DE2324383A1

DE2324383A1 - Verfahren und vorrichtung zur erfassung von grenzstrahlungsdosen

Info

Publication number: DE2324383A1
Application number: DE19732324383
Authority: DE
Inventors: Jean Le Breton; Raymond Prigent; Claude Renard
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1972-05-15
Filing date: 1973-05-14
Publication date: 1973-11-29
Also published as: FR2184399A1; DE2324383B2; DE2324383C3; FR2184399B1; IT986315B

Description

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410-20.7O6p 14. 5. 1973

Commissariat a 1'Energie Atomique, Paris (Prankreich)

Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung von Grenzstrahlungsdosen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung von Sicherheitsgrenzstrahlungsdosen zum Schutz gegen (Kernreaktor-)Kritizitätsunfalle und eine Vorrichtung zur Durchfuhrung dieses Verfahrens.

Es sind bereits verschiedene Verfahren zur Erfassung von Grenzdosen zur Sicherung gegen Kritizitätsunfälle bekannt, insbesondere das sogenannte 2-aus-3-Verfahren, das in der Überwachung jeder für das Reaktorpersonal gefährlich werden könnenden Zone mit drei Sonden besteht, wobei ein Alarmsignal nur abgegeben wird, wenn

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mindestens zwei dieser drei Sonden während eines vorgegebenen Zeitintervalls ein Überschreiten der Sicherheitsgrenzdosis festgestellt haben.

Dieses Erfordernis erklärt sieh durch den Umstand, daß bei Verwendung nur einer einzigen Sonde deren Auslösung nicht nur auf ein Überschreiten der Sicherheitsgrenzdosis, sondern auch auf einen Störeffekt (z. B. plötzliche Änderung der Netzspannung oder elektronische Störung) zurückgeführt werden könnte, und eine derartige ungerechtfertigte Auslösung hätte unangenehme Konsequenzen, insbesondere einfach aus psychiologischen Gründen.

Das Erfordernis, beim 2-aus-3-Verfahren gleichzeitig das Überschreiten der Sicherheitsgrenzdosis durch mindestens zwei Sonden in einem vorgegebenen Zeitintervall festzustellen, hat den Vorteil, die Wahrscheinlichkeit der Abgabe eines Alarmsignals infolge von der Radioaktivität unabhängiger Störungen zu verringern.

Dennoch bleibt diese Wahrscheinlichkeit eines ungerechtfertigten Alarmsignals nicht vernachlässigbar klein, und sie ist um so größer, je größer das gewählte Zeitintervall ist. Im wesentlichen wird ein von jeder dieser Sonden abgegebenes Signal während der ganzen Dauer dieses Zeitintervalls gespeichert und infolgedessen, selbst wenn diese Sonde zu ihrem Anfangszustand vor Ablauf dieses Zeitintervalls zurückkehrt, immer als den Schwellenwert überschreitend betrachtet, d. h. bis zum Ende dieses Zeitintervalls. Nun wählen bestimmte bekannte Vorrichtungen ein Zeitintervall von mindestens 1 min, weshalb es verständlich ist, daß die Wahrscheinlichkeit des Auftre-

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tens von Signalen von zwei Sonden (und infolge dessen der Auslösung des Warnsignals) während mindestens 1 min viel größer als während nur 500 ms ist.

Es sei ferner darauf hingewiesen, daß beim klassischen 2-aus-3-Verfahren Sonden verwendet werden, die entweder vor allem gegenüber Gammastrahlung oder vor allem gegenüber Neutronen empfindlich sind.

Bei der Reaktorsicherheit ist es aber wesentlich, bestmöglich das Reaktorpersonal vor Bestrahlungsgefahren zu schützen, und zwar unabhängig von der Art der Strahlung (Neutronen oder Gammastrahlung).

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, den Schutz mittels einer Vorrichtung zu gewährleisten, die einerseits auf die von den Einzelpersonen empfangene Gesamtdosis anspricht (d. h. sowohl auf Neutronen als auch auf Gammastrahlung) , ohne daß die Anteile der Neutronen und der Gamaaquanten aufgrund eines Kritischwerdens zu berücksichtigen sind, und die andererseits zum Auslösen eines Alarmsignals nicht an ein kurzes Zeitintervall für die mittels zwei Sonden erfolgende gleichzeitige Erfassung des Überschreitens der Sicherheitsgrenzdosis gebunden ist.

Diese beiden Bedingungen werden dadurch erfüllt, daß einerseits Donden verwendet werden, deren jede ein auf Gammastrahlung ansprechendes und ein anderes, auf Neutronen ansprechendes Element enthält, und daß andererseits auf die Dosismessung durch jede Sonde eine Dosisleistungsmessung folgt.

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Dank dieser komplementären Messung der Dosisleistung jeder Sonde gewährleistet die erfindungsgemäße Vorrichtung, die dieses Verfahren anwendet, eine äußerst geringe Wahrscheinlichkeit einer ungerechtfertigten Auslösung eines Alarmsignals (aufgrund von Störungen) ,. ohne daß für die erfindungsgemäße Vorrichtung wie bei den bekannten Vorrichtungen ein Zeitintervall für die gleichzeitige Erfassung mittels zweier Sonden des Überschreitens der Sicherheitsgrenzdosis vorgegeben werden muß.

