WO1995034005A1

WO1995034005A1 - Anordnung zur führung eines probenfluides sowie verfahren zum betrieb der anordnung

Info

Publication number: WO1995034005A1
Application number: PCT/DE1995/000721
Authority: WO
Inventors: Wolfgang Kippes; Gerhard RÖBIG
Original assignee: Siemens Aktiengesellschaft
Priority date: 1994-06-06
Filing date: 1995-06-02
Publication date: 1995-12-14
Also published as: DE4419721C2; DE4419721A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung (1) zur Führung eines Probenfluids mit einem Probenkanal (3), in dem das Probenfluid führbar ist, einem Schutzkanal (4), in dem ein Schutzfluid führbar ist, und einem Strömungskanal (5) mit einer Auslaßöffnung (6) und einer Einlaßöffnung (7), wobei der Probenkanal (3) und der Schutzkanal (4) an der Einlaßöffnung (7) in den Strömungskanal (5) münden und der Schutzkanal (4) den Probenkanal (3) an der Einlaßöffnung (7) umgibt. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betrieb der Anordnung (1). Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß in dem Strömungskanal (5) das Schutzfluid das Probenfluid ummantelt, so daß das Probenfluid keinen direkten Kontakt mit dem Strömungskanal (5) hat, wodurch dieser kontaminationsfrei bleibt. Es wird damit über einen langen Zeitraum eine Analyse von Probenfluiden mit gegebenenfalls stark unterschiedlichen Aktivitätskonzentrationen ermöglicht.

Description

Beschreibung

Anordnung zur Führung eines Probenfluides sowie Verfahren zum Betrieb der Anordnung

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Führung eines Probenfluides mit einem Probenkanal, in dem das Probenfluid führbar ist, und ein Verfahren zum Betrieb einer Anordnung zur Führung eines Probenfluids.

Eine Anordnung zur Führung eines Probenfluid findet in vielen Gebieten der Technik Anwendung, in denen ein Probenfluid zu analysieren oder eine in dem Probenfluid mitgeführte Substanz zu bestimmen ist. Beispielsweise werden in der chemischen Verfahrenstechnik die Zusammensetzung von chemischen Reak- tionsfluiden und bei Kraftfahrzeugen oder in der Kraftwerks¬ technik der Anteil von Stickoxiden und Kohlendioxid in Abga¬ sen analysiert.

In der US-PS 5,256,374 ist eine Vorrichtung zur Atomisierung einer Probensubstanz und zu deren Einleitung in eine Analyse¬ einrichtung dargestellt. Die Probensubstanz wird in einem Probengas geführt, welchem ein Trägergas überlagert wird. Zur Gewährleistung einer exakten Analyse der atomisierten Proben- Substanz wird sowohl der Gasstrom des Probengases als auch der Gasstrom des Trägergases genau kontrolliert. Die zu analysierende Substanz wird hierbei entweder in der Vorrich¬ tung oder unmittelbar in der Analyseeinrichtung atomisiert, so daß sie mit einem Probengas transportiert werden kann. Das in der US-PS 5,256,374 zu lösende Problem besteht offensicht¬ lich darin, eine vorhandene unbekannte Substanz so zu zer¬ kleinern, daß sie in einem Gas mitgeführt und in einer ent¬ sprechenden geeigneten Analyseeinrichtung analysiert werden kann. Als einzige Methode zur Analyse der Probensubstanz gibt die US-PS 5,256,374 die Untersuchung in einem Massenspektro- meter an. Hierfür ist eine genaue Dosierung sowie eine kon¬ stante Zuführung von Trägergas erforderlich. Die der US-PS 5,256,374 entnehmbare Verfahrensweise besteht darin, daß eine bereits vorhandene Substanz zerkleinert, zerstreut, gezielt in einem Trägergas geführt und letztendlich in einer Analysevorrichtung analysiert wird.

