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Die
Erfindung beschäftigt
sich mit Verbesserungen von und in Bezug auf Vorrichtungen und Verfahren zur
Untersuchung von Materialien. Die Erfindung befasst sich insbesondere,
jedoch nicht ausschließlich,
mit der Untersuchung von Gammastrahlen-Emissionen aus Materialien.
Darüber
hinaus beschäftigt
sich die Erfindung insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, mit
Korrektur-Verfahren bei derartigen Untersuchungen und der Bereitstellung
eines neuen Korrektur-Verfahrens.
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Es
ist in verschiedenen Situationen notwendig, Emissionen aus radioaktiven
Quellen in oder an Materialien zu untersuchen, um die Grundlage
für verschiedene
spätere
Entscheidungen, Maßnahmen
oder weitere Überlegungen
zu bilden. Die Untersuchungen der Proben können sich auf die Emission
direkt, beispielsweise auf die Emissionsquelle, oder indirekt, beispielsweise
auf die Betrachtung begleitender Nicht-Strahler oder nicht direkt
messbarer Strahler, beziehen. Die interessierenden Emissionen sind
insbesondere Gammastrahlen-Emissionen, jedoch können andere Emissions-Arten
zusätzlich
oder alternativ berücksichtigt
werden.
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Die
Emissions-Untersuchung ist insbesondere in Fällen der Beurteilung von Abfällen bedeutsam.
Bei einer gegebenen Abfall-Probe ist es wünschenswert, verschiedene Unbekannte
ermitteln zu können.
Die Unbekannten können
den Pegel, die Art, die Bestandteile, die Natur und die Verteilung
der Emissionen, der Emissionsquellen, begleitender Materialien oder
damit verbundener Faktoren oder mehrere davon umfassen, sind jedoch
nicht darauf beschränkt.
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Wenn
Messungen von in einer Probe enthaltenem radioaktivem Abfall unter
Verwendung von Verfahren nach dem Stand der Technik durchgeführt werden,
ist es notwendig, mehrere Annahmen zu machen, um ein lösbares System
zu erhalten. Eine derartige Annahme für bestimmte Korrekturverfahren
ist es, daß die
Materialien innerhalb eines Volumens oder Behälters homogen verteilt sind
und daß insbesondere
das Dichteprofil des Materials innerhalb des Behälters gleichmäßig ist.
Im Hinblick auf die verschiedenen angetroffenen Materialien und
die unterschiedliche Größe und Form
der Materialien, die den Abfall potentiell ausmachen, ist dies keine
richtig stichhaltige Annahme. Weitere Unterschiede ergeben sich
in der Praxis, da sich Materialien, beispielsweise während eines
Transports, absetzen oder sich im Laufe der Zeit bewegen.
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Einschlägige Korrektur-Verfahren
akzeptieren diese Annahme und sind folglich durch einen Fehlerbereich
eingeschränkt.
Aus Sicherheitsgründen
sollte der Pegel radioaktiver Quellen in einer Probe so genau wie möglich ermittelt
werden. Bei Sicherheits-Angelegenheiten erfordert es der Fehler,
daß der
Pegel bei dem Pegel des schlimmsten Falls angesiedelt wird. Als
Folge wird der Pegel radioaktiver Quellen häufig überschätzt, mit der Folge sowohl einer
Komplexität
der weiteren Handhabung oder Lagerung, als auch von Kostennachteilen.
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Die
vorliegende Erfindung trachtet danach, neben anderen Zielen ein
Verfahren zur Verfügung
zu stellen, bei welchem Schwankungen oder potentiellen Schwankungen
der Dichte besser Rechnung getragen wird. Die verbesserte Berücksichtigung
kann dazu verwendet werden, den Auswir kungen des Materials auf die
erfassten Emissionen Rechnung zu tragen.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung stellen wir ein Verfahren zur Untersuchung
von radioaktiven Quellen in einem an einem Untersuchungs-Meßort vorgesehenen
Materialvolumen zur Verfügung,
wobei das Materialvolumen eine Vielzahl von Proben umfaßt und das
Verfahren die Detektion eines Teils der von einer Probe stammenden
Emissionen umfaßt,
wobei sich der detektierte Teil auf einen detektierten Pegel bezieht
und der detektierte Pegel gemäß einem
Korrekturverfahren korrigiert wird, um einen korrigierten Pegel zu
ergeben, wobei das Verfahren für
eine oder mehrere andere Proben wiederholt wird und das Korrekturverfahren
für eine
oder mehrere der Proben die Bereitstellung eines Generators radioaktiver
Emissionen sowie die Detektion der radioaktiven Emissionen von dem
Generator mit am Untersuchungs-Meßort befindlicher Probe umfaßt, wobei
die Beziehung der mit der am Untersuchungs-Meßort befindlichen Probe detektierten
Emissionen zu denjenigen Emissionen, welche ohne die am Untersuchungs-Meßort befindliche
Probe detektiert würden,
eine Charakteristik der Probe bestimmt und die bestimmte Charakteristik
als Faktor bei dem Korrektur-Verfahren eingesetzt wird, welches
für diese
Probe verwendet wird, um den korrigierten Pegel zu erhalten.
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Das
Materialvolumen kann freistehend sein, es ist jedoch vorzugsweise
in einem Behälter
enthalten. Die Probe kann den Teil des Behälters umfassen, welcher mit
diesem Teil des Materialvolumens verbunden ist.
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Vorzugsweise
ist die Probe ein Abschnitt des Materialvolumens, welcher sich von
einer Seite des Volumens bis zur anderen erstreckt. Die Probe kann
ein Segment oder eine Scheibe durch ein Materialvolumen sein, vorzugsweise
ein Segment oder eine Scheibe, welche(s) sich in zwei Dimensionen
nach außen
bis an die Begrenzungen des Materialvolumens erstreckt. Vorzugsweise
ist die Probe horizontal durch das Materialvolumen genommen. Vorzugsweise
weist die Probe durch das Materialvolumen hindurch eine im wesentlichen gleiche
Dicke auf. Vorzugsweise ist die Dicke der Probe ihre Tiefe.
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Die
Probe kann der Reihe nach untersucht werden, beispielsweise von
einem Ende des Materialvolumens zum anderen.
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Vorzugsweise
ist der Emissions-Generator eine radioaktive Quelle, die außerhalb
von der von dem Behälter
und/oder dem verwendeten Materialvolumen eingenommenen Position
vorgesehen ist. Vorzugsweise ist der Generator gegenüber den
dafür gedachten
Detektoren vorgesehen.
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Die
Beziehung der mit der am Untersuchungs-Meßort befindlichen Probe detektierten
Emissionen zu den Emissionen, welche ohne die am Untersuchungs-Meßort befindliche
Probe detektiert würden,
kann das Verhältnis
der jeweiligen Zählraten
der Detektoren sein. Vorzugsweise wird die Zählrate der den Generator verlassenden
Emissionen in Abwesenheit der Probe ermittelt. Die Abwesenheit kann
ein Fehlen irgendeines Materialvolumens am Untersuchungs-Meßort bedeuten.
