DE1928608U - Einrichtung zur messung des neutronenflusses. - Google Patents

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AKTl ENGES EILSCHAFT Einrichtung zur Messung des Heutronenflusses

Die Neuerung betrifft eine Hinrichtung zur Messung einer bei Kernreaktionen auftretenden Strahlung, insbesondere zur Messung des Heutronenflusses in Atomreaktoren. Zur Teimeidung der Sehwierigkeiten, die eine ■betriebssichere Yerstärkung des ift.-ea^teor unkomiensierten oder kompensierten Ionisationskammer entstehenden, der Neutronenflußdichte proportionalen, sehr kleinen &leiehstromes bereitet, und der Schwierigkeiten hinsichtlieh der Hullpunktsstabilität des G-leichstromverstärkers, ist bereits vorgeschlagen worden, eine Ionisationskammer mit ruhenden und rotierenden Blek~ trodenplatten (Rotary Plate Ion Chamber) zu "verwenden. Die ruhen^ den llektrodenplatten der Kammer bestehen aus elektriseh voneinander isolierten Segmenten. Auf den rotierenden Elektrodenplatten ist dieselbe Anzahl Segmente durch sektorförmige, eihahder gegenüberliegende Borbeläge gebildet, die gleich groß sind und zusammen die halbe Plattenoberflache bedecken. Ein von den Neutronen herrührender Strom fließt also nur zwischen den Segmenten der ruhen~ den Elektrodenplatten und den sich jeweils an ihnen vorbeibewegenden, mit Bor belegten Bereichen der rotierenden Platten, Infolgedessen entsteht am Ausgang der leßkammer ein von der Feutronen-

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flußdiehte abhängiger, pulsierender Strom, la ändere ans dem äußeren Strahlungsfeld in die Kammer eintretende Strahlen., z.B. schnelle Neutronen und ^-Strahlen, sowie oC-, ß-umd ^-Strahlen aus den aktivierten Bestandteilen der Kammer und aus dem natürlichen radioaktiven Zerfall,dureh die Rotation des drehbaren Systems nicht beeinflußt werden, liefern diese Strahlen nur einen Gleiehstromanteil am Ausgang der Kammer.

Damit auch sehr kleine Ausgangsströme noch einwandfrei der Heutronenflußdichte entsprechen, muß eine solöhe Kammer mit außerordentlicher Präzision hergestellt sein. Wenn nämlich die Elektrodenplatten nicht genau parallel sind oder durch z.B. vom Antrieb übertragende Schwingungen oder Erschütterungen flattern, oder wenn das rotierende System keinen einwandfreien: Rundlauf hat, ändert sieh die Kapazität zwischen den Elektr©denpiatten> Dadurch entsteht zusätzlich ein Wechselstrom, der sieh dem Ausgangsstrom der Kammer störend überlagert und.das Heßergebnis fälseht.v.Außerdem kann wegen der mechanischen Kupplung des rotierenden Systems mit dem Antrieb nur eine praktisch offene Ionisationskammer verwendet werden, so daß sieh bei Änderungen der Atmosphäre auch die Eigenschaften der Kammer ändern.

Neuerungsgemäß wird dagegen vorgesehlagen, daß dem bewegbaren Schirm mindestens ein weiterer, ruhender Sehirm zugeordnet ist und daß das Elektrodenpaar in der Oppositionsstellung der Schirme vollkommen abgeschirmt ist. Die Einrichtung bietet^ den ITorteil, "daß gewöhnliche, abgeschmolzene, unkompansierte Ionisationskammern^^ verwendet werden können. Die Lager der bewegbaren feile können ν ^

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daher geschmiert sein, ohne daß die Kammeratmosphäre beeinflußt wird, lerner lassen sieh auch mit IBor-iriflu'orid gefüllte Ionisationskammern verwenden. Als Antrieb für die bewegbaren Seile ist z.B. ein normaler Motor verwendbar, dessen Streufelder vom Meßsystem ferngehalten werden können. Tom Antrieb herrührende Schwingungen wirken sieh praktisch nicht auf die Elektroden aus, so daß störende Kapazitätsänderungen in der Meßkammer entfallen.

