DE3103176A1

DE3103176A1 - Kontinuierlich arbeitendes aerosolabscheide-geraet zur messung von radioaktiven aerosolkonzentrationen

Info

Publication number: DE3103176A1
Application number: DE19813103176
Authority: DE
Inventors: Hans-Jürg Dipl.-Phys. Dr. 8000 München Kreiner
Original assignee: Muenchener Apparatebau fur Elektronische Geraete Kimmel & Co KG GmbH; Muenchener Apparatebau Fuer Elektronische Geraete Kimmel & Co Kg 8011 Hohenbrunn GmbH; MUENCHENER APPARATEBAU fur EL
Current assignee: Muenchener Apparatebau fur Elektronische Geraete
Priority date: 1981-01-30
Filing date: 1981-01-30
Publication date: 1982-08-26
Also published as: DE3103176C2

Description

Kontinuierlich arbeitendes Aerosolabscheide-Gerät
zur Meßung von radioaktiven Aerosolkonzentrationen Die Erfindung bezieht sich auf ein kontinuierlich. arbeitendes Aerosolabscheide-Gerät zur on line Meßung von ràdioaktiven Aerosolkonzentrationen, be stehend aus einem Filterband, welches auf einer Abwickelspule aufgewickelt ist und nach dem Passieren eines Bestäubungsabschnittes des Gerätes zur Bestäubung mit radioaktiven Aerosolen an einem Detektor zur Meßung der Aerosolkonzentration vorbei bewegt und auf eine Aufwickelspule aufgewickelt wird und aus einem Gaseinlaß zur Zuführung der radioaktiven Aerosole zum Bestäubungsabschnitt und einem Gasauslaß zur Abführung des Aerosol-Trägergases.
Es sind bereits Aerosqlabscheide-Geräte zur Meßung von radioaktiven Aerosolkonzentrationen bekannt, bei denen ein Filterband von einer Aufwickelspule schrittweise abgewickelt und schrittweise auf eine Aufwickelspule auf gewickelt wird. Nach jeder schrittförmigen Weiterbewegung des Filterbandes wird die Austrittsöffnung des Gaseinlaßes und die Auslaßöffnung des Gasauslaßes in dichte Anlage an das Filterband gebracht und das Trägergas, welches die radioaktiven Aerosole enthält, durch einen kleinen Ausschnitt des Filterbandes hindurchgesaugt. Danach wird der so bestäubte Abschnitt des Filterbandes unter einen Detektor bewegt und die Strahlung gemessen.
Diese bekannten Aerosolabscheide-Geräte sind jedoch mit einem einschneidenden Nachteil behaftet: Wird nämlich das Gerät beispielsweise während einer Meßung ausgeschaltet, und zu einem späteren Zeitpunkt für eine neue Meßung wieder in Betrieb genommen, so ist zwangsläufig eine bestimmte Grundstrahlung vorhanden, die auch von Meßung zu Meßung aufgestockt wird. Durch diesen Aufstockungseffekt der Grundstrahlung wird das Meßergebnis verfälscht und die Meßgenauigkeit des Gerätes verschlechtert sich. Darüber hinaus erfordert jedoch die Abdichtung eines Ausschnitts des Filterbandes während der Bestäubung einen erheblichen technischen Aufwand.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein kontinuierlich arbeitendes Aerosolabscheide-Gerät der eingangs definierten Art zu schaffen, welches eine kontinuierliche Meßung von radioaktiven Aerosolkonzentrationen erlaubt, keine komplizierten Einrichtungen entsprechend den herkömmlichen Schrittfilter-Geräten enthält und sehr genaue Meßungen ermöglicht.
Ausgehend von dem kontinuierlich arbeitenden Aerosolabsoneide-Gerät der eingangs definierten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Filterband kontinuierlich über den Gasauslaß und am Detektor vorbei bewegbar ist, daß der mit dem Filterband in Berührung stehende Endabschnitt des Gasauslaßes mit einem Strömungswiderstand ausgestattet ist, der sich im Bereich des Gasdurchtritts durch das Filterband quer zur Gasströmungsrichtung über den gesamten Gasdurchtrittsquerschnittsbereich von Querschnittsflächenelement zu Querschnittsflächenelement nur infinitesimal ändert.