Die Beziehung kann auf dem Verhältnis
R/R0 basieren, wobei R die Rate ist, mit
welcher die Emissionen mit vorhandener Probe detektiert werden,
und R0 die Emissions-Rate ist, welche ohne
vorhandene Probe detektiert würde.
Vorzugsweise basiert die Beziehung auf und ist idealerweise gleich –ln(R/R0).
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Vorzugsweise
ist die ermittelte Charakteristik eine Funktion der Dichte der Probe
und vorzugsweise die Dichte der Probe selbst. Die Charakteristik
kann eine Funktion der effektiven Materialmenge in der Probe sein.
Die Charakteristik kann sich auf die effektive Materialmenge beziehen,
die bezogen auf eine oder mehrere andere Proben als in einer Probe
vorhanden ermittelt wird.
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Die
Ermittlung der Charakteristik einer, mehrerer oder aller Proben
kann auf der wechselseitigen Beziehung einer Vielzahl potentieller
Variablen basieren. Vorzugsweise umfassen die Variablen eine oder
mehrere und am bevorzugtesten alle der nachstehenden:
- i) die Beziehung der Emissionen, welche ohne anwesende Probe
detektiert würden,
zu den mit vorhandener Probe detektierten Emissionen, vorzugsweise
die Beziehung zwischen R und R0, wobei R
die Rate ist, mit welcher die Emissionen mit vorhandener Probe detektiert
werden, und R0 die Emissionsrate ist, welche ohne
vorhandene Probe detektiert würde;
- ii) die Abschwächungseffekte
der Probe, bevorzugter μ,
wobei μ der
Massenschwächungs-Koeffizient
ist;
- iii) der Weg der Emissionen durch die Probe hindurch, insbesondere
x, wobei x die Dicke der Probe (zwischen Quelle und Detektor) ist;
- iv) die Dichte der Probe.
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Vorzugsweise
basiert die Ermittlung der Charakteristik auf der Gleichung: R = R0exp(–μϱx)wobei
die Symbole die oben bezeichneten Bedeutungen haben.
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Vorzugsweise
sind x und/oder μ und
am bevorzugtesten beide unter den Untersuchungs-Bedingungen im wesentlichen
konstant. Vorzugsweise wird x durch feste Relativpositionen des
Generators, des Detektors und der Probe konstant gehalten (die Probe
kann sich drehen, ohne dies zu beeinflussen). Vorzugsweise ist μ abhängig von
der Energie der Generator-Emissionen im wesentlichen konstant. Es
kann eine Energie verwendet werden, die größer als 400 keV, vorzugsweise
größer als
1000 keV und idealerweise größer als
1300 keV ist. Vorzugsweise ist die Quelle dergestalt, wie sie in
der am 11. Januar 1999 eingereichten UK-Patentanmeldung Nr. 9900449.1
der British Nuclear Fuels PLC mit dem Aktenzeichen P17454 ausgeführt ist,
deren Inhalte unter Bezugnahme darauf hierin aufgenommensind. Insbesondere
können
wir ein Verfahren zur Untersuchung radioaktiver Quellen in einer
Probe zur Verfügung
stellen, wobei das Verfahren die Detektion eines Teils der von der
Probe stammenden Emissionen umfaßt und außerdem umfaßt: Die Bereitstellung eines
radioaktiven Generators, Leiten wenigstens eines Teils der Emissionen
des Generators in die Probe hinein und Detektieren wenigstens eines
Teils der die Probe verlassenden Emissionen vom Generator, wobei
die Emissionen des radioaktiven Generators sich aus wenigstens einer
Vielzahl von Emissions-Energien zusammensetzen und wenigstens zwei
dieser Energien detektiert werden.
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Vorzugsweise
sieht das Verfahren außerdem
vor, daß der
detektierte Teil der Quellen-Emissionen sich auf einen detektierten
Pegel für
die Quellen in einer Probe be zieht, wobei der detektierte Pegel
gemäß einem Korrektur-Verfahren
korrigiert wird, um einen korrigierten Pegel für die Quellen in einer Probe
zu ergeben, und das Verfahren für
eine oder mehrere andere Proben wiederholt wird.
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Vorzugsweise
verwendet das Korrektur-Verfahren bei der Ermittelung der Korrektur
gemessene Durchdringungswahrscheinlichkeiten. Die gemessenen Durchdringungswahrscheinlichkeiten
einer oder mehrerer, am bevorzugtesten aller, Energien können gemäß folgender
Gleichung bereitgestellt sein: Durchdr. Wahrsch.
= R/R0,wobei R die Rate der mit vorhandener
Probe detektierten Photonen und R0 die Photonen-Rate
ist, welche ohne vorhandene Probe detektiert würde.
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Vorzugsweise
wird die ermittelte Dichte als Faktor bei dem Korrektur-Verfahren
verwendet. Die bei dem Korrektur-Verfahren
verwendete Dichte kann eine gemittelte Dichte aus den Ermittlungen
oder eine gewichtete gemittelte Dichte aus den Ermittlungen sein.
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Vorzugsweise
wird der auf der Messung basierende Korrektur-Faktor zur Korrektur
von Energien der Quellen-Emission verwendet, die einer Generator-Energie
entsprechen. Zur Korrektur von Energien der Quellen-Emission, die
nicht einer Generator-Energie entsprechen, basiert der Korrektur-Faktor
auf der Extrapolation der auf den Messungen basierenden Korrektur-Faktoren.
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Der
Generator ist vorzugsweise ein einziges Isotop. Vorzugsweise erstrecken
sich die Emissions-Energien über
einen wesentlichen Abschnitt des von der Probe emittierten Energiebereichs.
Ein wesentlicher Abschnitt kann 50%, vorzugsweise 75%, bevorzugter
90% und idealerweise 100% des Energiebereichs der Probe umfassen.
Am bevorzugtesten von allen emittiert der Generator Energien, welche
den Bereich der von der Probe emittierten Energien einschließen. 152Eu ist ein besonders bevorzugter Generator.
Vorzugsweise werden wenigstens 5 Energien aus der Quelle detektiert
und verwendet, bevorzugter werden wenigstens 8 Energien detektiert
und verwendet.
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Vorzugsweise
hat der detektierte Teil der Generator-Emissionen die Probe durchdrungen. Vorzugsweise
ist der Generator auf der den Detektoren gegenüberliegenden Seite der Probe
vorgesehen, bevorzugter direkt gegenüber.
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Einer
oder mehrere der Detektoren für
die Quellen können
zur Detektion der Generator-Emissionen verwendet werden, und/oder
umgekehrt.
