DE3129822A1

DE3129822A1 - Vorrichtung zur ueberwachung der konzentration radioaktiver nuklide, insbesondere von (alpha)-strahlern, in einem gas oder einer fluessigkeit

Info

Publication number: DE3129822A1
Application number: DE19813129822
Authority: DE
Inventors: Ralph-D. von Dipl.-Phys. Dr. 7990 Friedrichshafen Dincklage
Original assignee: Dornier System GmbH
Current assignee: Dornier System GmbH
Priority date: 1981-07-29
Filing date: 1981-07-29
Publication date: 1983-02-17

Description

Vorrichtung zur Überwachung der Konzentration radioaktiver
Nuklide, insbesondere von t-Strahlern, in einem Gas oder einer Flüssigkeit Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung der Konzentration radioaktiver Nuklide, insbesondere von «-Strahlern in einem Gas, z.B. der Raumluft in einem Reaktor, oder in einer Flüssigkeit.
Die überwachung der Raumluft oder der Abgase kerntechnischer Anlagen, wie Kraftwerke oder Labors, ist bisher nur unvollständig möglich.
Gebräuchlich ist ein nicht kontinuierliches Verfahren mit Ansaugen von Raumluft auf ein Filter, und anschliessende Untersuchung des Filters mit einem Strahlungs-Detektor (Kernreaktor-Fernüberwachungssystem, Bayern). Dieses Verfahren kann « a(-Strahler nicht identifizieren, da die Kerne so tief im Filter sitzen, dass die von ihnen ausgesandten «-Teilchen den Detektor nicht erreichen. Gerade α-Strahler (U, Pu) bilden aber einen wichtigen Anteil der Atmosphäre eines Reaktorsicherheitsbehälters. Auch in der Abluft'oder dem Abwasser einer kerntechnischen Anlage ist die Überwachung der Konzentration der i-Strahler wichtig, da ihre biologische Wirkung bei einer Inkorporation die von 0- und y-Strahlern übersteigt, was durch den Qualitätsfaktor Q = 10 angegeben ist (A: Q = 1, y: Q=1).
Ein vom KfK entwickeltes Verfahren, bei dem mittels einer Rolle ein Flüssigkeitsfilm aus der zu untersuchenden Flüssigkeit vor einen E Detektor gebracht wird, hat nicht das geforderte Auflösungsvermögen, erlaubt also nicht die Identifizierung von 4-radioaktiven Nukliden.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Überwachung der Konzentration radioaktiver Nuklide, insbesondere von « -Strahlern, in einem Gas oder einer Flüssigkeit, zu schaffen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch eine Vorrichtung, bei der das Gas - bei einer Flüssigkeit ein daraus gebildetes Aerosol - durch ein Kapillarrohr in eine Meßkammer gesaugt wird, wo die im Gas - Aerosol - enthaltenen radioaktiven Nuklide auf einer drehbaren Sammelscheibe steckenbleiben und anschliessend vor einen Strahlungsdetektor gedreht werden.
Die Erfindung hat folgende Vorteile: - ausreichende Empfindlichkeit, Eräparatmengen für Pu - 239 : bis 1 /ug/cm3) - Registrierung von >, ß , y -und Röntgen-Strahlern möglich - hohe Auflösung durch geringe Dicke der Probe auf der Scheibe - quasikontinuierliche schnelle Messung möglich (im Millisekundenbereich) - Messungen der Konzentration an mehreren Orten innerhalb kurzer Zeit (Umschaltzeit ru 10 sec) möglich.
Ausbildungen der Erfindung sind Gegenstände von Unteransprüchen.
Die Erfindung wird anhand von 4 Figuren näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 eine erfindungsgemässe Vorrichtung, Fig. 2 eine Sammelscheibe, Fig. 3 eine Anordnung mit mehreren Meßstellen, Fig. 4 einen. einfachen Aerosolgenerator.
Die Fig. 1 zeigt das Meßvolumen 1, welches mittels eines Kapillarröhrchens 2 mit der Meßkammer 3 verbunden ist, welche einen Anschluss 4 an eine Pumpe, eine drehbare Scheibe 5 und zwei Detektoren 6, 7 enthält.
(bei 4) Mittels Vakuumpumpe j~ wird die Meßkammer 3 ausgepumpt. Durch den Druckunterschied wird Gas aus dem Meßvolumen durch ein Kapillarröhrchen 2 angesaugt. Wenn das Röhrchen 2 dünn genug ist (<5 mm), haben die Gasatome am Ende des Röhrchens 2 fast Schallgeschwindigkeit.
