FR2493994A1 - DEVICE FOR MEASURING NEUTRONIC FLOW IN A NUCLEAR REACTOR - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention concerne un dispositif de mesure de flux neutronique dans un reacteur nucleaire. The invention relates to a device for measuring neutron flux in a nuclear reactor.
On connatt des dispositifs de mesure de flux neutronique du type detecteur de neutrons auto-alimenté également appelés "collectrons", comportant une electrode émettrice en matériau absorbant les neutrons produisant des électrons sous l'effet du bombardement neutronique et/ou du rayonnement < ainsi qu'une electrode collectrice transparente aux neutrons ou absorbant faiblement les neutrons qui recueille les électrons émis par l'électrode emettrice. There are known neutron flux measuring devices of the self-powered neutron detector type also called "collectrons", comprising an emitting electrode made of neutron absorbing material producing electrons under the effect of neutron bombardment and / or radiation <as well as '' a collecting electrode transparent to neutrons or weakly absorbing neutrons which collects the electrons emitted by the emitting electrode.
Ent-re ces deux électrodes on dispose un moyen de mesure du courant électrique qui permet de réaliser une mesure indirecte du flux neutronique, par mesure du courant d'électrons circulant entre l'électrode émettrice et l'électrode collectrice. Between these two electrodes, there is a means of measuring the electric current which makes it possible to carry out an indirect measurement of the neutron flux, by measuring the current of electrons flowing between the emitting electrode and the collecting electrode.
Ces detecteurs ou collectrons sont en général constitués par une enveloppe extérieure métallique perméable aux neutrons servant d'electrode collectrice et par une électrode centrale émettrice en un matériau susceptible d'émettre des rayonnements 0 (ou des électrons de conversion par absorption de rayonnements g ),par désintégration des produits d'activation créés par l'absorption des neutrons. These detectors or collectrons are generally constituted by a metallic outer shell permeable to neutrons serving as a collecting electrode and by a central emitting electrode made of a material capable of emitting 0 radiation (or conversion electrons by absorption of g radiation), by disintegration of the activation products created by the absorption of neutrons.
Le moyen de mesure du courant d'électrons entre les deux électrodes est généralement un micro-ampéremètre intercalé sur un circuit de mesure disposé entre les deux électrodes. The means for measuring the electron current between the two electrodes is generally a micro-ammeter interposed on a measurement circuit arranged between the two electrodes.
Suivant la nature du matériau constituant l'émetteur, on peut avoir affaire à des collectrons du type instantané ou à des collectrons du type à retard. Depending on the nature of the material constituting the emitter, we can deal with instant type collectrons or with delay type collectrons.
Dans le cas des collectrons du type instantané, les électrodes émettri ces sont constituées par un matériau tel que le cobalt ou le cadmium alors que dans le cas des collecteurs à retard, les électrodes sont constituées par un matériau tel que le platine, le vanadium, le rhodium ou l'argent. In the case of instant type collectrons, the emitted electrodes are made of a material such as cobalt or cadmium whereas in the case of delay collectors, the electrodes are made of a material such as platinum, vanadium, rhodium or silver.
Les collectrons du type instantané ont un temps de réponse très court (inférieur à une seconde) et sont surtout utilisés pour les mesures de flux neutroniqueeffectuées dans le cadre des contrôles de sécurité. Ces détecteurs n'ont pas une grande précision, si bien qu'on utilise des col
lectrons du type à retard lorsqu'on veut effectuer des tracés de flux neutronique demandant des mesures d'une bonne précision. Les collectrons du type à retard ont un temps de réponse de l'ordre d'une minute.Instantaneous collectrons have a very short response time (less than a second) and are mainly used for neutron flux measurements carried out as part of security checks. These detectors do not have a high accuracy, so we use collars
Delay type lectrons when we want to make neutron flux plots requiring measurements of good accuracy. The delay type collectrons have a response time of the order of one minute.
On a proposé diverses améliorations pour étendre les possibilités d'application des collectrons, en particulier des collectrons du type instantané. Various improvements have been proposed to extend the possibilities of applying collectrons, in particular instantaneous collectrons.