Bei der Emissionsüberwachung der Abluft in einem Kernkraft¬ werk wird oft eine Aerosol- und Jodanalyseeinrichtung einge¬ setzt, die einen Filter, insbesondere in Form einer auswech¬ selbaren Filterkartusche, aufweist. Das von dem Abluft abge- zweigte Probenfluid wird hierbei dem Filter über eine Zulei¬ tung zugeführt. Bei den bekannten Analyseeinrichtungen be¬ steht die Möglichkeit, daß eine Kontamination der Zuleitung stattfindet. Die kontaminierte Zuleitung kann dabei, insbe¬ sondere bei sich verringernder Aktivitätskonzentration des Probenfluids oder einem Austausch der Filterkartusche bzw. des Filters, in der Analyseeinrichtung ein Signal hervor¬ rufen, welches deutlich größer ist als das Signal, welches durch das Probenfluid hervorgerufen wird. Die Nachweisgrenze zur Bestimmung der in dem Probenfluid mitgeführten Radio- aktivität wird dadurch eventuell um einige Zehnerpotenzen höher, als es prinzipiell bei kontaminationsfreier Zuleitung möglich wäre. Selbst ein Austausch des Filters kann hierfür keinerlei Abhilfe schaffen. Durch die Analyse eines in der Zuleitung geführten Probenfluides mit einer vergleichsweisen hohen Radioaktivität ist eine spätere Analyse eines Probe - fluides mit deutlich geringerer Radioaktivität eventuell nicht mehr mit der erforderlichen Genauigkeit möglich.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Anordnung zur Füh- rung eines Probenfluides anzugeben, durch die ein Einfluß durch ein erstes in der Anordnung geführtes Probenfluid auf eine Analyse eines zweiten, nach dem ersten Probenfluid in der Anordnung geführten Probenfluides weitgehend vermieden wird. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist ein Verfahren zum Betrieb der Anordnung. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Anordnung zur Führung und Analyse eines Probenfluides, in welchem eine radioaktive Substanz, wie beispielsweise radioaktives ele¬ mentares Jod oder radioaktive Edelgasfolgeprodukte, mitge- führt wird, dadurch gelöst, daß ein Probenkanal, in dem das Probenfluid führbar ist, ein Schutzkanal, in dem ein Schutz¬ fiuid führbar ist, und ein Strömungskanal mit einer Auslaß¬ öffnung und einer Einlaßöffnung vorgesehen sind, wobei der Probenkanal und der Schutzkanal an der Einlaßöffnung in den Strömungskanal münden und der Schutzkanal dem Probenkanal an der Einlaßöffnung umgibt und weiterhin eine Analyseeinrich¬ tung vorgesehen ist, in die der Strömungskanal mit der Aus¬ laßöffnung mündet, wobei an der Auslaßöffnung ein von dem Probenfluid durchströmbares und der Rückhaltung der radio- aktiven Substanz dienendes Sammelelement vorgesehen ist.

Durch die Anordnung ist in dem Strömungskanal eine Ummante- lung eines Probenfluides durch ein Schutzfiuid gewährleistet, so daß das Probenfluid allenfalls in geringen Mengen an eine Innenwand des Strömungskanals gelangen und dort Kontaminatio¬ nen verursachen kann. Nach Durchströmen eines ersten Proben- fluides durch den Strömungskanal ist gewährleistet, daß keine wesentliche Kontamination in dem Strömungskanal verbleibt, so daß eine Beeinflussung eines zu einem späteren Zeitpunkt durch die Anordnung strömenden zweiten Probenfluids sowie beispielsweise einer nachfolgenden Aktivitätsmessung des zweiten Probenfluids durch das früher durchgeströmte erste Probenfluid ausgeschlossen werden kann. Eine Wechselwirkung bzw. ein direkter Kontakt eines Probenfluids mit der Anord- nung findet daher allenfalls in dem Probenkanal statt. Das heißt außerdem, daß eine Kontamination der Anordnung mit radioaktiven Substanzen allenfalls in dem Probenkanal möglich ist. Darüber hinaus ist dieser kontaminierbare Teil der Anordnung von der Auslaßöffnung über die gesamte Länge des Strömungskanals entfernt. Eine Beeinflussung einer an der

Auslaßöffnung durchgeführten Analyse eines Probenfluids durch den kontaminierbaren Teil der Anordnung ist über die Wahl der Länge der Strömungskanals unter einer vorgebbaren zulässigen Grenze haltbar, vorzugsweise weitgehend vermeidbar. Vorzugs¬ weise mündet der Strömungskanal mit der Auslaßöffnung in eine Analyseeinrichtung ein. Die Analyseeinrichtung dient vorzugs¬ weise zur Analyse eines in der Anordnung geführten Proben- fluides. Der Probenkanal ist dabei bevorzugtermaßen außerhalb der Analyseeinrichtung angeordnet, wodurch eine Beeinflussung der in der Analyseeinrichtung stattfindenden Analyse des Probenfluides gering gehalten wird.

