DE3230005A1 - Verfahren und vorrichtung zum analysieren von proben - Google Patents

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Analysieren von Proben

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Analysieren von Proben, insbesondere von Kernbrennstoff und Neutronenabsorbiermaterial gemeinsam enthaltenden Proben.

Die Konzentration von abbrennbaren Neutronenabsorbierern, wie beispielsweise Gd₂O₃, in Kernreaktorbrennstoffen ist ein Faktor beim Bestimmen der Kernreaktivität während des Reaktorbetriebes nach dem Einführen des Brennstoffes in den Kern. Die Vorhersage der Kernreaktivität ist ein Sicherheitsparameter und außerdem beim Optimieren der Reaktorleistung und beim Minimieren des Atommüllanfalls von Nutzen.

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Ein herkömmliches Verfahren zum Bestimmen des Gadoliniumoxidgehalts umfaßt ein zerstörendes Testen, das hauptsächlich im chemischen Labor ausgeführt wird. Leider wird dabei ein Teil des untersuchten Brennstoffes verbraucht. Weiter können solche Tests nicht an Ort und Stelle ausgeführt werden, wo der Brennstoff tatsächlich hergestellt wird, sondern erfordern, daß die Brennstoffprobe ins Labor gebracht wird, was beträchtliche Zeitverzögerungen mit sich bringt.

Gemäß der Erfindung erfolgt eine zerstörungsfreie Analyse in Form einer Röntgen-Fluoreszenz-Analyse, die bekanntlich benutzt werden kann, um die Konzentrationen von einem oder mehreren Sekundärmaterialien oder -elementen in geeigneten Matrizen von Elementen eines Primärmaterials zu messen, wobei Methoden angewandt werden, wie sie in folgenden Standardveröffentlichungen beschrieben sind: X-Ray Absorption and Emission in Analytical Chemistry, H.A. Liebhafsky, H.G. Pfeiffer, E.H. Winslow und P.D. Zemany, John Wiley & Sons, New York, 1960; Practical X-Ray Spectrometry, R. Jenkins und J.L. DeVries, Springer-Verlag, New York, 1967; X-Ray Spectrochemical Analysis, zweite Auflage, L.S. Birks, Interscience, New York, 1969; und Principles and Practice of X-Ray Spectrometric Analysis, E.P. Bertin, Plenum Press, New York, 1970. Bei der Erfindung werden die Proben mit primärer Strahlung bestrahlt, und sekundäre Strahlung der interessierenden Elemente wird erfaßt und gemessen. In einer Ausführungsform enthält die sich ergebende Sekundärstrahlung Röntgenstrahlen aus K-Banden-Gadoliniumelektronen und L-Banden-üranelektronen.

Die Sekundärstrahlung verändert sich infolge von Uragebungsfaktoren, zu denen thermische Faktoren gehören. Soweit die Röntgenansprech- und -zählwerte gemeinsam beeinflußt werden, kann der gemeinsame Einfluß von Umgebungsveränderungen ausgeklammert werden, indem Verhält-

nisse der Strahlung aus Sekundärmaterialien, zu denen beispielsweise Gadolinium gehört, zu der eines Primärmaterials, wie beispielsweise Uran, gebildet und die Konzentrationen dieser Sekundärmaterialien oder -elemente aus vorher ermittelten Eichkurven gemäß der Erfindung bestimmt werden.

Bei Herstellungsverfahren, zu denen beispielsweise die Herstellung von Kernbrennstoff gehört, liegt das erzeugte Material in Form von Pulver oder festen geometrischen Körpern in verschiedenen Fertigungsstufen vor. Es ist demgemäß Aufgabe der Erfindung, ein zerstörungsfreies Analysierverfahren zu schaffen, das in der Lage ist, sowohl Pulver als auch feste Formen von Materialien zu verarbeiten.

Weiter arbeiten viele Fertigungsstätten rund um die Uhr. Es soll demgemäß weiter ein Röntgen-Fluoreszenz-Analysator geschaffen werden, der ständig verfügbar, d.h. vierundzwanzig Stunden pro Tag in Bereitschaft ist.

Der Röntgen-Fluoreszenz-Analysator soll in der Lage sein, sich selbst zu überwachen und zu eichen.

Schließlich soll der Röntgen-Fluoreszenz-Analysator relativ umgebungsunabhängig und thermisch unabhängig sein.

Die Erfindung schafft ein Verfahren zum Analysieren der Konzentration von Sekundärmaterialien oder -elementen, wie beispielsweise Gadolinium, in einer Matrix des Primärmaterials, wie beispielsweise Urandioxidkernbrennstoff. Es wird eine Eichkurve ermittelt, um die Beziehung des Verhältnisses des erhaltenen Sekundärelement- oder -materialzählwertes über der Sekundärelement- oder -materialkonzentration darzustellen.

In der gezeigten Ausführungsform ist das Sekundärmaterial Gadoliniumsesguioxid, Gd₃O₃, und das Primärmaterial ist Urandioxid, UO₃. Selbstverständlich könnte der Fadimann andere Sekundär- und Primännaterialien verwenden.

Die Erfindung schafft weiter eine Vorrichtung oder einen Röntgen-Fluoreszenz-Analysator mit der Möglichkeit, eine Probenanalyse bei Tag oder bei Nacht, rund um die Uhr, auszuführen. Während die Vorrichtung im Bereitschaftszustand ist, überwacht sie ständig gewisse physikalische Bedingungen, die für die Leistung wesentlich sind (z.B. den Füllstand von flüssigem Stickstoff, der zum Kühlen des Detektorkristalls erforderlich ist), und überprüft weiter wiederholt die Gültigkeit der Eichkurve und erstellt sie bei Bedarf von Beginn an neu.

Die Vorrichtung zentriert oder positioniert jede Probe einschließlich Eichproben oder Normale am Detektorort, um die Eichkurve zu ermitteln, ihre Gültigkeit zu überprüfen und die Probenanalyse durchzuführen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht des Röntgen-Fluo-

reszenz-Analysators,

Fig. 2 in Seitenansicht und teilweise im

Schnitt den Analysator sowie dessen Detektor und Strahlungsquelle,

Fig. 3 eine weggebrochene Darstellung des

Schalen- und Transportbehältergehäuses des Analysators, die dessen Probentransportsystem zeigt,

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Fig. 4 ein Blockschaltbild des Detektors

und des Prozeßsteuereinheituntersystems des Analysators,

Fig. 5 ein Diagramm, das den Sekundärrönt-

genansprechwert in Abhängigkeit von dem Energieniveau der erfaßten Röntgenstrahlen zeigt,

Fig. 6 eine typische Eichkurve,

Fig. 7 ein Gesamtflußdiagramm des Analysa-

torbetriebes und

die Fig. 8 - 13 Einzelheiten des in Fig. 7 allgemein

angegebenen Betriebes des Analysators.