Man war bisher der Meinung, daß eine kontinuierliche Arbeitsweise bei einem Aerosolabscheide-Gerät der vorliegenden Art nicht realisiert werden kann, da beispielsweise bei kleinen Unebenheiten oder Verwerfungen des Filterbandes die Gefahr besteht, daß sich ein Abschnitt des Filterbandes während der Bestäubung von der Auslaßöffnung abhebt, so daß dadurch eine strömungsmäßige Uberbrückung des Filterbandes vom Gaseinlaß zum Gasauslaß stattfinden kann. Wenn sich also beispielsweise die Ränder des Filterbandes geringfügig von dem Gasauslaß abheben, so entsteht dadurch eine plötzliche Strömungsüberbrückung des Filterbandes, so daß das Meßergebnis stark verfälscht wird.
Es hat sich jedoch gezeigt, daß diese von der Fachwelt angenommenen Schwierigkeiten dann beseitigt werden können, wenn man den Strömungswiderstand im Bereich des Gasauslaßes in ganz bestimmter Weise ausgestaltet. Und zwar muß dieser Strömungswiderstand so beschaffen sein, daß bei einer geringfügigen Abhebung von seitlichen Bereichen des Filterbandes die dadurch erfolgende Änderung des gesamten Strömungswiderstandes sehr klein bleibt.
Das Gerät eignet sich sowohl zur Messung von Betastrahlung (Beta-Aerosolen), als auch zur Messung von Alphastrahlung (Alpha-Aerosolen). Es können Detektoren benutzt werden, die nur Betastrahlung oder Alpha- und Betastrahlung oder nur Alphastrahlung messen.
In der Praxis wird der Gegenstand der Erfindung zweckmäßigerweise derart realisiert, daß der Gasauslaß in einem Metallblock, insbesondere Kupferblock ausgebildet ist, der im Bereich des Gasdurchtritts durch das Filterband über die Breite des Filterbandes hinweg kapilare Durchbrechungen bzw. Löcher aufweist, durch die das Aerosol-Trägergas abgesaugt wird. Wenn sich bei dieser Konstruktion beispielsweise ein Randbereich des Filterbandes geringfügig von dem Metallblock abhebt, so gelangen nur einige wenige der kapilaren Durchbrechungen bzw. Löcher in den Uberbrückungsströmungskreis, wodurch sich jedoch die Gasdurchsatzmenge durch das Filterband so gut wie nicht ändert. Um diese Wirkung noch ausgeprägter zu gestalten kann die Zahl der kapilaren Durchbrechungen bzw.
Löcher im Bereich der beiden Ränder des Filterbandes in dem Metallblock kleiner und im Bereich der Längsmittellinie des Filterbandes größer sein.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführlmgsform nimmt die Zahl der kapilaren Durchbrechungen bzw. Löcher von den Randbereichen des Filterbandes in dem Metallblock zur Längsmittellinie des Filterbandes hin allmählich zu. Die kapilaren Durchbrechungen bzw. Löcher sind dabei auf einen Flächenabschnitt des Metallblocks beschränkt.
Wird ein Detektor mit etwa kreisrunder Detektorfläche verwendet, so kann die Erfindung dadurch eine vorteilhafte Ausgestaltung erfahren, daß die Verteilung der kapilaren Durchbrechungen bzw. Löcher quer zur Längsmittellinie des Filterbandes sichelförmig gestaltet ist, wobei die Krümmung der sichelförmigen Verteilung der Durchbrechungen bzw. Löcher der Kreiskrümmung der Detektorfläche angepasst ist oder dieser entspricht.
Der Durchmesser der kapilaren Durchbrechungen oder Löcher wird in vortelhafter Weise so gewählt, daß der spezifische Strömungswiderstand der kapilaren Durchbrechungen bzw. Löcher gleich oder größer ist als der spezifische Strömungswiderstand des ilterbandes.
Die Bestäubung des Filterbandes erfolgt zweckmäßigerweise über eine schlitzförmige Duse, deren Jchlitzbreite im wesentlichen der Breite des Filterbandes entspricht.
Dadurch wird eine sehr gleichmäßige Bestäubung des Filterbandes realisiert.
Der Metallblock kann quaderförmig gestaltet sein, wobei wenigstens eine seiner Kanten abgerundet ist und als Auflauf-und Führungsfläche für das Filterband dienen kann.
Bei der Konstruktion nach der vorliegenden Erfindung ist es auch vorteilhaft, wenn das Filterband dauernd unter Spannung gehalten wird, um dadurch eine bestmögliche Anlage des Filterbandes auf dem Metallblock sicher zu stellen. Zu diesem Zweck ist die Aufwickelspule als auch die Abwickelspule über einen gemeinsamen Antrieb und über einen gemeinsamen Antriebsriemen angetrieben.