On a par exemple proposé dans le brevet français 2.236.192 d'entourer ltélectrode émettrice d'une gaine de platine, ce qui permet de supprimer les rayonnements n defaible énergie et d'accroStre en conséquence la précision de la mesure
On a également proposé, dans le brevet Français 2.175.325, d'utili- ser une électrode émettrice tubulaire allongée associée à plusieurs elé ments séparés constituant l'électrode collectrice et répartis suivant la longueur de l'électrode émettrice.For example, it has been proposed in French patent 2,236,192 to surround the emitting electrode with a platinum sheath, which makes it possible to eliminate radiation with low energy and consequently increase the accuracy of the measurement.
It has also been proposed, in French patent 2,175,325, to use an elongated tubular emitting electrode associated with several separate elements constituting the collecting electrode and distributed along the length of the emitting electrode.
Un tel dispositif permet d'améliorer 1a précision de la mesure de la distribution axiale de puissance dans le coeur d'un réacteur nucléaire. Such a device improves the accuracy of the measurement of the axial power distribution in the core of a nuclear reactor.
Ges dispositifs ne permettent cependant pas d'améliorer de façon importante la sensibilité et la précision de la mesure, à moins qu'on ac- cepte un encombrement important, ce qui n'est pas possible dans le cas des mesures de flux neutronique dans le coeur du réacteur puisque les dispositifs de mesure sont introduits dans les tubes de guidage de l'instru- mentation des assemblages constituant le coeur du réacteur. These devices do not, however, make it possible to significantly improve the sensitivity and the accuracy of the measurement, unless a large bulk is accepted, which is not possible in the case of neutron flux measurements in the reactor core since the measurement devices are introduced into the instrumentation guide tubes of the assemblies constituting the reactor core.
Le but de l'invention est donc de proposer un dispositif de mesure du flux neutronique dans un réacteur nucléaire constitué par une électrode émettrice en matériau absorbant les neutrons et produisant des élec trons sous l'effet du bombardement neutronique et/ou du rayonnement < et une électrode collectrice transparente aux neutrons recueillant les électrons émis, entre lesquelles on dispose un moyen de mesure du courant d'électrons, ce dispositif devant permettre des mesures d'une très grande précision et avec une très bonne sensibilité tout en étant d'un encombrement réduit pour permettre son utilisation dans les tubes de guidage de l'instrumentation des assemblages constituant le coeur du réacteur nucléaire. The object of the invention is therefore to propose a device for measuring the neutron flux in a nuclear reactor constituted by an emitting electrode made of a material absorbing the neutrons and producing electrons under the effect of the neutron bombardment and / or of the radiation <and a collecting electrode transparent to neutrons collecting the emitted electrons, between which there is a means for measuring the electron current, this device having to allow measurements of a very high precision and with a very good sensitivity while being of a bulk reduced to allow its use in the instrumentation guide tubes of the assemblies constituting the core of the nuclear reactor.
Dans ce but, l'électrode émettrice est constituée par un ensemble d'éléments tubulaires coaxiaux de même longueur solidaires, à l'une de leurs extrémités, d'un disque perpendiculaire à l'axe commun des éléments tubulaires, lui-mrne solidaire d'un tube de plus grande longueur que les éléments tubulaires, coaxial à ces éléments et disposé à la partie centrale de l'électrode émettrice et l'électrode collectrice est constituée
par un ensemble d'éléments tubulaires de mime longueur ayant pour axe
l'axe de l'électrode émettrice, intercalés chacun entre deux éléments
tubulaires del'électrode émettrice et reliés à l'une de leurs extrémités
disposée à l'extérieur de l'électrode émettrice, à une face plane d'une enveloppe externe fermée entourant complètement l'électrode émettrice et
traversée sans contact électrique suivant la face de l'enveloppe externe
sur laquelle sont fixés les éléments tubulaires et suivant une face paral
lèle par letube de grandelongueur à l'intérieur duquel passent des con
ducteursélectriques reliés respectivement à l'électrode émettrice et à
l'électrode conductrice ainsi qu'au moyen de mesure du courant d'électrons.For this purpose, the emitting electrode is constituted by a set of coaxial tubular elements of the same length secured, at one of their ends, to a disc perpendicular to the common axis of the tubular elements, itself secured to '' a tube of greater length than the tubular elements, coaxial with these elements and disposed at the central part of the emitting electrode and the collecting electrode is constituted
by a set of tubular elements of the same length having for axis
the axis of the emitting electrode, each inserted between two elements
tubes of the emitting electrode and connected at one of their ends
disposed outside the emitting electrode, on a flat face of a closed external envelope completely surrounding the emitting electrode and
crossing without electrical contact along the face of the outer casing
on which the tubular elements are fixed and along a parallel face
led by the tube of great length inside which pass cones
electrical conductors connected respectively to the emitting electrode and to
the conductive electrode as well as by means of measurement of the electron current.