Fig. 1 zeigt eine Dewar-Baugruppe 10, die eine Nachfüllvorrichtung 11 für flüssigen Stickstoff aufweist und auf einem Tisch 12 befestigt ist, dessen Beine 12' sich auf einem Schrank 13 abstützen, der Türen 14 hat, die an ihm mittels Scharnieren befestigt sind.

Hk- Auf dem Schrank 13 befinden sich ein Schalen- und Transportbehältergehäuse 15; eine Steuerkonsole 16 mit Schaltern 16'; ein Statusmodul 17 mit einem Drucker 17(1), einer Statusanzeigeeinrichtung 17(2), einer Anzeigeeinrichtung 17(3) und einer akustischen Alarmeinrichtung 17(4); und eine Tastatur 18. Zwischen der Dewar-Baugruppe 10 und dem Schalen- und Transportbehältergehäuse 15 befinden sich eine Detektorbaugruppe 19 und eine Quellenhalte- und -abschirmvorrichtung 20.

Gemäß den Fig. 2 und 3 enthält die Dewar-Baugruppe 10 ein

Dewar-Gefäß 21, das flüssigen Stickstoff 22 enthält. Die Detektorbaugruppe 19 enthält einen Detektor 23/ der seinerseits einen Detektorkristall 23' enthält, bei weichern es sich vorzugsweise um eine eigenleitende Germaniumdiode handelt. Der flüssige Stickstoff 22 kühlt den Detektor 23 durch Absorbieren von Wärmeenergie, die während des Hochspannungsbetriebes erzeugt wird.

Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung 11 zum Nachfüllen von flüssigem Stickstoff füllt automatisch den Vorrat an flüssigem Stickstoff 22 aus einer geeigneten Quelle (nicht dargestellt) wieder auf, wenn sie ein entsprechendes Signal aus einem Niedrigstfüllstanddetektor 27' empfängt. Das Nachfüllen setzt sich solange fort, bis es durch ein geeignetes Signal aus einem Höchstfüllstanddetektor 28 gestoppt wird.

Innerhalb der Detektorbaugruppe 19 wird ein Vakuum aufrechterhalten, um den Detektorkristall 23' zu schützen. Der Detektor 23 überwacht die Erzeugung von Sekundärstrahlung, die in einer Probe 57 erzeugt wird, und erzeugt Signale, die die Quelle der Sekundärstrahlung anzeigen, d.h., ob die Sekundärstrahlung von dem Primärmaterial (Uran) oder von dem Sekundärmaterial (Gadolinium) stammt. Bei dieser Sekundärstrahlung handelt es sich typischerweise um Röntgenstrahlung.

Der Detektorkristall 23' ist auf einem elektrischen Isolator 29 befestigt, der seinerseits am Ende eines Wärmeableitfingers 30 befestigt ist, welcher im Betrieb erzeugte Wärmeenergie abführt.

Hochspannung wird an den Detektorkristall von einer Quelle (nicht dargestellt) über eine Zuleitung 31 in der Dewar-Baugruppe 10 angelegt. Eine weitere Leitung 32 leitet Quellenanzeigesignale D von dem Detektor 23 zu einer in Fig. 4 gezeigten Prozeßsteuereinheit 67.

Eine Primärstrahlungsquelle 34 ist in der Quellenhalte- und -abschirmvorrichtung 20 befestigt, die die Bedienungsperson vor unzulässiger Bestrahlung schützt. Die Quelle 34 ist nominell eine 1-Curie-Quelle und besteht vorzugsweise aus konzentrischen Ringen aus Americium 241, es können aber auch andere Quellen und Konfigurationen geeignet sein. Ein Kollimator 35 bildet eine geeignete Blende (mit Abmessungen von beispielsweise 10 χ 3,5 mm Durchmesser) zum Zuführen von Sekundärstrahlung zu dem Detektorkristall 23'. Der Kollimator 35 besteht vorzugsweise aus Wolframmaterial und eliminiert eine unerwünschte Streustrahlung, was die Detektorauflösung und -genauigkeit durch Ausbilden eines geeigneten Sichtfeldes für die erfaßte Sekundärstrahlung verbessert.

Das Schalen- und Transportbehältergehäuse 15 (vgl. Fig. 2 und 3) weist einen Proben- und einen Sicherheitsdeckel 36 bzw. 37 auf. Das Gehäuse 15 enthält eine Transportvorrichtung 38 zum Positionieren der Proben 57 sowie von Eichproben bekannter Zusammensetzung am Ort der Quelle 34 und des Detektors 23.

Die Transportvorrichtung 38 weist eine Schale 40, einen Transportbehälter 41 und einen Schlitten 4 2 auf, welcher mit einem glatten Längsloch 44 und einem Gewindelängsloch 45 versehen ist, die eine Führungsschiene 46 bzw. eine Antriebsspindel 47 aufnehmen, welche jeweils zwischen den Enden des Schalen- und Transportbehältergehäuses 15 befestigt sind. Bälge 50 bedecken die Führungsschiene 46 und die Antriebsspindel 47 auf beiden Seiten des Schlittens 42 und verhindern, daß sich auf diesen Brennstoff- oder Absorbiermaterialien ansammeln, zu denen beispielsweise unzulässige Uranabriebteilchen und Staub gehören.

Der Transportbehälter 41 hat eingebaute Eichproben 52, die

in ihm dauerhaft befestigt sind, und eine Aussparung zum Einsetzen der Schale 40 mit der in ihr enthaltenen Probe, wozu bekannte oder unbekannte Proben zählen, die analysiert werden sollen.

Eine Riemenscheibe 55 ist auf dem Ende der Antriebsspindel 47 befestigt, die durch einen Schrittmotor in Drehung versetzt wird.

Die Schale 40 trägt Proben 57, bei denen es sich um bekannte Normale (Eichproben) oder um unbekannte Proben handelt, in Vertiefungen 58, die in die Schale eingearbeitet sind. In Anbetracht der Möglichkeit des automatischen Positionierens der Proben am Detektorort gemäß der Erfindung können die Vertiefungen 58 in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen über die Oberfläche der Schale 40 verteilt sein.

Die maximale Anzahl der Proben 57, die durch eine einzelne Schale 40 aufgenommen werden kann, ist variabel und wird nur durch die Größe der Proben 57 begrenzt. Die untersuchte Probe 57 kann in Tabletten-oder Pulverform vorliegen. Verpacktes Pulver, das bis zu einer angemessen gleichmäßigen Dichte gepreßt worden ist, wird losem Pulver vorgezogen, weil loses Pulver Unregelmäßigkeiten in der erzeugten Sekundärstrahlung verursacht.