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Außerdem können wir
eine Vorrichtung zur Untersuchung radioaktiver Quellen in einer
Probe zur Verfügung
stellen, wobei die Vorrichtung umfaßt:
einen oder mehrere
Detektoren für
Emissionen aus den Quellen, wobei die Detektoren Signale erzeugen,
welche die detektierten Emissionen wiedergeben;
einen Untersuchungs-Meßort, in
welchen die Probe eingebracht wird;
Signal-Verarbeitungsmittel
zum In-Beziehung-Setzen der Detektor-Signale zu einer oder mehreren
Charakteristiken der Quellen;
einen von der Probe getrennten
Generator radioaktiver Emissionen; und
einen oder mehrere Detektoren
für die
Probe verlassende Emissionen von dem radioaktiven Generator;
wobei
die Emissionen des radioaktiven Generators sich aus wenigstens einer
Vielzahl von Energien zusammensetzen und wenigstens zwei aus der
Vielzahl der Energien detektiert werden.
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Bei
einem oder mehreren oder allen der Detektoren können die Quellen-Detektoren
und die Generator-Detektoren ein und derselbe sein.
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Vorzugsweise
ist die Materialmenge in einer Probe eine Funktion der Auswirkung
auf die Durchdringung von Generator-Emissionen durch diese Probe, wobei
die Gesamt-Materialmenge proportional zu den Auswirkungen aller
Proben ist und der Bruchteil des Gesamtmaterials in einer bestimmten
Probe eine Funktion, vorzugsweise ein Verhältnis, dieser Auswirkung der
Probe auf die Durchdringung zu der Summe aller Auswirkungen ist.
Die Auswirkung auf die Durchdringung einer Probe kann durch einen
Zahlenwert ausgedrückt werden,
wobei die Materialmenge in dieser Probe und/oder deren Masse definiert
ist als der Zahlenwert für diese
Probe geteilt durch die Summe der Zahlenwerte für alle Proben multipliziert
mit der Gesamtmasse. Auf diese Weise kann ein Dichtewert für jede Probe
aufgrund des bekannten Volumens der Probe erstellt werden.
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Vorzugsweise
wird die Materialmenge in einer Probe, Vs, proportional zu dem Verhältnis von
R zu R0 ge macht und basiert bevorzugter
auf und ist idealerweise gleich: –ln(R/R0).
Auf diese Weise ist die Gesamt-Materialmenge
in dem Materialvolumen proportional zur Summe jeder Probenmenge, ΣVs. Vorzugsweise
ist der Bruchteil des Materialvolumens in einer vorgegebenen Probe
Vs/ΣVs.
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Vorzugsweise
wird die Charakteristik auf der Grundlage einer Anzahl von Variablen
ermittelt, welche eine oder mehrere, idealerweise alle, der folgenden
umfassen:
- i) die Gesamtmasse des Materialvolumens,
M;
- ii) das Gesamtvolumen des Materialvolumens, V;
- iii) die Gesamtanzahl der Proben, welche das Materialvolumen
bilden, N;
- iv) die Materialmenge innerhalb einer vorgegebenen Probe, Vs;
- v) die Summe aller Werte, die proportional zu den Materialmengen
in den Probenvolumen sind, ΣVs;
- vi) die Dichte der Probe.
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Vorzugsweise
wird die Charakteristik auf der Grundlage der folgenden Gleichung
ermittelt: ϱ = (N·M/V)·(Vs/ΣVs).
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Vorzugsweise
wird die Charakteristik, und insbesondere die Dichte, zur Korrektur
des detektierten Pegels hin zu dem korrigierten Pegel verwendet,
beispielsweise durch etablierte sich anschließende Verfahren, wie die jenigen,
die in dem Los Alamos Lehrbuch, 2. Auflage, März 1991, ISBN0-16-032724-5
aufgeführt
sind.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der Erfindung stellen wir eine Vorrichtung zur Untersuchung
radioaktiver Quellen in einem Materialvolumen zur Verfügung, wobei
das Materialvolumen eine Vielzahl von Proben umfaßt und wobei
die Vorrichtung umfaßt:
einen
oder mehrere Detektoren für
Emissionen der Quellen, wobei die Detektoren Signale erzeugen, welche die
detektierten Emissionen anzeigen;
einen Untersuchungs-Meßort, in
den die Probe eingebracht wird;
Signal-Verarbeitungsmittel
zum In-Beziehung-Setzen der Detektorsignale zu einem detektierten
Pegel für
die Quellen;
Verarbeitungsmittel, welche ein Korrektur-Verfahren
zur Korrektur des detektierten Pegels für die Quellen zur Verfügung stellen,
um einen korrigierten Pegel zu ergeben;
wobei die Vorrichtung
außerdem
umfaßt:
einen
Generator für
radioaktive Emissionen, wobei wenigstens ein Teil der Emissionen
den Untersuchungs-Meßort
und unter Arbeitsbedingungen die Probe erreicht;
einen oder
mehrere Detektoren zur Detektion der Generator-Emissionen mit am
Untersuchungs-Meßort
befindlicher Probe;
Verarbeitungsmittel zur Bestimmung einer
Charakteristik der Probe auf der Grundlage der Beziehung von mit der
am Untersuchungs-Meßort
befindlichen Probe detektierten Emissionen zu Emissionen, welche
ohne Probe detektiert würden,
wobei die Charakteristik von den Verarbeitungsmitteln als Faktor
bei dem Korrektur-Verfahren eingesetzt wird, welches für diese
Probe verwendet wird, um den korrigierten Pegel zu erhalten.
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Die
Detektoren für
die Quellen-Emission und die Detektoren für die Generator-Emission können in
einem oder mehreren oder allen Fällen
die gleichen sein.
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Die
Signal-Verarbeitungsmittel und/oder die Verarbeitungsmittel für das Korrektur-Verfahren
und/oder die Verarbeitungsmittel für die ermittelte Charakteristik
können
ein und dieselben sein.
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Der
zweite Aspekt der Erfindung kann jede(s) der Merkmale, Wahlmöglichkeiten
und Möglichkeiten umfassen,
die beim ersten Aspekt der Erfindung erörtert wurden, einschließlich einer
Vorrichtung, die für
die Durchführung
der darin ausführlich
beschriebenen Verfahrens-Schritte geeignet ist.
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Der
erste und/oder zweite Aspekt der Erfindung kann außerdem jede(s)
der Merkmale, Wahlmöglichkeiten,
Möglichkeiten
und jeden der Schritte umfassen, welche nachstehend erläutert sind.
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Die
Quellen können
in ihrer Anordnung und/oder ihrer Art aus einer einzelnen oder aus
mehreren bestehen.
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Bei
den Quellen kann es sich um ein oder mehrere Isotope eines oder
mehrerer Elemente handeln. Die Quellen können Alpha- und/oder Beta-
und/oder Gamma-Strahler sein, sind jedoch vorzugsweise wenigstens
Gamma-Strahler.
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In
der Probe können
eine oder mehrere Quellen derselben Art und/oder verschiedener Arten
vorhanden sein. Die Quellen können
homogen verteilt oder, wie es üblicher
ist, ungleichmäßig verteilt
sein. Die Größe und/oder
Form und/oder Masse einer Quelle kann sich von der Größe und/oder
Form und/oder Masse einer anderen Quelle in der Probe unterscheiden,
seien sie von gleicher oder von unterschiedlicher Art.