Die Einzelheiten der Neuerung werden anhand der Zeichnungen im folgenden erläutert. '

Es zeigens

Pigo 1 und 2 ein sehematiseh dargestelltes Ausführungsbeispiel der Einrichtung,

Pig. 3 einen Querschnitt durch die Einrichtung in vergrößertem ■ Maßstab, ·- ■ " . ""'

Pig. 4 den für die Umformung des pulsierenden .Stromes' in eine

Wechselspannung geeigneten Seil, eines Schaltungsbeispiels,

Pig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Einrichtung,

!ig. 6 ein Schaltungsbeispiel der Elektroden nach Pig. 5 zur Umformung des pulsierenden Stromes in Wechselspannung*

Das in Pig. 1 bis 3 sehematiseh dargestellte Ausführungsbeispiel der neuen Einrichtung enthält eine gewöhnliche, unkompensierte Ionisationskammer 10, die von einem: Mantel aus neutronen reflektierendem Material 14» z.B. ZrHp, umgeben ist. Im Gehäuse 17 der Ionisationskammer sind zwei zylindrische, koaxiale Elektroden 18,

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19 ruhend angeordnet. Me Elektrode 19 ist mit einem■ "Borbelag 2© versehen. In dem Reflektormantel 14 sind parallel zur Kammeraehse einander gegenüberliegende Fenster. 13 angeordnet, so daß die zwischen den Fenstern stehengebliebenen Teile des Mantels ruhende, neutronen reflektierende Schirme 15 bilden. Durch drehbeweglich angeordnete, aus Neutronen absorbierendem Material (z.B. Kadmium) bestehende Schirme 12, die starr miteinander verbunden sind und durch einen Motor 16 in lotation versetzt werden, sind die !Fenster 13 periodisch verdeckt, so. daß Neutronen nur dann die Ionisationskammer erreichen können, wenn die bewegbaren Sehirme die Fenster freigeben. Stattdessen können auch nur ein bewegbarer Schirm und ein Fenster vorgesehen sein, die sich jeweils über den halben Umfang des Mantels erstrecken. Zur Yerhütung mechanischer Schwingungen, die sich nachteilig auf die Kammer auswirken, muß dann der bewegbare Schirm einen Massenausgleich erhalten.

Biese Einrichtung kann beispielsweise in.einen entsprechend der deutsehen Patentschrift 1 055 145.gestalteten,Meßkopf eingebaut sein, dessen Ummantelung aus verschieden wirkenden Schichten, , . z.B. einer Moderatorsubstanz 21 (DgO, Beryllium oder Kohlenstoff) und einer Reflektorsubstanz 22 (Polyäthylen oder Paraffin) besteht« Neutronen, die in Fig. 2 von rechts" kommend in den Moderator* des Meßkopfes eintreten, werden dort abgebremst, wenn*sie nicht sehon_: thermisch sind, und gelangen dann (durch die Fenster, wenn diese gerade frei sind,) zur Ionisationskammer.

Durch die Rotation der Sehirme wird also die Meßkammer periodisch

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der Strahlung ausgesetzt, so daß an den Elektroden, ein pulsierender Strom entsteht, dessen Amplitude der Strahlungsintensität und der Kammerempfindliehkeit proportional ist. .'.._.

Pig. 4 gibt als Beispiel den Teil einer Schaltung wieder, dureh den der pulsierende Strom in eine Wechselspannung umgeformt werden kann. Die Schaltung enthält außer den Elektroden .18-und 19,und einer Gleiehspannungsquelle. 23 einen Widerstand 24, einen Kondensator und eine Elektronenröhre 26. . .;. .....

Die ruhenden Sehirme können auch leutronen absorbierendes (z.B. borhaltiges) oder spaltbares Material (z.B. IJ ⁵J enthalten, die bewegbaren aus Neutronen reflektierendem Material sein«

Die Fenster können ringförmig, d.h. radial zur Kammeraehse, angeordnet sein. In diesem lalle müssen auch die bewegbaren Schirme

ringförmig ausgebildet und in Achsrichtung in Schwingungen rersetzt werden. ■ . - ., ■ ... . .

