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Einrichtung zur Überwachung der Konzentration von in einem Medium enthaltenen radioaktiven Substanzen
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der Untergrund-Aktivität selektiv unterdrückt wird.
In der Zeichnung ist in Fig. l ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Überwachungs-Einrich- tung sowie in Fig. 2 ein zugehöriges Diagramm dargestellt.
An einer durch einen Ansaugkanal l mit rechteckiger Ansaugöffnung 2 gebildeten Sammelstelle für radioaktive Substanzen wird ein aus Filterpapier bestehendes Sammelband 3 in Richtung des Pfeiles P mit konstanter Geschwindigkeit vorbeibewegt, wobei zwei Seiten der Ansaugöffnung 2 so angeordnet sind, dass sie in Transportrichtung P des Filterbandes 3 liegen. DurcL eine nicht dargestellte Ansaugvorrichtung wird das überwachte Medium -z. B. Luft- mit möglichst konstauterDurchfluss-Geschwindigkeit durch das Filter- band 3 in den Ansaugkanal l gesaugt ; wobei das angesaugte Medium am Filterband 3 einen grossen Teil der suspendiert enthaltenen Teilchen ablagert.
Rechts neben der Ansaugöffnung 2 befindet sich in bekann- ter Weise in einiger Entfernung ein-in der Zeichnung der Einfachheit halber nicht dargestellter- Strahlen-
Detektor I und direkt überder anseugöffnung in einem bestimmten Abstand über dem Filterband ein zweiter, der Form der Ansaugöffnung angepasster, Detektor n ;
in einer Entfernung b von diesem zweiten Detektor
II, die kleiner ist als die m Transportrichtung P des Filterbandes 3 liegende Rechteckseite a der Ansaug- öffnung, befindet sich schliesslich ein dritter Detektor IIL
Bei stationären Verhältnissen ist die Menge der Ablagerung auf jedem Element des Filterbandes 3 di- rekt proportional der Zeit T, während der dieses Element aber der Ansaugöffnung 2 vorbeibewegt wird.
Ist nun die Halbwertszeiteiner aktiven Substanz viel grösser als diese Transportzeit T eines bestimmten
Filterelementes über der Ansaugöffnung, so ist auch die Aktivitäts-Belegung dieses Elementes proportional zur Zeit T, während welcher es sich über der Ansaugöffnung aufgehalten hat.
In Fig. 2 ist nun der Verlauf der Aktivitäts-Belegung des Filterbandes 3 durch eine Substanz mit lan- ger Halbwertszeit durch die Kurve k dargestellt-und zwar für eine Substanz, bei welcher die Dauer des
Auftretens der Aktivität im Überwachten Medium gerade so gross war wie die Zeit T, die ein Filterband-
Element zur Durchwanderung der Ansaugöffnung 2 benötigt ; ist jedoch die Dauer des Auftretens der Akti- vität des überwachten Mediums grösser als die Zeit T, so ändert sich die Aktivitäts-Belegung im Sinne der gestrichelt gezeichneten Kurve k.
Bezeichnet man die spezifische Aktivität der Mediumeinheit mit a so ist-wie sich aus der Kurve k ergibt- die in diesem Falle voir Detektor B erfasste Aktivität :
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Tritt die spezifische Aktivität a nur während einer gegenüber der oben genannten Zeit Tkleineren Zeit t auf, so ist die vom Detektor II erfasste Aktivität :
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Bei Substanzen, deren Zeitkonstante r gegenüber der Zeit T kurz ist-wie bei der unschädlichen Untergrung-Aktivität- stellt sich dagegen auf dem Filterband 3 ein der Kurve m entsprechender Verlauf der Aktivität ein ;
in diesem Falle wird über der Ansaugöffnung 2 ein Gleichgewichtszustand erreicht, der nach dem Verlassen derselben schnell abklingt, wird die spezifische Aktivität der Substanzen, mit kurzer Halbwertszeit mital bezeichnet, so ist die vom Detektor II im stationären Zustande erfasste Aktivität dieser Substanzen angenähert
Al a1'T. T.
Das Verhältnis einer auftretenden, schädlichen Aktivität mit gegenüber T verhältnismässig grosser Halbwertszeit zur unschädlichen Untergrund-aktivität mit gegenüber T kleiner Halbwertszeit ergibt sich zu
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Die Grösse o t = D ist ein Mass für die Menge gefährlicher radioaktiver Substanzen, die in der Zeit t von den zu schützenden Organismen aufgenommen werden konnte ; für einen bestimmten Wert von D und einen zwischen 0 und T liegenden Wert von t - bei unveränderlicher spezifischer Aktivität 01 - kann sich e höchstens um den Faktor zwei ändern.
