DE1573106C

DE1573106C - Device for measuring the volume of hydrogen-containing liquids in Be holders by means of radioactive rays

Info

Publication number: DE1573106C
Authority: DE
Inventors: Erich Dr 2300 Kiel Trumper Joachim Dr 2301 Strande Bagge
Original assignee: VDO Tachometer Werke Adolf Schind hng GmbH, 6000 Frankfurt
Publication date: 1971-02-11

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur VoIu- male Intensität der thermischen Neutronen zugemensmessung von wasserstoffhaltigen Flüssigkeiten in strahlt.The invention relates to a device for the full intensity of thermal neutrons metering of hydrogen-containing liquids in radiates.

Behältern mittels radioaktiver Strahlen, wobei aus Weiter bietet diese Ausbildung den Vorteil, ■ daß Neutronenquellen energiereiche Neutronen in die sich bei gleichmäßiger Verteilung der Quellen längs Flüssigkeit gesandt werden und die Strahlungsinten- 5 der Meßsonde ein linearer Zusammenhang zwischenContainers by means of radioactive rays, this training from Next offers the advantage that Neutron sources high-energy neutrons in which the sources are evenly distributed lengthways Liquid are sent and the radiation ink 5 of the measuring probe a linear relationship between

sität der in der Flüssigkeit auf thermische Energien Eintauchtiefe der Sonde in die Flüssigkeit und derthe immersion depth of the probe in the liquid and the thermal energies in the liquid

abgebremsten thermischen Neutronen mit Hilfe be- Zählrate des Detektors ergibt. Bei Behältern mit kon-decelerated thermal neutrons with the help of the counting rate of the detector results. In the case of containers with

kannter Detektoren gemessen wird. stantem Querschnitt ist also die Füllstandsanzeigeknown detectors is measured. constant cross-section is the level indicator

Zur Messung einer bestimmten Niveauhöhe eines linear. Bei Behältern komplizierterer Form kann beliebigen Füllgutes in einem Behälter ist eine Meß- ίο durch eine geeignete, ungleichmäßige Verteilung der sonde bekannt, die in dem in eine Seitenwand des Quellen längs der Meßsonde eine Linearisierung der Behälters einschraubbaren Meßkopf ein strahlen- Eichkennlinie erreicht werden. Der Detektorstab mit empfindliches Organ besitzt und diesem in veränder- den Neutronenqueilen kann in eine vorgesehene rohrlichem Abstand gegenüberstehend am Ende eines mit förmige Öffnung des Behälters oder in die Flüssigkeit dem Meßkopf verbundenen Stabes eine Strahlen- i$ selbst eingetaucht sein. Seins Abmessungen können quelle trägt. Ein anderes bekanntes ■Verfahren zur dabei so gewählt werden, daß die Meßsonde an Stelle Volumensmessung von wasserstoffhaltigen Flüssig- von Sonden eingesetzt werden kann, die nach anderen keiten in Behältern, das den volumensabhängigen Nacbweisprinzipien arbeiten. Damit ist es möglich, Moderationseffekt solcher Flüssigkeiten, auf energie- auch dort, wo bisher Flüssigkeitsstandbestimmungen reichen Neutronen zur Inhaltsmessung benutzt, be- ao mit Kapazitätsnachweisgeräten durchgeführt wurden, dient sich künstlicher Neutronenqueilen, die außen die Neutronenmeßsonde als Ersatz zu verwenden,
auf dem Flüssigkeitsbehälter aufgesetzt werden. In Durch eine geeignete, nicht lineare Verteilung der der Nähe oder in größerer Entfernung von der Neu- Neutronenqueilen auf der Meßsonde kann auch eine tronenquelle werden innerhalb oder außerhalb der Eichkennlinie künstlich hergestellt v/erden, die für Behälterwand ein oder mehrere Detektoren für (her- as bestimmte Zwecke von Interesse ist. Zum Beispiel mische Neutronen angebracht, die die aus der Neu- kann durch eine dichtere Anordnung der Neutronentronenquelle kommenden schnellen Neutronen erst quellen in Bodennähe des Behälters eine erhöhte dann nachweisen können, wenn sie nach dem Ab- Nachweisempfindlichkeit kleiner Flüssigkeitsmengen bremsvorgang in der wasserstoffhaltigen Flüssigkeit erreicht werden und daher eine Restmengenanzeige im Behälter auf thermische Energien gekommen sind. 30 mit größerer Genauigkeit erfolgen, die auch zur Aus-To measure a certain level of a linear. In the case of containers of a more complex shape, any filling material in a container is a measuring ίο known through a suitable, uneven distribution of the probe, which can be achieved in the measuring head, which can be screwed into a side wall of the source along the measuring probe, a radiation calibration characteristic. The detector bar with sensitive organ and has this in the changeability Neutronenqueilen a radiation $ i can in an intended rohrlichem distance opposite the end associated with a shaped opening of the container or the liquid in the measuring head rod to be immersed itself. Its dimensions can be borne by source. Another known ■ method to be chosen in such a way that the measuring probe can be used instead of volume measurement of hydrogen-containing liquids by probes that work according to other potencies in containers that work according to the volume-dependent Nacbweisprinzipien. This makes it possible to reduce the moderation effect of such liquids on energy, even where neutrons were previously used to measure the level of the liquid, using capacitance detection devices.
be placed on the liquid container. By means of a suitable, non-linear distribution of the neutrons in the vicinity or at a greater distance from the new neutron source on the measuring probe, an electron source can also be artificially produced within or outside of the calibration curve, which can be used to create one or more detectors for the container wall. he specific purposes is of interest.For example, mix neutrons attached, which can detect the rapid neutrons coming from the new source near the bottom of the container, if they can detect small amounts of liquid after the detection sensitivity of small amounts of liquid braking process can be achieved in the hydrogen-containing liquid and therefore a residual quantity display in the container has come to thermal energies.

