DE1928608U

DE1928608U - DEVICE FOR MEASURING THE NEUTRON FLOW.

Info

Publication number: DE1928608U
Application number: DES33490U
Authority: DE
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1960-02-27
Filing date: 1960-02-27
Publication date: 1965-12-09

Description

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SIEMENS-SCHUCKERTWERKE PLA ^by/' ' ->?SIEMENS-SCHUCKERTWERKE PLA ^by / ''->?

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AKTl ENGES EILSCHAFTCURRENT COOPERATION Device for measuring the heutron flux

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- The innovation concerns an execution to measure one at Nuclear reactions occurring radiation, especially for measurement of the neutron flux in nuclear reactors. To avoid some of the difficulties, which were ■ an operationally safe reinforcement of the ift.-ea ^ teor or compensated ionization chamber, the Neutron flux density proportional, very small & borrowing current prepares, and the difficulties with regard to the zero point stability of the DC amplifier has already been proposed an ionization chamber with stationary and rotating metal sheets Rotary Plate Ion Chamber to use ". The rest ^ The electrode plates of the chamber consist of segments that are electrically isolated from one another. On the rotating electrode plates the same number of segments is formed by sector-shaped, mutually opposite boron linings that are the same size and together cover half the surface of the plate. One from the neutrons Current only flows between the segments of the resting electrode plates and the segments that are moving past them. areas of the rotating plates covered with boron, as a result of which a neutron

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SIEMENS SIEMENS-SCHUCKERTWERKESIEMENS SIEMENS-SCHUCKERTWERKE

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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.The flowed dependent, pulsating current, la change the rays entering the chamber from the external radiation field, e.g. fast neutrons and ^ -rays, as well as oC-, ß-umd ^ -rays from the activated components of the chamber and from the natural radioactive decay , by not affecting the rotation of the rotatable system, these jets deliver only a trailing current component at the exit of the chamber.

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.This means that even very small output currents still perfectly match the neutron flux density must correspond to such a chamber with extraordinary Precision made. Namely, if the electrode plates are not exactly parallel or because of e.g. the drive transmitted vibrations or shocks flutter, or if the rotating system does not have a perfect run-out, change the capacity between the electrode plates> This also creates an alternating current, which is the output current of the Chamber interferingly superimposed and. The Hess result is falsified. Furthermore can because of the mechanical coupling of the rotating system with Only a practically open ionization chamber can be used for the drive, so that the properties can also be seen in the event of changes in the atmosphere change the Chamber.

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 ^According to the innovation, however, it is proposed that the movable Screen is assigned at least one further, stationary screen and that the pair of electrodes in the opposition position of the screens is perfect is shielded. The facility offers the advantage "that ordinary, Melted, uncompanned ionization chambers ^^ can be used be able. The bearings of the movable file can be ν ^

SIEMENS .SIEMENS.

siemens-schuckertwerke pla 60/1135siemens-schuckertwerke pla 60/1135

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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.Therefore, it is possible to lubricate the chamber without influencing the chamber atmosphere use. As a drive for the movable ropes For example, a normal motor can be used whose stray fields are from Measuring system can be kept away. Vibrations originating from the drive have practically no effect on the electrodes, so that disruptive changes in capacity in the measuring chamber are omitted.

Die Einzelheiten der Neuerung werden anhand der Zeichnungen im folgenden erläutert. 'The details of the innovation are based on the drawings in explained below. '

Es zeigensShow it

Pigo 1 und 2 ein sehematiseh dargestelltes Ausführungsbeispiel der Einrichtung,Pigo 1 and 2 a schematically illustrated embodiment of FIG Facility,

Pig. 3 einen Querschnitt durch die Einrichtung in vergrößertem ■ Maßstab, ·- ■ " . ""'Pig. 3 shows a cross section through the device in an enlarged manner Scale, · - ■ "." "'

Pig. 4 den für die Umformung des pulsierenden .Stromes' in einePig. 4 for converting the pulsating "current" into a

Wechselspannung geeigneten Seil, eines Schaltungsbeispiels,AC voltage suitable rope, a circuit example,

Pig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Einrichtung,Pig. 5 another embodiment of the device,

!ig. 6 ein Schaltungsbeispiel der Elektroden nach Pig. 5 zur Umformung des pulsierenden Stromes in Wechselspannung*! ig. 6 shows a circuit example of the electrodes according to Pig. 5 for forming of the pulsating current in alternating voltage *

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,That in Pig. 1 to 3 schematically illustrated embodiment The new device contains an ordinary, uncompensated ionization chamber 10, which is made of a: sheath of neutrons reflecting Material 14 »e.g. ZrHp, is surrounded. In the housing 17 of the Ionization chambers are two cylindrical, coaxial electrodes 18,

2/11/909 (Amtsbogen) 3000 2.65 10802/11/909 (official form) 3000 2.65 1080

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SI EM E NS-SCHUCKERTWE RKESI EM E NS-SCHUCKERTWE RKE

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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.19 arranged dormant. Me electrode 19 is covered with a boron coating 2 © Mistake. In the reflector jacket 14 are opposite windows parallel to the chamber axis. 13 arranged so that the between Parts of the cloak that have remained standing in the windows are dormant, neutrons reflective screens 15 form. By means of rotatably arranged, consisting of neutron absorbing material (e.g. cadmium) Screens 12, which are rigidly connected to one another and are set in lotation by a motor 16, the windows 13 are periodic covered, like that. that only then can neutrons reach the ionization chamber can when the movable screens reveal the windows. Instead, only a movable screen and a window can be provided be spread over half the circumference of the mantle extend. In order to prevent mechanical vibrations which adversely affect the chamber, the movable screen must then have one Get mass balance.