Die einzelnen Teile der Transportvorrichtung 38 bestehen vorzugsweise aus rostfreiem Stahl des Typs statt aus rostfreiem Stahl des Typs 316, der eine unerwünschte Sekundärstrahlung erzeugen würde, die die Sekundärstrahlung des Kernbrennstoffes UO₂ und des Absorbierers Gd-O-, die in der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung benutzt werden, stören würde. Andere Werkstoffe für die Transportvorrichtung können erforderlich sein, wenn andere Primär- und Sekundärma-

terialien untersucht werden sollen.

Annäherungsschalter 60 und 61 melden, ob der Probendeckel 36 und der Sicherheitsdeckel 37 offen oder geschlossen sind. Weitere Annäherungsschalter 62 und 63 zeigen die Position der Schale am Beginn bzw. am Ende ihres Weges in dem Schalen- und Transportbehältergehäuse 15 an. Information über den Zustand dieser Annäherungsschalter wird über Bitleitungen oder Busse 65 der Prozeßsteuereinheit 67 zugeführt, die in Fig. 4 dargestellt ist.

Die Prozeßsteuereinheit 67 in Fig. 4 enthält vorzugsweise einen Intel 8080 oder einen gleichwertigen Mikroprozessor 70, eine mathematische Platte 71 zum schnellen Verarbeiten von Information gemäß spezialisierten Operationen und zugeordnete Speichervorrichtungen 72, beispielsweise eine geeignete Anzahl von RAMs (Schreib-/Lesespeicher) und ROMs (Festwertspeicher). Ein Intel-Mehrfachbus 73 überwacht die Datenübertragung über einen Datenbus 74 und steuert den Betrieb von verschiedenen Eingabe-/Ausgabevorrichtungen 75, wobei es sich bei wenigstens einigen der letztgenannten Vorrichtungen beispielsweise um Intel-8255-Chips handeln kann.

Mehrere Bitleitungen oder Busse 76 steuern den Betrieb des Analysators einschließlich des Schrittmotors 56, des Druckers 17(1), der Statusanzeigeeinrichtung 17(2), der Anzeigeeinrichtung 17(3), der akustischen Alarmeinrichtung 17(4) und der Hochspannungsversorgung des Detektorkristalls 23'. Bitleitungen oder Busse 77 transportieren Information von einem Flüssigstickstoffühler 27' in dem Dewar-Gefäß 21 und von der Tastatur 18 zu der Prozeßsteuereinheit 67.

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Gemäß Fig. 4 zeigt ein Detektorsignal 32 aus dem Detektor 23 die SekundärStrahlungsrate aus dem der Primärstrahlung aus der Quelle 34 ausgesetzten Gebiet an. Dieses Signal wird an einen Vorverstärker 81 angelegt, geformt und dann an einen Verstärker 82 angelegt, der die Amplitude des geformten Signals vergrößert. Diskriminatoren 83 und 84 empfangen jeweils das geeignet geformte und verstärkte Signal, das dann geeignet gefiltert wird, um zwei Signale 87 und 88 zu erzeugen, die beispielsweise die Rate der Absorbiererquellen- bzw. die Rate der Brennstoffquellensekundärstrahlung anzeigen. Die Diskriminatoren 83 und 84 sind mit Zählern 89' bzw. 89" verbunden. Jeder Zähler ist mit einem zugeordneten Taktgeber 92 verbunden, der die Zählperiode einstellt, den Zähler löscht oder initialisiert und den Zähler freigibt, damit dieser mit dem Zählen beginnen kann. Die Zähler 89' und 89" haben jeweils vorzugsweise eine Kapazität von 24 Bit. Gemäß Fig. 5 sprechen die Diskriminatoren 83 und 84 beispielsweise auf Röntgensignale zwischen definierten Energiebanden an, die die Uran- bzw. Gadoliniumquelle der Röntgenstrahlen widerspiegeln.

Im folgenden wird nun auf die Fig. 7 bis 13 Bezug genommen. Fig. 7 zeigt, beginnend mit einem Block 200, den Betrieb des Analysators, der eine Anzahl von Vorbereitungsschritten umfaßt, bei denen eine Eichkurve ermittelt, die Eichung geprüft und eine Analyse von Proben durchgeführt wird.

Dem Dewar-Gefäß 21 wird flüssiger Stickstoff bis zu einer ausreichenden Füllstandhöhe zum Kühlen des Detektorkristalls 23* zugeführt, wie in einem Block 202 angegeben. Wenn der Detektorkristall ausreichend gekühlt worden ist, kann eine Hochspannung für den Betrieb des Detektors angelegt werden, wie es in einem Block 203 angegeben ist. Die gesamte Anlaufprozedur dauert etwa vier

Stunden, einschließlich der Zeit, die erforderlich ist, um den Detektor zu kühlen und um das System sich stabilisieren zu lassen (Block 204).

Der Analysator muß vor dem Betrieb initialisiert werden (Block 201). Das beinhaltet das Einstellen beider Zähler 89" und 89" auf null, wodurch die Gesamtzahl am Ende einer Zählperiode genau das zugeführte Signal wiedergibt.

Das Erstellen einer Eichkurve, die das Verhältnis des Sekundärmaterial (in diesem Fall Gadolinium)-Zählwertes zu dem Primärmaterial(in diesem Fall Uran)-Zählwert zu der Sekundärmaterialkonzentration in Beziehung setzt, folgt anschließend (Block 210). Da das Sekundärmaterial in der bevorzugten Ausführungsform sich von Gadolinium ableitet (d.h. Gd₂O₃) und da das Primärmaterial sich von Uran ableitet (UO₂), folgt daraus, daß die Eichkurve die Beziehung zwischen dem Gadolinium- zu Uranzählwerteverhältnis und der Gadoliniumkonzentration angibt. Fig.6 zeigt, daß die Eichkurve linear ist; die Kurve kann deshalb in dem Computerspeicher 72 als eine Steigung und ein Abschnitt dargestellt werden.

"BEREITSCHAFT" ist die Betriebsart, die sich an das Eichen anschließt und in der die Gültigkeit der Eichkurve wiederholt geprüft wird (Block 211). Momentane Temperaturbedingungen oder andere Umgebungsfaktoren können die Detektorleistungsfähigkeit beträchtlich verändern. Demgemäß kann es sein, daß die vorher erstellte Eichkurve unter gegenwärtigen Bedingungen nicht mehr gültig ist.

Die Probenanalyse ist der Endzweck des Analysators, wobei dieser die tatsächlichen Sekundärmaterialkonzentrationswerte von unbekannten Proben ermittelt (Block 212).