Genauer gesagt, die Erfindung betrifft einfach eine Vorrichtung, die durch eine einzige Sonde gebildet wird, die die oben angeführten Eigenschaften aufweist (d. h. eine Sonde, die gleichzeitig auf Neutronen und auf Gammastrahlung anspricht und eine Dosisleistungsmessung nach der Dosismessung ausführt), wobei die Anwendung von drei derartigen Sonden nach dem 2-aus-3-Verfahren und ihrer Einschaltung in ein Alarmsystem nach diesem Verfahren in an sich bekannter Weise erfolgen.

Ein Verfahren zur Erfassung von Sicherheitsgrenzdosen zum Schutz gegen Kritizitätsunfälle ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß eine gemischte Erfassung der Neutronen und der Gammastrahlung in einer einzigen Sonde vorgenommen wird, und daß die erhaltene Globalinformation nur dann weitergeleitet wird, wenn nach dem Überschreiten der Sicherheitsgrenzdosis auch ein Überschreiten einer gegebenen Dosisleistung festgestellt wird.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist gemäß der Erfindung gekennzeichnet durch einerseits eine Sonde aus einem Szintillometer, bestehend

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aus zwei Elementen, nämlich einem vorzugsweise auf Gammastrahlung ansprechenden Plastikszintillator und einem auf langsame Neutronen ansprechenden Szintillator, die beide von einem Moderatormantel umgeben ist, wobei ein Ab- bzw. gleich zwischen der Neutronendosis und der Gammastrahlungsdosis durch einen Kompromiß zwischen der Dicke des Gammaszintillators für einen Neutronenszintillator gegebener Dicke gewährleistet ist; und andererseits durch ein an die Sonde angeschlossenes Widerstands-Kondensator- oder RC-Glied, wobei ein Überschreiten der Sicherheitsgrenzdosis durch eine an die Anschlüsse des RC-Glieds angeschlossene Schwellenwertschaltung anzeigbar ist, während das Überschreiten der Dosisleistung durch dieselbe Schwellenwertschaltung, jedoch bei abgeschaltetem Kondensator, anzeigbar ist.

Der auf die langsamen Neutronen ansprechende Szintillator besteht vorzugsweise aus Bor, ferner ist es vorteilhaft, daß der Moderatormantel aus Polyäthylen besteht.

Die Erfindung wird anhand der aus einer einzigen Figur bestehenden Zeichnung näher erläutert, in der ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung abgebildet ist.

Die abgebildete Vorrichtung hat ein Szintillometer 1 und ein Widerstands- oder RC-Glied 2.

Das Szintillometer setzt sich zusammen aus einer Photozelle 3, die an sich bekannter Weise eine Photokathode k, gespeist durch eine Niederspannung V (z. B. 15 V) und eine Anode 5 aufweist, sowie aus einem erfindungsgemäßen Szintillator.

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Dieser Szintillator besteht aus zwei Elementen, d. h. aus einem Plastikszintillator 6, der vorzugsweise auf Gammastrahlung anspricht, und einem Szintillator 7 aus Bor, der auf langsame Neutronen anspricht, wobei diese beiden Elemente von einem Moderatormantel 8, z. B. aus Polyäthylen, umgeben sind.

Das RC-Glied 2 hat in an sich bekannter Weise einen Kondensator 9 und einen Widerstand 10. Ein Ein-Aus-Schalter 11 erlaubt das Abschalten des Kondensators 9· Ein Im- ' pedanzwandler-Verstärker 12 verbindet das RC-Glied 2 mit einem Schwellenwertvergleicher 13» der an eine geeignete Logikschaltung 14 angeschlossen ist, die nicht Gegenstand der Erfindung sind.

Diese erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet wie folgt:

Der Plastikszintillator 6 erfaßt die Gammastrahlung von einer Quelle S und der Szintillator 7 aus Bor die Neutronen von derselben Quelle; der Mantel 8 aus Polyäthylen gewährleistet ein Gleichgewicht zwischen diesen beiden empfangenen Dosen, und zwar aufgrund einer bestimmten Wahl des Verhältnisses der Dicken des Mantels 8 und des PIastikszintillators 6.

Wenn der Schalter 11 des RC-Glieds 2 geschlossen ist, erfaßt die Schwellenwertschaltung 13 in an sich bekannter Weise das Überschreiten der zugelassenen Sicherheitsgrenzdosis, so daß er ein Signal F abgibt, das durch die Logikschaltung 14 verarbeitet wird.

Nachdem ein Überschreiten der Sicherheitsgrenzdosis

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auf diese Weise erfaßt worden ist, schaltet die Logikschaltung 14 den Kondensator 9 vom RC-Glied ab, indem der Schalter 11 geöffnet wird, und falls ein Überschreiten der Dosisleistung stattfindet, wird dies über den einzigen Widerstand 10 des RC-Glieds erfaßt und ein entsprechendes Signal F_? von der Logikschaltung verarbeitet. Nach demselben Prinzip der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die Globalerfassung des Szintillometers 1 durch die Logik schaltung Ik an eine Alarnieinrichtung (an sich bekannten Aufbaus) nur weitergegeben, wenn diese Logikschaltung nacheinander die Signale F₁ und dann F₂ empfangen hat.