Bevorzugtermaßen ist an der Auslaßöffnung ein von dem Proben¬ fluid durchströmbares Sammelelement, insbesondere ein Filter, angeordnet. Der Filter kann als austauschbare Filterkartusche konzipiert sein. In dem Sammelelement wird dabei ein für die Analyse entsprechender Anteil des Probenfluides zurückgehal¬ ten und dadurch gesammelt. Der für die Analyse gesammelte Anteil des Probenfluides in dem Sammelelement ist durch die Länge des Strömungskanals von dem Probenkanal beabstandet, so daß eine Beeinflussung des Sammelelementes, und dadurch der Analyse des Probenfluides, durch ggf. in dem Probenkanal adsorbierte oder abgelagerte Störkomponenten, insbesondere radioaktives elementares Jod oder radioaktive Edelgasfolge¬ produkte, wie beispielsweise Cs 138 und Rb 88, weitgehend vermieden ist.

Mit Vorteil ist der Probenkanal durch eine Durchtrittsöffnung in den Schutzkanal eingeführt und liegt in dem zwischen die¬ ser Durchtrittsöffnung und der Einlaßöffnung des Strömungs¬ kanals gegebenen Bereich im Inneren des Schutzkanals. Dadurch können Schutzkänal und Probenkanal besonders einfach auf engem Raum verlegt werden. Bis zur Einlaßöffnung des Strö¬ mungskanals hin umgibt somit der Schutzkanal den Probenkanal als Mantel, wodurch eine mechanische und thermische Beanspru¬ chung des Probenkanals durch äußere Bedingungen verringert und dieser dementsprechend günstiger, insbesondere dünnwan¬ diger, bemessen werden kann. Vorzugsweise sind der Probenkanal, der Schutzkanal und der Strömungskanal jeweils ein insbesondere metallisches Rohr¬ stück. Metallisch Rohrstücke lassen sich besonders einfach verarbeiten und miteinander verbinden. Der Schutzkanal kann dabei an der Einlaßöffnung in den Strömungskanal übergehen, so daß zur Umschließung des Schutzkanals und des Strömungs¬ kanals nur noch ein einziges Rohrstück erforderlich ist. Es ist ebenfalls möglich, den Probenkanal, den Schutzkanal und den Strömungskanal jeweils aus einem anderen Material, insbe- sondere einem anderen Metall oder Glas, zu fertigen. Weiter¬ hin kann die Innenoberfäche eines Kanals oder mehrerer Kanäle beschichtet sein, beispielsweise mit Polytetrafluoräthylen oder dergleichen.

Bevorzugt ist der Auslaßöffnung gegenüber ein Analyseelement, insbesondere ein Strahlungsdetektor, zur Analyse eines Pro¬ benfluids angeordnet. Das Analyseelement kann dabei direkt auf der Verlängerung einer Hauptachse des Strömungskanals liegen oder auch von der Hauptachse beabstandet angeordnet sein. Aufgrund des Abstandes des Probenkanals von der Aus¬ laßöffnung ist ein Einfluß von in dem Probenkanal abgelager¬ ten Störkomponenten auf das Analyseelement vernachlässigbar.

Das Analyseelement ist vorzugsweise gegenüber dem Probenkanal abgeschirmt. Dies erfolgt beispielsweise dadurch, daß um das Analyseelement herum eine Abschirmung angeordnet ist und der Strömungskanal durch die Abschirmung entsprechend hindurchge¬ führt ist. Der Strömungskanal verläuft insbesondere schräg in die Abschirmung hinein oder ist so gekrümmt, daß der Proben- kanal außerhalb der Abschirmung liegt und eine direkte Ver¬ bindungslinie zwischen dem Probenkanal und dem Analyseelement von der Abschirmung unterbrochen wird.