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Zwei Arten von Rückkehrwegen können genommen werden, wenn ein Fehler oder eine Unregelmäßigkeit bei der Eichung, im Bereitschaftsbetrieb oder bei der Probenanalyse auftritt: AUSGANG oder AUS. Der AUS-Rückkehrweg ist drastischer als der AUSGANG-Rückkehrweg, da AUS eine vierstündige Anlaufperiode erfordert, während AUSGANG lediglich die Eichkurve neu erstellt, was eine viel kürzere Prozedur ist. Demgemäß wird AUS nur benutzt, wenn die Hochspannung abgeschaltet werden muß und eine längere Zeitspanne zum Abkühlen des Detektorkristalls 23' erforderlich ist. Die Wege 214 führen den Betrieb zu dem Schritt 210 in Fig. 7 zurück; die Wege 215 führen zu dem Schritt 201 zurück, damit ausreichend flüssiger Stickstoff zum Kühlen des Detektorkristalls 23' zugeführt wird. Der Weg 216 führt nach Beendigung des Betriebes zu dem Bereitschaftsbetrieb zurück.

Die Schritte Eichen, Bereitschaft und Analyse erfordern jeweils das richtige Positionieren oder Zentrieren der bewußten Probe oder Vergleichsproben am Detektorort (Block 221). Die Subroutine EICHKURVE in dem Flußdiagramm B enthält ein solches Positionier- oder Zentriermerkmal. Zum Erstellen einer geeigneten Eichkurve können die eingebauten Eichproben 52 benutzt werden oder es kann eine Eichprobenschale in den Transportbehälter 41 eingesetzt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform werden 10 Eichproben zur Eichung benutzt, die den Bereich von Sekundärmaterialkonzentrationen zwischen 1 und 10 Gew.% abdecken.

Zum Starten des Betriebes ist die Schale am Beginn ihres Weges, was durch den Annäherungsschalter 62 angezeigt wird. Dann wird jede Eichprobe einzeln am Detektorort positioniert oder zentriert und untersucht. Diese Untersuchung ergibt ein Sekundär- zu Primärmaterialzählwertverhältnis für jede Eichprobe (Block 222). Der Weg 224 veranlaßt die Prozeßsteuereinheit 67, sich der nächsten

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Eichprobe zuzuwenden, sofern nicht festgestellt worden ist, daß sämtliche gewünschten Eichproben untersucht worden sind (223). Wenn der Annäherungsschalter 63 erreicht wird, bevor sämtliche Eichproben verarbeitet worden sind, nimmt die Routine einen geeigneten AUSGANG, was bedeutet, daß ein möglicher Fehler aufgetreten ist.

Nachdem sämtliche Eichproben untersucht worden sind und ein Sekundär- zu Primärmaterialzählwertverhältnis für jede von ihnen ermittelt worden ist, wird ein analytischer (vorzugsweise linearer) Ausdruck gebildet, der die Beziehung zwischen den Verhältnissen und den bekannten Sekundärmaterialkonzentrationswerten der Eichproben angibt (Block 225). Nachdem eine geeignete Eichkurve erstellt worden ist, erfolgt eine Rückkehr (226) zu dem oberen Block 211 in dem Flußdiagramm A.

Gemäß der Darstellung in dem Flußdiagramm C in Fig. 9 erfolgt jedesmal dann, wenn eine Zentrierung eingeleitet wird (Block 221), eine Überprüfung von ausgewählten physikalischen Parametern des Analysators in der Routine ALLES IN ORDNUNG (ALLES I.O., Block 227). Das ist ausführlicher in dem Flußdiagramm G in Fig. 13 dargestellt. An dieser Stelle genügt es anzugeben, daß die Prüfung die Bedingungen beinhaltet, die durch die Annäherungsschalter überwacht werden und sich auf die Position der Schale in dem Schalen- und Transportbehältergehäuse 15 beziehen. Außerdem wird die Füllstandhöhe des flüssigen Stickstoffes überprüft.

Der Detektor überwacht wiederholt den Sekundärstrahlungsspiegel, wenn der Schrittmotor 56 die Schale vorwärts bewegt (Block 234). Die Sekundärstrahlung aufgrund des Primär- und des Sekundärmaterials wird zunehmen und abnehmen, wenn sich jede Eichprobe dem Detektorort nähert

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und von diesem wieder entfernt. In dieser Ausführungsform überwacht die Prozeßsteuereinheit 67 den Primärmaterialansprechwert, wenn jede Probe den Detektorort passiert. Die Prozeßsteuereinheit stellt fest, wann der Ansprechwert über einen vorgewählten Schwellenwert steigt und wann er wieder unter diesen Schwellenwert zurückgeht (Block 235) . Die Zeitspanne zwischen dem Ansteigen über den Schwellenwert und dem Zurückgehen unter den Schwellenwert gibt eine Strecke wieder, die die Schale 40 zwischen den Schwellenwertpunkten zurückgelegt hat. Der Einfachheit halber erfolgt das Zentrieren durch umkehren der Bewegungsrichtung der Schale, wenn der zweite Schwellenwert erreicht ist, und durch Weiterbewegen in der umgekehrten Richtung mit etwa derselben Geschwindigkeit wie während der Vorwärtsbewegung für die Hälfte der Zeit zwischen den Schwellenwerten (Block 236). Dadurch wird effektiv gewährleistet, daß eine angemessene Zentrierung oder Positionierung vorgenommen wird. Die Steuerung kehrt dann über den Rückkehrblock 237 nach oberhalb des Blockes 222 in dem Flußdiagramm B zurück.

Nachdem das Zentrieren erfolgt ist, wird es angezeigt, damit ein Sekundär- zu Primärmaterialverhältnis für jede Eichprobe gemäß der Routine VERHÄLTNIS bestimmt wird, und zwar beginnend mit dem Block 222 in dem Flußdiagramm D.

Außer der geeigneten Positionierung oder Zentrierung jeder Probe an dem Detektorort wird das Verhältnis des Sekundärmaterialansprechwertes ermittelt, wie es die Subroutine VERHÄLTNIS beginnend mit dem Block 222 in dem Flußdiagramm D verlangt. Außerdem ist es, wie in dem Block 227 in dem Flußdiagramm D angegeben, wichtig, eine überprüfung der bereits erläuterten physikalischen Parameter vorzunehmen (z.B. Schließung des Sicherheits- und des Probendeckels 36, 37 und Füllstandhöhe des flüssi-

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gen Stickstoffes).

Der Sekundärröntgenansprechwert wird durch den Detektor 23 abgefühlt, wie in dem Block 242 angegeben. In der hier beschriebenen Ausführungsform beinhaltet das eine geeignete Zählperiode, die lang genug ist, um einen statistischen Fehler in der Zählung akzeptabel zu eliminieren. Eine mögliche Zeitperiode ist bei dieser Ausführungsform 16 s lang.