Der Antriebsriemen ist um einen kleinen Umfangsabschnitt der Abwickelspule geführt und kann auf dieser rutschen, so daß das Filterband zwischen Aufwickelspule und Abwickelspule dadurch dauernd gespannt gehalten wird.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen2 bis 16.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 eine teilweise im Schnitt gehaltene Seitenansicht des Aerosolabscheide-Gerätes mit Merkmalen nach der Erfindung; Fig. 2 eine Schnittdarstellung gemaß der Linie C-D in Fig. 1, Fig. 3 eine Schnittdarstellung gemäß der Linie G-H in Mig. 2; und Fig. 4 eine schematische Seitenansicht des Antriebsabschnittes des Gerätes.
Gemäß Fig. 1 besteht das Aerosolapscheide-Gert aus einer Abwickelspule 1, auf der ein Filterband 4 aufgewickelt ist und aus einer Aufwickelspule 2, auf die das iltrband ; aufgewickelt wird. Im zentralen Abschnitt des Geräts befindet sich ein 0-Detektor 3, dessen aktive Detektorfläche im wesentlichen parallel zu dem Filterband 4 verläuft. Das Filterband 4 läuft auf einen Metallblock 6 auf, der in einem Bereich nahe dem Detektor 3 einen besonders gestalteten Strömungswiderstand 7 enthält. In dem Bloc 6 ist ferner eine Gasauslaßleitung 13a ausgebildet, die zu einem Gasauslaß 13 führt. Statt eines I~j-Detektors kann auch ein 6 Detektor oder ein beide Strahlungsarten messender Detektor benutzt werden.
Der Gaseinlaß ist mit einem Düsenkörper 5 verbunden, der eine schlitzförmige Düse 8 bildet (s. Fig. 2), deren Schlitzbreite im wesentlichen der Breite des Filterbandes 4 entspricht. Der von dem Düsenkörper 5 bzw. dem Schlitz 8 geformte Gasstrahl muß so verlaufen, daß er entweder parallel zur aktiven Fläche des Detektors 3 verläuft, oder von dieser weg auf die Oberfläche des Filterbandes 4 gerichtet ist.
Dadurch wird eine unmittelbare Meßung der noch nicht vom Filterband adsorbierten Aerosole und damit eine Verfälsc'qung des Meßergebnisses vermieden.
Der Metallblock 6 besteht in bevorzugter Weise aus Kupfer und kann quaderförmig gestaltet sein. Seine obere linke und rechte Kante ist abgerundet ausgebildet, so daß dieser Kantenbereich sowohl als Auflauffläche als auch als Führungsfläche für das Filterband 4 dient.
Der Strömungswiderstand 7 im Gasauslaßbereich ist in Fig. 3 schematisch dargestellt. Fig. 3 zeigt eine Schnittdarstellung gemaß der Linie G-H in Fig. 2. In Fig.3 ist das Filterband 4 in Draufsicht zu senen, und die senkrechte Projektion der aktiven Detektorfläche auf das Filterband 4 ist mit einer strich-punktierten Linie 3a eingezeichnet.
In dem Block 6 ist unterhalb des Filterbandes 4 der allgemein mit 7 bezeichnete Strömungswiderstand ausgebildet, der bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel aus kapilaren Durchbrechungen oder Löchern 7a besteht, die von der Auflagefläche des Filterbandes 4 auf den Metallblock 6 bis in den Auslaßkanal 13a reichen Die Löcher 7a haben die gezeigte sichelförmige Verteilung, so daß die Krümmung der Verteilung der Löcher 7a im wesentlichen der Erümmung der kreisförmigen Detektorfläche (Projektion 3a) entspricht.
Die Zahl der Löcher 7a nimmt vom jeweiligen Außenrand des Filterbandes 4 in Richtung zur Längsmittellinie des Filterbandes 4 allmählich zu, so daß die Zahl der kapilaren Durchbrechungen bzw. öffnungen 7a im Bereich der Längsmittellinie des Filterbandes 4 größer ist als am Randbereich des Filterbandes.