Die Anbringung der Neutronenquelle und der De- lösung einer Warneinrichtung verwendet werdenThe attachment of the neutron source and the detachment of a warning device can be used

tektoren an der Tankwand hat jedoch den Nachteil, kann.However, detectors on the tank wall has the disadvantage that it can.

daß aus Raumwinkelgründen von vornherein nur Zur näheren Erläuterung der Erfindung ist in der etwa die Hälfte aller aus der Quelle kommenden Zeichnung der Längsschnitt eines Ausführungsbeienergiereichen Neutronen wirksam und von den De- 35 Spieles in vereinfachter schematischer Darstellung abtektoren abgebremste, thermische Neutronen aufge- gebildet. In dem Behälter 1 für die wasserstoffhaltige nommen werden können. Die räumliche Trennung Flüssigkeit 2, beispielsweise Kohlenwasserstoffe von Quelle und Detektoren bewirkt außerdem eine (Kraftstoffe) ist als Detektor — der praktisch die gewisse Intensitätsreduzierung der zu messenden Meßsonde darstellt — ein handelsübliches stabförmithermischen Neutronen, da beim Abbremsvorgang 40 ges Bor- oder Heliumzählrohr 3 mit dem Rohrmanschneller Neutronen die energiearmen, thermischen tel 4 als Kathode und einer in der Achse angeordneten Neutronen in unmittelbarer Nähe der Quelle ihr drahtförmigen Anode 5 in eine Öffnung in der Behäl-Intensitäts-Maximum erreichen. Die Zwischenschal- terdecke einsetzbar. Kathode 4 und Anode 5 des tung des absorbierenden Moderators führt aber bei Zählrohres sind über eine Stromquelle mit der Anräumlicher Trennung zu einem spürbaren Intensitäts- 45 Zeigeeinrichtung verbunden (nicht dargestellt). Die verlust der Strahlung. Neutronenquelle 6 ist im gezeichneten Ausführungs-that for reasons of solid angle from the outset only for a more detailed explanation of the invention is in the about half of all the drawing coming from the source is a longitudinal section of an execution area rich in energy Neutrons effective and abtectors from the de- 35 game in a simplified schematic representation decelerated, thermal neutrons formed. In the container 1 for the hydrogen-containing can be taken. The spatial separation of liquid 2, for example hydrocarbons of source and detectors also causes a (fuels) is as a detector - which is practically the one represents a certain reduction in the intensity of the measuring probe to be measured - a commercially available rod conveying thermal Neutrons, as 40 total boron or helium counter tube 3 with the Rohrmanschneller during the braking process Neutrons the low-energy, thermal tel 4 as cathode and one arranged in the axis Neutrons in the immediate vicinity of the source put their wire-shaped anode 5 in an opening in the container intensity maximum reach. The intermediate switch ceiling can be used. Cathode 4 and anode 5 of the device of the absorbing moderator leads but with the counter tube are via a power source with the spatial Separation connected to a noticeable intensity 45 pointing device (not shown). the loss of radiation. Neutron source 6 is in the drawn embodiment