Der Ansprechwert wird in die Quelle anzeigende Komponenten aufgelöst (oder diskriminiert), wie es im Block 24 3 angegeben ist. Das bedeutet, daß die Sekundärmaterialquellenansprechrate von der Primärmaterialquellenansprechrate getrennt wird. Anschließend wird der Sekundärmaterialquellenansprechwert mit dem Gesamtquellenansprechwert normiert, um das gewünschte Sekundär- zu Primärmaterialansprechwertverhältnis zu erzeugen, wie es im Block 244 angegeben ist. Gemäß Fig. 5 ist jeder Diskriminator 83, 84 innerhalb einer ausgewählten Energiebande wirksam. Demgemäß spricht einer der Diskriminatoren beispielsweise auf Gd-Quellen- und der andere auf U-Quellensignale an.

Beim Gewinnen eines Sekundär- zu Primärmaterialansprechwertverhältnisses ist es häufig erwünscht, mehr als eine einzige Zählperiode für jede zu analysierende Probe zu durchlaufen. Demgemäß sind mehrere Zählungen vorsehbar tatsächlich so viele, wie der Entscheidungsblock 245 verlangt, der die Steuerung anweisen kann, über den Weg 246 fortzufahren. Da nur ein Verhältnis für jede Probe erforderlich ist, sind Vorkehrungen getroffen, um die mehreren Verhältnisse, die durch Reiteration auf dem Weg 246 gewonnen werden, zu mitteln (Block 247), was ein einziges repräsentatives Verhältnis ergibt. Am Ende der

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Mittelwertbildung kehrt die Steuerung zu der rufenden Routine zurück, Block 248.

Der Röntgen-Fluoreszenz-Analysator steht erwünschtermaßen für eine Analyse bei Bedarf zu jeder Tages- und Nachzeit zur Verfügung. Demgemäß geht eine Periode eines Bereitschaftsbetriebes normalerweise der Probenanalyse voran. Die sogenannte BEREITSCHAFT-Routine legt die Betriebsfolge während dieser Betriebsart fest, beginnend mit dem Block 211 in dem Flußdiagramm E in Fig. 11.

Bei BEREITSCHAFT wird die Gültigkeit der Eichkurve wiederholt überprüft. Das beinhaltet sowohl eine flüchtige als auch eine umfassendere überprüfung, wobei die umfassende Überprüfung erfolgt, wenn die flüchtige Überprüfung fehlschlägt.

Die flüchtige Überprüfung in der Betriebsart BEREITSCHAFT beginnt, ebenso wie die hier erläuterten anderen Subroutinen, mit der üblichen überprüfung der physikalischen Parameter in dem Block 227 gemäß der Folge, die in der Routine ALLES IN ORDNUNG festgelegt ist.

Eine geeignete eingebaute Eichprobe wird für die flüchtige Überprüfung ausgewählt (Block 252). Normalerweise wird es sich dabei um eine Eichprobe in dem oberen Sekundärmaterialkonzentrationsbereich handeln, da dadurch der statistische Fehler minimiert wird. Die ausgewählte Eichprobe wird geeignet positioniert oder zentriert, wie in dem Block 221 angegeben. Anschließend wird die Eichprobe analysiert, und ein Verhältnis, das für diese Eichprobe repräsentativ ist, wird ermittelt (Block 222). Die tatsächliche Sekundärmaterialkonzentration wird bestimmt, indem mit dem ermittelten Verhältnis in die Eichkurve gegangen wird (Block 255). Wenn die Abweichung zwischen der ermittelten Sekundärmaterialkonzentration und

dem bekannten Konzentrationswert der Eichprobe unzulässig groß ist (beispielsweise über 3%), dann muß die umfassende überprüfung vorgenommen werden, indem dem Weg 257 gefolgt wird. Wenn die Abweichung jedoch zulässig ist, wird die flüchtige überprüfung auf dem Weg 258 ständig wiederholt.

Die umfassende überprüfung beinhaltet mehr als eine einzige eingebaute Eichprobe und umfaßt vorzugsweise sämtliche eingebauten Eichproben (Block 260). Jede dieser Eichproben wird zuerst geeignet positioniert oder zentriert (Block 221) und dann analysiert, um ein Sekundärzu Primärmaterialverhältnis (Block 222) für so viele Eichproben zu bilden, wie in dem Block 263 angegeben sind, der den Rückkehrweg 264 steuert.

Die dadurch ermittelten Verhältnisse können benutzt werden, um eine analytische (vorzugsweise lineare) Beziehung (Block 225) zwischen den Verhältnissen und der Sekundärmaterialkonzentration zu ermitteln, und zwar weitgehend auf dieselbe Weise wie beim Erstellen einer Eichkurve in dem Flußdiagramm B. Die Steigung der ermittelten Beziehung wird mit der Steigung der Eichkurve v.· verglichen (Block 266) . Wenn die Abweichung unzulässig ist (Block 267), erfolgt ein AUSGANG aus der Betriebsart BEREITSCHAFT gemäß dem Block 216 und gemäß der Darstellung in Fig. 7. Das hat zur Folge, daß die Prozeßsteuereinheit die Eichkurve ab dem Beginn neu erstellt. Wenn jedoch die Abweichung innerhalb zulässiger Grenzen liegt, erfolgt eine Rückkehr zu dem Beginn der Betriebsart BEREITSCHAFT über den Weg 258.

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Wenn die Probenanalyse beginnend mit dem Block 212 in dem Flußdiagramm F in Fig. 12 gewünscht wird (beispielsweise nach einer Periode in der Betriebsart BEREITSCHAFT), erfolgt eine Vorprüfung der Gültigkeit der Eichkurve nächst der erwarteten Absorbiererkonzentration der Probe, die analysiert wird (Block 272). Das ist eine Überprüfung ähnlich der flüchtigen Überprüfung in der Betriebsart BEREITSCHAFT, da eine einzige eingebaute Eichprobe benutzt wird. Der Hauptunterschied besteht darin, daß die überprüfung nicht notwendigerweise an einer eingebauten Eichprobe hoher Sekundärmaterialkonzentration ausgeführt wird, sondern statt dessen die eingebaute Eichprobe beinhaltet, die im Konzentrationswert der zu analysierenden Probe am nächsten kommt. Das umfaßt, wie in den vorherigen Fällen, das geeignete Positionieren oder Zentrieren der ausgewählten eingebauten Eichprobe, das Analysieren der Eichprobe, das Bestimmen des zugehörigen Sekundär- zu Primärmaterialverhältnisses und dann das Verwenden der Eichkurve, um den Sekundärmaterialkonzentrationswert zu ermitteln. Wenn die Abweichung zwischen dem ermittelten Konzentrationswert und der bekannten Konzentration der benutzten eingebauten Eichprobe unzulässig ist, erfolgt entweder sofort eine Nacheichung oder es wird eine weitere umfassendere Überprüfung ausgeführt, um Festzustellen, ob die Nacheichung wirklich notwendig ist und ob die Abweichung noch als irgendwie innerhalb des zulässigen Bereiches liegend angesehen werden kann. In jedem Fall erfolgt der AUSGANG (Block 273), wenn die Eichkurve als ungültig angesehen wird (Block 274).