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Die
Quellen können
mittels der Detektion einer oder mehrerer ihrer emittierten Energien
untersucht werden. Somit kann eine charakteristische Energie eines
Isotops detektiert werden.
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Die
Quellen können
direkt untersucht werden, beispielsweise tragen sie direkt zu dem
detektierten Pegel bei, und/oder die Quellen können indirekt untersucht werden,
beispielsweise tragen sie nicht direkt zu dem detektierten Pegel
bei, stehen jedoch mit Quellen im Zusammenhang, bei denen dies der
Fall ist.
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Die
Proben können
gasförmig
und/oder flüssig
und/oder fest sein. Die Proben können
ein oder mehrere nicht-emittierende
oder Nicht-Quellen-Materialien enthalten. Die Materialien können ein
Metall, wie Eisen, Stahl, Aluminium; Holz; Glas; Kunststoffe, wie
Polyethylen, PVC; und Flüssigkeiten,
wie Wasser, oder mehrere davon, enthalten.
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Vorzugsweise
umschließt
der Behälter
das Materialvolumen vollständig.
Der Behälter
kann aus Metall oder aus Beton oder aus einer Kombination derartiger
Materialien sein. Zylinder, wie gerade, zylindrische Fässer, stellen
einen besonders bevorzugten Behälter
dar.
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Die
Behälter
können
eine oder mehrere Standard-Größen haben.
Die Höhe
und/oder der Durchmesser der Behälter
kann standardmäßig sein.
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Vorzugsweise
wird nur einer der Behälter
zu einem Zeitpunkt in den Untersuchungs-Meßort eingebracht. Die Behälter können eingebracht
werden, indem sie entlang einer Oberfläche, vorzugsweise einer horizontalen
Oberfläche,
befördert
werden. Die Oberfläche
kann aus einer Vielzahl von Rollen gebildet sein oder eine Vielzahl
von Rollen umfassen. Vorzugsweise wird der Behälter aus dem Untersuchungs-Meßort auf
die gleiche Weise entfernt, wie er eingebracht wird.
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Der
Untersuchungs-Meßort
ist vorzugsweise in der Nähe
des oder der Emissions-Detektors oder -Detektoren vorgesehen. Der
Untersuchungs-Meßort
kann in der Nähe
einer oder mehrerer radioaktiver Quellen vorgesehen sein. Die Quellen
dienen vorzugsweise dazu, Strahlung durch die Probe hindurch zu
schicken. Idealerweise ist der Untersuchungs-Meßort zwischen dem Detektor
oder den Detektoren und der Transmissions-Quelle oder den Transmissions-Quellen
vorgesehen.
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Die
Probe, vorzugsweise der Behälter
dafür,
kann am Untersuchungs-Meßort
gedreht werden. Vorzugsweise bringt die Drehung unterschiedliche
Abschnitte der Probe in die Nähe
des Detektors oder der Detektoren und/oder der Transmissions-Quelle(n).
Die Drehung kann kontinuierlich oder schrittweise erfolgen. Die
Drehung kann bei 5 bis 25 U/min erfolgen.
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Vorzugsweise
wird die Probe und/oder das Materialvo lumen und/oder der Behälter am
Untersuchungs-Meßort
gewogen, beispielsweise durch die Drehscheibe, die zu deren Drehung
verwendet wird.
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Die
Probe, vorzugsweise der Behälter
dafür,
kann am Untersuchungs-Meßort
angehoben und/oder abgesenkt werden. Vorzugsweise bietet das Anheben
und/oder Absenken dem Detektor oder den Detektoren und/oder der
Transmissions-Quelle oder den Transmissions-Quellen verschiedene
Abschnitte der Probe. Das Anheben und/oder Absenken kann kontinuierlich
oder schrittweise erfolgen. Vorzugsweise werden Untersuchungen derart
ausgeführt,
daß die
Probe abgesenkt und angehoben wird.
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Die
Probe kann gedreht und/oder abgesenkt und/oder angehoben werden.
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Es
kann ein einziger Detektor verwendet werden. Vorzugsweise kann eine
Vielzahl von Detektoren, beispielsweise drei, verwendet werden.
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Die
Detektoren können
von der Art hochreinem Germaniums sein.
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Vorzugsweise
sind die Detektoren kollimiert, um ihr Gesichtsfeld auf dasjenige
Materialvolumen zu begrenzen, das die Probe als Ganzes bildet oder
von dem die Probe ein Teil ist. Wenn die Probe weniger als die Gesamtheit
des Materialvolumens ist, werden die Detektoren vorzugsweise so
kollimiert, daß ihr
Gesichtsfeld nur auf die Probe begrenzt ist. Die Probe ist vorzugsweise
eine Scheibe oder ein Segment der Gesamtheit. Die Segmente können von
gleicher Dicke sein.
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Vorzugsweise
wird der detektierte Pegel von einer passiven Zähl-Stufe erhalten. Vorzugsweise
werden die auf Transmission basierenden Untersuchungen vor und/oder
nach der passiven Zähl-Stufe
durchgeführt.
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Vorzugsweise
ist die oder sind die Transmissions-Quelle(n) gegenüber dem
oder den Detektor(en) vorgesehen. Vorzugsweise ist die gleiche Anzahl
von Transmissions-Quellen vorgesehen, wie Detektoren vorhanden sind.
Es ist insbesondere bevorzugt, daß die Transmissions-Quelle
gemäß der Art
der Transmissions-Quelle vorgesehen ist, die in der am 11. Januar
1999 eingereichten UK-Patentanmeldung Nr. 9900449.1 mit dem Aktenzeichen
P17454 der British Nuclear Fuels PLC beschrieben ist und wie es
oben erläutert
ist.
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Es
können
ein oder mehrere Oberflächen-Dosimeter
vorgesehen sein. Vorzugsweise sind die Oberflächen-Dosimeter derart konfiguriert,
daß gamma-emittierende
Quellen untersucht werden. Alpha- und/oder beta-emittierende Quellen
können
alternativ oder zusätzlich
untersucht werden.
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Verschiedene
Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nun lediglich beispielhaft unter Bezugnahme
auf die beigefügte
Zeichnung beschrieben. In dieser zeigen:
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1 schematisch
eine Vorrichtung, welche zur Ausführung der vorliegenden Erfindung
geeignet ist;
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2 die
Dichte-Messungen, die während
Scans einer Vorrichtung erhalten wurden, welche das Verfahren der
vorliegenden Erfindung an vier konstruierten, nominell homogenen
Materialien, einsetzt; und
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3 eine
Dichte-Messung, welche während
eines Scans einer Vorrichtung erhalten wurde, welche das Verfahren
der vorliegenden Erfindung an einem konstruierten, nicht-homogenen
Material einsetzt.