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.This device can, for example, be built into a measuring head designed in accordance with German patent specification 1,055,145, the casing of which consists of differently acting layers,,. For example, a moderator substance 21 (DgO, beryllium or carbon) and a reflector substance 22 (polyethylene or paraffin) consists of “neutrons that enter the moderator * of the measuring head from the right in Fig. 2, are slowed down there if * they do not see them _{: are} thermal, and then get to the ionization chamber (through the windows, if they are free).

Durch die Rotation der Sehirme wird also die Meßkammer periodischAs a result of the rotation of the screens, the measuring chamber becomes periodic

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SIEMENSSIEMENS

SIEMENS-SCHUCKERTWERKESIEMENS SCHUCKERTWERKE AKTIENGESELLSCHAFTSHARED COMPANY

der Strahlung ausgesetzt, so daß an den Elektroden, ein pulsierender Strom entsteht, dessen Amplitude der Strahlungsintensität und der Kammerempfindliehkeit proportional ist. .'.._. exposed to radiation, so that a pulsating current develops at the electrodes, the amplitude of which is proportional to the radiation intensity and the chamber sensitivity. .'.._.

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. . .;. .....Pig. 4 shows, as an example, the part of a circuit, dureh which the pulsating current can be converted into an alternating voltage. In addition to the electrodes .18- and 19, and one DC voltage source. 23 a resistor 24, a capacitor and an electron tube 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«The stationary screens can also contain neutron-absorbing (e.g. boron-containing) or fissile material (e.g. IJ ⁵ J, the movable ones made of neutrons reflecting material «

Die Fenster können ringförmig, d.h. radial zur Kammeraehse, angeordnet sein. In diesem lalle müssen auch die bewegbaren SchirmeThe windows can be arranged in a ring, i.e. radially to the chamber axis being. The movable umbrellas must also be in this hall

ringförmig ausgebildet und in Achsrichtung in Schwingungen rersetzt werden. ■ . - ., ■ ... . .ring-shaped and set in vibrations in the axial direction will. ■. -., ■ .... .

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.An ionization chamber is used whose one electrode is located only on the areas behind the Penstern with boron \ -, then the reflector does not need so-diefeu iiner to sein..Bei, such ionization chamber kann.die sensitivity, arrangement by Turning the window against the chamber can be changed.

Die ruhenden Sehirme können durch, bewegbare Schirme ersetzt werden,The stationary screens can be replaced by movable screens,

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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. which is then compared to the existing ones, movable shields must-have electrode pair a different direction and / or "speed relative to the. Both '■ .- ■ executing a plurality of different movable screens and in the embodiment with stationary and movable screens can Screens are adjusted so that they completely shield the measuring chamber from the radiation.

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. . -Pig. 5 shows a further exemplary embodiment of the device, in which the electrodes are subdivided into several electrode pairs 27 »28 are. At least one electrode each, of these pairs of electrodes, is in turn provided with a boron lining 20. Through outside of the Chamber housing 17 rotating, mechanically rigidly interconnected The neutron radiation is generated from a boron-containing material kept away from each of the shielded pairs of electrodes. A current proportional to the neutron flux flows between the unshielded electrode pairs. Are neighboring Elektßlöäienpaare polarized in opposite directions, an alternating current is generated in the ionization chamber, the amplitude of which corresponds to the radiation intensity is proportional * As with the execution according to Pig. Here, too, 1 to 3 are other combinations of electrode pairs and screens possible, for example the use of a screen in "connection with two pairs of electrodes that are alternately shielded. The rotating screens can also be made from reflective neutrons Material. . -

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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.A possible circuit is in lig. 6 .-. Shown »Between the outer and inner electrodes an oil tension is maintained, whose polarity "in Taenaolibarten electrode pairs weeks eleven» Except for the electrode pairs 27, 28 and a G-leiehspajanumgsquelle the circuit contains resistors 30, 31 »coupling capacitors and a tube 26.

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2'11/90a (Amtsbogen) 3000 2.65 10802'11 / 90a (official form) 3000 2.65 1080

Claims

_s ,.A.456 974*31.8.65 _s , .A.456 974 * 8/31/65

SIEMENSSIEMENS

• SIEMENS-SCHUCKERTWERKE PLA 6θ / ΪΊ35 Gh / <Jb

AKT, ENGESELLSCHAFT AktZ. S 3 3 490/21 g

Protection claims

. Device for the measurement of an atomic nucleus reaction, undirected radiation, especially for measurement of the neutron flux in atomic reactors, with a measuring chamber exposed to the radiation to be detected on all sides Pair of electrodes which emit a current proportional to the intensity of this radiation and pulsing as a result of periodic interruption of this radiation by at least one movable screen, characterized in that, that the movable screen is assigned at least one further, stationary screen and that the pair of electrodes in the Opposition position of the umbrellas is completely shielded.

2. Device according to claim 1, characterized in that the movable screen is arranged rotatably coaxially to the chamber. -, ■ '"

3. Device according to claim 2, characterized in that the with its drive assembled into a structural unit movable Screen and the measuring chamber, which is inserted into a measuring head made up of a reflector and a moderator substance are attached separately from each other.

26.8 * 1965

/11/9Oa (Amtsbogen) 3000 2,65 1080/ 11 / 9Oa (official form) 3000 2.65 1080