Zur Vermeidung dieser Nachteile und Verbesse- beispiel als zum Detektor konzentrische Flächenquelle rung der Messung schlägt die Erfindung vor, Neutro- auf dem ganzen Mantel des Zählrohres aufgebracht, nenquellen und Detektoren zu an sich bekannten Es kann aber auch eine Mehrzahl von Einzelquelstabförmigen Meßsonden zu vereinen, derart, daß 50 len über die Länge der Meßsonde kontinuierlich oder mindestens ein Detektor für thermische Neutronen als diskontinuierlich auf dem Mantel des Zählrohres 3 gerader oder gekrümmter Stab ausgebildet ist und die verteilt sein (mit 6' angedeutet). Eine solche konzen-Neutronenquellen längs der Achse des Stabes oder trische Anordnung der Neutronenqueilen ergibt eine parallel zu ihr kontinuierlich oder in bestimmter optimale Empfindlichkeit der Meßanordnung, weil Weise diskontinuierlich verteilt angeordnet sind. Die 55 die Strahlungsintensität der thermischen Neutronen in Neutronenqueilen können dabei sowohl außerhalb als der Achse der Meßsonde ihr Maximum hat. Eine auch innerhalb des Detektors parallel zur oder kon- stabförmige Ausbildung der Neutronenquelle über die zentrisch um dessen Achse angebracht sein. Die Meß- Länge des Zählrohres und ihre Anordnung auf diesonde kann an sich an beliebiger Stelle im oder in der sem parallel zur Achse der Meßsonde (mit 6" ange-Nähe des Behälters angeordnet sein, am zweckmäßig- 60 deutet) ist ebenfalls möglich und brauchbar, denn die sten ist es jedoch, sie in das Flüssigkeitsvolumen ein- Empfindiichkeitseinbuße durch die exzentrische Antauchend anzuordnen. Eine solche Anordnung hat Ordnung ist wegen des kleinen Durchmessers der . den Vorteil, daß Detektor und Neutronenqueilen in Sonde nur sehr gering. Auch eine Anordnung der optimaler Weise von der Meßflüssigkeit zylindrisch- Neutronenqueilen im Innern des Zählrohres und in symmetrisch umgeben sind und da die Dichte der 65 seiner Achse auf der Anode 5 ist denkbar, erfordert thermischen Neutronen um die auf der Meßsonde aber eine Sonderausführung des Zählrohres und ist sitzenden Neutronenqueilen in der Achse des Stabes daher entsprechend aufwendiger,
ihr Maximum besitzt, erhält der Detektor die maxi- Bei Behältern, deren geometrische Gestalt die Ein-In order to avoid these disadvantages and to improve the measurement, for example as a surface source concentric to the detector, the invention proposes that neutron sources and detectors be applied to the entire casing of the counter tube to form known per se. such that 50 len over the length of the measuring probe continuously or at least one detector for thermal neutrons is formed as a discontinuous straight or curved rod on the jacket of the counter tube 3 and which are distributed (indicated by 6 '). Such a concentrated neutron sources along the axis of the rod or tric arrangement of the neutron sources results in a parallel to it continuously or in a certain optimal sensitivity of the measuring arrangement, because they are arranged in a discontinuously distributed manner. The radiation intensity of the thermal neutrons in neutron sources can have its maximum outside as well as the axis of the measuring probe. Also within the detector, parallel to or in the form of a constant rod, the neutron source can be attached centrally around its axis. The measuring length of the counter tube and its arrangement on the probe can be arranged at any point in or in the sem parallel to the axis of the measuring probe (with 6 "near the container, most appropriate- 60 indicates) is also possible and useful Because the most important thing is to arrange them in the liquid volume, with a loss of sensitivity due to the eccentric immersion. Because of the small diameter, such an arrangement has the advantage that the detector and neutron sources in the probe are only very small optimally cylindrical neutron sources are surrounded by the measuring liquid inside the counter tube and symmetrically and since the density of the 65 of its axis on the anode 5 is conceivable, thermal neutrons around the one on the measuring probe requires a special version of the counter tube and is seated neutron sources in the axis of the rod is therefore correspondingly more complex,
has its maximum, the detector receives the maximum