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Die
in 1 gezeigte Vorrichtung ist dazu geeignet, gamma-Emissions-Quellen
bei einer Vielzahl von Situationen und Materialien zu untersuchen.
Das System 1 ist insbesondere dazu konstruiert, dem Untersuchungs-Meßort 5 im
Zylinder 3 dargebotene Abfall-Proben zu untersuchen.
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Die
betrachteten Zylinder können
verschieden groß sein,
die Vorrichtung ist jedoch ohne weiteres dazu ausgestaltet, 100,
200 und 500 Liter-Zylinder zu berücksichtigen. Abfallmassen,
wie von 40 kg bis 550 kg, können
ohne weiteres aufgenommen werden.
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Die
Zylinder 3 können
mit einem Strichcode versehen sein, welcher mit einem Strichcode-Lesegerät am System 1 ausgelesen
werden kann, um erhaltene Ergebnisse dauerhaft diesem Zylinder 3 zuzuordnen.
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Das
System 1 weist einen Fördertisch 7 auf,
welcher aus einer großen
Anzahl paralleler Rollen 9 gebildet ist, auf welche die
Zylinder abgesenkt werden. Kräne,
Gabelstapler und andere Hub- und Manövrier-Mittel können zu
diesem Zweck verwendet werden.
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Der
Fördertisch 7 führt zu dem
Untersuchungs-Meßort 5 und
dann weiter weg von der anderen Seite zu einem Ablade-Standort 11,
von welchem die Zylinder 3 abgehoben werden. Diese Ausstattung
ermöglicht den
Durchlauf von Proben zur Untersuchung durch das System hindurch.
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Der
Zylinder 3 wird am Untersuchungs-Meßort 5 von einer Drehscheibe 13 getragen,
welche wiederum aus einer Anzahl paralleler Rollen 15 gebildet
ist, die an einem beweglichen Rahmen 17 angebracht sind. Der
Rahmen 17 kann unter Verwendung eines Motors (nicht dargestellt)
um eine vertikale Achse herum gedreht werden, um so den Zylinder 3 am
Untersuchungs-Meßort 5 um
seine Längsachse
herum zu drehen. Eine Drehgeschwindigkeit von 12 U/min ist bevorzugt,
es kann jedoch auch eine schrittweise Drehung durchgeführt werden.
Der Rahmen 17 kann außerdem
mit der Möglichkeit
ausgestattet sein, gegenüber
dem Niveau des umgebenden Fördertisches 7 unter
Verwendung elektrischer Antriebe, hydraulischer oder anderer Systeme (nicht
dargestellt) angehoben oder abgesenkt zu werden, um so die vertikale
Positionierung des Zylinders 3 innerhalb des Untersuchungs-Meßorts 5 einzustellen.
Die Absenk- und Dreh-Bewegungen können gleichzeitig ausgeführt werden.
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Die
Drehscheibe 13 und der Rahmen 17 sind derart konfiguriert,
daß sie
den Zylinder 3 wiegen, während er sich auf der Drehscheibe 13 befindet.
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Auf
beiden Seiten des Untersuchungs-Meßorts 5 befinden sich
Untersuchungsanordnungen 19, 21. Grundsätzlich dient
eine dieser Anordnungen, 19, als optionale Transmissions-Seite
und die andere, 21, als Detektions-/Empfangs-Seite für die Untersuchungen.
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Die
Detektions-/Empfangs-Seite 21 stellt einen oder mehrere
Detektoren 23 für
die betrachtete Emissionsart bereit. Die Detektoren 23 sind
unter Verwendung von Abschirmungen 25 kollimiert, um für jeden
Detektor 23 ein auf den Untersuchungs-Meßort 5 begrenztes
Gesichtsfeld zu ergeben. Durch die Verwendung von Kolli matoren mit
variabler Öffnung
(nicht dargestellt) wird der Bereich eines Radioaktivitäts-Pegels
für den Abfall,
der erfolgreich gehandhabt werden kann, erhöht. Das Gesichtsfeld ist im
wesentlichen derart ausgestaltet, daß es eine Scheibe durch diesen
Untersuchungs-Meßort 5 ist,
wobei die Scheibe im wesentlichen parallel zu der Drehscheibe 13 und/oder
senkrecht auf der Achse des zu betrachtenden Zylinders 3 verläuft.
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Für gamma-Strahlen
können
die Detektoren vom Germanium-Typ
sein, beispielsweise hochreine Germanium-Detektoren. LRGS- oder
HRGS-Detektoren können
verwendet werden, wobei für
HRGS-Detektoren eine elektrische Kühlung oder eine Kühlung mit
flüssigem
N2 vorgesehen ist.
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Die
Bereitstellung von mehr als einem Detektor, welche auf verschiedene
Gesichtsfelder kollimiert sind, ermöglicht es, eine größere Anzahl
von Messungen gleichzeitig aufzunehmen, was folglich den Durchsatz
des Systems erhöht.
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Die
Detektoren 23 überwachen
gamma-Strahlen, welche innerhalb ihres Gesichtsfelds in dem Zylinder 3 entstehen
und als Folge Zählraten
erzeugen. Im allgemeinen wird eine Zählzeit von weniger als 30 Minuten eingesetzt.
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Die
von den Detektoren erhaltenen Signale werden zu Verarbeitungs-Elektroniken 27 und
von da zu einer CPU 29 und einer Bedienungs-Anzeige 31 geführt. Eine
Steuerung und Eingaben durch Bedienungspersonal werden durch eine
Tastatur 33 erleichtert.
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Die
Verarbeitungs-Elektroniken 27 sind mit Funktionen zur Fehlerbehandlung
und Diagnostik-Einrichtungen ausgestattet, ebenso wie sie geeignete
Kalibrierungs-Funktionen zur Verfügung stellen.
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Die
Verarbeitung der Signale liefert eine detaillierte Information über die
Analyse des Abfall-Materials in dem Zylinder 3, die Isotopen-Zusammensetzung
des Abfalls. Weitere Details dieser Analysen werden nachstehend
erörtert.
Die Ergebnisse können
dazu verwendet werden, den Abfall gemäß den einschlägigen Entsorgungs-Kategorien
zu klassifizieren, einschließlich
solcher unterhalb eines Deminimus-Pegels, welcher als nicht-radioaktiv
bezeichnet werden kann. Diese Ergebnisse können als Identifikation von
Spaltprodukten, Aktivierungs-Produkten oder eines MGA-Codes ausgedrückt werden.
Die Ergebnisse können
außerdem
mit der "Fingerprint"-Technik kombiniert
werden, um nicht meßbare
Isotopen-Bestimmungen zu ergeben.