Wenn sich während des Bestäubungsvorganges z.B. der rechte Randbereich des Filterbandes 4 geringfügig von der Auflagefläche auf dem Metallbloc:r 6 abhebt, so bildet sich eine strömungsmäßige überbrückung des Filterbandes 4 in diesem Bereich. Da jedoch der Strömungswiderstand vom Randbereich des Filterbandes zu seinem mittleren Bereich hin von Flächenelement zu Flächenelement sich nur infinitisimal ändert bzw. verringert, hat ein solches geringfügiges Ahheben des Filterbandes von der Auflagefläche keinerlei Effekt auf das Meßergebnis, da nur ein äußerst geringer Teil des gases über den so entstandenen dberbrückungsweg strömt.
Zweckmäßiger Weise kann der spezifische tftderstand des sichelförmigen Bereiches so gewählt werden, daß er gleich oder größer ist als der spezifische Strömungswiderstand des verwendeten Filterbandes.
Das Filterband 4 bewegt sich gleichmäßig unter dem- Detektor ,^ hindurch, so daß dadurch der bei den bekannten Schrittfiltergeräten auftretende Aufstockeffekt vollständig ausgeschaltet wird.
Gemäß Fig. 2 kann der Metallblock 6 durch Herausziehen eines Verriegelungsknopfes 11 entriegelt werden und dadurch in einer entsprechenden Führung aus seiner Betriebslage heraus nach unten bewegt werden. Dadurch wird das Einlegen des Filterbandes wesentlich vereinfacht.
Die Meßgenauigkeit des Gerätes kann dadurch noch erhöht werden, daß über dem Detektor 3 ein Vergleichsdetektor 3' angeordnet ist, der die von außen kommende Strahlung mißt, wobei beide Detektoren 3 und 3' eine Vergleichseinrichtung speisen, Ole dann ein Differenzsignal liefert. Der Bereich oberhalb des Vergleichsdetektors 3t' ist mit einem Kupfermantel 9 verkleidet, wodurch symmetrische Verhältnisse geschaffen werden, und zwar dann, wenn der Metallblock 6 aus Kupfer besteht.
Die seitlichen Bereiche der Detektoren 3 und 3' sind mit einem Bleimantel 10 verkleidet.
Gemäß Fig. 4 treibt ein Motor 14 sowohl die Aufwickelspule 2 über einen endlosen Zahnriemen 15 an, der mit Zahnrädern 18 und 19 des Motors 14 bzw. der Aufwickelspule 2 kämmt.
Nahe bei einem drehfest mit der Abwickelspule 1 verbundenen Gleitrad 20 ist ein Umlenkrad 16 angeordnet, welches die glatte Rückseite des Zahnriemens15 auf einen Abschnitt 17 des Umfangs des Gleitrads 20 führt. Der Zahnriemen 15 rutscht über diesen Umfangsabschnitt 17 und spannt so fortwährend das Filterband 4, so daß eine dichte und sichere Anlage des Filterbandes 4 im Bereich des Strömungswiderstandes 7 sichergestellt wird. Die Verwendung eines Zahnriemens stellt darüber hinaus eine schlupffreie Bewegung des Filterbandes 4 mit definierter Geschwindigkeit sicher.
Für den Fachmann sind eine Reihe von Abwandlungen und Abänderungen ersichtlich, ohne jedoch dadurch den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. So kann beispielsweise der Strömungswiderstand 7 auch aus einem Materialeinsatz in den Metallblock 6 bestehen, der aus einem porösen Material besteht, wobei die Poren dieses Materialeinsatzes so beschaffen sein können, daß der spezifische Strömungswiderstand des Materialeinsatzes gleich ist oder größer ist als der spezifische Strömungswiderstand des Filterbandes 4.
Es besteht auch die Möglichkeit, den Strömungswiderstand mit Hilfe von schlitzförmigen Durchbrechungven zu realisieren, wobei die Schlitze zweckmäßigerweise so ausgeführt werden, daß sie in dem Metallblock in Form einer leicht gekrümmten Senke quer zur Längsmittellinie des Filterbandes verlaufen.
Es ist auch offensichtlich, daß die Durchbrechungen in dem Metallblock irgendeine andere Gestalt haben können.
Sämtliche in der Beschreibung erwähnten und in der Zeichnung dargestellten technischen Einzelheiten sind für die Erfindung von Bedeutung.