Nachdem diese vorausgehende Gültigkeitsprüfung der Eichkurve in dem Gebiet der bei der Analyse vorkommenden Probenkonzentration ausgeführt worden ist, werden die Hauptschritte der Analyse (Block 275) ausgeführt. Das beinhaltet

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(wie üblich) das Zentrieren jeder zu analysierenden Probe, das Abfühlen der Sekundärstrahlung aus dem Gebiet der Probe für eine vorbestiminte Zeitspanne, das Bestimmen des Verhältnisses von Sekundärmaterialansprechwert zu Primärmaterialansprechwert und danach den Eintritt in die Eichkurve, aus der die tatsächliche Probenkonzentration für jede der analysierten Proben bestimmt wird. Wenn jede der Proben analysiert worden ist, geht der Operationsfluß nicht länger von dem Block 277 aus über den Weg 276, sondern geht statt dessen weiter zu dem Block 278, um eine weitere Gültigkeitsprüfung der Eichkurve vorzunehmen, bei der im wesentlichen die Prüfung wiederholt wird, die in dem früheren Block 272 ausgeführt worden ist. Das ist eine brauchbare Prüfmethode, denn es kann vorausgesetzt werden, daß die Eichkurve, wenn sie vor oder nach der Probenanalyse gültig war, während der Analyse gültig gewesen sein muß. Wenn jedoch die überprüfung ergibt, daß die Eichkurve nicht gültig ist, tritt der Operationsfluß über den Entscheidungsblock 280 an dem AUSGANG (Block 279) aus. Andernfalls erfolgt das Ausdrucken der Probenkonzentrationswerte und anderer zweckdienlicher Information (Block 281). Die Steuerung kehrt dann zur Betriebsart BEREITSCHAFT über den Block 282 zurück.

Die Routine für das überprüfen von verschiedenen physikalischen Parametern des Analysators ist in dem Flußdiagramm G in Fig. 13 gezeigt und beginnt mit dem Block 227. In dieser Routine wird überprüft, ob der Sicherheitsdeckel 37 geschlossen ist (Block 300) . Wenn er offen ist, bringt der Entscheidungsblock einen Alarm 3 04 zum Ertönen, und die Steuerung geht über den AUSGANG 214, wie es in dem Flußdiagramm A gezeigt ist. Wenn der Sicherheitsdeckel 37 geschlossen ist, wird überprüft, ob der Probendeckel 36 geschlossen

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ist. Wie zuvor wird, wenn der Deckel 36 offen ist, der Alarm 304 zum Ertönen gebracht und der AUSGANG 214 genommen. Die Annäherungsschalter 61 bzw. 60 zeigen den Schließzustand des Proben- und des Sicherheitsdeckels 36, 37 an.

Danach wird die Füllstandhöhe des flüssigen Stickstoffes überprüft (Block 309). Wenn die Füllstandhöhe des flüssigen Stickstoffes zu niedrig ist (Block 310) und eine Anzeige oder ein Flag bereits gesetzt worden ist (Block 311), wird die Hochspannung an dem Detektor abgeschaltet (Block 315), und die Steuerung geht über AUS 316 zu dem Weg 215, der in dem Flußdiagramm A gezeigt ist. Wenn es sich dabei jedoch um eine erste Anzeige einer zu niedrigen Füllstandhöhe des flüssigen Stickstoffes handelt, bewirkt der Block 311 daß ein Flag gesetzt wird (Block 310) und daß eine Verzögerung (beispielsweise mit einer Dauer von etwa 15 min) erfolgt (Block 321), bevor die Füllstandhöhe des flüssigen Stickstoffes erneut überprüft wird. Das ergibt ein brauchbares Intervall, welches das Nachfüllen des Dewar-Gefäßes gestattet. Wenn die Füllstandhöhe jedoch bei dem zweiten Durchlaufen der Schleife 323 niedrig bleibt, wird das Flag gesetzt worden sein und AUS 316 wird bestimmt genommen. Wenn der flüssige Stickstoff rechtzeitig nachgefüllt wird, wird das Flag gelöscht (Block 312) und eine RÜCKKEHR 313 zu der rufenden Routine wird genommen.

Zusammenfassend sei festgehalten, daß das Betreiben des Analysators beinhaltet, eine Eichkurve zu erstellen (Block 210, Fig. 7), indem bekannte Eichproben geprüft und dann unbekannte Proben analysiert werden. Die Analyse von Proben braucht nicht sofort nach der Eichung zu erfolgen; der Analysator muß jedoch ständig für den Gebrauch verfügbar

-Jt

sein. Demgemäß bleibt er in der Betriebsart BEREITSCHAFT (Block 211), bis er zum Ausführen einer Analyse gebraucht wird. Die Betriebsart BEREITSCHAFT beinhaltet das wiederholte überprüfen der Gültigkeit der Eichkurve.

In der hier beschriebenen Ausführungsform erfolgt die Analyse durch Einbringen von Proben in die Schale 40, die in eine Vertiefung in dem Transportbehälter 41 eingesetzt wird. Im Betrieb bewegt sich die Schale 40 durch den Detektorort, wobei eine Probe nach der anderen der Primärstrahlung aus der Quelle 34 ausgesetzt wird. Wenn jede Probe den Detektorort passiert, wird die abgefühlte Sekundärstrahlung über einen Schwellenwert ansteigen, verflachen und dann wieder unter den Schwellenwert absinken. Das legt die Breite der Probe fest, die analysiert wird, und gestattet dem Schrittmotor 56, die Schale zu verstellen, um die Eichprobe an dem Detektorort zu positionieren oder zu zentrieren.

Dieses Zentrieren erfolgt während der Eichung und ebenso während des Bereitschaftsbetriebes nur in den Fällen, in denen bekannte Eichproben statt unbekannter Eichproben untersucht werden.

Nachdem die Zentrierung ausgeführt worden ist, erfolgt eine Messung der Sekundärstrahlung, die in der Probe erzeugt wird, welche untersucht wird. Der Detektor 23 erzeugt ein Ausgangssignal, das die abgefühlte Sekundärstrahlung anzeigt; die Diskriminatoren 83, 84 lösen das Signal in Sekundärmaterialquellen- und Primärmaterialquellensekundärstrahlungskomponenten auf (nachdem die Signalformung und -verstärkung erfolgt sind); und die Zähler sumieren die Strahlungsraten über einer bestimmten Zähl-

Pl

-ZZ-

periode. Ein Verhältnis des Sekundärmaterialquellenzählwertes und des Primärmaterialquellenzählwertes wird gebildet und dann benutzt, um einen zugeordneten Sekundärmaterialkonzentrationswert durch Vergleich mit der Eichkurve zu erzeugen.