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führung gerader Meßsonden nicht zuläßt, ist es ohne Schwierigkeit möglich, durch geeignete, gekrümmte Formgebung dieser Sonde eine Anpassung an die Behälterform zu erreichen.does not allow straight measuring probes, it is possible without difficulty by suitable, curved Shaping this probe to achieve an adaptation to the shape of the container.

Soll der Meßvorgang in relativ flachen Behältern durchgeführt, werden, beispielsweise in den in Tragflächen von Flugzeugen untergebrachten Treibstofftanks, dann kann bei einer Neigung des Tanks die Meßsonde nur wenig von der Flüssigkeit umspült sein und dies zu einer Fehlanzeige führen. Das kann dadurch ausgeglichen werden, daß über das Raumvolumen des Tanks mehrere Meßsonden so verteilt sind, daß bei einer Neigung ein Teil der Sonden mehr, ein anderer weniger von Flüssigkeit umgeben ist. Wenn man in diesem Falle die Meßergebnisse der einzelnen Meßsonden zu einem Mittelwert zusammenfaßt, kann dieses Ergebnis zumindest in gewisser Näherung immer noch eine brauchbare. Angabe über den Flüssigkeitsinhalt .des Behälters darstellen. Auch durch Ein- , führung einer Integrationszeitkonstante im Anzeige-Vorgang läßt sich die Anzeige von bewegungsbedingten Schwankungen unabhängig machen.If the measuring process is to be carried out in relatively flat containers, for example in the airfoils fuel tanks housed in aircraft, if the tank is inclined, the The measuring probe should only be slightly bathed in the liquid and this will lead to a false reading. It can do that be balanced so that several measuring probes are distributed over the volume of the tank, that when there is an incline, some of the probes are more surrounded by liquid, while others are less. When in this case the measurement results of the individual measuring probes can be combined to form a mean value this result, at least in a certain approximation, is still a useful one. Information about the liquid content . of the container. Also by introducing an integration time constant in the display process the display can be made independent of fluctuations caused by movement.

Claims

Patent claims:

1. Device for volume measurement of hydrogen-containing liquids in containers by means of radioactive rays, whereby high-energy neutrons from neutron sources into the Liquid sent and the radiation intensity in the liquid to thermal Energies of decelerated thermal neutrons are measured with the help of known detectors, characterized in that neutron sources and detectors are known per se Rod-shaped measuring probes are combined in such a way that at least one detector (3) for thermal Neutron is designed as a straight or curved rod and the neutron sources (6) longitudinally the axis of the rod or parallel to it continuously or discontinuously in a certain way are arranged distributed.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the neutron sources (6) are concentric are arranged to the axis of the rod-shaped measuring probe (3).

1 sheet of drawings