoroberfläche des Detektors (10) auftrifft, in elektrische Signale, die gezählt werden können.

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6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (10) ein Kristall-Szintilationszähler und die erste Strahlungsabschirmung (26) ein Gehäuse aus industriellem Blei und die zweite Abschirmung (24) eine Hülse aus radioaktiv reinerem Blei ist, die zwischen die erste Abschirmung (26) und den Detektor(10) eingesetzt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (1Q) von der zweiten Abschirmung (24)durch eine dritte Strahlungsabschirmung(20,22) getrennt ist, die aus einem Metall mit einer niedrigeren Atomordnungszahl als der von Blei besteht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Abschirmung (20,22) aus Metallen wie Cadmium,Kupfer und dergl., oder einer Kombination dieser Metalle oder ihrer Legierungen besteht.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Rezeptoroberfläche des Detektors (10) von einer Strahlungsabschirmung (38) aus einem Metall mit einem größeren spezifischen Gewicht als dem von Blei abgedeckt ist,die eine Richtöffnung (40) zur Begrenzung des Sichtkegels der Rezeptoroberfläche des Detektors (10) in mindestens zwei entgegengesetzen Richtungen aufweist,

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall der Abdeckung ein Metall wie Platin oder eine Wolframlegierung ist.

11. Vorrichtung zur Messung radioaktiver Emissionen radioaktiven Materials, gekennzeichnet durch einen Strahlungsdetektor (10) mit einer Rezeptoroberfläche, eine oberhalb der Rezeptoroberfläche des Detektors (10) angeordnete Strahlungsabschirmung (38) mit einer Richt-

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Öffnung (40), deren Abmessung kleiner ist als die Rezeptoroberfläche des Detektors, sowie durch Einrichtungen zur Messung der Strahlungszählungen von Material, das für die Detektoroberfläche durch die Richtöffnung (40) in der Abschirmung (38) zugänglich ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmung (38) aus einem Metall mit einem höheren spezifischen Gewicht als dem von Blei besteht.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall Platin ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall eine Wolframlegierung ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine zweite Strahlungsabschirmung (24) zur Strahlungsabschirmung des Detektors an seinen Flächen, die nicht die Rezeptorflächen sind, besitzt.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Strahlungsabschirmung (24) aus einem Laminat handelsüblichen Bleies und zwischen den Detektor (10) und das handelsübliche Blei eingesetztem Abschirmungsmaterial(20,22) besteht, das eine inhärent niedrigere Strahlungszählung als handelsübliches Blei besitzt.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die Bleiabschirmung von dem Detektor(10) von einer dritten Strahlungsabschirmung (20,22) getrennt ist, die aus einem Metall mit einer niedrigeren Atomordnungszahl als der von Blei besteht.

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18. Vorrichtung zur Messung radioaktiver Emissionen sich bewegenden radioaktiven Materials, gekennzeichnet durch ein aus einem Material zur Abschirmung von Strahlung bestehenden 6ehäuse(26), einen in dem Gehäuse angeordneten Strahlungsdetektor (10), bei dem mindestens ein Abschnitt seiner Rezeptoroberfläche durch eine Öffnung (40) in dem Gehäuse (26) und eine Nut(24) in dem Material des Gehäuses (26) unabgeschirmt ist,-wobei sich die Nut quer zur Öffnung (40) in dem Gehäuse (26) in einer Richtung quer zu der Richtung der Bewegung des Materials über den Detektor (10) erstreckt, so daß Strahlung von dem radioaktiven Material, das über die Nut (44) von der Rezeptoroberfläche des Detektors (10) entfernt gelangt, von dem Detektor (10) gemessen werden kann, sowie durch mit dem Detektor (10) verbundene Einrichtungen zur Messung von Strahlungszählungen des Materials, das für den Detektor durch die Öffnung (40) und den Schlitz (44) zugänglich ist.

19. Vorrichtung zur Messung radioaktiver Emissionen radioaktiven Materials nach einem der Ansprüche 5 bis 18, gekennzeichnet durch eine Strahlungsabschirmunq, die das bezüglich radioaktiver Emissionen gemessene Material abdeckt.

20. Abschirmung zur Abschwächung radioaktiver Strahlung radioaktiven Materials, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Laminat von Blei und einem oder mehreren Metallen mit einer niedrigeren Atomordnungszahl als Blei aufweist.

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