Afin de bien faire comprendre l'invention on va maintenant décrire,
à titre d'exemple non limitatif, en se référant aux figures jointes en
annexe, un dispositif de mesure suivant l'invention et un mode d'utilisa
tion de ce dispositif de mesure dans le coeur d'un réacteur nucléaire.In order to clearly understand the invention, we will now describe,
by way of nonlimiting example, with reference to the figures appended in
annex, a measuring device according to the invention and a mode of use
tion of this measuring device in the core of a nuclear reactor.
La figure 1 représente, dans une vue en coupe par un plan verti
cal de symétrie, le dispositif de mesure du flux neutronique.Figure 1 shows, in a sectional view through a vertical plane
cal de symmetrie, the neutron flux measuring device.
La figure 2 représente la disposition d'un ensemble de dispositifs
dans le coeur du réacteur nucléaire, pour la mesure de flux neutroniques
dans ce coeur.Figure 2 shows the arrangement of a set of devices
in the nuclear reactor core, for the measurement of neutron fluxes
in this heart.
Sur la figure 1 on voit un dispositif de mesure constitué par une
électrode émettrice 1 et par une électrode collectrice 2. Les deux élec
trodes émettrice et collectrice sont symétriques de révolution autour d'un
même axe ZZ'.In Figure 1 we see a measuring device consisting of a
emitting electrode 1 and by a collecting electrode 2. Both elec
emitting and collecting trodes are symmetrical of revolution around a
same axis ZZ '.
L'électrode émettrice 1 est constituée par un ensemble de quatre
éléments tubulaires de meme longueur 4 disposés coaxialement et reliés à
l'une de leurs extrémités à un disque 5 perpendiculaire à l'axe ZZ' comx
mun à l'ensemble des éléments tubulaires 4.The emitting electrode 1 is constituted by a set of four
tubular elements of the same length 4 arranged coaxially and connected to
one of their ends to a disc 5 perpendicular to the axis ZZ 'comx
fitted to all tubular elements 4.
Le disque 5 est lui-même rendu solidaire d'un tube de grande lon
gueur 6 dont les extrémités sont saillantes par rapport au disque 5 d'une
part et par rapport aux extrémités des éléments tubulaires 4 non reliés
au disque 5 par ailleurs.The disc 5 is itself made integral with a large lon tube
gueur 6 whose ends are projecting from the disc 5 of a
part and relative to the ends of the tubular elements 4 not connected
to disc 5 by the way.
L'ensemble des éléments tubulaires 4 et le disque 5 sont réalisés
en un matériau tel que le cobalt ou le cadmium, généralement utilisé pour
la fabrication des électrodes émettrices des collectrons du type instan
tané.All the tubular elements 4 and the disc 5 are produced
in a material such as cobalt or cadmium, generally used for
the manufacture of emitter electrodes for collectors of the instan type
tanned.
Ces éléments sont reliés entre eux par soudage et le disque 5 est
lui-mne relié au tube 6 constituant le support de l'électrode émettrice
solidaires
qui est donc entièrement formée d'éléments tubulaires coaxiaux Aes uns des autres.These elements are connected together by welding and the disc 5 is
itself connected to the tube 6 constituting the support of the emitting electrode
united
which is therefore entirely formed of tubular coaxial elements Aes from each other.
Le tube 6 constituant la partie centrale de l'électrode émettrice et servant de support à cette électrode est réalisé en un matériau transparent ou partiellement transparent aux neutrons tel que l'acier inoxydable ou un alliage de nickel. The tube 6 constituting the central part of the emitting electrode and serving as a support for this electrode is made of a material which is transparent or partially transparent to neutrons such as stainless steel or a nickel alloy.