Claims (29)

1. Ansprüche :

   Verfahren zum Analysieren einer Probe, die ein Primärmaterial und wenigstens ein Sekundärmaterial enthält, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

   Richten einer Primärstrahlung mittels einer Strahlungseinrichtung auf die Probe,um dadurch eine Sekundärstrahlung in dem Primär- und dem Sekundärmaterial zu erzeugen, die von diesen abgestrahlt wird;

   Erfassen der Sekundärstrahlung mittels einer Detektoreinrichtung zum Erzeugen von Signalen, die die Materialien angeben, von denen die Sekundärstrahlung ausgeht; Positionieren der Probe nahe der Detektoreinrichtung und der Strahlungseinrichtung auf der Basis der Änderung der Größe der Signale in Abhängigkeit von der Position der Probe;

   Auflösen der Signale in Komponenten, die das Material angeben, von dem die Sekundärstrahlung ausgeht; und Gewinnen von wenigstens einem Verhältnis aus den Komponenten zum Vergleichen der Menge an von dem Primärmaterial ausgehender Sekundärstrahlung mit der Menge an von wenigstens

   einem Sekundärmaterial ausgehender Sekundärstrahlung, wodurch wenigstens ein Sekundärmaterialkonzentrationswert bestimmbar ist.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere bekannte Eichproben, die Primär- und Sekundärmaterialien enthalten, untersucht werden und daß wenigstens eine Eichkurve von mehreren der wenigstens einen Verhältnisse über den Sekundärmaterialkonzentrationswerten der Eichproben erstellt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß unbekannte Proben von Sekundärmaterial analysiert werden, nachdem die Untersuchung der mehreren bekannten Eichproben von Sekundärmaterial abgeschlossen ist^ und daß deren Sekundärmaterialkonzentrationswerte durch Vergleich mit der Eichkurve bestimmbar sind.
4. 4. Vorrichtung zum Analysieren wenigstens einer Probe, die ein Primärmaterial und wenigstens ein Sekundärmaterial enthält, gekennzeichnet durch eine Strahlungseinrichtung (34) zum Richten einer Primärstrahlung auf jede Probe (52, 57), wodurch eine Primär- und eine Sekundärquellensekundärstrahlung in der Probe erzeugt werden, durch eine Detektoreinrichtung (23) zum Erfassen der erzeugten Sekundärstrahlung und zum Erzeugen von Materialquellenanzeigesignalen, die die Materialquelle der Sekundärstrahlung anzeigen, durch eine Einrichtung (38, 41, 42, 47, 55, 56) zum Positionieren jeder Probe, mit einer Transportvorrichtung (38) zum Transportieren jeder Probe in die Nähe eines zentralen Ortes nahe der Strahlungseinrichtung (34) und der Detektoreinrichtung (23), wobei der zentrale Ort durch den Beginn und das Ende einer Periode von über einem Schwellenwert liegender Sekun-

   darStrahlung definiert ist, durch eine Einrichtung (83, 84) zum Auflösen der Materialquellenanzeigesignale in Komponenten und durch eine Einrichtung (67) zum Bestimmen wenigstens eines Verhältnisses aus den Komponenten zum Vergleichen der Menge an von Primärmaterial stammender Sekundärstrahlung mit der Menge an von Sekundärmaterial stammender Sekundärstrahlung, wodurch wenigstens ein Sekundärmater ialkonzentrationswert bestimmbar ist.
5. 5. Vorrichtung zum Analysieren von mehreren bekannten Eichproben und wenigstens einer unbekannten Probe, wobei jede Probe ein Primärmaterial und wenigstens ein Sekundärmaterial enthält, gekennzeichnet durch eine Strahlungsquelle (34) zum Richten von Primärstrahlung auf jede Probe (52, 57), wodurch Primär- und Sekundärquellenstrahlung in jeder Probe erzeugt wird, durch eine Detektoreinrichtung (23) zum Erfassen der erzeugten Sekundärstrahlung und zum Erzeugen von Materialquellenanzeigesignalen (D ), die die Materialquelle der Sekundärstrahlung anzeigen, durch eine Einrichtung (38, 41, 42, 47, 55, 56) zum Positionieren jeder Probe, mit einer Transportvorrichtung (38) zum Transportieren jeder Probe in die Nähe eines zentralen Ortes nahe der Strahlungsquelle (34) und der Detektoreinrichtung (23), wobei der zentrale Ort durch den Beginn und das Ende einer Periode von über einem Schwellenwert liegender Sekundärstrahlung definiert ist, durch eine Einrichtung (83, 84) zum Auflösen der Materialquellenanzeigesignale (D ) in Komponenten und durch eine Einrichtung (67) zum Bestimmen von Verhältnissen aus den Komponenten zum Vergleichen der Menge an von Primärmaterial stammender Sekundärstrahlung mit der Menge an von Sekundärmaterial stammender Sekundärstrahlung, wobei die bekannten Eichproben (52) benutzt werden, um wenigstens eine Eichkurve der Verhältnisse zu erstellen, die die Menge an von Primärmaterial stammender Sekundärstrahlung mit der Menge

   an von Sekundärmaterial stammender Sekundärstrahlung vergleicht, und wobei das Sekundärmaterial analysiert wird, um ein analoges derartiges Verhältnis zu erzeugen und wenigstens einen Sekundärmaterialkonzentrationswert durch Vergleich mit der Eichkurve zu gewinnen.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Primärmaterial Kernbrennstoff enthält.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Primärmaterial Uran enthält.
8. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Sekundärmaterial Neutronenabsorbiermaterial enthält.
9. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Sekundärmaterial Gadolinium enthält.
10. 10. Verfahren zum Analysieren einer Probe, die Kernbrennstoff und Neutronenabsorbiermaterial gemeinsam enthält, gekennzeichnet durch folgende Schritte: Richten einer Primärstrahlung von einer Strahlungsquelle auf die Probe, um dadurch die Erzeugung von Gift- und Brennstoffquellensekundärstrahlung in der Probe zu erzeugen;

    Erfassen der Sekundärstrahlung mittels einer Detektoreinrichtung und Erzeugen von die Quelle der Sekundärstrahlung anzeigenden Signalen;

    Positionieren der Probe nahe der Detektoreinrichtung und der Strahlungsquelle auf der Basis der Änderung der Größe der Signale in Abhängigkeit von der Position der Probe;