Daraus ist ersichtlich, dass durch einen über der Ansaugöffnung 2 angeordneten, diese ganz überdekkenden bzw. erfassenden Detektor bereits mit ausreichender Genauigkeit die Menge der gefährlichen aktiven Substanzen erfasst wird, welche von den gefährdeten Organismen hätte aufgenommen werden können, und zwar bis zu Konzentrationen, bei denen der gewählte Wert von D nach einer Zeit t=T erreicht wird.
Dies ergibt jedoch noch keine genügende Sicherheit, denn zur lückenlosen Erfassung geringerer Kon- zentratioren, bei denen der gewählte Wert forl D nach einer grösseren Zeit als T erreicht wird und die daher durch den Detektor II nicht mehr erfasst werden, dient nun der Detektor m.
Wie aus der Zeichnung er- sichtlich,-beginnt für diesen bei der erfindungsgemässen Anordnung ein Anstieg der durch die Kurve k
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dargestellten Aktivität bereits flach einer Zeit t., die kürzer ist als die Zeit T ; da dabei gleichzeitig die durch die Kurve m dargestellte Aktivität bereits gesunken ist, kann die Messung durch den Detektor III mit einer grösseren Genauigkeit durchgeführt werden als durch den direkt über der Ansaugöffnung 2 ange- ordneten Detektor II.
Durch die beschriebene Einrichtung wird also eine bessere Überwachung der Konzentration gefähr- licher radioaktiver Substanzen in Medien -vorzugsweise in Luft-erreicht ; ist eine besonders hohe Messge- nauigkeit erwünscht, so kann neben dem Detektor in noch ein weiterer Detektor angeordnet werden, dem die in einer bestimmten Zeit über der Ansaugöffnung 2 gesammelten radicaktiven Substanzen auf dem
Filterband 3 etwas später zugeführt werden als dem Detektor III.
Als Strahlen-Detektoren können bei der erfindungsgemässen Einrichtung mit besonderem Vorteil sol- che mit selektiver Wirkung zur Unterdrückung der Untergrund-Aktivität verwendet werden, weil dadurch Messgenauigkeit und Empfindlichkeit der Einrichtung stark erhöht wird ; eine solche selektive Wirkung Kann z. B. durch Verwendung eines besonders ausgebildeten Detektors oder durch Zusammenschaltung zweier oder mehrerer Detektoren-deren jeder die ganze Ansaugöffnung2 erfasst-zu einer Vergleichs-, Koinzidenz- oder Antikoinzidenz-Schaltung erzielt werden, wobei diese Detektoren entweder an entgegengesetzten
Seiten des Filterbandes bzw. quer zu diesem nebeneinanderliegen oder bei Verwendung von Scintillations Kristallen direkt übereinander angeordnet sein können.
Unter Umständen kann zu diesem Zweck auch eine zweite Ansaugstelle mit einem eigenen Filterband zur Anwendung kommen.
Die Ausführung der Ansaugöffnung mit rechteckigem Querschnitt hat den Vorteil, dass sie die erwähnten Gesetzmässigkeiten einwandfrei zu erfassen gestattet.
Die beschriebene Einrichtung kann grundsätzlich auch bei einem Medium zur Anwendung kommen, das nicht gasförmig ist, z. B. bei Wasser. Die laufende Ablagerung der zu prüfenden radioaktiven Substanzen kann anstatt durch Filterung auch auf eine andere, zweckmässige Art und Weise erfolgen, z. B. durch elektrostatischen Niederschlag oder durch Sedimentation.
PATENTANSPRÜCHE ;
1. Einrichtung zur kontinuierlichen Überwachung der Konzentration von in Medien enthaltenen radioaktiven Substanzen, die mit einem an einer Sammelstelle mit konstanter Geschwindigkeit vorbeibewegten Sammelband für die Ablagerung dieser radioaktiven Substanzen sowie zwei Strahlen-Detektoren ausgestattet ist, deren einer über der Sammelstelle und der andere von dieser entfernt angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in Transportrichtung des Sammelbandes (3) neben dem direkt über der Sammelstelle (2) angeordneten Strahlen-Detektor (II) mindestens ein weiterer Strahlen-Detektor (in) in einem Abstande (b) angeordnet ist, der kleiner ist als die Länge (a) der Sammelstelle (2) in Richtung des Sammelbandes (3).
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Device for monitoring the concentration of radioactive substances contained in a medium
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the underground activity is selectively suppressed.
In the drawing, an exemplary embodiment of the monitoring device according to the invention is shown in FIG. 1 and an associated diagram is shown in FIG.
At a collection point for radioactive substances formed by a suction channel 1 with a rectangular suction opening 2, a collecting belt 3 made of filter paper is moved in the direction of the arrow P at constant speed, two sides of the suction opening 2 being arranged so that they are in the transport direction P of the filter belt 3 lie. Through a suction device, not shown, the monitored medium -z. B. air is sucked through the filter belt 3 into the suction channel 1 at a constant flow rate as possible; the medium sucked in deposits a large part of the suspended particles on the filter belt 3.