Bevorzugt ist das Analyseelement von der Einlaßöffnung des Strömungskanals 0,2 m bis 1,0 m beabstandet, wobei dieser

Abstand über die Länge des Strömungskanals von 0,2 m bis 1,0 m einstellbar ist. Je nach Anwendungsfall und je nach Proben- fluid kann ein geringerer oder ein größerer Abstand des Analyseelementes von der Einlaßöffnung besonders vorteilhaft sein, um eine Beeinflussung des Analyseelementes durch in dem Probenkanal befindliche Störkomponenten besonders effektiv zu verhindern.

Vorzugsweise ist die Auslaßöffnung von einer Abschirmung um¬ schlossen, wodurch Störeinflüsse von der Umgebung auf eine Analyse eines in der Anordnung geführten und aus der Auslaß- Öffnung austretenden Probenfluids vermieden werden.

Der Probenkanal und/oder der Schutzkanal sind vorzugsweise zumindest in einer Umgebung der Einlaßöffnung des Strömungs¬ kanals gegenüber einer Hauptachse des Strömungskanals ge- neigt. Dadurch wird eine zusätzliche Abschirmung der entlang der Hauptachse angeordneten Auslaßöffnung von einer kontami¬ nierbaren Fläche, insbesondere dem Probenkanal,- erreicht.

Die auf ein Verfahren gerichtete Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Betrieb einer Anordnung zur Führung eines Probenfluids mit einem Probenkanal, einem Schutzkanal und einem eine Einlaßöffnung aufweisenden Strömungskanal ge¬ löst, wobei der Probenkanal und der Schutzkanal an der Ein¬ laßöffnung in den Strömungskanal münden und der Schutzkanal dem Probenkanal dort umgibt, wobei in dem Probenkanal ein zu analysierendes Probenfluid und in dem Schutzkanal ein Schutz¬ fiuid geführt werden, wobei das Schutzfiuid einen Kontakt des Probenfluides mit dem Strömungskanal weitgehend verhindert. Das Schutzfiuid ummantelt dabei in dem Strömungskanal das Probenfluid, so daß eine Art Schutzvorhang zwischen Proben¬ fluid und Strömungskanal gebildet ist. Auf diese Art wird eine Verunreinigung des Strömungskanals mit dem und jedem weiteren Probenfluid weitgehend verhindert.

Bevorzugt wird als Schutzfiuid Luft oder ein Inertgas, bei¬ spielsweise Stickstoff oder ein Edelgas, verwendet. Ein Inertgas verhält sich sowohl gegenüber dem Strömungskanal als auch gegenüber dem Probenfluid neutral, so daß weder der Strö ungskanal noch das Probenfluid durch das Schutzfiuid negativ beeinflußt werden. Eine Verwendung von Luft hat den Vorteil, daß Luft in großen Mengen und ohne großen Aufwand direkt und kostengünstig verfügbar ist.

Besonders eignet sich das Verfahren zur Führung eines Proben¬ fluid, welches ein Gas, beispielsweise Luft, ist und als Bei¬ mischung ein radioaktives Edelgas oder Halogen, insbesondere radioaktives gasförmiges Jod, oder ein aerosolgebundenes sonstiges Radionuklid aufweist. Dies ist besonders zur Über¬ wachung der Raumluft oder der Fortluft in Kernkraftwerken vorteilhaft, da unabhängig davon, mit welcher Aktivitätskon¬ zentration und welcher Aktivitätszusa-ϊimensetzung das Proben- fluid bisher durch die Anordnung geführt wurde, die Nachweis¬ grenze für radioaktive Substanzen in einem Probenfluid stän¬ dig auf einem sehr niedrigen Niveau gehalten werden kann.

Bevorzugt wird zur Bestimmung der Durchflußmenge des Proben- fluides die Durchflußmenge des Schutzfluides in dem Schutz¬ kanal und stromabwärts der Einlaßöffnung des Strömungskanals die gesamte Durchflußmenge aus Schutzfiuid und Probenfluid gemessen und die Durchflußmenge des Probenfluids als Diffe¬ renz der gemessenen Durchflußmengen bestimmt. Insbesondere ist eine Messung der gesamten Durchflußmenge stromabwärts der Auslaßöffnung und des Filters vorteilhaft, da dadurch sowohl eine Beeinflussung der Strömung des Probenfluides in den Probenkanal sowie eine Beeinflussung des Probenfluides und des Schutzfluides in dem Strömungskanal vermieden wird. Eine Durchflußmessung in dem Probenkanal bzw. dem Strömungskanal könnte insbesondere zu einer Verwirbelung des Probenfluides mit dem Schutzfiuid führen, wodurch ein direkter Kontakt des Probenfluids mit dem Strömungskanal erfolgen kann.