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Die
erhaltenen Ergebnisse können
unter Verwendung verschiedener potentieller Korrektur-Verfahren verbessert
werden. Eine Korrektur auf der Grundlage des Gewichts und/oder unterschiedlicher
Höchst-Absorption
und/oder der Verwendung einer Transmissions-Quelle kann verwendet
werden. Bei dieser Erfindung kann außerdem das neue Korrektur-Verfahren
verwendet werden, welches in der am 11. Januar 1999 eingereichten,
mit P17454 gekennzeichneten UK-Patentanmeldung desselben Anmelders
beschrieben ist, wobei Details dieser Verfahren unter Bezugnahme
darauf vollständig
hierin aufgenommen sind. Um insbesondere bestimmte Probleme anzusprechen,
setzt das Verfahren eine Multi-Energie-Quelle als Transmissions-Quelle für eine Proben-Untersuchung
ein. Die verwendeten Quellen sind sorgfältig daraufhin ausgewählt, daß sie Energien
zur Verfügung
stellen, die den wichtigen Teil des Spektrums einer Anzahl von üblicherweise
angetroffenen Abfall-Typen umspannen. Als Beispiel für das Quellen-Material
diene 152Eu. Die Absicht besteht darin,
eine Reihe von auf Transmission basierenden Untersuchungen zur Verfügung zu
stellen, welche die Emissionen von innerhalb der Probe selbst zusammenfassen.
Somit kann ein geeigneterer Korrektur-Faktor für die fragliche Probe und ihre
tatsächlichen
Emissions-Energien
berechnet werden, da die Abweichung solcher Energien von denjenigen
Energien, bei welchen die Transmissions-Effekte tatsächlich gemessen
werden und bekannt sind, signifikant verringert ist.
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Der
Gesamteffekt auf die Multi-Energie-Quelle ist derjenige, daß die Korrektur
genauer ist und der wahrscheinliche Fehler verringert wird.
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Die
tatsächliche
Korrektur wird aus den gemessenen Durchdringungswahrscheinlichkeiten
erhalten, welche bei den jeweiligen Energien die folgenden sind: Durchdr. Wahrsch. = R/R0 =
exp(–μϱx)wobei
R die Rate der detektierten Photonen ist, R0 die
Rate der von der Quelle emittierten Photonen ist, μ der Massenabsorptions-Koeffizient
ist, ϱ die Matrix-Dichte ist und x die Matrix-Dicke ist.
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Gemessene
Durchdringungswahrscheinlichkeiten für zwei unterschiedliche Proben
mit signifikant unterschiedlicher Zusammensetzung würden bei
den verschiedenen durch 152Eu gegebenen
Energien zu einer signifikanten Schwankung der Energie zwischen
den zwei Proben führen,
einer Schwankung, welche aus einer einzelnen Untersuchung unter
Verwendung einer Transmissions-Korrektur auf der Grundlage einer
einzigen Energie nicht in Erscheinung treten würde.
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Zwischen
der höheren
Anzahl von tatsächlich
gemessenen Werten, die durch das neue Verfahren zur Verfügung gestellt
wird, kann ein extrapolierter Wert verwendet werden.
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Außerdem macht
die höhere
Anzahl und der Bereich der gemessenen Werte diese Extrapolation
genauer.
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Darüber hinaus
kann das andere Korrektur-Verfahren der
GB 9900449.1 verwendet werden. Bei
diesem Verfahren wird angenommen, daß das die Probe bildende Material
aus drei oder mehreren Elementen in unbekannten Verhältnissen
gebildet ist. Die Durchdringungswahrscheinlichkeit bei der Energie
i ist die Summe der Exponential-Werte für jeden der Bestandteile, d.
h. für
j-Werte. Die Definition lautet:
Tnj =
exp(–jΣqjμij),wobei q
j die
effektive Matrix-Dicke des Materials j und μ
ij der
Massenabsorptions-Koeffizient des Materials j bei der Energie i
ist.
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Bei
der Bestimmung können
drei oder mehr Materialien verwendet werden, es wird jedoch bevorzugt, daß wenigstens
ein Bestandteil mit niedriger Ordnungszahl, einer mit mittlerer
Ordnungszahl und einer mit hoher Ordnungszahl verwendet wird (d.
h. Elemente mit niedrigem Z, mittlerem Z und hohem Z). Die Elemente können beispielsweise
Wasserstoff (niedrig), Aluminium (mittel) und Eisen (hoch) sein.
Es sei darauf hingewiesen, daß das
ausgewählte
Material kein Bestandteil der Probe sein muß, damit das Verfahren funktioniert.
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Unter
Verwendung dieser Formel können
Durchdringungswahrscheinlichkeiten berechnet werden, indem die qj-Werte variiert werden. Die Variationen
zielen darauf ab, die Summe der Restwerte aus einem Vergleich der
gemessenen und berechneten/angepassten Wahrscheinlichkeiten zu minimieren.
Die Anpassung kann ein linearer Ansatz der Methode der kleinsten
Quadrate (Matrix-Lösung)
oder ein Zyklus durch die möglichen
q-Werte sein. Sobald sie minimiert sind, wird ein Satz von qj-Werten erlangt, welcher dazu verwendet werden
kann, die Durchdringungswahrscheinlichkeit bei jeder gewünschten
Energie i genau zu berechnen.
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Praktisch
bestimmt das Verfahren ein bestimmtes Verhältnis jedes Kompositmaterials,
um die unbekannte elementare Zusammensetzung der Probe am besten
zu beschreiben. Das Ergebnis ist eine genaue Durchdringungswahrscheinlichkeit
bei jeder Energie und folglich eine vollständige Korrektur bei jeder Energie.
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Mittels
der Verwendung (einer) Transmissions-Quelle oder -Quellen 35 auf
der Transmissions-Seite 19 in Kombination mit einer schrittweisen
Drehung des Zylinders 3 können Untersuchungen der tomographischen
Art des Zylinders durchgeführt
werden, so daß Diagramme
der Dichteverteilung und der Radioaktivitäts-Verteilung für den Zylinder 3 erhalten
werden.
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Die
von einer Oberfläche
ausgehenden alpha- und/oder beta-Emissionen und am bevorzugtesten gamma-Emissionen
des Zylinders 3 können
auch unter Verwendung optionaler Dosimeter 37 gemessen
werden. Die Dosimeter sind normalerweise auf der Transmissions-Seite 19 nahe
der Oberfläche
des Zylinders 3 vorgesehen.
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Wie
oben erörtert
wurde, können
drei unterschiedliche bekannte Korrektur-Verfahren (von denen eines
von der oben erläuterten
verbesserten Art sein kann) eingesetzt werden. Die Grundprinzipien
und der Betrieb, die hinter jeder dieser bekannten Arten stehen,
werden nun erörtert.
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Eine
gewichtsbasierende Korrektur trachtet danach, den Abschwächungseffekten
des Materialvolumens Rechnung zu tragen, wobei die Quellen durch
einen Faktor daran beteiligt sind, welcher auf der Dichte des Materialvolumens
basiert. Die Gesamtmasse des gesamten Materialvolumens wird durch
das Gesamtvolumen des Materialvolumens, üblicher durch das Gesamtvolumen
des Behälters
für das
Volumen, geteilt, so daß sich
ein Gesamt-Dichtewert für
das gesamte Volumen/den gesamten Behälter ergibt. Dieser Einzelwert wird
dann bei der Korrektur der detektierten Zählung verwendet, um der Verringerung
Rechnung zu tragen, welche aufgrund der Abschwächung entsteht.
