DE3602519A1 - Strahlungsmessgeraet - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Strahlungsmeßgerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Derartige Strahlungsmeßgeräte sind heute weit verbreitet und dienen dazu, den Strahlungsgehalt der Abluft kerntechnischer Anlagen zu messen. Die Abluft wird dabei durch einen Meßfilter geleitet, in welchem strahlende Aerosole zwischengespeichert werden, wobei dann die von diesem Meßfilter ausgehenden Strahlung in herkömmlichen Strahlungsdetektoren erfaßt wird.

Die Strahlungsdetektoren sind dabei hoch empfindlich, damit auch sehr geringe Strahlungsbelastungen erfaßt werden können.

Es tritt nun das Problem auf, daß auch im Störungsfalle die Strahlungsbelastung gemessen werden soll. Die hochempfindlichen Strahlungsdetektoren sind in diesem Störungsfall weit außerhalb ihres Dynamikbereiches, so daß sie "übersteuert" sind und damit kein exaktes Meßergebnis liefern.

Zur Lösung dieses Problems wurde bereits vorgeschlagen, zwei separate Strahlungsmeßgeräte mit unterschiedlichen Meßbereichen vorzusehen, wobei das eine für den Normalbetrieb und das andere für den Störungsfall vorgesehen ist. Dies bedeutet naturgemäß einen beträchtlichen Meßaufwand.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, das Strahlungsmeßgerät der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß mit möglichst geringem Aufwand bei normalem Betrieb die hohe Meßempfindlichkeit gewährleistet ist, während im Störungsfall gleichwohl die höhere Strahlungsbelastung exakt gemessen werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Der Grundgedanke der Erfindung liegt also darin, das Verhältnis zwischen der abstrahlenden Fläche des Meßfilters und der wirksamen Fläche des gegenüberliegenden Detektors definiert zu verändern. Dies kann durch Veränderung des Volumens vor einem Detektor geschehen oder durch eine Blende, die einen Teil der vom Meßfilter zum Detektor laufenden Strahlung abschirmt. Sobald die vom Detektor gemessene Strahlung über einen vorgegebenen Wert ansteigt, wird das Volumen verkleinert oder die Öffnungsweite der Blende verringert.

Eine bevorzugte Ausführungsform nach der Erfindung verwendet eine Blende. Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich daher auf dieses Ausführungsbeispiel.

Die einzige Figur zeigt einen schematischen Querschnitt des Strahlungsmeßgerätes nach der Erfindung.

Dem Strahlungsmeßgerät 10 wird die Abluft über eine Gaszuführung 11 zugeführt. Diese ist ringförmig, besitzt einen rohrförmigen Gaseinlaß 12 und mehrere Gasauslässe, die in der Fig. durch die Pfeile 13 verdeutlicht sind. Die Abluft bzw. Gase strömen durch die Gasauslässe 13 durch einen Meßfilter 14, der den Gasauslässen 13 gegenüberliegt und beispielsweise aus einer Glasfasermatte besteht. Der Meßfilter 14 ist hier von einer Sintermetallplatte 15 gehalten, die gasdurchlässig ist und der Strömung keinen nennenswerten Widerstand entgegensetzt. Stromabwärts der Sintermetallplatte 15 ist ein trichterförmiger Gassammler 16 vorgesehen, an den sich ein rohrförmiger Gasaustritt 17 anschließt.

Gegenüberliegend zu dem Meßfilter 14 befinden sich (in der Fig. oberhalb der Gaszuführung 11) mehrere Strahlungsdetektoren 18, 19 und 20, die hier übereinanderliegend gestapelt sind. Der dem Meßfilter 14 am nächst liegende Detektor 18 ist für α-Strahlung ausgelegt. Darüber befindet sich der Detektor 19, der für β-Strahlung ausgelegt ist. Darüber liegt schließlich der Detektor 20, der für γ-Strahlung ausgelegt ist. Zwischen dem Detektor 19 und dem Detektor 20 ist eine Pertinaxscheibe 21 angeordnet, die für β-Strahlung undurchsichtig ist. Die Oberseite des Detektors 20 ist mit einer Platte 22, die beispielsweise aus Stahl ist, abgedeckt.

Grundlegender Aufbau und Wirkungsweise dieser Detektoren 18, 19 und 20 sind im Prinzip bekannt. Jeder Detektor besitzt dabei eine Kammer, der ein sog. "Zählgas" zugeführt wird, beispielsweise eine Mischung aus Argon und Methan. Dieses Zählgas wird im Ausführungsbeispiel den drei Detektoren 18, 19 und 20 über eine gemeinsame, verzweigte Leitung 23 zugeführt. Jede Detektorkammer hat dann einen eigenen Zählgasaustritt 24, 25 bzw. 26. Prinzipiell wird das Zählgas von der Strahlung ionisiert, wobei diese Ionen dann an Elektroden elektrische Signale erzeugen, die im Ausführungsbeispiel an den Leitungen 28, 29 bzw. 30 für den jeweiligen Detektor abgegriffen werden können. Die einzelnen Detektoren werden weiterhin über eine Leitung 27 mit einer Hochspannung beaufschlagt. Im Ausführungsbeispiel erhalten alle drei Detektoren dieselbe Hochspannung. Es ist jedoch auch möglich, die einzelnen Detektoren mit jeweils unterschiedlichen Hochspannungen zu beaufschlagen.

Die Detektorausgangssignale werden über die Leitungen 28, 29 bzw. 30 einer Auswerteschaltung 31 zugeführt, welche Anzeige- und/oder Registriergeräte enthält. Auch kann dort eine Signalverarbeitung stattfinden, um aus den einzelnen Signalen die Strahlungsanteile für die α-, β- und γ-Strahlung zu ermitteln. (Im Ausgangssignal des Detektors 18 können auch von β- und γ-Strahlung hervorgerufene Signalanteile vorhanden sein. Ebenso können im Ausgangssignal des Detektors 19 noch von der γ-Strahlung hervorgerufene Signalanteile vorhanden sein. Durch Signalverarbeitung, beispielsweise Differenzbildung, können dann die einzelnen Strahlungsanteile bestimmt werden.)

Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist zwischen dem Meßfilter 14 und dem zu diesem nächst liegenden Detektor 18 eine Blende 32 vorgesehen, die im konkreten Ausführungsbeispiel zwischen dem Detektor 18 und der Gaszuführung 11 liegt. Diese Blende 32 besitzt hier zwei Öffnungen 33 und 34 mit unterschiedlicher Öffnungsweite. Die größere Öffnung 33 entspricht der vollen Fläche des Meßfilters 14 bzw. der Detektoren. Die kleinere Öffnung 34 kann dagegen erheblich kleiner sein, beispielsweise ein Tausendstel der Fläche der Öffnung 33.

Die Blende 32 ist durch einen Mechanismus 35, der von einem Antrieb 36 betätigt wird, verschiebbar und zwar so, daß in einer Grenzstellung die Öffnung 33 dem Meßfilter 14 gegenüberliegt, während in der anderen Grenzstellung die Öffnung 34 wirksam ist. Die Verschiebung kann eine Linearverschiebung sein. Es ist auch möglich, die Blende zu schwenken, zu kippen oder in sonstiger Weise zu bewegen.

Die Auswerteschaltung 31 besitzt nun Grenzwertmelder für die Signale auf den Leitungen 28, 29 und/oder 30. Sobald ein solcher Grenzwert, der beispielsweise durch einen Komparator festgestellt wird, überschritten ist, erscheint auf einer Leitung 37 ein elektrisches Signal, das den Antrieb 36 (beispielsweise ein Elektromotor) veranlaßt, die Blende von der einen Grenzstellung in die andere Grenzstellung zu verfahren. Damit wird im Ergebnis der Meßbereich der Detektoren umgeschaltet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel, bei dem die kleinere Öffnung 34 wirksam ist, gelangt somit nur noch durch diese Öffnung 37 die Strahlung zu den Detektoren. In der Auswerteschaltung 31 wird erfaßt, in welcher Stellung die Blende ist, so daß dann das Meßergebnis der Detektoren 18, 19 und 20 lediglich mit einem Faktor, der dem Verhältnis der Öffnungsquerschnitte der Öffnungen 33 und 34 entspricht, multipliziert werden muß.

Nach einer Variante der Erfindung besteht die Blende aus ca. 3 mm dickem Aluminium, das lediglich die α- und die β-Strahlung abschirmt. In diesem Falle findet also nur für die Detektoren 18 und 19 eine "Bereichsumschaltung" statt.

Nach einer anderen Variante besteht die Blende aus ca. 7 bis 8 cm dickem Blei, was auch die γ-Strahlung abschirmt.

Statt der gezeigten Blende kann auch eine stufenlos verstellbare Blende verwendet werden, beispielsweise eine Ringblende ähnlich den bei Photokameras üblicherweise verwendeten Blenden. Auch können - ähnlich einer Schlitzblende - eine oder zwei Platten ohne Öffnung seitlich in den Strahlengang eingeschoben oder eingeschwenkt werden, womit ein Teil der Strahlung ausgeblendet werden kann.

Mit der oben beschriebenen Konstruktion ist es mit sehr einfachen Mitteln möglich, ein Strahlungsmeßgerät zu schaffen, das bei Normalbetrieb die gewünschte hohe Empfindlichkeit aufweist, das jedoch auch im Störfall präzise Meßergebnisse liefert.

Sämtliche in den Patentansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung dargestellten technischen Einzelheiten können sowohl für sich als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

Claims (8)

1. Strahlungsmeßgerät zur Messung der Strahlung strömender Gase, mit mindestens einem Strahlungsdetektor und einem diesem gegenüberliegenden Meßfilter, durch den die Gase hindurchströmen, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die das Verhältnis zwischen abstrahlender Fläche des Meßfilters (14) und der wirksamen Fläche des mindestens einen Detektors (18, 19, 20) definiert verändern.

2. Strahlungsmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel eine zwischen dem Meßfilter (14) und dem mindestens einen Strahlungsdetektor (18, 19, 20) angeordnete, verstellbare Blende (32) sind.

3. Strahlungsmeßgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Auswerteschaltung (31) mittels eines Antriebes (36) und eines Verstellmechanismus (35) dann die Blende (32) auf eine kleinere Blendenöffnung (34) verstellt, wenn die von dem mindestens einen Detektor (18, 19, 20) erfaßte Strahlung einen vorgegebenen Wert überschreitet.

4. Strahlungsmeßgerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende (32) eine verschiebbar gelagerte Platte mit mindestens zwei Öffnungen (33, 34) ist, wobei die Öffnungen unterschiedliche Öffnungsweite haben.

5. Strahlungsmeßgerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung der Blende (32) kontinuierlich veränderbar ist.

6. Strahlungsmeßgerät nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende (32) aus Aluminium ist, vorzugsweise mit einer Dicke von 3 mm.

7. Strahlungsmeßgerät nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende (32) aus Blei ist, vorzugsweise mit einer Dicke von 70 bis 80 mm.

8. Strahlungsmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß drei Strahlungsdetektoren (18, 19, 20) für unterschiedliche Strahlungsarten (α-, β-, γ-Strahlung) im Strahlengang hintereinanderliegend angeordnet sind, wobei die Blende (32) aus solchem Material ist, daß zumindest eine Strahlungsart nur durch die Öffnung (34) der Blende (32) hindurch gelangt.