    Auflösen der Signale in Absorbiermaterial- und Brennstoffquellenkomponenten; und

    Bilden eines Absorbiermaterial-zu-Brennstoff-Verhältnisses aus den Komponenten für jede Probe, wodurch die Neutronenabsorbiermaterialkonzentration in der Kombination aus dem Kernbrennstoff und dem Neutronenabsorbiermaterial bestimmbar ist.
11. 11. Verfahren nach Anspruch 1 oder 1O₇ dadurch gekennzeichnet, daß das Positionieren durch eine Transportvorrichtung erfolgt, mittels welcher jede Probe in die Nähe eines zentralen Ortes transportiert wird, der durch den Beginn und das Ende einer Periode von über einem Schwellenwert liegender Sekundärstrahlung definiert ist.
12. 12. Verfahren nach Anspruch 1 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärstrahlung Röntgenstrahlung enthält.
13. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere bekannte Neutronenabsorbiermaterialeichproben untersucht werden und daß eine Eichkurve der Absorbiermaterial-zu-Brennstoff-Verhältnisse über den Konzentrationswerten der bekannten Absorbiermaterialeichproben erstellt wird.
14. 14. Verfahren nach Anspruch 2 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Eichkurve linear ist.
15. 15. Verfahren nach Anspruch 2 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Gültigkeit der Eichkurve wiederholt überprüft wird.
16. 16. Verfahren nach Anspruch 2 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Gültigkeit der Eichkurve in mehreren Punkten überprüft wird.
17. 17. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß Proben mit unbekannter Absorbiererkonzentration analysiert werden, nachdem die Untersuchung der bekannten Absorbierereichproben abgeschlossen ist, und daß die Absorbiererkonzentrationswerte der Probe mit unbekannter Absorbiererkonzentration bestimmt werden, indem der Eichkurve ein zugeordneter Absorbiererkonzentrationswert für jede Probe unbekannter Absorbiererkonzentration entnommen wird.
18. 18. Verfahren zum Analysieren einer Probe, die Uran- und Gadoliniummaterial gemeinsam enthält, gekennzeichnet durch folgede Schritte:

    Richten einer Primärstrahlung mittels einer Strahlungsquelle auf die Probe, um dadurch das Erzeugen von Uran- und Gadoliniumquellenröntgenstrahlen in der Probe zu erzeugen; Erfassen der Röntgenstrahlen mittels einer Detektoreinrichtung, um Signale zu erzeugen, die die Quelle der Röntgenstrahlen angeben;

    Positionieren der Probe nahe der Detektoreinrichtung und der Strahlungsquelle auf der Basis der Änderung der Größe der Signale in Abhängigkeit von der Position der Probe; Auflösen der Signale in Uran- und Gadoliniumquellenkomponenten ; und

    Bestimmen eines Gadolinium-zu-Uran-Verhältnisses aus den Komponenten für jede Probe, wodurch die Gadoliniumkonzentration in dem kombinierten Uran- und Gadoliniummaterial bestimmbar ist.
19. 19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Positionieren mittels einer Transportvorrichtung ausgeführt wird, die jede Probe in die Nähe eines zentralen Ortes transportiert, der durch den Beginn und das Ende einer Periode von über einem Schwellenwert liegender

    Sekundärstrahlung definiert ist.
20. 20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Proben, die bekannte Gadoliniumeichkonzentrationswerte darstellen, untersucht werden und daß eine Eichkurve der Gadolinium-zu-Uran-Verhältnisse über den Konzentrationswerten der bekannten Gadoliniumeichproben erstellt wird.
21. 21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Gültigkeit der Eichkurve wiederholt überprüft wird.
22. 22. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Gültigkeit der Eichkurve in mehreren Punkten überprüft wird.
23. 23. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß Proben mit unbekannten Gadoliniumkonzentrationswerten analysiert werden, nachdem die Untersuchung der bekannten Gadoliniumeichproben abgeschlossen ist, und daß die Gadoliniumkonzentrationswerte der Proben mit unbekannter Gadoliniumkonzentration bestimmt werden, indem der Eichkurve ein zugeordneter Gadoliniumkonzentrationswert für jede Probe unbekannter Gadoliniumkonzentration entnommen wird.
24. 24. Vorrichtung zum Analysieren von Proben, die Uran- und Gadoliniummaterialien gemeinsam enthalten, gekennzeichnet durch eine Strahlungsquelle (34) zum Richten von Primärstrahlung auf jede Probe (52, 57), wodurch Gadolinium- und Uranquellenröntgenstrahlen in den Proben erzeugt werden, durch eine Detektoreinrichtung (23) zum Abfühlen der erzeugten Röntgenstrahlen und zum Erzeugen von Gadolinium-

    Uranquellenanzeigesignalen, die anzeigen, ob die Röntgenstrahlen vom Uran oder vom Gadolinium stammen, durch eine Einrichtung (38, 41, 42, 47, 55, 56) zum Einzelpositionieren jeder Probe (52, 57), mit einer Transportvorrichtung (38) zum Transportieren jeder Probe in die Nähe eines zentralen Ortes nahe der Primärstrahlungsquelle (34) und der Detektoreinrichtung (23) , wobei der zentrale Ort durch den Beginn und das Ende einer Periode der Erzeugung von Röntgenstrahlen oberhalb eines Schwellenwertes definiert wird, wenn jede Probe zu dem zentralen Ort und über diesen hinaus "w bewegt wird, durch eine Einrichtung (83, 84) zum Auflösen der Quellenanzeigesignale in Gadolinium- und Uranquellenkomponenten und durch eine Einrichtung (67) zum Bestimmen eines Gadolinium-zu-Uran-Verhältnisses aus den Komponenten für jede Probe, wodurch der Gadoliniumkonzentrationswert der Proben der vereinigten Uran- und Gadoliniummaterialien bestimmt wird.
25. 25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Proben (52, 57) Eichproben (52) bekannten Gadoliniumkonzentrationswertes und die übrigen Proben (57) unbekannte Proben sind, wobei die bekannten Eichproben

    (52) benutzt werden, um eine Eichkurve der Gadolinium-zu-Uran-Verhältnisse über der Gadoliniumkonzentration zu erstellen, und wobei die unbekannten Proben (57) weitere Gadolinium-zu-Uran-Verhältnisse erzeugen, die den Eintritt in die Eichkurve zum Entnehmen eines Gadoliniumkonzentrationswertes für jede unbekannte Probe (57) gestatten.
26. 26. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Primärmaterial Kernbrennstoff enthält.
27. 27. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch

    gekennzeichnet, daß das Primärmaterial uran enthält.
28. 28. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Sekundärmaterial Neutronenabsorbiermaterial enthält.
29. 29. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Sekundärmaterial Gadolinium enthält.