L'électrode collectrice 2 est constituée par un ensemble d'éléments tubulaires qui sont approximativement de meme longueur comme les éléments tubulaires de l'électrode émettrice 1, reliés à l'une de leurs extrémités à la surface interne d'un disque 9 constituant lui-mêae le fond d'une enveloppe cylindrique fermée 10 entourant complètement les éléments 4 et 5 de l'électrode émettrice. The collecting electrode 2 is constituted by a set of tubular elements which are approximately the same length as the tubular elements of the emitting electrode 1, connected at one of their ends to the internal surface of a disc 9 constituting it - the bottom of a closed cylindrical envelope 10 completely surrounding the elements 4 and 5 of the emitting electrode.
L'enveloppe 10 comporte une partie tubulaire d'axe ZZ' et deux faces plates parallèles en forme de disque 9 et 11. The casing 10 comprises a tubular part with an axis ZZ 'and two parallel flat faces in the form of a disc 9 and 11.
Les éléments tubulaires 4 et 8 sont disposés les uns par rapport aux autres de façon que chacun des éléments 8 soit disposé entre deux éléments 4 successifs, l'élément 8a disposé à la partie centrale de llélec- trode collectrice étant cependant placé entre le tube 6 et le premier élément tubulaire 4a. The tubular elements 4 and 8 are arranged with respect to each other so that each of the elements 8 is arranged between two successive elements 4, the element 8a disposed at the central part of the collecting electrode being however placed between the tube 6 and the first tubular element 4a.
D'autre part, l'enveloppe 10 entoure complètement l'élément tubulaire 4d disposé le plus à l'extérieur sur électrode émettrice. On the other hand, the casing 10 completely surrounds the tubular element 4d placed outermost on the emitting electrode.
Les disques 9 et Il del'enveloppe 10 sont d'autre paiteeouvertures 13 et 14 à leur partie centrale pour permettre le passage du tube support 6 de l'électrode émettrice. The disks 9 and 11 of the envelope 10 are other openings 13 and 14 at their central part to allow the passage of the support tube 6 of the emitting electrode.
Deux bagues en matériau isolant 15 et 16 permettent d'isoler électriquement le tube 6 par rapport à l'enceinte 10 ctest à dire l'électrode émettrice par rapport à l'électrode collectrice. Two rings of insulating material 15 and 16 make it possible to electrically isolate the tube 6 with respect to the enclosure 10, that is to say the emitting electrode with respect to the collecting electrode.
L'ensemble des éléments 8 et l'enveloppe 10 constituant l'électrode collectrice sont réalisés en acier inoxydable ou en alliage de nickel. All of the elements 8 and the casing 10 constituting the collecting electrode are made of stainless steel or a nickel alloy.
Le volume intérieur de l'enveloppe 10, à l'extérieur du tube 6, est entièrement rempli par un matériau diélectrique tel que l'alumine. The interior volume of the envelope 10, outside the tube 6, is completely filled with a dielectric material such as alumina.
Ce matériau isolant remplit en particulier l'espace compris entre chacune des surfaces cylindriques de l'électrode émettrice et chacune des surfaces cylindriques de l'électrode collectrice disposée en vis-à-vis. This insulating material fills in particular the space between each of the cylindrical surfaces of the emitting electrode and each of the cylindrical surfaces of the collecting electrode disposed opposite.
pour la construction du dispositif de mesure représenté à la figure 1, on peut assembler séparément l'électrode émettrice et l'électrode collectrice, la plaque 11 constituant la partie supérieure de l'enveloppe 10 étant toutefois réalisée séparément et non assemblée à l'enveloppe 10 avant llassemblage final. for the construction of the measuring device shown in FIG. 1, the emitting electrode and the collecting electrode can be assembled separately, the plate 11 constituting the upper part of the envelope 10 being however produced separately and not assembled to the envelope 10 before final assembly.