Die Erfindung ist also im wesentlichen dadurch charakterisiert, daß das Szintillometer 1 global die Neutronen" und die Gammastrahlung erfaßt, und ferner dadurch, daß das (nicht gezeigte) Alarmsystem ein Signal nur registriert, wenn nacheinander ein Überschreiten einer (integrierten) Dosis und einer Dosisleistung erfaßt worden ist.

In der Praxis wird die erfindungsgemäße Vorrichtung nach dem 2-aus-3-Verfahren angewendet: Anders ausgedrückt, man verwendet drei Vorrichtungen gemäß der Erfindung, und ihre Schaltung ist so konzipiert, daß ein Alarmsignal durch das hinter diesen beiden Vorrichtungen angeordnete Alarmsystem nur dann abgegeben wird, wenn dieses Alarmsystem ein Signal von mindestens zwei dieser drei erfindungsgemäßen Vorrichtungen empfangen hat.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat bei einer derartigen Schaltung gemäß dem 2-aus-3-Verfahren den Vorteil, gleichzeitig die Neutronen und die Gammastrahlung zu erfassen; außerdem ist dank dieser Vorrichtung die Gefahr

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einer ungerechtfertigten Auslösung eines Alarmsignals infolge einer durch eine Störung bewirkten Betätigung viel geringer als bei den bekannten Vorrichtungen.

Der Plastikszintillator 6, der mit dem Borszintillator 7 verklebt ist, hat z. B. eine Dicke von 0,6 cm, während der Polyäthylen-Mantel 8, der zur Verbesserung des Ansprechens des Szintillators 6 auf Neutronen dient (das Verhältnis der Gammadosis zur Neutronendosis beträgt etwa 7 für ein Spaltneutronenspektrum) eine Dicke von 3 cm aufweist.

Bei ihrer Anwendung gemäß dem 2-aus-3-Verfahren ist die erfindungsgemäße Vorrichtung vor allem dazu bestimmt, das unerwünschte Auslösen eines Alarmsignals aufgrund von Störeffekten zu vermeiden, wenn also die Radioaktivität selbst die Sicherheitsgrenze gar nicht überschritten hat. Eine derartige unbeabsichtigte Alarmauslösung hat einen ungünstigen psychologischen Effekt und beeinträchtigt außerdem die vom Reaktorpersonal vorgenommenen Arbeiten.

Es versteht sich jedoch, daß wie immer bei der Anwendung des 2-aus-3-Verfahrens Radioaktivitätsüberwachungseinrichtungen vorgesehen sind, um zu alarmieren, wenn die örtliche Umgebungsradioaktivität des Reaktorpersonals zu hoch ist, obwohl sie unterhalb des von der erfindungsgemäßen Vorrichtung festgelegten Schwellenwertes liegt.

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Claims

Patentansprüche

1.) Verfahren zur Erfassung von Sicherheitsgrenzdoaen zum Schutz gegen KrItizltätsunfalle, dadurch gekennzeichnet , daß eine gemischte Erfassung der Neutronen und der Gammastrahlung in einer einzigen Sonde vorgenommen wird, und daß die erhaltene Globalinformation nur dann weitergeleitet wird,.wenn nach dem Oberschreiten der Sicherheitsgrenzdosis auch ein Überschreiten einer gegebenen Dosisleistung festgestellt wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet

einerseits durch eine Sonde aus einem Szintillometer (i), bestehend aus zwei Elementen, nämlich einem vorzugsweise auf Gammastrahlung ansprechenden Plastikszintillator (6) und einem auf langsame Neutronen ansprechenden Szintillator (7), die beide von einem Moderatormantel (8) umgeben ist, wobei ein Ab- bzw. gleich zwischen der Neutronendosis und der Gammastrahlungsdosis durch einen Kompromiß zwischen der Dicke des Gammaszintillators für einen Neutronenszintillator gegebener Dicke gewährleistet ist; und

andererseits durch ein an die Sonde angeschlossenes Widerstände-Kondensator- oder RC-Glied (9, 10), wobei ein Überschreiten der Sicherheitsgrenzdosis durch eine an die Anschlüsse des RC-Glieds angeschlossene Schwellenwertschaltung (13) anzeigbar ist, während das Überschreiten der Dosisleistung durch dieselbe Schwellenwertschaltung (13), jedoch bei abgeschaltetem Kondensator (9), anzeigbar ist.

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3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der auf die langsamen Neutronen ansprechende Szintillator (7) aus Bor besteht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Moderatormantel (8) aus Polyäthylen besteht.

5. Anwendung von drei Vorrichtungen nach einem der Ansprüche 2 bis h in einer das 2-aus-3-Verfahren anwendenden Alarmsignalanlage.

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