SE450668B - Sjelvdriven nukleerstralningsdetektor - Google Patents

Description

450 668 2 verkande komponenten kommer signalkänsligheten att variera märkbart med tiden. Ett viktigare problem är svårigheten att uppfatta den alstrade signalen g på grund av att den är en summa av en känslighet för både neutron- och gammastrålning.

Det är därför vanligtvis önskvärt att åstadkomma en självdriven detektor vilen har en fullständig gammakänslighet. Ett förut känt försök att - frambringa en fullständigt gammakänslig anordning utnyttjade ett nickelle- geringsstâl såsom Inconel såsom emitter med platinabeklädnad kring Inconel- emittern. Denna utformning sänker neutronkänsligheten för platina utan att avsevärt skada gammakänsligheten. Denna utformning med beklädnad alstrar fortfarande en blandad känslighet fastän den ändras till att bli mer gamma- känslig än neutronkänslig.

Därför avser föreliggande uppfinning en självdriven nukleärstrål- níngsdetektor vilken innefattar en långsträckt central emittertråd, isolerings- organ kring emittertråden och en kollektorelektrod koaxiellt kring emitten och isoleringsorganet, vilken emitter är en legering av en första metallhuvud- beståndsdel som uppvisar en hög strålningskänslighet och en andra bibe- standsdel bestående av åtminstone en annan legerande metall vilken förlänar legeringen en önskad termisk eller mekanisk egenskap utan att avsevärt förändra den önskade höga strälningskänsligheten hos huvudbeståndsdelen.

Speciellt åstadkommas en ypperlig fullständigt gammakänslig självdriven strålningsdetektor medelst en emitter bildad av en legering av bly såsom huvudbeståndsdel, med ett tillräckligt atomprocentstillägg av åtmins- tone en av grupperna aluminium, koppar och nickel för att bilda en legering med en smältpunkt som är högre än kring 70000, vilken legering bibehåller den ypperliga gammakänsligheten, den höga densiteten och töjbarheten hos huvudbestàndsdelen bly.

Uppfinníngen beskrivs närmare i det följande med hänvisning till bifogade ritning, som visar en partiell tvärsektion genom en föredragen utföringsform av en självdriven detektor.

En självdríven detektor 1D innefattar en central emittertràd 12, isoleringsorgan 14 kring emittertråden 12 och en ledande kollektorelektrod " eller kollektorhölje 16 koaxiellt anordnat kring isoleringsorganet. En förut känd gammakänslig självdriven detektor framgår av den amerikanska patent~ skriften 4 080 533.

Enligt föreliggande uppfinning är kollektorelektroden vanligvis en nickellegering såsom Inconel och är vanligtvis isoleringsorganet högkompakt aluminiumoxid. Emittertråden 12 är företrädesvis en blylegering i vilken bly n"- 450668 3 är huvudbeståndsdelen som vanligtvis är åtminstone 90 atomprocent av legeringen eller större. Legeringen inbegriper dessutom en tillräcklig atom- procent av åtminstone en av grupperna aluminium, koppar och nickel. Dessa legeringsbibeståndsdelar föreligger till en mängd tillräcklig att bildaen legering med en smältpunkt som är högre än kring 7000C vilken legering bibehåller den ypperliga gamrnakänsligheten, den höga densiteten, töjbarhe- ten och den låga neutronkänsliglieten hos huvudbeståndsdelen bly.

Bly är ett nästan idealt emittermaterial för gammakänsliga självdrivna detektorer, eftersom det har ett högt atomnummer 02, en hög densitet 11,25 gram per kubikcentimeter och en låg neutrontvärsektion 0,2 barn. Det enda skälet att blyet inte hitintills har utnyttjats vid självdrivna detektorer är dess relativt låga smältpunkt av omkring 30000, vilket har tillbakavisat användningen av en med blyemitterförsedd självdriven detektor för användning inuti kärnan av en kärnkraftsreaktor.

Enligt föreliggande uppfinning åstadkommer en självdriven detek- tor som använder de häri beskrivna blylegerihgarna en med blylegeringsemit- ter försedd självdriven detektor som har en accepterbar nog hög smältpunkt och som inte ändrar de önskvärda nukleära egenskaperna för legeringens huvudbeståndsdel bly. De funktionella aspekter som söks för den önskade I emitterlegeringen är en hög gammakänslighet, en hög smältpunkt större än omkring 700°C, en låg neutrontvärsektion, en hög densitet och god töjbarhet för lätt tillverkning av detektoranordningen. Bibeståndsdelen legerande me- taller, nämligen aluminium, koppar och nickel, har relativt låga neutrontvär- sektioner. Då de legeras med bly i små mängder kommer dessa bibestånds- delsmetaller att öka legeringens smältpunkt så att den blir högre än omkring 700°C, medan bibehålles önskvärda gammakänsliga egenskaper hos blyet för anordningen. Exempelvis har en bly-aluminiurnlegering med 98 atomprocent bly och 2 atomprocent aluminium en smältpunkt av omkring 700°C, medan en bly-aluminiumlegering av 97 atomprocents bly och omkring 3 atomprocent aluminium har en smältpunkt av omkring BOOÜC. För en bly-kopparemitter- legering kan en smältpunkt av omkring 70000 uppnås med omkring 95 atomprocent bly och 5 atomprocent koppar. Tillsatserna av dessa relativt små atomprocent av bibeståndsdelslegeringsmetallerna såsom aluminium, koppar och nickel minskar inte avsevärt densiteten för legeringen. För blylegeringar av antingen bly-aluminium, bly-koppar eller bly-nickel, blir densiteten för legeringen över omkring ll gram per kubikcentimeter då bly utgör åtminsto- ne 90 atomprocent av legeringen.