Cet assemblage est réalisé par introduction des éléments tubulaires 4 dans les espaces correspondants entre les éléments tubulaires 8, les extrémités de ces éléments tubulaires reliées aux disques 5 et 9 respectivement restant à l'extérieur de la zone où les éléments tubulaires sont mis en concordance. This assembly is carried out by introduction of the tubular elements 4 into the corresponding spaces between the tubular elements 8, the ends of these tubular elements connected to the disks 5 and 9 respectively remaining outside the area where the tubular elements are brought into concordance.
Ceci est réalisé en mettant en place le tube 6 dans le logement réservé par le joint 15 à l'intérieur du trou 13 ménagé dans la plaque 9. This is achieved by placing the tube 6 in the housing reserved by the seal 15 inside the hole 13 formed in the plate 9.
On complète alors le dispositif en plaçant le disque 11 muni du joint isolant 16 autour du tube 6 et en soudant la plaque 11 sur l'enveloppe 10. The device is then completed by placing the disc 11 provided with the insulating seal 16 around the tube 6 and by welding the plate 11 to the casing 10.
Un conducteur électrique 18 est relié à l'électrode émettrice 1 cependant qu'un conducteur électrique 19 est relié à l'électrode collectrice 2. Les deux conducteurs électriques 18 et 19 passent à l'intérieur du tube 6 pour ressortir du dispositif de mesure à l'une des extrémités de ce tube 6. An electrical conductor 18 is connected to the emitting electrode 1, however an electrical conductor 19 is connected to the collector electrode 2. The two electrical conductors 18 and 19 pass inside the tube 6 to exit from the measuring device at one end of this tube 6.
Les conducteurs 18 et 19 sont reliés à un circuit électrique comportant un dispositif de mesure du courant électrique de grande sensibilité qui permet une mesure indirecte du flux neutronique lorsque le dispositif de mesure est soumis à un bombardement neutronique atteignant l'électrode émettrice 1 à travers l'enveloppe transparente aux neutrons 10. The conductors 18 and 19 are connected to an electrical circuit comprising a device for measuring the electric current of high sensitivity which allows an indirect measurement of the neutron flux when the measurement device is subjected to a neutron bombardment reaching the emitting electrode 1 through the envelope transparent to neutrons 10.
Sur la figure 2, on voit la disposition d'un ensemble de détecteurs 20a, 20b, 20c, ... 20n sur un tube central commun 21, l'ensemble des conducteurs électriques de mesure ressortant à l'extrémité inférieure du tube 21 pour être reliés à un ensemble de mesure des courants électriques circulant entre les électrodes de chacun des détecteurs. In FIG. 2, we can see the arrangement of a set of detectors 20a, 20b, 20c, ... 20n on a common central tube 21, all of the electrical measurement conductors coming out at the lower end of the tube 21 for be connected to an assembly for measuring the electric currents flowing between the electrodes of each of the detectors.
Ces différents conducteurs peuvent être reliés aux différents conducteurs d'un câble de mesure ou constituer eux-mnes les différents conducteurs de ce câble de mesure 23. These different conductors can be connected to the different conductors of a measurement cable or themselves constitute the different conductors of this measurement cable 23.
Si l'ensemble représenté à la figure 2 est introduit dans un tube de guidage de l'instrumentation suivant la hauteur du coeur d'un réacteur, on peut déterminer de façon rapide et précise, la distribution axiale du flux neutronique dans le coeur. If the assembly represented in FIG. 2 is introduced into a tube for guiding the instrumentation along the height of the core of a reactor, it is possible to determine quickly and precisely, the axial distribution of the neutron flux in the core.
Au lieu d'un ensemble de détecteurs disposés sur un mime tube central comme représenté à la figure 2, on pourrait également utiliser un seul détecteur introduit dans un tube-guide d'instrumentation mobile pour son déplacement à l'intérieur du coeur dans la direction axiale, pour realiser la détermination de la même distribution axiale du flux neutronique. Instead of a set of detectors arranged on a central mime tube as shown in FIG. 2, one could also use a single detector introduced into a mobile instrumentation guide tube for its movement inside the heart in the direction axial, to carry out the determination of the same axial distribution of the neutron flux.
Le dispositif de mesure représenté à la figure 1 fonctionne comme un détecteur comportant quatre émettrices 4 disposées en parallèle. The measuring device shown in FIG. 1 functions as a detector comprising four emitters 4 arranged in parallel.