Anhand der Zeichnung werden Ausführungsbeispiele für die Anordnung sowie das Verfahren gemäß der Erfindung näher erläutert. Es zeigen: FIG 1 Einen Längsschnitt durch eine Anordnung mit einer Analyseeinrichtung entlang einer Hauptachse des Strömungskanals,

FIG 2 eine zweite Ausführungsform der Anordnung in einem Längsschnitt entlang der Hauptachse des Strömungs¬ kanals,

FIG 3 eine dritte Ausführungsform der Anordnung,

FIG 4 eine Anordnung mit einer Analyseeinrichtung in einer Draufsicht.

Die Figuren weisen lediglich die zur besseren Erläuterung der Anordnung notwendigen Komponenten auf. In FIG 1 ist eine An¬ ordnung 1 zur Führung eines Probenfluides dargestellt mit ei¬ nem Probenkanal 3, einem Schutzkanal 4 und einem Strömungs- kanal 5. Der Strömungskanal 5 weist in der Umgebung seiner Auslaßöffnung 6 eine Verbreiterung auf. An der Einlaßöffnung 7 des Strömungskanals 5 geht der Schutzkanal 4 in den Strö¬ mungskanal 5 über. Schutzkanal 4 und Strömungskanal 5 sind dabei als Rohrstücke mit jeweils gleichem Querschnitt ausge- führt, die ein einziges Rohrstück formen. Der Probenkanal 3 durchdringt den Schutzkanal 4 an einer Durchtrittsöffnung 8 und liegt zwischen dieser Durchtrittsöffnung 8 und der Einlaßöffnung 7 des Strömungskanals im Inneren 9 des Schutzkanals 4. Der dargestellte Teil des Probenkanals 3 verläuft parallel zur Hauptachse 18 des Strömungskanals 5. Dieser ist als Rohrstück mit kreisrundem Querschnitt ausge¬ führt und an der Durchtrittsöffnung 8 gasdicht mit dem Schutzkanal 4 verbunden. Eine^'andere Querschnittsgeometrie des Probenkanalε 3 des Schutzkanals 4 sowie des Strö ungs- kanals 5, insbesondere ein rechteckiger oder elliptischer Querschnitt, ist ebenfalls möglich. Bei Verwendung metal¬ lischer Rohrstücke, insbesondere aus Stahl, ist der Proben¬ kanal 3 an der Durchtrittsöffnung 8 mit dem Schutzkanal 4 verschweißt oder verlötet.

Die verbreiterte Auslaßöffnung 6 des Strömungskanal 5 ist innerhalb einer Abschirmung 12 einer Analyseeinrichtung 2 an- geordnet. Direkt im Anschluß an die Auslaßöffnung 6 ist ein Sammelelement 10, ein Filter, insbesondere eine austauschbare Filterkartusche, angeordnet. Die Abschirmung 12 enthält stromabwärts des Strömungskanals 5 eine Absaugleitung 13 zum Absaugen des in dem Probenkanal 3 führbaren Probenfluids und des in dem Schutzkanal führbaren Schutzfluides. Gegenüber der Auslaßöffnung 6 ist ein Analyseelement 11, ein Strahlungsde¬ tektor, entlang der Hauptachse 18 angeordnet. Eine Anordnung des Analyseelementes 11 neben der Hauptachse 18 ist ebenfalls möglich. In dem Bereich zwischen der Durchtrittsöffnung 8 und der Einlaßöffnung 7 sind Schutzkanal 4 und Probenkanal 3 als Doppelrohr ausgeführt. Die Einlaßöffnung 7 und dadurch der Probenkanal 3 sind außerhalb der Abschirmung 12 angeordnet. Somit ist dieser Probenkanal 3 von der Analyseeinrichtung 11 zumindest über die Länge des Strömungskanalε 5 beabstandet.