Detektorn enligt uppfinningen med blylegeringsernittern och ett 450 668 4 lnconel-hölje har fortfarande en neutronkänslighet pâ grund av neutronsam- verkan i lnconelA-höljet. Höljet eller kollektorelektroden är inte så effektiv att alstra signalström som den gammakänsliga emittern, så att den totala effekten för neutronsamverkan i kollektorn ger upphov till en anordning i vilken gammakänsligheten uppvisar omkring 80 procent_av den totala signal- strömmen som alstras av detektorn i en tungvattenreakton' Emellertid kommer utbrënningshastigheten för detektorn att minskas avsevärt. Denna minskning av utbränningshastigheten betyder att anordningen kan arbeta vid ett relativt konstant känslighetsföriiållande över en längre tidsperiod utan att ersättas. I Om det vidare önskas att minska neutronkänsligheten för den väsentligen gammakänsliga självdrivna detektorn enligt föreliggande uppfin- ning kan Inconel-kollektorhöljet ersättas med ett kollektormaterial såsom *zirkonium, vilket har en mycket låg neutrontvärsektion. i Fastän uppfinningen har beskrivits med hänvisning till en blylege- ringsemitter vilken är gammakänslig, men ändå har en hög smältpunkt, är den inte begränsad till denna. En mångfald emittermetalllegeringar kan bildas ”vilka bibehåller den önskade höga strâlningskänslighetsegenskapen hos en första huvudbestandsdel, varvid de mekaniska eller termiska egenskaperna hos legeringen är en förbättring av de första huvudbestàndsdelsegenskaperna genom inbegripandet av den andra bibestàndsdelen. Ehuru den första huvud- bestàndsdelen har en skadlig mekanisk eller termisk egenskap såsom att ha en lag smältpunkt, stor sprödhet, är för mjuk, kan den andra bibeståndsdelen göra legeringen användbar för reaktoranvändning genom att eliminera eller minimera den skadliga mekaniska eller termiska egenskapen. Den andra bibeständsdelen väljs så att legeringen bibehåller den önskade höga strål- ningskänslighetsegenskapen hos den första huvudbeståndsdelen.

Metallen rodium har använts såsom en emitter på grund av en hög neutronkänslighet, men rodium är rätt spröd och svar att tillverka en självdriven detektor av. Genom att legera rodium med upp till omkring 5 atomprocent platina, koppar eller silver, kommer legeringen att uppvisa mycket förbättrad töjbarhet för att underlätta tillverkningen, medan den fortfarande bibehåller den önskvärda höga neutronkänslighetsegenskapen hos rodium. 1": 'åh

Claims (6)

5 450 ses PATENTKRAV

1. Självdrivelw nukleärstrålningsdetektor, vilken innefattar en lång'- sträckl; central smittar-tråd, isoleringsorgan kring nämnda emittertråd och en kollektorelektrod som är koaxiellt anordnad kring emittertråden och isole- ringsorganet, varvid emittertråden är en legering av en första metallhuvud- beståndsdel vilken uppvisar en hög strålningskänslighet och en andra bi- _ beståndsdel av åtminstone en annan legerande metall vilken förlänar lege- ringen en avsedd terminsk eller mekanisk egenskap utan att väsentligen förändra den avsedda höga stràlníngskänsligheten hos huvudbeståndsdelen, k ä n n e t e c k n a d av att den första metallhuvudbeståndsdelen utgöres av bly.

2. Detektor enligt kravet l, k ä n n e t e c k n a d av att en bibe- ståndsdel väljs av aluminium, koppar, nickel, platina eller zink av en tillräcklig atomprocentstillsats för att bilda en legering med en smältpunkt som är avsevärt högre än smältpunkten för bly, vilken legering bibehåller den höga gammakänsligheten och den höga densiteten hos bly.

3. Detektor enligt kravet l eller 2, k ä n n e t e c k n a d av att bibestandsdelen föreligger i en mängd tillräcklig att bilda en legering med en smältpunkt som är högre än 7ÜÛÛC.

4. Detektor enligt något av kraven 1, 2 eller 3, k ä n n e t e c k n a d av att bibeståndsdelen har en låg neutrontvärsektion.

5. 75. ' Detektor enligt något kraven 1-4, k ä n n e t e c k n a d av att blyhuvudbeståndsdelen utgör 90 atomprocent eller mer av legeringen.

6. Detektor enligt kravet 5, k ä n n e t e c k n a d av att legeringen utgöres av en bly-aluminiumlegering vilken är åtminstone omkring 98 atom- procent bly och resten aluminium.