Wird eine Ionisationskammer verwendet, deren eine,Elektrode nur auf den hinter den Penstern liegenden Bereichen mit Bor belegt \- ist, dann braucht der Reflektor-nicht so- diefeu zu sein..Bei iiner, derartigen Ionisationskammer kann.die Empfindlichkeit der,Anordnung durch Verdrehen der Fenster ,gegen di,e Kammer, verändert, werden.

Die ruhenden Sehirme können durch, bewegbare Schirme ersetzt werden,

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die dann gegenüber den bereits vorhandenen, bewegbaren Schirme eine unterschiedliche Richtung oder/und"Geschwindigkeit gegenüber dem Elektrodenpaar-haben müssen. Sowohl bei'■.-■ der Ausführung mit mehreren verschieden bewegbaren Schirmen als auch bei der Ausführung mit ruhenden und bewegbaren Schirmen können die Schirme so eingestellt werden, daß sie die Meßkammer vollkommen gegen die Strahlung abschirmen.

Pig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Einrichtung, bei dem die Elektroden in mehrere Elektrodenpaare 27» 28 unterteilt sind. Mindestens je eine Elektrode, dieser Elektrodenpaare , ist wiederum mit einem Borbelag 20 versehen. Durch außerhalb des Kammergehäuses 17 rotierende, mechanisch starr miteinander verbundene Sehirme 29 aus borhaltigern Material wird die Neutronenstrahlung von den jeweils abgeschirmten Elektrodenpaaren ferngehalten. Zwischen den niehtabgesehirmten Elektrodenpaaren fließt ein dem Neutronenfluß proportionaler Strom. Sind benachbarte Elektßlöäienpaare entgegengesetzt polarisiert, so wird in der Ionisationskammer ein Wechselstrom erzeugt, dessen Amplitude der Strahlungsintensität proportional ist* Ebenso wie bei der Ausführung nach Pig. 1 bis 3 sind aueh hier andere Kombinationen von Elektrodenpaaren und Schirmen möglieh, z.B. die Verwendung eines Schirmes in"Verbindung mit zwei Elektrodenpaaren, die abwechselnd abgeschirmt werden. Die rotierenden Schirme können auch aus Neutronen reflektierendem Material bestehen. . -

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Bine mögliche Schaltung ist in lig. 6.-.dargestellt» Zwischen den äußeren und inneren Elektroden wird eine öleienspannung aufrechterhalten, deren Polarität "bei Taenaolibarten Elektre-denpaaren weeks elf» Außer den Elektrodenpaaren 27, 28 und einer G-leiehspajanumgsquelle enthält die Schaltung Widerstände 30, 31»Kopplungskondensatoren und eine Röhre 26.

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Claims (3)

1. _s ,.A.456 974*31.8.65

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   Schutzansprüche ·

   . Einrichtung zur Messung einer bei Atomkernreaktionen auftretenden, ungerichteten Strahlung, insbesondere zur Messung des Neutronenflusses in Atomreaktoren, mit einer Meßkammer mit einem von der nachzuweisenden Strahlung allseitig beaufschlagten Elektrodenpaar, das einen der Intensität dieser Strahlung proportionalen und infolge periodischer Unterbrechung dieser Strahlung durch mindestens einen beweglichbaren Schirm pulsierenden Strom abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß dem bewegbaren Schirm mindestens ein weiterer, ruhender Schirm zugeordnet ist und daß das Elektrodenpaar in der Oppositionsstellung der Schirme vollkommen abgeschirmt ist.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegbare Schirm koaxial zur Kammer drehbeweglich angeordnet ist. - , ■ ' "
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mit seinem Antrieb zu einer Baueinheit zusammengesetzte bewegliche Schirm und die Meßkammer, die in einen aus einer Reflektor- und einer Moderatosubstanz aufgebauten Meßkopf eingesetzt ist, getrennt voneinander befestigt sind.

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