To the right of the suction opening 2 there is in a known manner at some distance a beam (not shown in the drawing for the sake of simplicity)
Detector I and directly above the suction opening at a certain distance above the filter belt a second detector n which is adapted to the shape of the suction opening;
at a distance b from this second detector
II, which is smaller than the rectangular side a of the suction opening located in the direction of transport P of the filter belt 3, is finally a third detector IIL
Under steady-state conditions, the amount of deposit on each element of the filter belt 3 is directly proportional to the time T, during which this element is moved past the suction opening 2.
If the half-life of an active substance is now much longer than this transport time T of a particular one
Filter element above the suction opening, the activity occupancy of this element is also proportional to the time T during which it was above the suction opening.
In FIG. 2, the course of the activity occupancy of the filter belt 3 by a substance with a long half-life is shown by curve k - specifically for a substance in which the duration of the
The occurrence of the activity in the monitored medium was just as great as the time T that a filter band
Element required to migrate through the suction opening 2; however, if the duration of the occurrence of the activity of the monitored medium is greater than the time T, then the activity occupancy changes in the sense of curve k shown in dashed lines.
If the specific activity of the medium unit is denoted by a, as can be seen from curve k, the activity recorded in this case by detector B is:
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If the specific activity a only occurs during a time t that is shorter than the time T mentioned above, the activity recorded by detector II is:
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In the case of substances whose time constant r is short compared to the time T - as in the case of the harmless background activity - on the other hand a course of the activity corresponding to the curve m occurs on the filter belt 3;
In this case, a state of equilibrium is reached above the suction opening 2, which quickly decays after leaving the same, if the specific activity of the substances with a short half-life is denoted by a, then the activity of these substances detected by the detector II in the steady state is approximated
Al a1'T. T.
The ratio of an occurring, harmful activity with a half-life that is relatively long compared to T to the harmless background activity with a half-life that is short compared to T is given by
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The quantity o t = D is a measure of the amount of dangerous radioactive substances that could be absorbed by the organisms to be protected in the time t; for a certain value of D and a value of t lying between 0 and T - with unchanged specific activity 01 - e can change at most by a factor of two.
It can be seen from this that the amount of dangerous active substances which could have been absorbed by the endangered organisms is already recorded with sufficient accuracy by a detector arranged above the suction opening 2 and completely covering or detecting it, up to concentrations of which the selected value of D is reached after a time t = T.
However, this does not yet provide sufficient security, because the detector m is now used for the seamless detection of lower concentrations, for which the selected value forl D is reached after a greater time than T and which are therefore no longer detected by the detector II.
As can be seen from the drawing, with the arrangement according to the invention an increase in the value indicated by curve k begins for this
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activity shown already flat at a time t., which is shorter than the time T; Since at the same time the activity represented by the curve m has already decreased, the measurement by the detector III can be carried out with greater accuracy than by the detector II arranged directly above the suction opening 2.
The device described thus achieves better monitoring of the concentration of dangerous radioactive substances in media - preferably in air; If a particularly high measurement accuracy is desired, a further detector can be arranged in addition to the detector, to which the radic-active substances collected in a certain time via the suction opening 2 on the
Filter belt 3 are fed somewhat later than the detector III.
In the device according to the invention, radiation detectors with a particular advantage can be used as radiation detectors with a selective effect for suppressing background activity, because this greatly increases the measurement accuracy and sensitivity of the device; such a selective effect can e.g. B. by using a specially designed detector or by connecting two or more detectors - each of which covers the entire suction opening2 - can be achieved in a comparison, coincidence or anticoincidence circuit, these detectors either on opposite sides
Sides of the filter belt or transversely to this can lie next to one another or, if scintillation crystals are used, can be arranged directly one above the other.
A second suction point with its own filter belt can be used for this purpose.
The design of the suction opening with a rectangular cross-section has the advantage that it allows the above-mentioned regularities to be properly detected.
The device described can in principle also be used with a medium that is not gaseous, e.g. B. with water. The ongoing deposition of the radioactive substances to be tested can also be carried out in a different, expedient manner, e.g. B. by electrostatic precipitation or by sedimentation.
PATENT CLAIMS;
1. Device for continuous monitoring of the concentration of radioactive substances contained in media, which is equipped with a collecting belt for the deposition of these radioactive substances that moves past a collection point at constant speed and two radiation detectors, one above the collection point and the other from it is arranged remotely, characterized in that in the transport direction of the collecting belt (3) next to the radiation detector (II) arranged directly above the collecting point (2) at least one further radiation detector (in) is arranged at a distance (b) which is smaller than the length (a) of the collecting point (2) in the direction of the collecting belt (3).