Sa sensibilité est donc quatre fois plus grande que celle d'un détecteur qui ne comprendrait qu'unie électrode émettrice et une électrode collectrice cylindrique disposées en vis-à-vis. Its sensitivity is therefore four times greater than that of a detector which would only comprise a single emitting electrode and a cylindrical collecting electrode arranged opposite.
De manière générale, un dispositif de mesure suivant l'invention comportant n éléments tubulaires constituant l'électrode émettrice et n + l éléments tubulaires constituant l'électrode col2ectrice aurait une sensibilité n fois plus grande qu'un dispositif à électrode simple. In general, a measuring device according to the invention comprising n tubular elements constituting the emitting electrode and n + l tubular elements constituting the collecting electrode would have a sensitivity n times greater than a device with a single electrode.
Les principaux avantages du dispositif de mesure suivant l'invention sont donc une sensibilité et une précision accrues malgré un encombrement très réduit permettant l'introduction de ce détecteur de mesure dans un tube d' instrumentation dans un réacteur nucléaire. The main advantages of the measuring device according to the invention are therefore increased sensitivity and precision despite a very small footprint allowing the introduction of this measuring detector into an instrumentation tube in a nuclear reactor.
L'invention ne se limite pas au mode de réalisation qui vient d'etre décrit ; elle en comporte au contraire toutes les variantes. The invention is not limited to the embodiment which has just been described; on the contrary, it includes all variants.
C'est ainsi que l'électrode émettrice peut être réalisée non seulement en matériau usuel pour les électrodes émettrices des collectrons du type instantané mais encore en des matériaux utilisables pour constituer les électrodes émettrices des collectrons du type à retard. Thus, the emitting electrode can be produced not only from the usual material for the emitting electrodes of collectors of the instantaneous type but also from materials which can be used to constitute the emitting electrodes of collectrons of the delay type.
D'autre part le nombre d'éléments tubulaires constituant l'électrode émettrice et l'électrode collectrice respectivement peut être variable suivant la sensibilité et ltencombrement recherchés pour le dispositif. On the other hand the number of tubular elements constituting the emitting electrode and the collecting electrode respectively can be variable according to the sensitivity and ltencombrement sought for the device.
Enfin, le dispositif s'applique à la mesure de flux neutronique dans un réacteur nucléaire de type quelconque. Finally, the device applies to the measurement of neutron flux in a nuclear reactor of any type.
Claims (6)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR8023799A FR2493994B1 (en) | 1980-11-07 | 1980-11-07 | DEVICE FOR MEASURING NEUTRONIC FLOW IN A NUCLEAR REACTOR |
DE19813141400 DE3141400A1 (en) | 1980-11-07 | 1981-10-19 | Device for measuring the neutron flux in a nuclear reactor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR8023799A FR2493994B1 (en) | 1980-11-07 | 1980-11-07 | DEVICE FOR MEASURING NEUTRONIC FLOW IN A NUCLEAR REACTOR |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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FR2493994A1 true FR2493994A1 (en) | 1982-05-14 |
FR2493994B1 FR2493994B1 (en) | 1985-07-19 |
Family
ID=9247772
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FR8023799A Expired FR2493994B1 (en) | 1980-11-07 | 1980-11-07 | DEVICE FOR MEASURING NEUTRONIC FLOW IN A NUCLEAR REACTOR |
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Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3390270A (en) * | 1965-10-22 | 1968-06-25 | Atomic Energy Commission Usa | Device for sensing thermal neutrons and utilizing such neutrons for producing an electrical signal |
-
1980
- 1980-11-07 FR FR8023799A patent/FR2493994B1/en not_active Expired
-
1981
- 1981-10-19 DE DE19813141400 patent/DE3141400A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3390270A (en) * | 1965-10-22 | 1968-06-25 | Atomic Energy Commission Usa | Device for sensing thermal neutrons and utilizing such neutrons for producing an electrical signal |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3141400A1 (en) | 1982-08-12 |
FR2493994B1 (en) | 1985-07-19 |
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Date | Code | Title | Description |
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ST | Notification of lapse |