Eine Zuführung des Schutzfluides, eines Inertgases sowie des Probenfluides erfolgt in dem Schutzkanal 4 bzw. dem Proben¬ kanal 3 gemäß der dargestellten Strömungspfeile 19. An der Einlaßöffnung 7 tritt das Probenfluid in den Strömungskanal 5 ein und wird dort von dem Schutzfiuid in Form eines Schutz- antels umgeben, so daß ein direkter Kontakt des Probenfluids mit dem Strömungskanal 5 weitgehend vermieden wird. Schutz¬ fiuid und Probenfluid werden durch den Filter 6 hindurchge- führt und gemäß der mit dem Strömungspfeil 19 angedeuteten

Strömungsrichtung durch die Absaugleitung 13 aus der Analyse¬ einrichtung 2 herausgeführt. In dem Filter 6 wird ein Teil des Probenfluids, beispielsweise Fortluft mit gasförmigem radioaktivem Jod oder aerosolgebundenen Radionukliden, ge- sammelt. Der Filter 6 kann dabei ein mit Aktivkohle gefüllter Jodfilter oder ein Schwebstoffilter sein. Eine in dem Filter 6 gesammelte radioaktive Komponente des Probenfluides erzeugt eine radioaktive Strahlung, die in dem Strahlungsdetektor^' 11 gemessen wird. Aufgrund der Filtereigenschaften des Filters 6 sowie der gemessenen Strahlung erfolgt eine Analyse von in dem Probenfluid enthaltenen radioaktiven Substanzen, welche radioaktives gasförmiges Jod oder aerosolgebundene Radio- nuklide sein können, in einer hier nicht dargestellten Aus¬ werteeinheit. Eine Beeinflussung des Analyseergebnisses auf¬ grund von Kontaminationseffekten innerhalb des Probenkanals 3 ist durch die deutlich größere Entfernung des Probenkanals 3 von dem Strahlungsdetektor 11 gegenüber der kurzen Entfernung des Filters 6 von dem Strahlungsdetektor 11 vernachlässigbar klein. Die Anordnung eignet sich daher auch zur Analyse von Probenfluiden mit deutlich verschiedener Radioaktivität, die nacheinander durch die Anordnung 1 geführt werden.

In FIG 2 ist eine zweite Ausführungsform der Anordnung 1 dar¬ gestellt, bei der sowohl der Strömungskanal 5 in der Umgebung der Einlaßöffnung 7 als auch der Probenkanal 3 und der Schutzkanal 4 deutlich gegenüber der Hauptachse 18 geneigt sind. Die Bezeichnungen stimmen mit denen der FIG 1 überein. Die Einlaßöffnung 7 des Strömungskanals 5 und damit der Pro¬ benkanal 3 liegen neben der Hauptachse 18, wodurch ein auf der Hauptachse 18 im Inneren der Abschirmung 12 angeordneter Strahlungsdetektor 11 gegenüber dem Probenkanal 3 abgeschirmt ist. Dadurch wird der Einfluß eines kontaminierten Proben¬ kanals 3 auf die Analyse eines Probenfluids weiter vermin¬ dert. Zudem kann der Strömungskanal 5 aufgrund der Krümmung weiter verkürzt werden.

FIG 3 zeigt eine dritte Ausführungsform der Anordnung 1, bei der der Probenkanal 3 nicht in den Schutzkanal 4 eindringt. Der Probenkanal 3 verläuft parallel zur Hauptachse 18 des Strömungskanal 5. Der Schutzkanal 4 ist ein kreisringförmiges Rohrstück, welches als Symmetrieachse die Hauptachse 18 des Strömungskanals 5 besitzt. Das Schutzfiuid ist über einen

Einleitungskanal 20 in den Schutzkanal 4 einleitbar. An der Einlaßöffnung 7 münden der Probenkanal 3 und der Schutzkanal 4 in den Strömungskanal 5 ein, wobei der Schutzkanal 4 an der Einlaßöffnung 7 des Strömungskanals 5 den Probenkanal 3 um- gibt. Dadurch ist ebenfalls gewährleistet, daß ein durch den Schutzkanal 4 strömendes Schutzfiuid ein durch den Proben- kanal 3 strömendes Probenfluid, insbesondere ein radioaktives Edelgas oder ein Aerosol, im Strömungskanal 5 ummantelt.