Mit dem Gas werden auch radioaktive Nuklide, die sich bevorzugt an Staub oder Aerosolteilchen anlagern, mit angesaugt.
Im Gegensatz zu den leichten Gasatome, die der Scheibe 5 ausweichen, bleiben die Staubteilchen und Aerosole auf den Sammelpunkten 8 der Scheibe stecken. Nach einer vorwählbaren Sammelzeit wird die Scheibe von einem Schrittmotor soweit gedreht, dass die Probe vor dem X Detektor 6 liegt. Dem «-Zähler gegenüber liegt ein Röntgen- oder y -Zähler 7, der z.B. mit dem -Zähler 6 in Koinzidenz geschaltet ist.
Aus den einzelnen Meßwerten oder aus der Kombination beider Meßwerte kann auf das strahlende Nuklid geschlossen werden.
Zum Beispiel weist gleichzeitiges Auftreten eines 5,16 MeV or -Teilchensund eines 13 keV y-Quants auf die Anwesenheit von Pu - 239 Hin. -~-Während eine Probe,zwischen den Detektoren liegt, liegt ein anderer Sammelpunkt 8 der-Scheibe vor dem Kapillarrohr, so dass ein quasikontinuierlicher Betrieb möglich ist. Eine hier nicht eingezeichnete Reinigungseinrichtung entfernt die Probe nach der Analyse.
Die Fig. 2 zeigt eine Sammelscheibe 5. Die Sammelpunkte 8 sind aus dünnen Folien hergestellt, die Rönten-, P- und -Strahlung durchlassen. Die Zahl der Auftreffpunkte richtet sich nach der gewünschten Probenzahl und Meßdauer sowie nach dem Winkel zwischen Kapillarrohr 2 und Detektor 6, der nicht 1800 sein muss, wie es in Fig. 1 gezeigt ist.
Die Fig. 3 zeigt eine Anwendung für die Überwachung eines Reaktorsicherheitsbehälters 10 mit den drei Meßstellen 11, 12, 13, an denen Gas entnommen wird. Mittels eines Verteilers 14 kann die gewünschte Meßstelle (oder auch mehrere gleichzeitig) angewählt werden. Die Pumpe und die Detektoren sind nicht eingezeichnet. Ab einem Überdruck von 1 bar im Meßvolumen 10 kann auf eine Pumpe am Anschluss 4 verzichtet werden.
Die Fig. 4 zeigt einen einfachen Aerosolgenerator. Wird dieser an die Meßkammer 3 angeschlossen, so kann eine Flüssigkeit 15 z.B. auf ihren Gehalt an o(-Strahlern untersucht werden. Pumpt man über das Kapillarrohr 2 aus, so wird ein inertes Gas über das Röhrchen 16 in den\ geschlossenen Behälter 17 gesaugt. Das Gas steigt'in Blasen hoch und reisst Flüssigkeitsteilchen mit.
Grössere Tropfen bleiben am Gitter 18 hängen. Kleine Tröpfchen werden als Aerosol abgesaugt und gelangen in'die Meßkammer 3.
Der weitere Verfahrensablauf geht wie beim Nachweis von radioaktiven Nukliden in Gasen. Bei siedenden oder sprudelnden Flüssigkeiten, die in der Prozesstechnik oft vorkommen, ist ein eigener Aerosolgenerator nicht notwendig.
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Claims

Patentansprüche: 6) Vorrichtung zur Überwachung der Konzentration radioaktiver Nuklide, insbesondere von X -Strahlern, in einem Gas oder einer Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas - bei einer Flüssigkeit ein daraus gebildetes Aerosol -durch ein Kapillarrohr (2) in eine Meßkammer (3) gesaugt wird, wo die im Gas oder Aerosol enthaltenen radioaktiven Nuklide auf einer drehbaren Sammelscheibe (5) steckenbleiben und anschliessend vor einen. Strahlungsdetektor (6) gedreht werden.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Detektor für s-Strahlung (6) und ein Detektor für y- oder Röntgen-Strahlung (7) in Koinzidenzschaltung verwendet werden.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe an den Sammelstellen (8) aus dünnen Metallfolien bestehen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe gekühlt ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kapillarröhrchen (3) aus Stahl oder Teflon besteht, und einen Innendurchmesser von 0,05 bis 5 mm hat.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass über mehrere Röhrchen gleichzeitig oder nacheinander angesaugt wird.