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Eine
Korrektur basierend auf einer differenziellen Höchstabsorption trachtet wiederum
danach, den Abschwächungseffekten
des Materials Rechnung zu tragen, jedoch über eine direktere Untersuchung
der Abschwächung.
Die Gamma-Emissionen aus einer Quelle, von der erwartet wird, daß sie in
dem Materialvolumen vorliegt, werden bei zwei charakteristischen
Energien betrachtet. Das Verhältnis
der Emissionen bei einer Energie zu den Emissionen bei der anderen
Energie ist ohne abschwächende
Materialien bekannt (beispielsweise 1:1 für Co-60) und dieses Grundverhältnis wird
mit dem tatsächlichen
Verhältnis,
das mit den Abschwächungseffekten
des vorhandenen Materialvolumens gemessen wird, verglichen, um einen
Faktor zu ergeben, welcher sich auf den Abschwächungs-Effekt bezieht und folglich
eine Korrektur ermöglicht.
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Eine
auf einer Transmissions-Quelle basierende Korrektur gibt es in verschiedenen
Formen, jedoch basiert jede im wesentlichen auf der Ermittlung von
Abschwächungs-Effekten
auf die Emissionen aus dem Inneren des Materialvolumens durch Messungen
der Abschwächung
von gamma-Emissionen, die von äußeren Quellen
stammen. Emissionen bei einer bekannten Energie von der Transmissions-Quelle
werden nach ihrem Durchgang durch das Volumen hindurch detektiert.
Das Verhältnis
der detektierten Emissionen bei vorhandenem Materialvolumen wird
mit den detektierten Emissionen verglichen, welche ohne das Material
auftreten würden.
Die Abschwächung
wird auf diesem Unterschied basierend korrigiert. Die Energie der
Transmissions-Quelle wird derart ausgewählt, daß sie dicht an der Energie
der Emissionen aus der Probe liegt, welche einer Korrektur bedarf.
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Während die
oben erörterten
Korrektur-Verfahren alle hilfreich bei der Zuordnung einer Anzahl
von Bereichen potentieller Fehler oder Schwankungen der Ergebnisse
sind, wird immer noch eine Anzahl von Annahmen zur Erreichung der
berechneten Ergebnisse aus der gemessen Information angewendet.
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Einer
der besonderen bedenklichen Bereiche ist die Annahme, daß das Dichteprofil
des Materials in einem betrachteten Behälter oder Zylinder gleichmäßig ist.
Dies soll ausdrücken,
daß die
Dichte des oberen Abschnitts des Zylinders die gleiche ist wie diejenige
der Mitte des Zylinders und die gleiche ist, wie diejenige am Boden
des Zylinders.
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Zweifellos
wird das Material, wie Abfall, welches in einen Behälter eingefüllt ist,
in vielen Fällen
während
des ganzen Füllungs-Vorgangs
nicht das Gleiche sein. Auch innerhalb der im wesentlichen gleichen
Art von Material tritt eine Schwankung auf, beispielsweise in der
Größe der Stücke und
folglich darin, wie sie innerhalb des Zylinders aneinander anliegen.
In vielen Fällen
werden unterschiedliche Materialien zu verschiedenen Zeiten beim
Befüllen
des Zylinders eingeführt,
wobei diese Materialien potentiell unterschiedliche Dichten aufweisen.
Zusätzlich
können
die Materialien unterschiedliche Eigenschaften haben, beispielsweise
werden Flüssigkeiten
dazu neigen, nach unten zu fließen
und den unteren Teil eines Zylinders vollständig einzunehmen, während sie
potentiell Freiräume
im oberen Teil des Zylinders zurücklassen.
Noch weitere Probleme treten im Fall von lediglich teilweise gefüllten Zylindern
auf, bei denen als Folge ein beträchtlicher Hohlraum im oberen
Teil des Zylinders vorliegt.
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Das
Verfahren nach dem Stand der Technik, den Zylinder zu wiegen und
das Gewicht durch das Volumen der fraglichen Standard-Zylindergröße zu teilen,
um einen einzigen Dichtewert zu ergeben, der für den gesamten Zylinder gemittelt
ist, ist zweifellos eine Quelle eines potentiellen Fehlers in allen
Fällen
und eines tatsächlichen
Fehlers in den überwiegenden
Fällen,
da man in der Praxis wahrscheinlich auf eine große Vielfalt von Schwankungen
im Dichteprofil trifft.
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Das
Korrektur-Verfahren der vorliegenden Erfindung zielt darauf ab,
Gewichts-Messungen des Zylinders mit auf Transmission basierenden
Messungen für
den Zylinder auf sinnvolle Weise zu kombinieren, um den Punkt einer
genauen Korrektur anzusprechen.
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Das
Verfahren basiert auf einer Betrachtung des Inhalts des Zylinders
als Anzahl verschiedener Teile, beispielsweise als horizontale Segmente
durch den Zylinder, wobei jedes der Segmente hinsichtlich seines Dichte-Werts
von den anderen getrennt behandelt wird. Die Fehler, auf die oben
Bezug genommen wurde, werden im wesentlichen beseitigt, indem der
Zylinder als Anzahl von Teilen mit potentiell unterschiedlicher Dichte
behandelt wird. Diese Unterteilung des Zylinders in Segmente und
die Zuweisung eines Dichte-Werts zu jedem Segment kann nicht allein
auf der Grundlage des Gewichts des Zylinders erfolgen.
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Um
das Ziel zu erreichen, beurteilt das Verfahren die Materialmenge
in einem vorgegebenen Segment mittels Untersuchungen, welche auf
einer Transmissions-Quelle basieren.
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Wenn
R0 die Rate ist, mit der Photonen von einer äußeren Quelle
in Abwesenheit des Zylinders detektiert werden, und R die Rate der
Detektion dieser Photonen bei anwesendem Zylinder ist, dann ist: R = R0exp(–μϱx),wobei μ der Massenschwächungskoeffizient
ist, ϱ die Dichte der Probe ist und x die Dicke der Matrix
ist.
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Bei
jedem vorgegebenen Zylinder wird x konstant sein, da dies die Weglänge durch
den Zylinder hindurch ist (beispielsweise 56 cm bei einem 200 Liter-Zylinder).
Bei hohen Gamma-Energien, z. B. größer als 400 keV, kann μ ebenfalls
als effektiv konstant betrachtet werden. Eine experimentelle Demonstration
dafür wird
unten geliefert. Tatsächlich
machen diese zutreffenden Annahmen ϱ proportional zu –ln(R/R0).