In FIG 4 ist schematisch eine Anordnung 1 mit einer Analyse- einrichtung 2 und sich daran anschließender Rückführungslei¬ tung 15 dargestellt. Das Schutzfiuid wird aus einem nicht dargestellten Vorratsbehälter heraus oder als gefilterte Raumluft angesaugt und durch den Schutzkanal 4 in die Analy¬ seeinrichtung 2 geführt. Ein Teilstrom des Probenfluides wird über eine hier nicht dargestellte Entnahmevorrichtung aus dem Probenfluid entnommen und über den Probenkanal 3 ebenfalls der Analyseeinrichtung 2 zugeführt. In dem Schutzkanal 4 ist eine Drossel 17 sowie eine Durchflußmeßstelle 14 zur Bestim¬ mung des Durchflusses an Schutzfiuid angebracht. In der Ana- lyseeinrichtung 2 findet eine Analyse des Teilvolumens des

Probenfluides statt. Das Teilvolumen des Probenfluids und das Schutzfiuid gelangen gemeinsam aus der Analyseeinrichtung 2 heraus und werden über eine Förderpumpe 16 in einer Rückführ¬ leitung gemeinsam in die Strömung des Probenfluides stromab- wärts der Entnahmevorrichtung zurückgeführt. In der Rückführ¬ leitung 15 befinden sich eine Drossel 17 sowie eine weitere Durchflußmeßstelle 14 zur Messung des Durchflusses von Schutzgas und Teilvolumen des Probenfluides. Eine weitere Drossel 17 ist stromauf der Durchflußmeßstelle 14 in dem Schutzkanal 4 angeordnet. Mit den beiden Durchflußmeßstellen 14 ist das Teilvolumen des Probenfluides bestimmbar, ohne die Strömung des Teilvolumens in dem Probenkanal 3 und dem Strö¬ mungskanal 5 zu beeinträchtigen. Dadurch werden turbulente Strömungen des Teilvolumens, insbesondere in dem Strömungs- kanal 5 vermieden, so daß ein direkter Kontakt von Proben¬ fluid mit dem Strömungskanal 5 weitgehend ausgeschlossen wer¬ den kann. Somit wird der Strömungskanal 5 von dem Probenfluid allenfalls in vernachlässigbarem Umfang kontaminiert, so daß die Nachweisgrenze der Analyseeinrichtung 2 über eine sehr große Zeitspanne hinweg, unabhängig von der Wahl des Proben¬ fluides, gleichbleibend niedrig ist. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die Anordnung zur Führung eines Probenfluides in einem über die Länge des Strömungskanals vorwählbaren Abstand von dem Probenfluid kon- taminationsfrei bleibt. Dadurch bleibt die Nachweisgrenze einer der Anordnung nachgeschalteten Analyseeinrichtung über einen langen Zeitraum auf gleichbleibend niedrigem Niveau, so daß unterschiedliche Probenfluide, insbesondere radioaktive Gase und Aerosole, die eine radioaktive Substanz enthalten, genau analysiert werden können. Die Anordnung eignet sich insbesondere zur Raumluftüberwachung und zur Emissionsüber¬ wachung der Fortluft in Kernkraftwerken. Sie ist einfach den verschiedensten Geometrien anpaßbar und für unterschiedliche thermomechanische Belastungen auslegbar, wodurch sie sich insbesondere für die Nachrüstung bestehender Analyseeinrich- tung eignet.