Claims

Kontinuierlich arbeitendes Aerosolabscheide-Gerät zur Meßung von radioaktiven Aerosolkonzentrationen Patentansprüche Kontinuierlich arbeitendes Aerosolabscheide-Gerät zur on line Meßung von radioaktiven Aerosolkonzentrationen, bestehend aus einem Filterband, welches auf einer Abwickelspule aufgewickelt ist und nach dem Passieren eines Bestäubungsabschnittes des Gerätes zur Bestäubung mit radioaktiven Aerosolen an einem Detektor zur Meßung der Aerosolkonzentration vorbeibewegt und auf eine Aufwickelspule aufgewickelt wrd und aus einem Gaseinlaß zur Zuführung der radioaktiven Aerosole zum Bestäubungsabschnitt und einem Gasauslaß zur Abführung des Aerosol-Trägergases, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterband (4) kontinuierlich über den Gasauslaß (7,13a) und am Detektor (3) vorbei bewegbar ist, daß der mit dem Filterband (4) in Berührung stehende Endabschnitt (13a) des Gasauslaßes 413) mit einem Strömungswiderstand (7) ausgestattet ist, der sich im Bereich des Gasdurchtritts durch das Filterband (4) quer zur Gasströmungsrichtung über den gesamten Gasdurchtrittsquerschnittsbereich von Querschnittsflächenelement zu Querschnittsflächenelement nur infinitesimal ändert.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasauslaß (13a) in einem Block (6), insbesondere Kupferblock ausgebildet ist, der im Bereich des Gasdurchtritts durch das Filterband (4) über die Breite des Filterbandes (4) hinweg kapilare Durchbrechungen bzw. Löcher (7a) aufweist, durch die das Aerosol-Trägergas abgesaugt wird.
3. Gerät nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der kapilarenDurchbrechungen bzw. Löcher (7a) im Bereich der beiden Ränder des Filterbandes (4) kleiner und im Bereich der Längsmittellinie des Filterbandes (4) größer ist.
4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der kapilaren Durchbrechungen bzw. Löcher (7a) von den Randbereichen des Filterbandes (4) zu seiner Längsmittellinie hin allmählich zunimmt.
5. Gerät nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die kapilaren Durchbrechungen bzw. Löcher (7a) auf einen Flächenabschnitt des \ Blocks (6) be>hränkt sind.
6. Gerät nach Anspruch 3, 4 und 5 ? mit einem Detektor mit im wesentlichen kreisrunder Detektorfläche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilung der kapilaren Durchbrechungen bzw. Löcher (7a) quer zur Längsmittellinie des Filterbandes (4) sichelförmig gestaltet ist, wobei die Krümmung der sichelförmigen Verteilung der Durchbrechungen bzw. Löcher (7a) der Kreiskrümmung (3a) der Detektorfläche angepasst ist oder dieser entspricht.
7. Gerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der spezifische Strömungswiderstand der kapilaren Durchbrechungen bzw. Löcher (7a) gleich oder größer ist als der spezifische Strömungswiderstand des Filterbandes (4).
8. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gaseinlaß (12) mit einer schlitzförmigen Düse (5) verbunden ist, deren Schlitzbreite (8) im wesentlichen der Breite des Filterbandes (4) entspricht.
9. Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnung (8) der schlitzförmigen Düse (5) in Bewegungsrichtung des Filterbandes (4) vor dem Detektor (3) so angeordnet ist, daß der von der Düse (5,8) geformte Gasstrahl entweder parallel zur Detektorfläche oder von dieser weg auf das Filterband (4) gerichtet ist.
10. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Block (6) quaderförmig gestaltet ist und daß wenigstens eine seiner Kanten abgerundet ist und als Auflauf- und Führungsfläche für das Filterband (4) dient.
11. Gerät nach Anspruch 2 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Block (6) relativ zum Detektor (3) verschiebbar gelagert ist und durch eine Verriegelungseinrichtung (11) in Lage gehalten ist.
12. Gerät nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die schlitzförmige Düse (5,8) aus Kunststoff besteht.
13. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Aufwickelspule (2) als auch die Abwickelspule (17) über einen gemeinsamen Antrieb (14) und über einen gemeinsamen Antriebsriemen (15) angetrieben sind.
14. Gerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsriemen als endloser Zahnriemen (15) ausgebildet ist, der mit je einem Zahnrad (18,19) des Antriebs (14) und der Aufwickelspule (2) kämmt und dessen im wesentlichen glatte Rückseite zur Bildung einer Rutschkupplung an einem mit der Abwickelspule (1) drehfest verbundenen Gleitrad (20) anliegt.
15. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät auf der Seite entsprechend der der aktiven Fläche des Detektors (3) gegenüberliegenden Detektorfläche mit einem Material entsprechend dem Material des Blocks (6) verkleidet ist.
16. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 12 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (3) mit einem Vergleichsdetektor (3') in einer Vergleichsstufe zusammengeschaltet ist.