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Für ein gegebenes
Segment oder eine gegebene Scheibe, s, durch den Zylinder hindurch
wird der Materialmenge in dieser Scheibe, Vs,
der Wert –ln(R/R0) zugeordnet. Die Gesamtmenge von in dem
Zylinder vorhandenem Material ist somit als proportional zu ΣVs definiert; die Summe gilt für alle Scheiben
des Zylinders.
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Dieser
Definition folgend ergibt sich der Bruchteil des Gesamt-Materialvolumens
in einer gegebenen Scheibe, s1, zu Vs1/ΣVs. Da die Gesamtmasse des Zylinders bekannt
ist (durch Wiegen), da das Gesamtvolumen des Zylinders bekannt ist
(durch Messen oder auf Grund einer Standardgröße) und da die Anzahl der Segmente,
in die der Zylinder unterteilt wurde, bekannt ist (durch die Steuerung
der Analyse), ist die Dichte definiert als: ϱ =
(N·M/V)·(Vs/ΣVs).
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Die
Bereitstellung einer genaueren, für jede Scheibe spezifischen
Dichte-Information ermöglicht
eine genauere Abschwächungs-Korrektur
für diese
Scheibe und folglich eine größere Gesamt-Genauigkeit.
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Das
oben ausgeführte
Verfahren wurde experimentell in zwei voneinander getrennten Versuchsreihen geprüft.
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Bei
der ersten Reihe wurde eine Reihe von homogenen Zylindern in Position
auf der Drehscheibe des Typs von Vorrichtung gescannt, die oben
unter Bezugnahme auf 1 beschrieben ist. Der Scan
wurde in 12 Segmenten durchgeführt,
in jedem Fall wurde der Zylinder auf einer Tragscheibe dargeboten,
welche praktisch dem Segment 11 gleichgesetzt war, wobei das Segment
12 der Drehscheibe selbst gleichgesetzt war und das erste Segment
oberhalb der Oberseite des Zylinders war.
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Die
Ergebnisse aus dieser Versuchsreihe für einen Beton, einen Hülsen, einen
PVC und einen Papier aufnehmenden Zylinder sind in 2 gezeigt.
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Die
Ergebnisse zeigen deutlich die Veränderung in der ermittelten
Dichte, bevor der Zylinder erreicht wird, Segment 1, wenn die Scheibe
erreicht wird, Segment 10, und wenn die Drehscheibe erreicht wird,
Segment 11.
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Wichtiger
noch zeigen die Messungen, daß der
PVC-Zylinder nicht so homogen ist, wie gedacht.
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Tabelle
1 faßt
die Dichtemessungen, die aus einer Annahme eines homogenen Materials
hergeleitet sind, und diejenigen, welche durch das auf Transmissions-/Gewichts-Korrektur
basierende Verfahren berechnet sind, zusammen. Für alle Materialdichten wurde
eine gute Übereinstimmung
erreicht.
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Das
Vermögen
des Verfahrens, die Schwankungen der Dichte aufzunehmen, wird aus
der zweiten Versuchsreihe noch ersichtlicher. Die Ergebnisse aus
diesen Versuchen sind in 3 bezogen auf einen bewußt nicht-homogenen
Zylinder gezeigt. Der Zylinder wurde von unten nach oben aus Schotter
(größte Dichte),
aus Papier und aus PVC (geringste Dichte) konstruiert und oben mit
Wasserflaschen (mittlere Dichte) abgeschlossen.
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Die
Figur zeigt deutlich, daß das
Verfahren wiederum jede dieser Dichten erkennt.
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Die
genaueren Dichte-Messungen können
dazu verwendet werden, die Verarbeitung der Ergebnisse der Detektoren
zu korrigieren, so daß sich
eine bessere Auflösung
des Pegels des radioaktiven Materials innerhalb des Abfalls ergibt.
Die Dichtemessungen könnten
zusätzlich
oder alternativ bei den anderen Korrekturverfahren verwendet werden,
um diese ebenfalls zu verbessern.
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Wenn
eine auf Transmissions/Gewicht basierende Korrektur dieser Art durchgeführt wird,
ist die Auswahl einer geeigneten Transmissions-Quelle wichtig. Insbesondere
ist eine Transmissions-Quelle der Art geeignet, die in der am selben
Tag wie diese Stammanmeldung unter dem Aktenzeichen P17454 angemeldeten und
oben erörterten
UK-Patentanmeldung 9900449.1 der British Nuclear Fuels beschrieben
ist, und der Inhalt dieser Anmeldung wird in diesem Zusammenhang
hierin aufgenommen.
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Im
allgemeinen sollte die Quelle derart ausgewählt werden, daß sie eine
hohe Gamma-Eindringenergie hat (beispielsweise im Bereich von 1000
bis 2000 keV) und vorzugsweise einen hohen Zerfallsanteil hat. Die
Verwendung von Quellen solcher Energieniveaus stellt sicher, daß die Annahme,
wonach μ konstant
ist, als eine zutreffende besteht.
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Das
Fehlen von Schwankungen von μ bei
verschiedenen Materialien ist in Tabelle 2 bei einer Energie von
annähernd
1500 keV gezeigt. Tabelle
2
| MATERIAL | μ (g·cm–2) |
| Eisen | 5,02E-2 |
| Blei | 5,27E-2 |
| Magnesium | 5,29E-2 |
| Sand | 5,35E-2 |
| PVC | 5,49E-2 |
| Wasser | 5,94E-2 |
| Polyethylen | 6,11E-2 |
| DURCHSCHNITT | 5,50E-2 |
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Die
Eindringungsvermögen
der Transmissions-Quelle ist ebenfalls wichtig, da dies ein limitierender Faktor
für den
Dichtebereich ist, der durch das vorliegende Verfahren berücksichtigt
werden kann.
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Tabelle
3 zeigt den Bruchteil von Photonen, welche einen Zylinder mit 56
cm Durchmesser durchdringen werden, wobei μ = 5,25E-2 g·cm–2,
für verschiedene
Material-Dichten
zwischen 0 und 3,0 g·cm–3.
Außerdem
ist die Zählrate
für den
Detektor und der verbundene Genauigkeitsgrad für eine Analyse mit 15 Minuten pro
Durchgang bei 12 Segmenten gezeigt (d. h. 75 Sekunden pro Segment).
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Basierend
auf dieser Quelle mit etwa 1500 keV können Dichten bis zu 2,5 g·cm–3 (oberhalb
des oberen Pegels der meisten Proben, auf welche man in der Praxis
trifft) erfolgreich angesprochen werden. Ein erhöhtes Durchdringungsvermögen und
erhöhte
Zähl-Zeiten
können
den Dichte-Pegel noch weiter anheben.
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Wie
oben demonstriert ist, bietet das Verfahren eine verbesserte Leistung
und Genauigkeit der Ergebnisse, während es bei einer großen Vielzahl
von Abfall-Arten anwendbar ist, was teilweise gefüllte Zylinder
und die härtesten
Abfälle,
die normalerweise angetroffen werden, solche hoher Dichte, umfaßt.