Claims

Patentansprüche

1. Anordnung (1) zur Führung und Analyse eines Proben¬ fluids, in welchem eine radioaktive Substanz, wie bei- spielsweise radioaktives elementares Jod oder radioaktive Edelgasfolgeprodukte, mitgeführt wird, mit einem Proben¬ kanal (3), in dem das Probenfluid führbar ist, einem Schutzkanal (4), in dem ein Schutzfiuid führbar ist, und einem Strömungskanal (5) mit einer Auslaßöffnung (6) und einer Einlaßöffnung (7), wobei der Probenkanal (3) und der Schutzkanal (4) an der Einlaßöffnung (7) in den Strömungs¬ kanal (5) münden und der Schutzkanal (4) den Probenkanal (3) an der Einlaßöffnung (7) umgibt, und mit einer Analyse¬ einrichtung (2), in die der Strömungskanal (5) mit der Aus- laßöffnung (6) mündet, wobei an der Auslaßöffnung (6) ein von dem Probenfluid durchströmbares und der Rückhaltung der radioaktiven Substanz dienendes Sammelelement (10) vorge¬ sehen ist.

2. Anordnung (1) nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Probenkanal (3) durch eine Durchtrittsöffnung (8) in den Schutzkanal (4) eingeführt ist und von der Durchtrittsöffnung (8) bis zur Einlaßöffnung (7) des Strömungskanals (5) im Inneren (9) des Schutzkanals (4) liegt.

3. Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Probenkanal (3), der Schutzkanal (4) und der Strömungskanal (5) jeweils ein Rohrstück, insbesondere aus Metall, sind.

4. Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Sammelelement (10) auswechselbar ist.

5. Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Auslaßöffnung (6) gegenüber ein Analyseelement (11), ins¬ besondere ein Strahlungsdetektor, zur Analyse des Proben¬ fluids angeordnet ist.

6. Anordnung (1) nach Anspruch 5, d a d u r c h g e ¬ k e n n z e i c h n e t , daß das Analyseelement (11) gegenüber dem Probenkanal (3) abgeschirmt ist.

7. Anordnung (1) nach Anspruch 5 oder 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Analyseelement (11) 0,2 m bis 1 m von der Einlaßöffnung (7) des Strömungskanals (5) entfernt ist.

8. Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die

Auslaßöffnung (6) von einer Abschirmung (12) umschlossen ist.

9. Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der

Probenkanal (3) und/oder Schutzkanal (4) zumindest in einer Umgebung der Einlaßöffnung (7) gegenüber einer Hauptachse (18) des Strömungskanals (5) geneigt sind.

10. Verfahren zum Betrieb einer Anordnung (1) zur Führung und Analyse eines Probenfluids, in welchem eine radioaktive Substanz mitgeführt wird, mit einem Probenkanal (3), einem Schutzkanal (4) und einem eine Einlaßöffnung (7) aufweisen¬ den Strömungskanal (5), wobei der Probenkanal (3) und der Schutzkanal (4) an der Einlaßöffnung (7) in den Strömungs¬ kanal (5) münden und der Schutzkanal (4) den Probenkanal (3) dort umgibt, und mit einer Analyseeinrichtung (2), in die der Strömungskanal (5) mit der Auslaßöffnung (6) mün¬ det, wobei in dem Probenkanal (3) ein zu analysierendes Probenfluid und in dem einem Schutzkanal (4) ein Schutz¬ fiuid geführt werden, und das Schutzfiuid einen Kontakt des Probenfluids mit dem Strömungskanal (5) weitgehend verhin- dert, sowie das Probenfluid durch ein an der Auslaßöffnung (6) angeordnetes der Rückhaltung der radioaktiven Substanz dienendes Sammelelement (10) strömt.

11. Verfahren nach Anspruch 10, d a d u r c h g e ¬ k e n n z e i c h n e t , daß als Schutzfiuid Luft oder ein Inertgas, beispielsweise Stickstoff oder ein Edelgas, verwendet wird.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Probenfluid ein Gas, beispielsweise Luft ist, welches ein radioaktives Edelgas, radioaktives gasförmiges Jod oder ein aerosol¬ gebundenes Radionuklid aufweist.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zur Bestimmung der Durchflußmenge des Probenfluides die Durch¬ flußmenge des Schutzfluides in dem Schutzkanal (4) und stromabwärts der Einlaßöffnung (7) die gesamte Durchfluß- " menge an Schutzfiuid und Probenfluid gemessen und die Durchflußmenge des Probenfluids als Differenz der gemes¬ senen Durchflußmengen bestimmt wird.

14. Verwendung der Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zur Überwachung der Raumluft in Gebäuden einer Kern¬ kraftanlage und/oder zur Überwachung der Emission der Fort¬ luft in Kernkraftwerken.